[發明專利]一種鋰離子電池負極漿料的制備方法

在審

• 申請號: 201610974969.8
• 申請日: 2016-11-07
• 公開（公告）號: CN107785545A
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發明（設計）人: 王涌;陸挺;吳晨琰
• 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;H01M4/485;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 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

本發明屬于鋰離子電池領域，尤其是涉及一種鋰離子電池負極漿料的制備方法。

背景技術

鋰離子電池因其具有工作電壓高、能量密度大、安全、質輕以及污染小的特點在電動汽車上得到了廣泛使用，同時人們也對鋰離子電池的性能，尤其是鋰離子動力電池高倍率循環性能提出了越來越高的要求。

負極漿料的優劣及組成是顯著影響鋰離子電池的高倍率循環壽命的重要因素。目前的鋰離子電池負極漿料可分為油性漿料和水性漿料，其區分根據為溶劑的極性。油性漿料多使用氮甲基吡咯烷酮為溶劑，聚偏氟乙烯為粘結劑。水性漿料則以水為溶劑，羧甲基纖維素鈉為增稠劑，丁苯橡膠乳液為粘結劑。水性漿料以其成本較低，環境壓力小而得到了工廠的普遍采用。傳統方法制備負極漿料是將活性物質、增稠劑、導電劑、粘結劑依次加入并攪拌而獲得。然而這種方式不利于攪拌均勻、分散且整個制備過程耗時較長，在實際生產過程中常出現由于負極漿料穩定性較差，長時間存放會發生沉降、結塊的現象，使得后期加工性能較差，影響著導電性能和工作效率。此外，除了負極漿料外，電解液和成膜劑也是負極材料至關重要的組成部分，關系著固體電解質相界面（SEI）膜的化學組成、結構和穩定性等，是決定鋰離子電池碳負極和電解液相容性的關鍵。在目前的生產應用中，如何降低電池的內阻，提升電池的倍率性能和高循環性能，選擇更為高效的成膜劑添加工藝和組成，是提升鋰離子電池品質的要素。

因此，探索更為高效的負極漿料組份，尋找一種更為有效的負極漿料的制備方法，提高負極漿料的分散均一性，降低電池的內部阻抗，提升電池的倍率性能和鋰離子動力電池高功率下循環壽命無疑具有重要的意義。

發明內容

針對負極漿料各組份混合的均勻性、穩定性以及所制備的鋰離子內阻、倍率性能以及循環壽命的不足，本發明提供了一種鋰離子電池負極漿料的制備方法。通過優選負極漿料各原料組成，控制各種材料的比例，在低溫條件下進行多次混合、攪拌以提高漿料的分散效果，并在漿料制備階段添加成膜劑和穩定劑以提高所制備漿料的品質，以滿足更高的使用要求。

本發明是通過以下技術實現的：

一種鋰離子電池負極漿料的制備方法，所述負極漿料由活性物質、導電劑、粘結劑、增稠劑、成膜劑、穩定劑和去離子水混合而成，包括以下步驟：（1）將增稠劑和占去離子水總量的20wt%～30wt%去離子水混合，攪拌，得到膠狀溶液；（2）分別將膠狀溶液和剩余去離子水進行冷凍，并制得膠液固體冰粒和去離子水冰粒；（3）將所稱取的占膠液固體冰粒總量的60wt%～70wt%膠液固體冰粒、活性物質和占去離子水冰粒總量的20wt%～30wt%去離子水冰粒混合，并于-40～-30℃條件下進行恒溫攪拌，制得混合物A；（4）將剩余的膠液固體冰粒、剩余的去離子水冰粒、導電劑、粘結劑、成膜劑和穩定劑混合，并于-40～-30℃條件下進行恒溫攪拌，制得混合物B；（5）將混合物A和混合物B于-40～-30℃條件下混合，以升溫速率為0.2～0.5℃/min將混合體系升溫至室溫，升溫的過程中進行持續攪拌，待混合體系溫度達到室溫后，停止攪拌，即得鋰離子電池負極漿料。

優選地，以去離子水的總重量為100份計，所述活性物質為50～130重量份，所述導電劑為2～3重量份，所述粘結劑為1～3重量份，所述增稠劑為1～4重量份。

優選地，以活性物質的總質量為基準，所述成膜劑的質量分數為0.3wt%～1wt%，所述穩定劑的質量分數為0.1wt%～0.4wt%。

優選地，所述攪拌速度為500～1000rpm，攪拌時間為60～180min。

優選地，所述活性物質為石墨烯、錫碳合金和硅碳合金的混合物，其中，石墨烯的質量分數為90wt%～95wt%，錫碳合金的質量分數為1wt%～5wt%，硅碳合金的質量分數為1wt%～5wt%。

優選地，所述導電劑為乙炔黑、科琴黑和錫鎳合金的混合物，其中，乙炔黑的質量分數為40wt%～55wt%，科琴黑的質量分數為40wt%～55wt%，錫鎳合金的質量分數為1wt%～5wt%。

優選地，所述成膜劑為磷酸鋰和硼酸鋰中的一種或兩種和磷酸二苯辛酯的混合物，其中，所述磷酸二苯辛酯的質量分數為混合物的30wt%～60wt%，其余為磷酸鋰和硼酸鋰中的一種或兩種。

優選地，所述穩定劑為硝酸銀、磷酸二氫銨、肉桂醛、納米蒙脫土和十二烷基醋酸胍中的一種或幾種。

優選地，所述粘結劑為丁苯橡膠乳液和聚氨酯乳液的混合物，其中，丁苯橡膠乳液和聚氨酯乳液的質量比為82～96：18～4。