一种水系负极浆料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种水系负极浆料及其制备方法和应用，所述水系负极浆料包括负极活性物质

【技术实现步骤摘要】
一种水系负极浆料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于浆料
，具体涉及一种水系负极浆料及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]锂离子电池由于其重量轻
、
功率高和寿命长等优点被大范围使用
。
目前，商用锂离子电池负极材料主要有碳负极材料
(
如人工石墨
、
天然石墨
、
中间相碳微球
、
石油焦
、
碳纤维
、
热解树脂碳等
)
；锡基负极材料
(
如锡的氧化物和锡基复合氧化物两种
)
；含锂过渡金属氮化物负极材料；合金类负极材料
(
包括锡基合金
、
硅基合金
、
锗基合金
、
铝基合金
、
锑基合金
、
镁基合金和其它合金
)
；纳米级负极材料
(
纳米碳管
、
纳米合金材料
)
和纳米氧化物材料
。
由于人们对锂离子电池性能的需求度越来越高，负极导电性的提升亦逐渐受到关注
。
[0003]目前，导电碳管类导电剂主要包括单壁碳管
、
少壁或寡壁碳管
、
多壁碳管多种类型；导电炭黑类导电剂从制作工艺可分为乙炔黑和炉法炭黑，从比表面积角度可分为低于
100m2/g、100
～/>200m2/g
以及更高比表面积产品；其中，水系负极石墨体系目前常用的产品为比表低于
100m2/g
的炉法炭黑，但是由于负极石墨较软，高比表的炉法炭黑难分散
、
易团聚，而乙炔黑由于表面官能团少，导致两者难以实现直接添加，最常用的是将炭黑制成导电浆料后添加，但导电浆料的固含过低，导致水系负极浆料的固含明显降低，电池制作成本增加且性能提升有限
。
因此改善水系石墨负极电极匀浆工艺逐渐受到关注
。
[0004]CN113889607A
公开了一种锂离子电池负极匀浆工艺，包括以下步骤：
CMC
与去离子水混合得
CMC
胶液，将胶液按照
40
～
60
％：
40
～
60
％的比例分为第一份胶液和第二份胶液；石墨和导电剂干混得混合料；在混合料中加去离子水，搅拌使混合料充分润湿；润湿的混合料中加入第一份胶液，搅拌得到捏合后的料；再加入第二份胶液搅拌得到第一混合料；再加入去离子水搅拌得到第二混合料；最后加入丁苯胶乳，开启真空，搅拌得到最终的负极浆料
。
本专利技术的匀浆工艺在石墨和导电剂干混后依次加入去离子水
、
第一份胶液
、
第二份胶液，大大提升石墨
(
特别是纯二次颗粒石墨
)
匀浆后浆料的稳定性，改善沉降问题
。
[0005]但是，包括上述专利技术在内的现有技术中提供的水系负极浆料中导电剂的添加量仍较高，且导电剂在匀浆过程中的分散性仍较差
。
[0006]因此，急需开发一种导电剂添加量较低且具有优异分散性的水系负极浆料，以解决上述技术问题中的至少一个
。

技术实现思路

[0007]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种水系负极浆料及其制备方法和应用，通过在匀浆的过程中添加碘单质作为分散介质，有效改善了水系负极浆料中导电剂的分散性，提高了所述水系负极浆料进一步制成的负极极片的极片电阻率，使所述负极极片在导电剂添加量较低的情况下仍具有优异的导电性能，进而可以降低负极材料中导电剂的添加量，提高负极材料中负极活性物质的占比，使得最终制成的锂离子电池兼具高容量和优异的循环性能
。
[0008]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供一种水系负极浆料，所述水系负极浆料包括负极活性物质
、
导电剂
、
粘结剂
、
碘单质和水
。
[0010]本专利技术提供的水系负极浆料包括负极活性物质
、
导电剂
、
粘结剂
、
分散介质和水，且限定所述分散介质包括碘单质；通过在水系负极浆料中添加高硬度和可挥发性的碘单质作为分散介质，在匀浆过程中，利用所述分散介质
、
导电剂和负极活性物质三者不断的碰撞，有效改善了匀浆后水系负极浆料中导电剂分散性，有效降低了进一步制成的负极极片的电阻率，在保证负极极片具有优异导电性能的前提下，可以降低负极材料中导电剂的添加量，提升负极材料中负极活性物质的质量占比，使最终制成的锂离子电池兼具高容量和优异的循环性能；同时添加的所述高硬度和可挥发性的碘单质不会与负极活性物质发生反应，在负极极片制备的过程中可受热挥发，对负极极片和电池的性能无负面影响
。
[0011]优选地，所述负极活性物质包括人工石墨
、
天然石墨
、
中间相碳微球
、
石油焦
、
碳纤维或热解树脂碳中的任意一种或至少两种的组合
。
[0012]优选地，以所述负极活性物质的质量为
100
％计，所述碘单质的质量为
0.1
～
50
％，例如
10
％
、15
％
、20
％
、25
％
、30
％
、35
％
、40
％
、45
％或
50
％等，进一步优选为
10
～
30
％
。
[0013]作为本专利技术的优选技术方案，进一步限定水系负极浆料中碘单质的质量为5～
30
％，如果水系负极浆料中碘单质的含量过高，则容易导致进一步制成的负极极片的孔隙率过大，压实密度下降；而如果水系负极浆料中碘单质的含量过低，则容易导致负极浆料的孔隙率偏小，且导电剂的分散性变差，使进一步制成的负极极片的电阻率变大
。
[0014]优选地，以所述负极活性物质的质量为
100
％计，所述导电剂的质量为
0.5
～3％，例如
0.6
％
、0.7
％
、0.8
％
、0.9
％
、1
％
、1.1
％
、1.2
％
、1.3
％
、1.4
％
、1.6
％
、1.8
％
、2
％
、2.2
％
、2.4
％本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种水系负极浆料，其特征在于，所述水系负极浆料包括负极活性物质
、
导电剂
、
粘结剂
、
碘单质和水
。2.
根据权利要求1所述的水系负极浆料，其特征在于，所述负极活性物质包括人工石墨
、
天然石墨
、
中间相碳微球
、
石油焦
、
碳纤维或热解树脂碳中的任意一种或至少两种的组合；优选地，以所述负极活性物质的质量为
100
％计，所述碘单质的质量为
0.1
～
50
％，进一步优选为
10
～
30
％
。3.
根据权利要求1或2所述的水系负极浆料，其特征在于，以所述负极活性物质的质量为
100
％计，所述导电剂的质量为
0.5
～3％；优选地，所述导电剂包括炭黑
、
导电石墨
、
碳纳米管或纳米碳纤维中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选为炭黑；优选地，所述炭黑包括乙炔黑和
/
或炉法炭黑；优选地，所述乙炔黑的比表面积为
60
～
80m2/g
；优选地，所述炉法炭黑的比表面积为
60
～
65m2/g。4.
根据权利要求1～3任一项所述的水系负极浆料，其特征在于，以所述负极活性物质的质量为
100
％计，所述粘结剂的质量为
0.5
～
15
％；优选地，所述粘结剂包括丁苯橡胶乳液
、
羧甲基纤维素
、
聚丙烯酸
、
聚丙烯腈
、
聚丙烯酸酯
、
聚四氟乙烯或聚酰亚胺中的任意一种或至少两种的组合
。5.
根据权利要求1～4任一项所述的水系负极浆料，其特征在于，所述水系负极浆料的固含量为
40
～
60
％
。6.
一种如权利要求1～5任一项所述水系负极浆料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)
将导电剂和部分粘结剂混合，得到导电胶液；
(2)
将步骤
(1)
得到的导电胶液和碘单质进...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓亮，申津婧，马华，高秀玲，
申请(专利权)人：天津市捷威动力工业有限公司，
类型：发明
国别省市：