[發明專利]一種提高負極片穩定性的方法

有效

• 申請號: 202110593159.9
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113380985B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 宮嬌嬌;陳軍;黃建根;鄭利峰
• 申請（專利權）人: 萬向一二三股份公司
• 主分類號: H01M4/139
• 分類號: H01M4/139;H01M4/04;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: 李博

本發明涉及鋰離子電池領域，為解決現有現有技術下羧甲基纖維素韌性不足易被細菌降解，制備的極片容易開裂，使用壽命短的問題，公開了一種提高負極片穩定性的方法，包括以下步驟：A、將羧甲基纖維素、檸檬酸和交聯劑加入去離子水中，常溫下強力攪拌直至全部溶解，再加入抑菌劑和聚苯乙烯丁二烯共聚物，攪拌直至全部溶解，得到混合粘結劑溶液；B、混合活性材料、導電劑、混合粘結劑和去離子水；C、調節漿料pH值；D、將上述負極漿料均勻涂覆在銅箔上，經過烘烤、碾壓和裁切后制備得到負極片。本發明有效改善了負極片中漿料的附著性及韌性，避免漿料在負極片上脫落或開裂，顯著提升了負極片的循環使用壽命，生產成本低，操作簡單。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池領域，尤其涉及一種提高負極片穩定性的方法。

背景技術

在過去的二十年里，鋰離子電池已經成為便攜式設備的重要電源，下一代鋰離子電池被廣泛應用于電動汽車、電網和太陽能存儲等領域。鋰離子電池的制造工藝對后續性能和成本具有不可忽視的影響，以羧甲基纖維素(CMC)和丁苯橡膠(SBR)為粘結劑的水基負極片具有生產成本低，環境污染程度小等優點，被廣泛應用于國內外鋰離子電池企業。但是羧甲基纖維素柔軟度有限，極片容易開裂，同時極少量放線菌等能夠將羧甲基纖維素降解成多糖或二糖，破壞分子結構，影響后續鋰離子電池性能，需要開發一種改進羧甲基纖維素在水基負極漿料中的韌性，減少羧甲基纖維素降解，提高負極片穩定性的方法。

例如，一種在中國專利文獻上公開的“羧甲基纖維素基粘結劑及其在鋰電池中的應用”，其公告號為CN109638286B，包括如下重量份的組分：羧甲基纖維素鈉30～40份、改性SBR 10～20份、茶皂素1～5份、增稠劑1～5份和稀釋助劑5～10份。該發明中的使用了改性SBR，提升了SBR的穩定性及漿料體系的柔軟性，但是仍未解決羧甲基纖維素柔軟度及分解問題。

發明內容

本發明為了克服現有技術下羧甲基纖維素韌性不足，制備的極片容易開裂，并且極片使用過程中羧甲基纖維素易被細菌降解成多糖或二糖，影響后續鋰離子電池性能的問題，提供一種提高負極片穩定性的方法，該方法效果明顯，過程簡單可控，操作成本低。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種提高負極片穩定性的方法，所述方法步驟如下：

A、將羧甲基纖維素、檸檬酸和交聯劑加入去離子水中，常溫下強力攪拌直至全部溶解，再加入抑菌劑和聚苯乙烯丁二烯共聚物，攪拌直至全部溶解，得到混合粘結劑溶液；

B、混合活性材料、導電劑、混合粘結劑和去離子水；

C、調節漿料pH值；

D、將上述負極漿料均勻涂覆在銅箔上，經過烘烤、碾壓和裁切后制備得到負極片。

羧甲基纖維素在檸檬酸的作用下通過縮合酯化與交聯劑形成產生柔性粘結劑網絡，提高羧甲基纖維素的韌性及黏性；抑菌劑可抑制負極漿料中細菌增加，減少羧甲基纖維素被降解的量，避免柔性網絡結構被破壞，提升負極片循環壽命。

作為優選，所述步驟A中羧甲基纖維素、檸檬酸、交聯劑、抑菌劑和聚苯乙烯丁二烯共聚物質量比為(2-3):(1-3):(1-3):(0.1-0.65):(8-16)，混合粘結劑溶液中羧甲基纖維素的質量分數為2-3％，去離子水經紫外線消毒。

經紫外線消毒后的去離子水中細菌含量較少，減少羧甲基纖維素的降解量。

作為優選，所述步驟A中交聯劑為天然瓜爾膠、陽離子瓜爾膠或羥丙基瓜爾膠的一種或多種。

瓜爾膠和改性瓜爾膠均為增稠劑，有良好的機械強度和粘結性，同時可以緩沖持續充放電過程中石墨顆粒體積變化，抑制了石墨顆粒破裂造成的額外副反應，并且瓜爾膠和改性瓜爾膠為線性結構可在檸檬酸的作用下與羧甲基纖維素交聯，除增加混合粘結劑的黏性外還進一步提升了羧甲基纖維素的柔性，使制得的負極片不易開裂。