[發明專利]一種高能量密度鋰離子動力電池水系負極的制備方法

在審

• 申請號: 201610264372.4
• 申請日: 2016-04-24
• 公開（公告）號: CN107305944A
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發明（設計）人: 譚歌
• 申請（專利權）人: 萬向一二三股份公司;萬向集團公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/587;H01M4/62;H01M10/0525;H01M4/1393
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司33109
• 代理人: 尉偉敏

技術領域

本發明涉及鋰離子電池制造領域，尤其是涉及一種高能量密度鋰離子動力電池水系負極的制備方法。

背景技術

鋰離子電池能量密度大，循環性能、倍率性能和安全性能好，綠色環保，是電子和動力領域主要能源產品。隨著電子科技的迅速發展，電子和動力產品越來越趨于小型化、輕量化，且要求更快的充電速度，能夠承受能大的功率，這些都對鋰離子電池性能提出更加苛刻的要求，要求鋰離子電池具有更高的能量密度和功率密度。

負極作為鋰離子電池的主要組成部分，現有高能量密度鋰離子動力電池水系負極的制備技術是以石墨為活性物質，導電炭類作為導電劑，采用CMC作為增稠劑，SBR類高分子聚合物作為粘結劑，在水溶劑中分散制得負極漿料，再均勻涂覆在以銅箔為基體的箔材上制得水系負極。現有高能量密度鋰離子動力電池水系負極的不足之處在于：石墨的表面張力低于水的表面張力，使得石墨顆粒表面難以潤濕，不容易分散；同時純水的表面張力高于銅箔基體的表面張力，兩者之間的接觸角大于90℃，涂覆層難以潤濕銅箔表面，負極涂覆層與基體銅箔之間的附著力變差，在制造過程中，容易產生負極涂覆層脫落，負極涂覆層產生團聚顆粒現象；另外，由于水的沸點低，在負極涂層高溫干燥的過程中，水揮發過快，容易導致涂層產生裂紋，涂層不均勻，裂紋處基體箔材容易裸露出來，負極不良率高，產生大量材料浪費，增加制造成本；還有，在后期電池充電過程中，負極裂紋處由于活性物質量少，鋰離子可嵌入容量過少，造成負極裂紋處產生鋰晶枝，鋰離子不可逆容量增加，電池循循環壽命降低。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種表面張力高，石墨能夠均勻分散，與銅箔附著能力強的高能量密度鋰離子動力電池水系負極漿料。

本發明還提供了一種負極漿料涂覆后不易脫落，附著性能好的高能量密度鋰離子動力電池水系負極的制備方法。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種高能量密度鋰離子動力電池水系負極漿料，由以下重量份的原料制得：石墨96.5份，增稠劑1～1.5份，導電劑0.05～1份，粘結劑2～4份，NMP0.5～5份，去離子水95～115份。

NMP即N-甲基吡咯烷酮，在鋰離子負極漿料中適當添加N-甲基吡咯烷酮能夠降低水系溶劑的表面張力，使得水溶劑的表面張力低于石墨的表面張力，使得漿料中的石墨顆粒表面更容易被潤濕，同時使得石墨顆粒可以更容易分散在水溶液中，能有效提高石墨顆粒的分散均勻性。

作為優選，增稠劑為羧甲基纖維素鈉。

作為優選，NMP為電子級NMP。

作為優選，導電劑為ECP。

ECP為導電炭黑科琴黑中的一種產品，是一種專用于鋰電池的高能效、高純度的導電碳黑。與其他用于電池的導電炭黑相比較，科琴黑具有獨特的支鏈狀形態，導電接觸點多，支鏈形成較多導電通路，因而只需很少的添加量即可達到極高的導電率，其使用量比其它導電碳黑少很多，可以填充更多的活性物質，大大提高了電池的電流密度和電池容量，可延長電池的使用時間。

作為優選，粘結劑為丁苯橡膠。

一種高能量密度鋰離子動力電池水系負極的制備方法，包括以下步驟：

a）混合溶劑制備：取去離子水于分散容器內，再加入NMP，以15Hz低速預混合10～20分鐘，分散溫度為33～45℃，制得混合溶劑；

b）添加增稠劑：向混合溶劑中加入增稠劑，以15Hz預低速混合15～25分鐘后，再以30Hz高速分散180～240分鐘，分散溫度為33～45℃，制得膠液；

c）添加導電劑：向膠液中添加導電劑，以15Hz低速預混合15～25分鐘，再以30Hz高速分散40～100分鐘，分散溫度為33～45℃，制得導電溶液；

d）添加石墨：向導電溶液中添加石墨，以15Hz低速預混合20～30分鐘，再以30Hz高速分散100～240分鐘，分散溫度為35～60分鐘，制得石墨漿料；

e）添加粘結劑：向石墨漿料中添加粘結劑，以15Hz低速預混合15～25分鐘，再以30Hz告訴分散20～120分鐘，分散溫度為33～45℃，制得負極漿料；

f）粘度調節：將制得的負極漿料進行粘度調節，使其粘度為4000～8000mPa·s，固含量為35～46%，細度為10～40μm；

g）負極涂覆：將制備好的負極漿料，過100～120篩后，轉移至涂膜機上，按照單面面密度為100～135g/m2的涂覆量將負極漿料均勻涂覆到基體銅箔上；

h）涂覆層干燥：將涂覆好的負極在高溫干燥箱內烘烤干燥。