[發明專利]一種鋰離子電池硅系負極漿料的勻漿方法

在審

• 申請號: 202010729419.6
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN111834623A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 鐘素婷;錢華玉;相江峰;劉小丹;蘭鑫;楊良良
• 申請（專利權）人: 江西遠東電池有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京市盈科律師事務所 11344
• 代理人: 陳琳

本發明公開了一種鋰離子電池硅系負極漿料的勻漿方法，搭配使用聚丙烯酸類粘結劑和丁苯橡膠類粘結劑，綜合考慮二者優缺點，設計了相應的勻漿流程，包括以下步驟：將純硅系負極材料、稀釋好的PAA類粘結劑膠液、導電材料加入至雙行星攪拌器中，高速攪拌；倒入石墨粉末，攪拌使石墨均勻潤濕；加入PAA類粘結劑膠液將漿料固含量調整至60wt%~65wt%，攪拌漿料進行捏合；加入PAA類粘結劑膠液或去離子水將漿料粘度調整至3000~9000mPa·s；加入丁苯橡膠（SBR）分散液，慢速攪拌攪拌均勻。本方法可得到均勻穩定的漿料，高粘附力且柔軟的極片，即制程能力得到提高，最重要的是，電芯電性能得到明顯提升。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池制備方法技術領域，尤其是涉及一種鋰離子電池硅系負極勻漿的勻漿方法。

背景技術

高比容量負極材料，例如Si系負極材料，在充放電過程中體積會發生巨大變化，導致電極材料受到嚴重破壞，從而造成循環容量迅速下降。經過多年發展，目前商業化程度較高的硅系負極材料主要為碳包覆硅氧材料和納米硅碳材料，即純硅系負極材料。在工業生產中，純硅系負極材料需與大量石墨混合使用，純硅系負極材料分散在石墨中可顯著減弱材料體積膨脹帶來的負面作用，而勻漿過程對二者的混合均勻性有著巨大影響。

除此以外，采用適宜的粘結劑是提高硅系負極材料電化學性能的重要途徑。目前，聚丙烯酸（PAA）及其衍生物已廣泛用于硅系負極材料，它可以提高漿料分散性、增加極片粘結強度、在負極材料表面形成包覆膜。這是因為PAA及其衍生物的側鏈中均具有很多-COOH，能與硅電極表面氧化層羥基形成強烈的氫鍵作用。然而現有技術中，將PAA類粘結劑用于鋰離子電池負極存在如下問題：(1)隨著PAA類粘結劑在負極漿料中的用量增多，漿料粘度增大，致使漿料固含量不斷降低，從而造成涂布難、烘干難的問題；（2）使用PAA及其衍生物作為粘結劑的負極片往往表現出硬、脆、易掉粉掉料的特點。

發明內容

本發明的目的是解決PAA類粘結劑用于鋰離子電池時的制程問題，改善極片狀態，消除極片掉粉掉料的現象，從而提高生產合格率、提高電池性能。

為實現上述目的，本發明的一種鋰離子電池硅系負極漿料的勻漿及涂布方法，包括以下步驟：

（1）將PAA類粘結劑和去離子水倒入打膠罐中，配制成3wt%~6wt%水溶液，所述水溶液在后文中簡稱為PAA膠液；

（2）取50%所述PAA膠液與純硅系材料、導電劑粉末、碳納米管漿料加入至雙行星攪拌器中，高速攪拌；

（3）將石墨材料加入攪拌器中，慢速攪拌30min；

（4）在攪拌器中加入一定量PAA膠液，將漿料固含量調整至60%~65%，此時漿料狀態介于“面團”狀與“米糊”狀之間，慢速攪拌1h，即捏合步驟；

（5）將剩余PAA膠液逐次倒入攪拌器中，再加入去離子水，將漿料粘度調整至3000~9000mPa·s；

（6）加入丁苯橡膠（SBR）分散液，對所述雙行星攪拌器進行抽真空攪拌操作1h，獲得目標漿料。

進一步的，所述PAA類粘結劑包含PAA及其各類衍生物和共聚物。

進一步的，所述PAA類粘結劑在負極材料中的投料占比為2%~6%。

進一步的，所述純硅系材料為碳包覆硅氧材料和納米硅碳材料。

進一步的，所述SBR在負極材料中的投料占比為0.5%~1.2%。

進一步的，所述導電劑粉末為Super P、Super S、乙炔黑或科琴黑中的一種或幾種。

進一步的，所述PAA膠液中可添加碳酸乙烯酯（EC）或碳酸丙烯酯（PC）等物質用來提高極片柔軟性，添加量為3wt%~6wt%。