具有高倍率放电性能的负极浆料制备方法及其负极极片的制作方法
【技术领域】
[0001]本专利涉及一种具有高倍率放电性能的负极浆料制备方法及其负极极片，属于锂离子电池领域。
【背景技术】
[0002]锂离子电池由于具有能量密度高、循环寿命长、绿色环保等特点，已成为新能源技术的研究方向。目前，锂电池已成功应用于电子产品、电动汽车和储能系统等领域。
[0003]然而，锂电池在大电流放电时存在内部极化严重、锂离子迀移速率低等问题，导致电池的放电容量过低，严重时电池会放不出电。这种情况极大地限制了锂电池在电动工具和电动汽车领域的使用，成为锂电池发展推广的重要屏障。
[0004]按照现有技术，通常采用引入碳纳米管、碳纳米纤维、石墨烯等超导材料来提高材料的导电性，缓解电池大电流放电时的内部极化作用。但是这些超导材料自身具有较大的比表面积，在制浆过程中难于分散，不利于制备高质量的浆料。
【发明内容】
[0005]本专利的目的是提供一种具有高倍率放电性能的负极浆料制备方法及其负极极片，实现高倍率放电。
[0006]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:
具有高倍率放电性能的负极浆料制备方法，包括以下步骤:
(I)石墨烯乳液的制作，将石墨烯加至溶解有聚乙二醇的去离子水溶液中，无超声分散20?60min，得到含导电剂石墨稀的溶液。
[0007](2)负极浆料的制作，将活性物质和粘结剂混合后加至去离子水中，搅拌2?4h后得到浆料A，然后向其中缓慢加入上述的石墨烯溶液，超声分散I?1.5h后得到均匀稳定的负极浆料B。
[0008]作为优选，聚乙二醇为聚乙二醇2000、聚乙二醇4000、聚乙二醇6000、聚乙二醇8000的一种和/或几种的混合物。
[0009]作为优选，活性物质为中间相微碳和硬碳的混合物，且两者的比例为7:3?9:1。
[0010]作为优选，活性物质、粘结剂和导电剂的质量比为(90?95):(3?5): (2?5)，其中，粘结剂为羧甲基纤维素和丁苯橡胶的混合物，且两者的质量比为1: 1.。
[0011 ]负极极片，按照具有高倍率放电性能的负极浆料制备方法制备负极浆料，负极浆料B涂覆至铜箔表面，依次进行干燥、对辊、分切得到负极极片
作为优选，涂覆过程中极片双面面密度为120?180 g/m2，辊压极片压实密度为1.3?1.55g/Cm30
[0012]本发明具有以下特点:
(I)使用分散剂聚乙二醇制作石墨烯乳液，能够有效的减少导电剂的团聚，获得均一、稳定的高质量负极浆料 (2)负极活性物质采用中间相碳微球的混合型材料，不仅能够有效地提高负极的倍率放电性能，还能够提高极片的吸液及保液能力，缓解极片大电流放电时的过热问题。
[0013](3)控制合理的控制极片涂覆及辊压工艺参数能够有效地缓解电池倍率放电时内部极化现象，提高材料导电性和锂离子脱嵌速率，增加电池倍率放电性能。
[0014](4)以本专利获得的倍率型负极片制作出的锂电池，具有非常优异的倍率放电性會K。
【附图说明】
[0015]图1是实施例1电池的30C放电数据图。
【具体实施方式】
[0016]利用分散剂获得石墨烯乳液，并将其与含有负极活性物质、粘结剂的初级浆料进行混合，超声分散一定时间后得到高质量的负极浆料，最后按照特殊的涂覆及辊压工艺制作出一种具有高倍率放电性能的负极片，具体的制作过程如下:
具有高倍率放电性能的负极浆料的制备方法及其负极片，包括以下步骤:
(I)石墨烯乳液的制作。将石墨烯加至溶解有聚乙二醇的去离子水溶液中，无超声分散20?60min，得到含导电剂石墨稀的溶液。
[0017](2)高质量的负极浆料的制作。按照一定比例，将活性物质和粘结剂混合后加至去离子水中，搅拌2?4h后得到浆料A。然后向其中缓慢加入上述的石墨烯溶液，超声分散I?I.5h后得到均匀稳定的负极浆料B。
[0018](3 )高倍率负极片的制备。将上述步骤(2 )中的负极浆料B涂覆至铜箔表面，依次进行干燥、对辊、分切得到高倍率的负极片。其中，浆料的涂覆和极片的辊压按照一定的工艺参数进行。
[0019]实施例1
实施例通过以下步骤来实现:
(I)石墨烯乳液的制作。将石墨烯加至溶解有聚乙二醇的去离子水溶液中，无超声分散60min，得到含导电剂石墨稀的溶液。
[0020](2)高质量的负极浆料的制作，将SlOg中间相碳微球、90g硬碳、25g羧甲基纤维素和25g丁苯橡胶橡混合后加至去离子水中，搅拌2h后得到浆料A。然后向其中缓慢加入上述的石墨烯的溶液，超声分散Ih后得到均匀稳定的负极浆料B。其中，石墨烯溶液溶解有50g的石墨烯。
[0021](3)高倍率负极片的制备。将上述负极浆料B涂覆至铝箔表面，依次经过干燥、辊压及分切得到高倍率负极片。其中，控制涂覆时极片双面面密度为180g/m2，辊压时极片压实密度为1.3 g/m20
[0022](4)电池的组装与测试。以上述高倍率负极片为负极，镍钴锰三元为正极，卷绕、注液，封装制作18650型圆柱电池，标记为样品a。在室温下，对电池进行30C的倍率放电，并与IC的放电容量进行比较，测试结果如附图1。从图1中可以看出，电池在30C的电流密度下，电池的放电容量能够到达IC放电容量的90%左右，具有较为优异的倍率放电性能。
[0023]实施例2 同样地，实施例2通过以下步骤来实现:
(I)石墨烯乳液的制作。将石墨烯加至溶解有聚乙二醇的去离子水溶液中，无超声分散20min，得到含导电剂石墨稀的溶液。
[0024](2)高质量的负极浆料的制作。按照一定比例，将665g中间相碳微球、285g硬碳、15g羧甲基纤维素和15g丁苯橡胶橡混合后加至去离子水中，搅拌4h后得到浆料C。然后向其中缓慢加入上述的石墨烯溶液，超声分散1.5h后得到均匀稳定的负极浆料D。其中，石墨烯溶液溶解有20g的石墨烯。
[0025](3)高倍率负极片的制备。将上述负极浆料D涂覆至铝箔表面，依次经过干燥、辊压及分切得到高倍率负极片。其中，控制涂覆时极片双面面密度为120g/m2，辊压时极片压实密度为1.55g/m2。
[0026](4)电池的组装与测试。以上述高倍率负极片为负极，镍钴锰三元为正极，卷绕、注液，封装制作18650型圆柱电池，标记为样品b。经测试，电池在30C的大电流放电下，电池的放电容量为IC放电容量的88%左右。
【主权项】
1.一种具有高倍率放电性能的负极浆料制备方法，其特征在于以下步骤: (1)石墨烯乳液的制作，将石墨烯加至溶解有聚乙二醇的去离子水溶液中，无超声分散20?60min，得到含导电剂的石墨稀溶液， (2)负极浆料的制作，将活性物质和粘结剂混合后加至去离子水中，搅拌2?4h后得到浆料A，然后向其中缓慢加入上述的石墨烯溶液，超声分散I?1.5h后得到均匀稳定的负极浆料B。2.根据权利要求书I中的负极极片，其特征在于，聚乙二醇为聚乙二醇2000、聚乙二醇4000、聚乙二醇6000、聚乙二醇8000的一种和/或几种的混合物。3.根据权利要求书2中的负极极片，其特征是，活性物质为中间相微碳和硬碳的混合物，且两者的比例为7:3?9:1。4.根据权利要求书3中的负极极片，其特征是，活性物质、粘结剂和导电剂的质量比为(90?95): (3?5): (2?5)，其中，粘结剂为羧甲基纤维素和丁苯橡胶的混合物，且两者的质量比为I: 1.ο5.一种负极极片，其特征是，按照权利要求1-3任一所述具有高倍率放电性能的负极浆料制备方法制备负极浆料B，将负极浆料B涂覆至铜箔表面，依次进行干燥、对辊、分切得到负极极片。6.根据权利要求书5中的负极极片，其特征是，涂覆过程中极片双面面密度为120?180g/m2，辊压极片压实密度为1.3?1.55g/cm3。
【专利摘要】本专利涉及一种具有高倍率放电性能的负极浆料制备方法及其负极极片，属于锂离子电池领域。本发明采用的技术方案是：具有高倍率放电性能的负极浆料制备方法，包括以下步骤：（1）石墨烯乳液的制作，将石墨烯加至溶解有聚乙二醇的去离子水溶液中,无超声分散20～60min，得到含导电剂石墨烯的溶液。（2）负极浆料的制作，将活性物质和粘结剂混合后加至去离子水中，搅拌2～4h后得到浆料A，然后向其中缓慢加入上述的石墨烯溶液，超声分散1～1.5h后得到均匀稳定的负极浆料B。
【IPC分类】H01M4/36, H01M10/0525, H01M4/133, H01M4/587, H01M4/62
【公开号】CN105633359
【申请号】CN201510940697
【发明人】关成善, 宗继月, 张敬捧, 贾传龙
【申请人】山东精工电子科技有限公司
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年3月25日