[發明專利]鋰離子電池負極材料及其制備方法、鋰離子電池

有效

• 申請號: 202310384537.1
• 申請日: 2023-04-12
• 公開（公告）號: CN116111100B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: 徐四喜;肖俊宇;吳麗;賈寶泉
• 申請（專利權）人: 深圳好電科技有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/04;H01M10/0525
• 代理公司: 深圳漢林匯融知識產權代理事務所(普通合伙) 44850
• 代理人: 吳洪波

本發明涉及一種鋰離子電池負極材料及其制備方法以及鋰離子電池。所述鋰離子電池負極材料包括A組分和B組分的原料，其中，所述A組分包括以下重量份數的原料：第一粘結劑5～15份，水20～100份，活性物質80～90份，導電劑1～5份，第二粘結劑1～4份，所述B組分包括以下重量份數的原料：水性固化劑2～10份。所述第一粘結劑包括第一水性羥基樹脂和/或第二水性羥基樹脂，所述第一水性羥基樹脂為水性羥基丙烯酸酯樹脂，所述水性羥基丙烯酸酯樹脂和第二水性羥基樹脂中的比例為（2~20）:1。本發明提供的鋰離子電池負極材料的極片剝離強度和內聚力較高，提高所述鋰離子電池負極材料的電池性能，提供了一種環保節能的制備方法。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池材料技術領域，特別涉及一種鋰離子電池負極材料及其制備方法和鋰離子電池。

背景技術

隨著人們對各種便攜式電子設備需求的不斷增加，鋰離子電池的容量和功率密度也受到越來越多的關注。正負極材料作為電池最核心的組成部分，一直是人們研究的重點。目前，在主流負極材料中，碳基材料和硅基材料的使用十分廣泛。相比于碳基材料，硅基材料具有較高的理論比容量，高達4200mAhg^-1；同時，在安全性、儲量豐度等方面也有較明顯的優勢，被認為是目前最有前景的高容量鋰離子電池負極材料之一。

然而，硅基材料的實際使用過程中，遇到了許多問題，一方面，硅的體積會在嵌鋰/脫鋰循環期間發生明顯的膨脹，從而導致電極開裂甚至脫落，從而使電池失效。另一方面，隨著硅體積的反復變化，負極材料表面的SEI存在破壞的風險，過程中會消耗大量的電解液，最終導致循環過程中容量快速衰減，是造成電化學性能變差的主要原因之一。同時，關于硅基負極粘結劑材料的研究不斷增加，其基本策略是通過共混、共聚、交聯等方式將不同性質的聚合物/鏈段結合在一起，這些方法主要是通過分子內交聯或是自交聯實現，對石墨、硅材料等負極材料的束縛能力有限，負極片的粘結力較低。

因此，現有技術需要進行改進。

發明內容

現有技術中的硅基負極粘結劑材料對石墨、硅材料等負極材料的束縛能力有限，不能匹配到硅的體積變化，因此，本發明提供一種鋰離子電池負極材料及其制備方法和鋰離子電池用于解決上述問題。

為實現上述目的，第一方面，本發明提供了一種鋰離子電池負極材料，其包括A組分和B組分的原料，其中，所述A組分包括以下重量份數的原料：第一粘結劑5～15份，水20～100份，活性物質80～90份，導電劑1～5份，第二粘結劑1～4份，所述B組分包括以下重量份數的原料：水性固化劑2～10份。

在一種實現方式中，所述A組分包括以下重量份數的原料：第一粘結劑10份，水80份，活性物質88份，導電劑1份，第二粘結劑2份，所述B組分包括以下重量份數的原料：水性固化劑8份。

在一種實現方式中，所述第一粘結劑包括第一水性羥基樹脂和/或第二水性羥基樹脂，所述第一水性羥基樹脂為水性羥基丙烯酸酯樹脂，所述第二水性羥基樹脂包括水性羥基聚氨酯樹脂、水性羥基聚酯樹脂、水性環氧樹脂和水性有機硅樹脂中的一種或多種，所述水性羥基丙烯酸酯樹脂和所述第二水性羥基樹脂中的比例為（2~20）:1。

在一種實現方式中，所述水性羥基丙烯酸酯樹脂的固含量為35%～55%、羥基含量為0.45%～5%、玻璃轉化溫度為-50℃~90℃，所述第二水性羥基樹脂的羥基含量為0.05%～10%，電解液質量溶脹率為100%～2000%。