[發明專利]一種鋰電池負極電極膜及其制備方法

在審

• 申請號: 202210263213.8
• 申請日: 2022-03-17
• 公開（公告）號: CN114914403A
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 高曦
• 申請（專利權）人: 蘇州市新廣益電子有限公司
• 主分類號: H01M4/139
• 分類號: H01M4/139;H01M4/48;H01M4/485;H01M4/58;H01M4/587;H01M4/62;H01M10/0525;C08F220/60;C08F220/58;C08F218/12;C08F226/12
• 代理公司: 慈溪夏遠創科知識產權代理事務所(普通合伙) 33286
• 代理人: 陳伯祥

本發明公開了一種鋰電池負極電極膜，其特征在于，包括如下按重量份計的各組分：活性物質60?98份、粘合劑1?40份、導電劑0.1?5份；所述活性物質是由碳材料、鈦酸鋰、納米氮化鉻、多孔納米二氧化錫按質量比(3?5):0.8:(0.1?0.3):0.2混合形成的混合物；所述粘合劑為N?(4?氰基?3?三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺、N?三羥甲基甲基丙烯酰胺、糠酸烯丙酯、N?乙烯基咔唑通過自由基聚合制成。本發明還公開了一種所述鋰電池負極電極膜的制備方法。本發明公開的鋰電池負極電極膜制備過程不需要處理廢氣，無殘留溶劑，壓實密度更高，工藝周期短，表面不易掉粉，能有效提高電池的能量密度和循環壽命。

技術領域

本發明涉及鋰電池技術領域，尤其涉及一種鋰電池負極電極膜及其制備方法。

背景技術

隨著近年來信息和通訊相關設備如個人電腦、攝錄機和便攜式電話的快速激增，帶動用作這些設備電源的電池迅猛發展。其中，作為眾多電池中最為常見的一種，鋰電池因其具有能量密度高、電壓高、循環壽命長、自放電率低、無記憶效應、放電電壓穩定、充放電快速和環保等優點，已廣泛應用于各類便攜式電子設備，也在日益增長的電動汽車領域中作為動力來源。

鋰電池負極電極膜作為鋰電池的重要部件，是電池反應的主要場所，不但負責離子傳輸，還提供電子傳導，其質量的好壞直接影響到鋰電池的性能。鋰電池負極電極膜指的是用于鋰電池負極含有活性物質的膜片，該膜片一般含有活性物質（用于提供鋰離子和接受鋰單質）、粘合劑和導電劑，粘合于集流體上形成極片。現有鋰電池負極電極膜形成的技術因為涉及到涂布工藝，需要用到溶劑，例如NMP和純水等。存在電極膜漿料分散不均勻的問題，易產生嚴重的團聚現象，電池的電化學性能受到影響。導電劑分布不均勻會影響極片電子流通，粘結劑分布不均勻會影響涂層結合強度。

現階段鋰電池負極電極膜涂布工藝還普遍存在需要處理廢氣（有機溶劑揮發）等有害物質；在涂層電極中有殘留溶劑，可能會降低電池的工作壽命；涂覆在活性材料表面溶解的粘合劑會增加電池電阻率，從而降低鋰電池的能量密度和功率密度；電極壓實密度低，導致低能量密度、高電阻和低循環壽命；工藝周期長；極片一致性差的缺陷。市面上的鋰電池負極電極膜還存在由于負極材料以碳材料為主，導致負極常有未烘干的現象，且烘干后兩邊易于翹起，不平整的技術問題。

可見，開發一種制備過程不需要處理廢氣，無殘留溶劑，壓實密度更高，工藝周期短，表面不易掉粉，能有效提高電池的能量密度和循環壽命的鋰電池負極電極膜及其制備方法顯得尤為重要。

發明內容

本發明的主要目的在于解決上述技術問題，采用無溶劑熱法制備的策略，在高溫高壓條件下，運用擠出成型的工藝，通過配方設計，提供一種制備過程不需要處理廢氣，無殘留溶劑，壓實密度更高，工藝周期短，表面不易掉粉，能有效提高電池的能量密度和循環壽命的鋰電池負極電極膜及其制備方法。

為達到以上目的，本發明提供一種鋰電池負極電極膜，其特征在于，包括如下按重量份計的各組分：活性物質60-98份、粘合劑1-40份、導電劑0.1-5份；所述活性物質是由碳材料、鈦酸鋰、納米氮化鉻、多孔納米二氧化錫按質量比(3-5):0.8:(0.1-0.3):0.2混合形成的混合物；所述粘合劑為N-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺、N-三羥甲基甲基丙烯酰胺、糠酸烯丙酯、N-乙烯基咔唑通過自由基聚合制成。

優選的，所述碳材料為石墨、軟碳、硬碳中的至少一種；所述活性物質的粒度為1500-2000目。

優選的，所述多孔納米二氧化錫的來源無特殊要求，在本發明的一個實施例中，所述多孔納米二氧化錫是按CN102502794B中實施例1的方法制成。

優選的，所述粘合劑的制備方法，包括如下步驟：將N-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺、N-三羥甲基甲基丙烯酰胺、糠酸烯丙酯、N-乙烯基咔唑、引發劑加入到高沸點溶劑中，在惰性氣體氛圍，50-65℃下攪拌反應4-6小時，后在水中沉出，用乙醇洗滌沉出的聚合物3-6次，最終置于真空干燥箱85-95℃下干燥至恒重。