[發明專利]一種鋰二次電池負極及其制造方法

無效

• 申請號: 200610062129.0
• 申請日: 2006-08-15
• 公開（公告）號: CN101127395A
• 公開（公告）日: 2008-02-20
• 發明（設計）人: 黃加軍;滕鑫;單丹丹
• 申請（專利權）人: 深圳市比克電池有限公司
• 主分類號: H01M4/02
• 分類號: H01M4/02;H01M4/58;H01M4/62;H01M4/04
• 代理公司: 深圳創友專利商標代理有限公司
• 代理人: 彭家恩

技術領域

本發明涉及鋰二次電池制造領域，具體涉及鋰二次電池負極、及其制造方法。

技術背景

鋰離子電池是一種全新的綠色化學電源，與傳統的鎳鎘電池、鎳氫電池相比具有電壓高，壽命長，能量密度大的優點。自1990年日本索尼公司推出第一代鋰離子電池后，它已經得到迅速發展并廣泛用于各種便攜式設備。

天然石墨作為鋰離子電池負極材料具有容量高、價格低廉、來源豐富的優點，但也同時存在首次充放電效率低，循環性能差，對電解液選擇性高的缺點，從而限制了它在鋰離子電池中的廣泛應用。這主要是由天然石墨的表面結構特點決定：首次嵌鋰過程中所形成的鈍化膜SEI(Sofidelectrolyte?interfaee)膜具有不均勻性和脆性，不能很好地適應充放電過程中石墨材料體積和表面的變化。因此，電化學性能良好的石墨材料應該在其表面形成富有彈性的SEI膜，從而防止充放電過程中由于石墨體積和表面變化而造成的SEI膜的破壞。

J.Power?sources?81-82(1999)368-378報道了在石墨表面通過真空鍍鍍上一層金屬膜，如：Ag、Au、Bi、In、Pb、Pd、Sn、Zn等。J.Electrochem.Soc.，147(4)1280-1285(2000)報道了用化學鍍的方法在天然石墨表面沉積一層金屬銅顆粒。這些方法可明顯改善石墨電化學性能。其原理在于一方面是這些金屬可以與鋰離子形成合金但又不阻礙鋰離子的遷移從而提高容量；另一方面是鍍上的金屬膜改變了炭負極表面SEI膜形成機理。

國內許多廠商對于天然石墨的改性也做了大量的研究，中國科學院化學研究所公開了一種專利號為0113639.6的天然石墨的改性方法：將天然石墨加入到濃度為1-50％的無機酸中，在20-80℃下加熱并攪拌1-100小時，然后過濾烘干；將上述處理后的天然石墨與聚苯乙烯磺酸鋰、重量比為1∶0-1的甲基丙烯酸氧化乙烯酯和甲基丙烯酸鋰、重量比為1∶0-1的丙烯睛和甲基丙烯酸己磺酸鋰或甲基丙烯酸己磺酸鋰按重量比1∶0-0.50在分散介質中充分混合，獲得表面吸附有單體或聚合物的石墨材料；將上述表面吸附有單體或聚合物的石墨材料轉移到輻射管中，然后在輻射源下進行輻射聚合或輻射交聯反應，獲得高分子固體電解質包覆石墨材料，然后再用溶劑清洗。

上述方法都是一些很有應用前景的方法，但方法工藝和操作復雜，且生產成本較高，不利于廣泛應用。

發明內容

針對目前天然石墨需要改性才能在電池上應用的缺點，本發明的目的在于提供一種將天然石墨直接應用于電池的負極、及其制造方法。

為實現上述技術目的，本發明采用以下技術方案：

一種鋰二次電池負極，按重量份計，含有：天然石墨∶導電劑∶輔助粘結劑∶粘結劑∶溶劑＝100∶1～10∶1～10∶1～10∶100～200，石墨顆粒粒徑范圍10～30μm，導電劑粒徑范圍為1～30μm。

導電劑的適量加入可以很好的增強負極片的導電性能，從而減小充放電過程的滯后，改善循環性能。但是導電劑本身的容量較低，加入量過多會降低整體負極片的質量容量發揮，因此在1～10的量比較合適。粘結劑的作用主要是要將極片牢固的粘結到銅箔上，本身沒有電化學活性，加入的量過多同樣會影響負極片的質量比容量。溶劑的作用是將漿料混合均勻，較少的話無法混勻，較多的話很稀，不利于漿料的涂布。

上述鋰二次電池負極的制造方法，包括負極漿料的制備，所述負極漿料的制備包括如下步驟：

步驟一、粘結劑膠的制備：將粘結劑和總溶劑的50％-90％置于攪拌機中攪拌均勻；

步驟二、將天然石墨顆粒和導電劑在真空攪拌機中干混，然后分2-3批加入10％～80％步驟一制備的粘結劑膠并攪拌均勻；

步驟三、加入輔助粘結劑丁苯橡膠乳SBR并攪拌均勻；

步驟四、加入剩余的步驟一制備的粘結劑膠并攪拌均勻；

步驟五、分1-3批加入剩余的溶劑并攪拌均勻；

步驟六、將步驟五攪拌均勻后的漿料經抽真空、過篩，完成天然石墨負極漿料的制備。

上述步驟中粘接劑一般為CMC(羧甲基纖維素鈉)或PVDF(聚偏二氟乙烯)，溶劑一般為水或NMP(N-甲基吡咯烷酮)，當粘接劑為CMC時，溶劑為水，當粘接劑為PVDF時，溶劑為NMP。

上述步驟一中總溶劑的50％-90％分2-5份，分批加入。

上述步驟中每份溶劑加入后都要攪拌10分鐘-12小時，優選30分鐘-3小時，使其攪拌均勻。