[發明專利]一種鋰離子電池負極材料及其配制方法

無效

• 申請號: 201410644167.1
• 申請日: 2014-11-14
• 公開（公告）號: CN104409736A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 禹勝林
• 申請（專利權）人: 無錫信大氣象傳感網科技有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/04;H01M10/0525
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 張惠忠

技術領域

本申請涉及電池工業技術領域，具體來說涉及一種鋰離子電池負極材料及其配制方法。

背景技術

隨著電子、航空以及汽車等科技的發展，石油，天然氣等不可再生石化燃料的耗竭、空氣污染和溫室效應等全球性的問題日益受到關注，基于能源技術的發展水平，為了緩解甚至解決這些全球性問題，目前對節能環保移動電源的需求快速增長。由于鋰離子電池具有高電壓、高容量的優點，且循環壽命長、安全性能好，使其在便攜式電子設備、電動汽車、空間技術、國防工業等多方面具有廣闊的應用前景，成為近幾年廣為關注的研究熱點。

鋰離子電池的機理一般性分析認為，鋰離子電池作為一種化學電源是指分別用兩個能可逆地嵌入與脫嵌鋰離子的化合物作為正負極構成的二次電池，當電池充電時，鋰離子從正極中脫嵌，在負極中嵌入，放電時反之。鋰離子電池所涉及的物理機理，目前是以固體物理中嵌入物理來解釋的，嵌入（intercalation）是指可移動的客體粒子（分子、原子、離子）可逆地嵌入到具有合適尺寸的主體晶格中的網絡空格點上。

現有技術中鋰離子電池負極配料生產工藝時間長，需要十個小時左右，設備利用率低。由于鋰離子電池的需求在不斷增長，因此在保證電池性能的前提下，探求新的生產工藝來提高生產產量以及縮短正負極配料工藝時間尤為重要。

例如申請號為201110058522.3，發明名稱為一種鋰離子電池負極配料方法的專利，涉及一種鋰離子電池負極配料方法，包括按比例稱取石墨、CMC和去離子水；在CMC中加入一部分石墨進行預混處理，預混的石墨為CMC重量2-3倍；將去離子水加入真空攪拌桶中，開啟自轉，將預處理后的CMC和石墨的混合粉逐步加入，待無粉末后停止自轉，抽真空，開啟公轉和自轉，攪拌；將剩余的石墨逐步加入真空攪拌桶中，開啟公轉和自轉，待無粉末后停止攪拌，抽真空，開啟公轉和自轉，攪拌。與現有常規配料方法相比，本發明具有能源消耗低、生產效率高、產品質量優等特點。

再例如申請號為200910040230.X?，發明名稱為一種石墨水性負極配方及制備方法的專利，公開了一種石墨水性負極配方及制備方法，旨在提供一種漿料穩定、生產成本低、環境污染小的石墨水性負極配方及制備方法。按重量份計,本發明由以下組分組成:石墨負極100份、水性粘合劑40～60份、去離子水60～80份、酒精4～6份。本發明廣泛應用于鋰離子二次電池的負極配料及電池生產加工領域。與現有常規配料方法相比，本發明具有能源消耗低、生產效率高等特點。

目前鋰離子電池生產中，負極配料時間較長，尤其是采用CMC體系（粘結劑為羧甲基纖維素鈉）的配料，在配制?CMC?溶液時需要攪拌2-3個小時，并擱置5-8個小時，一桶負極材料配制下來往往要10多個小時，現有常規負極配料方法存在的主要問題有以下幾個方面?：

（1）影響到設備的使用率，一臺設備每天只能使用2個循環?；

（2）CMC?溶液配制攪拌2-3個小時，CMC分子鏈被切斷的較多，而且CMC不一定能夠完全溶解，配制的漿料易沉淀?；

（3）配制CMC溶液攪拌的2-3個小時，能源消耗多。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，而提供一種鋰離子電池負極材料的配方及其制備方法，該制備方法工藝簡單，周期短。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種鋰離子電池負極材料，各成分重量份數配比為：

粘結劑：4～10份；

增稠劑：2～5份；

導電劑：6～20份；

負極活性物質：25～45份；

溶劑：35～55份；

所述粘結劑包括聚乙烯醇、聚四氟乙烯、丁苯橡膠的一種或幾種；

所述增稠劑包括甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚氧化乙烯的一種或幾種。

所述導電劑為碳黑導電劑。

所述負極活性物質為人造石墨。

所述溶劑包括去離子水和N-甲基吡咯烷酮。

一種鋰離子電池負極材料的配制方法，包括如下步驟：

第一步，備料，按以下重量份數成分準備負極材料：粘結劑：4～10份；增稠劑：2～5份；導電劑：6～20份；負極活性物質：25～45份；溶劑：35～55份；

第二步，配制導電膠體，稱取一半的溶劑和一半的粘結劑，將二者混合、攪拌，使粘結劑完全溶解，再加入導電劑；

第三步，將負極活性物質加入到第二步形成的導電膠體中，進行攪拌；

第四步，將第三步得到的混合物加入攪拌機中，邊攪拌邊加入剩余的溶劑。