[發明專利]一種聚合物鋰離子電池硅碳石墨負極漿料及其制備方法

有效

• 申請號: 201911394101.0
• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN113130856B
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發明（設計）人: 周軍;李國敏;胡亞夫;劉小龍;李虹;王松建;高鵬程;余傳平;曾意
• 申請（專利權）人: 江西格林德能源有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/48;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 崔自京

本發明公開了一種聚合物鋰離子電池硅碳石墨負極漿料及其制備方法。所述負極漿料包含的組分及各組分的質量百分比為：人造石墨占比85~95%，硅碳占比0.5~8.0%，SP占比0.7~1.5%，CMC占比1.4~1.9%，SBR占比1.5~2.4%，LA133（丙烯腈多元共聚物）占比0.8~2.0%，PC占比1.5~2.8%。將各組分加入攪拌設備中攪拌均勻得到負極漿料。本發明以SBR和LA133的組合為粘結劑，以CMC和LA133的組合為增稠劑和助懸劑，以PC為增塑劑，將少量硅碳摻入人造石墨中，在提高負極克容量的同時增強極片粘結力和柔韌性，緩解硅碳嵌脫鋰過程的體積膨脹和粉化問題，極片不易出現掉粉現象。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，尤其涉及到一種聚合物鋰離子電池硅碳石墨負極漿料及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池工作電壓高，能量密度大，使用壽命長，自放電小，無記憶效應，安全性能好，無污染，現已廣泛應用于電動汽車、筆記本電腦、手機、攝像機、電動單車、移動電源、醫療設備、軍工和航天等領域。

石墨的理論克容量只有372mAh/g，以石墨作為鋰離子電池的負極材料，很大程度上限制了鋰離子電池的能量密度。硅的理論克容量高達4200 mAh/g，硅元素在地殼中儲量豐富，將硅用作鋰離子電池負極材料，具有成本低、克容量大的優勢，但硅在充放電過程中體積膨脹效應明顯，易出現“粉化”現象，電池性能衰減快，從而限制了硅在鋰離子電池中的應用。用空心炭殼包裹單質硅或氧化亞硅可為硅材料在充放電過程出現的體積效應提供緩沖空間，從而有效解決硅材料出現的“粉化”問題。

發明內容

為更好地解決硅碳石墨負極漿料在嵌脫鋰過程中出現的體積效應和“粉化”問題，本發明提供了一種聚合物鋰離子電池硅碳石墨負極漿料及其制備方法，可增加負極克容量的同時很好地緩解硅碳材料在充放電過程中出現的體積效應，并提高負極片的粘結力和柔韌性。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種聚合物鋰離子電池硅碳石墨負極漿料及其制備方法，所述硅碳石墨負極漿料及其制備方法包括以下步驟：

在循環冷卻系統控制和設置真空條件下，

（1）往攪拌設備中加入98重量份的去離子水后加入1.4~1.8重量份的CMC（羧甲基纖維素鈉）干粉，預攪拌后高速攪拌均勻得到CMC膠液；

（2）加入0.8~2.0重量份的LA133（丙烯腈多元共聚物），預攪拌后低速攪拌均勻；

（3）加入1.5~2.8重量份的PC（碳酸丙烯酯），低速攪拌均勻；

（4）加入0.7~1.5重量份的SP（導電炭黑），預攪拌后高速攪拌均勻；

（5）加入0.5~8.0重量份的硅碳和85~95重量份的人造石墨，預攪拌后高速攪拌均勻；

（6）加入2~5重量份的質量比為1:1的NMP（N-甲基吡咯烷酮）與去離子水的混合液，中速攪拌均勻；

（7）加入含1.5~2.4重量份的SBR（丁苯橡膠）的水乳液，中速攪拌均勻；

（8）加入3~10重量份的正丁醇或乙醇，低速攪拌均勻；

（9）加入適量去離子水中速攪拌均勻后轉低速攪拌并抽真空充分除去氣泡后測試漿料粘度，將漿料粘度調節為25±5℃下為2500~5000mPa.s；

（10）經篩網過篩后得到硅碳石墨負極漿料。