电池负电极及其制备方法和锂离子电池与流程

文档序号:11870817阅读:292来源:国知局

本发明属于电池技术领域,具体涉及一种电池负电极及其制备方法和锂离子电池。



背景技术:

锂离子电池以其高电压、高能量密度和长循环寿命等优异性能而被广泛应用于手机和笔记本电池、动力电池及储能电池等。其中手机和笔记本电池已完全被锂离子电池占据,其他种类的电池根本无法达到这些便携式智能设备的严苛要求。随着锂离子电池技术发展,其在动力电池储能电池中所占的比例也越来越大,从目前的发展趋势而言,锂离子电池正处于一个飞速发展阶段,应用前景广阔。

锂离子电池包括正电极、负电极和电解液等。其中,正电极、负电极的性能直接影响甚至决定了电池的性能。正电极和负电极结构均包括集流体和活性层。在活性层中包括粘结剂。然而粘结剂的种类或者用量直接影响到活性层的结构稳定性能和电化学性能。

当前随着新型水性粘结剂如LA133的逐步市场化,应用在正负极材料里,相比水性粘结剂SBR负极体系,以LA133为代表的水性粘结剂负极体系有着满电反弹小、内阻小和循环好等优点;与此同时,以LA133为代表的水性粘结剂负极体系也存在负极粘辊等不足,既增加了对辊工序的人工成本,又增加了负极极片的报废率,还影响了电池的综合电化学性能。



技术实现要素:

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足,提供一种电池负电极及其制备方法和电池负电极浆料的配制方法,以解决现有含有以LA133为代表的水性粘结剂的电极制备时易粘辊而导致报废率,综合电化学性能差的技术问题。

本发明的另一目的在于提供一种锂离子电池,以解决现有含有以LA133为代表的水性粘结剂的锂离子电池电化学性能不理想的技术问题。

为了实现上述发明目的,本发明一方面,提供了一种电池负电极。所述电池负电极包括集流体和涂设在所述集流体表面的负极活性材料层,所述负极活性材料层包括负极活性材料、导电剂、粘结剂,其中,所述粘结剂包括水性粘结剂和第一羧甲基纤维素钠以及第二羧甲基纤维素钠,所述第一羧甲基纤维素钠的取代度为0.95-1.0,所述第二羧甲基纤维素钠的取代度为0.8-0.85,且所述所述第一羧甲基纤维素钠与所述第一羧甲基纤维素钠的质量比为(0.5-0.75):(0.5-0.75)。

本发明另一方面,提供了一种电池负电极浆料的配制方法。所述配制方法包括如下步骤:

将第一羧甲基纤维素钠溶解于去离子水中,过滤和陈化处理,获得第一羧甲基纤维素钠胶液;其中,所述第一羧甲基纤维素钠的取代度为0.95-1.0;

将第二羧甲基纤维素钠溶解于去离子水中,过滤和陈化处理,获得第二羧甲基纤维素钠胶液;其中,所述第二羧甲基纤维素钠的取代度为0.8-0.85;

将负极活性材料、导电剂、水性粘结剂、所述第一羧甲基纤维素钠胶液、所述第二羧甲基纤维素钠胶液和去离子水按照配制负极浆料工艺配制成电池负电极浆料;其中,所述负极活性物质含量为94.5-96.0重量份、导电剂含量为1.0-1.5重量份、第一羧甲基纤维素钠含量为0.5-0.75重量份、第二羧甲基纤维素钠含量为0.5-0.75重量份、水性粘结剂含量为2.0-2.5重量份和去离子水含量为120-150重量份。

本发明又一方面,本发明提供了一种电池负电极制备方法。本发明制备方法包括将本发明配制方法配制的浆料在集流体表面涂层的步骤。

本发明再一方面,本发明提供了一种锂离子电池,包括负电极,所述负电极为本发明电池负电极或由本发明制备方法制备获得。

与现有技术相比,本发明电池负电极由于含有不同取代度的羧甲基纤维素钠,且与水性粘结剂作用,使得活性层中活性材料和导电剂能够均匀分散,且在集流体两表面涂设的活性层厚度均一性好,从而赋予电池负电极优异的综合电化学性能。

本发明电池负电极浆料的配制方法采用两种不同取代度的羧甲基纤维素钠与水性粘结剂以及负极活性材料、导电剂等组分形成浆料,一方面能够使得各组分分散均匀,形成稳定的浆料分散体系,由此保证了极片在对辊过程中可以缓解由于极片厚度不均匀而造成的对辊压力不一致,从而避免极片在对辊工序中的局部粘辊现象;另一方面,两种不同取代度的羧甲基纤维素钠的存在,其与水性粘结剂作用,改善极片在对辊工序中发生的粘辊现象。

本发明电池负电极制备方法采用本发明电池负电极浆料作为电极浆料,使得制备的电池负电极在对辊工序中的粘辊现象大大减少,而且制备的电池负电极活性层厚度均匀,良品率和综合电化学性能高。

本发明电池由于含有本发明提供的本发明电池负电极,因此,锂离子电池电化学性能稳定,循环等电化学性能优异。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:

图1为本发明实施例电池负电极浆料配制方法的工艺步骤图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

本发明实施例说明书中所提到的相关成分的重量份不仅仅可以指代各组分含量,也可以表示各组分间重量比例,因此,只要是按照本发明实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本发明实施例说明书公开的范围之内。具体地,本发明实施例说明书中所述的重量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。

一方面,本发明实施例提供了一种综合电化学性能优异的电池负电极。本发明实施例电池负电极包括集流体和涂设在所述集流体表面的负极活性材料层。

其中,上述负极活性材料层如同常规的电极活性层一样,包括负极活性材料、导电剂、粘结剂,而且各组分的含量也可以是常规活性层中组分的含量比例。

在一实施例中,上述负极活性材料层所含的粘结剂包括水性粘结剂和第一羧甲基纤维素钠以及第二羧甲基纤维素钠,所述第一羧甲基纤维素钠的取代度为0.95-1.0,所述第二羧甲基纤维素钠的取代度为0.8-0.85,且所述所述第一羧甲基纤维素与所述第二羧甲基纤维素钠的质量比为(0.5-0.75):(0.5-0.75)。这样,通过将两种不同取代度的羧甲基纤维素钠与水性粘结剂一起作为复合粘结剂,三者之间起到增效作用,使得活性层中活性材料和导电剂能够均匀分散,且在集流体两侧形成厚度均一性较好的活性层,从而赋予电池负电极优异的综合电化学性能,如结构稳定,循环性能好。

另外,在一实施例中,控制所述水性粘结剂与第一羧甲基纤维素钠的重量比为(2.0-2.5):(0.5-0.75)。因此,所述水性粘结剂、第一羧甲基纤维素钠与第二羧甲基纤维素钠的重量比为(2.0-2.5):(0.5-0.75):(0.5-0.75)。

在另一实施例中,所述负极活性材料与所述第一羧甲基纤维素钠的重量比为(47.25-48.0):(0.5-0.75)。因此,所述负极活性材料、第一羧甲基纤维素钠与第二羧甲基纤维素钠的重量比为(47.25-48.0):(0.5-0.75):(0.5-0.75)。

在一具体实施例中,所述第一羧甲基纤维素钠的取代度为0.95,所述第二羧甲基纤维素钠的取代度为0.85。

通过控制上述复合粘结中的水性粘结剂、第一羧甲基纤维素钠和第二羧甲基纤维素钠三者的用量和羧甲基纤维素钠取代度的控制,增强三者之间的协效作用,提高活性层结构的稳定性、厚度的均匀性,从而提高其综合电化学性能。

其次,在上述各实施例的基础上,活性层所含的水性粘结剂为但不仅仅为改性丙烯酸水性粘结剂。在具体实施例中,改性丙烯酸水性粘结剂可以选用常规的改性丙烯酸水性粘结剂或者LA133水性粘结剂(固含量:15.0±0.2%)。

活性层所含的负极活性材料可以是常规的锂离子电池负极活性材料,如硅碳负极材料、人造石墨类中的至少一种。

活性层所含的导电剂也可以是常规的锂离子电池电极导电剂,如CNTs、SP、科琴黑中的至少一种。

一实施例中,上述各实施例中电池负电极所含的集流体的材料和规格均可以是常用的集流体。

另一方面,本发明实施例还提供了用于制备上文所述的本发明实施例电池负电极负极活性材料层的电池负电极浆料的配制方法。本发明实施例电池负电极浆料配制方法工艺如图1所示,其包括如下步骤:

步骤S01.配制第一羧甲基纤维素钠胶液:将第一羧甲基纤维素钠溶解于去离子水中,过滤和陈化处理,获得第一羧甲基纤维素钠胶液;

步骤S02.配制第二羧甲基纤维素钠胶液:将第二羧甲基纤维素钠溶解于去离子水中,过滤和陈化处理,获得第二羧甲基纤维素钠胶液;

步骤S03.将浆料组分与去离子水进行混料处理:将负极活性材料、导电剂、水性粘结剂、所述第一羧甲基纤维素钠胶液、所述第二羧甲基纤维素钠胶液和去离子水按照配制负极浆料工艺配制成电池负电极浆料。

其中,上述步骤S01中的第一羧甲基纤维素钠为上文本发明实施例电池负电极所含的第一羧甲基纤维素钠,具体的是所述第一羧甲基纤维素钠的取代度为0.95-1.0。

在进一步审理中,配制第一羧甲基纤维素钠胶液的过程中,还包含向所述第一羧甲基纤维素钠胶液中添加助溶剂的步骤,在具体实施例中,所述助溶剂的添加量保证第一羧甲基纤维素钠与助溶剂的重量比为(1.8-2.2):(3-5),在具体实施例中,助溶剂选用但不仅仅为N-甲基吡咯烷酮(NMP)。该助溶剂的加入能够促进羧甲基纤维素钠在去离子水中的溶解。另外,如果不考虑助溶剂作用的发挥效果,该步骤中的助溶剂还可以与第一羧甲基纤维素钠一起加入去离子水中,也可以先于第一羧甲基纤维素钠加入去离子水中,不管是哪个阶段加入助溶剂以提升羧甲基纤维素钠的溶解性均在本发明实施例公开的范围。

在一实施例中,该步骤S01中的陈化处理的时间为6-10h。过滤处理是将第一羧甲基纤维素钠胶液过50-100目筛。

上述步骤S02中的第二羧甲基纤维素钠为上文本发明实施例电池负电极所含的第二羧甲基纤维素钠,具体的是所述第二羧甲基纤维素钠的取代度为0.8-0.85。

在进一步审理中,配制第二羧甲基纤维素钠胶液的过程中,还包含向所述第二羧甲基纤维素钠胶液中添加助溶剂的步骤,在具体实施例中,所述助溶剂的添加量保证第二羧甲基纤维素钠与助溶剂的重量比为(1.8-2.2):(3-5),在具体实施例中,助溶剂选用但不仅仅为N-甲基吡咯烷酮(NMP)。该助溶剂的加入能够促进羧甲基纤维素钠在去离子水中的溶解。同步骤S01中所述的,如果不考虑助溶剂作用的发挥效果,该步骤中的助溶剂还可以与第一羧甲基纤维素钠一起加入去离子水中,也可以先于第一羧甲基纤维素钠加入去离子水中,不管是哪个阶段加入助溶剂以提升羧甲基纤维素钠的溶解性均在本发明实施例公开的范围。

在一实施例中,该步骤S02中的陈化处理的时间为6-10h。过滤处理是将第一羧甲基纤维素钠胶液过50-100目筛。

上述S03中的负极活性材料、水性粘结剂、导电剂分别为上文本发明实施例电池负电极所含的负极活性材料、水性粘结剂、导电剂,为了节约篇幅,在此不再赘述。

配制负极浆料工艺可以为配制电极浆料的常规方法,但也可以根据本发明实施例浆料组分的特点,按照如下方法进行配制浆料:

步骤S031:先将所述水性粘结剂、第一羧甲基纤维素钠胶液和导电剂以及部分去离子水于真空环境下进行第一次混料处理,获得第一浆料;

步骤S032:将所述第一浆料、所述第二羧甲基纤维素钠胶液和部分负极活性物质以及部分去离子水于真空环境下进行第二次混料处理,获得第二浆料;

步骤S033:再加入剩下部分负极活性物质和部分去离子水进行第三次混料处理,获得第三浆料;

步骤S034:再将剩余去离子水对所述第三浆料进行粘度调节。

其中,在一实施例中,该步骤S031中的水性粘结剂、第一羧甲基纤维素钠胶液和导电剂以及部分去离子水各组分的加料配制的第一浆料中,各组分的比例为:水性粘结剂2.0-2.5重量份、第一羧甲基纤维素钠0.5-0.75重量份、导电剂1.0-1.5重量份。

在另一实施例中,该步骤S032、S033中,负极活性物质是分作了两部分作两次加入,具体的如在第二次混料处理过程中,加入了47.25-48.0重量份的负极活性物质,在第三次混料处理过程中,也加入了47.25-48.0重量份的负极活性物质。

在整个配制负极浆料工艺过程中,去离子水组分是被分作了多个部分且作多次次加入,具体是在步骤S01中加入一次,加入的量使得第一羧甲基纤维素钠浓度为1.8%-2.2wt%;在步骤S02中加入一次,加入的量使得第二羧甲基纤维素钠浓度为1.8%-2.2wt%;S031中分若干次加入。最终的去离子水的加入量可以是在电池负电极浆料中,去离子水的含量为120-150重量份。或者通过去离子水的加入,使得最终电池负电极浆料,如上述步骤S034中对所述第三浆料进行粘度调节后所得的浆料粘度为3000mPa.s-3500mPa.s。通过将浆料的粘度控制在该范围,能够使得涂设的活性层厚度均匀性提高,并在复合粘结剂的作用下,能有效避免发生粘辊的不良现象发生。

因此,由上述本发明实施例配制的浆料包含如下重量份的组分:

负极活性物质含量为94.5-96.0重量份、导电剂含量为1.0-1.5重量份、第一羧甲基纤维素钠含量为0.5-0.75重量份、第二羧甲基纤维素钠含量为0.5-0.75重量份、水性粘结剂含量为2.0-2.5重量份和去离子水含量为120-150重量份,优选的还含有如上述比例的助溶剂。

因此,上述本发明实施例电池负电极浆料的配制方法采用两种不同取代度的羧甲基纤维素钠与水性粘结剂以及负极活性材料、导电剂等组分形成浆料,一方面能够使得各组分分散均匀,形成稳定的浆料分散体系,由此保证了极片在辊过程中可以缓解由于极片厚度不均匀而造成的对辊压力不一致,从而避免极片在对辊工序中的局部粘辊现象;另一方面,两种不同取代度的羧甲基纤维素钠的存在,其与水性粘结剂作用,改善极片在对辊工序中发生的粘辊现象。

又一方面,在上文本发明实施例电池负电极浆料的配制方法的基础上,本发明实施例还提供了一种电池负电极制备方法。本发明实施例电池负电极制备方法包括将上文本发明实施例电池负电极浆料的配制方法配制的浆料在集流体表面涂层的步骤。其中,集流体如上文所述的,为电极常用的集流体。由于本发明电池负电极制备方法采用本发明电池负电极浆料作为电极浆料,因此,使得制备的电池负电极在对辊工序中不发生粘辊现象,而且制备的电池负电极活性层厚度均匀,良品率和综合电化学性能高。

理所当然的是,经涂设活性材料涂层之后,还包括极片常规的其他步骤,如对极片进行裁剪、称片(配片)、烘烤、轧片等步骤。

再一方面,基于上文所述的本发明实施例电池负电极及其制备方法,本发明实施例还提供了一种锂离子电池。该锂离子电池的结构可以如同锂离子电池常规结构,其中,锂离子电池所含的负电极为上文所述的本发明实施例电池负电极或者采用上文本发明实施例制备方法制备的电池负电极。

这样,由于本发明实施例锂离子电池含有上文所述的本发明实施例电池负电极,从而赋予了本发明实施例锂离子电池优异的电化学性能,如赋予本发明实施例锂离子电池优异的循环性能和安全性能,使用寿命长,且电化学性能稳定。

现提供多个上述电池负电极及其制备方法实施例,对本发明进行进一步详细说明。

实施例1

本实施例提供了一种电池负电极及其制备方法。本实施例电池负电极包括负极集流体和涂设在所述集流体表面的负极活性层,所述负极活性层包括复合粘结剂,所述粘结剂包括LA133和第一羧甲基纤维素钠以及第二羧甲基纤维素钠,所述第一羧甲基纤维素钠的取代度为0.95,所述第二羧甲基纤维素钠的取代度为0.85,且所述所述第一羧甲基纤维素钠与所述第一羧甲基纤维素钠的质量比为1:1。

本实施例电池负电极制备方法如下:

步骤S11.配制第一羧甲基纤维素钠胶液:选择0.95取代度的CMC 2.0重量份,先溶解于去离子水中,再加入5.0重量份的NMP,配好过100目筛网后陈化10h备用;

步骤S12.配制第二羧甲基纤维素钠胶液:选择0.85取代度的CMC 2.0重量份,先溶解于去离子水中,再加入5.0重量份的NMP,配好过100目筛网后陈化10h备用;

步骤S13.配料的顺序依次为:第一步加入LA133 2.3重量份、0.95取代度的CMC 0.6重量份(以步骤S11第一羧甲基纤维素钠胶液的形式加入)、SP 1.5重量份和去离子水20.0重量份,开冷却水抽真空搅拌1.5h;然后加入0.85取代度的CMC 0.6重量份(以步骤S12第二羧甲基纤维素钠胶液的形式加入)、负极活性物质47.5重量份和去离子水20.0重量份,开冷却水抽真空搅拌1.5h;然后加入负极活性物质47.5重量份和去离子水25.0重量份,开冷却水抽真空搅拌1h;最后再加入剩余重量份的去离子水来调节负极浆料的粘度至3000mPa.s-3500mPa.s,出料过150目筛网备用。然后按常规工艺进行电芯制作;其中,配制的电极浆料中,负极活性物质含量为95.0重量份、SP 1.5重量份、CMC 1.2重量份、LA133 2.3重量份和总去离子水140重量份;

步骤S14.将步骤S14配制的电极浆料涂设在集流体表面,然后对极片进行裁剪、称片(配片)、烘烤、轧片等步骤。

经测得,本对比例配制的浆料涂设的活性层存在厚度相对均匀,其在对辊工序中没有发生粘辊现象。

对比实施例1

本对比实施例提供了一种电池负极,其制备方法参照本发明实施例1,不同之处在于在配料工序中,其电极浆料所含的组分和各组分的含量如下:

负极活性物质95.0重量份、SP 1.5重量份、0.95取代度的CMC 1.2重量份、LA133 2.3重量份和总去离子水140重量份。

其配制浆料的工艺为配料的顺序依次为:第一步加入LA133 2.3重量份、0.95取代度的CMC 0.6重量份、SP 1.5重量份和去离子水20.0重量份,开冷却水抽真空搅拌1.5h;然后加入0.95取代度的CMC 0.6重量份、负极活性物质47.5重量份和去离子水20.0重量份,开冷却水抽真空搅拌1.5h;然后加入负极活性物质47.5重量份和25.0重量份,开冷却水抽真空搅拌1h;最后再加入剩余重量份的去离子水来调节负极浆料的粘度至3000mPa.s-3500mPa.s,出料过150目筛网备用。

经测得,本对比例配制的浆料涂设的活性层存在厚度不均匀现象,其在对辊工序中发生了粘辊现象。

对比实施例2

本对比实施例提供了一种电池负极,其制备方法参照本发明实施例1,不同之处在于在配料工序中,其电极浆料所含的组分和各组分的含量如下:

负极活性物质95.0重量份、SP 1.5重量份、0.85取代度的CMC 1.2重量份、LA133 2.3重量份和总去离子水140重量份。

其配制浆料的工艺为配料的顺序依次为:第一步加入LA133 2.3重量份、0.85取代度的CMC 0.6重量份、SP 1.5重量份和去离子水20.0重量份,开冷却水抽真空搅拌1.5h;然后加入0.85取代度的CMC 0.6重量份、负极活性物质47.5重量份和去离子水20.0重量份,开冷却水抽真空搅拌1.5h;然后加入负极活性物质47.5重量份和25.0重量份,开冷却水抽真空搅拌1h;最后再加入剩余重量份的去离子水来调节负极浆料的粘度至3000mPa.s-3500mPa.s,出料过150目筛网备用。

经测得,本对比例配制的浆料涂设的活性层存在厚度不均匀现象,其在对辊工序中发生了粘辊现象。

实施例2

本实施例提供了一种电池负电极及其制备方法。本实施例电池负电极包括负极集流体和涂设在所述集流体表面的负极活性层,所述负极活性层包括复合粘结剂,所述粘结剂包括LA133和第一羧甲基纤维素钠以及第二羧甲基纤维素钠,所述第一羧甲基纤维素钠的取代度为0.98,所述第二羧甲基纤维素钠的取代度为0.82,且所述所述第一羧甲基纤维素钠与所述第一羧甲基纤维素钠的质量比为1:1。

本实施例电池负电极制备方法如下:

步骤S21.配制第一羧甲基纤维素钠胶液:选择0.98取代度的CMC 2.0重量份,先溶解于去离子水中,再加入5.0重量份的NMP,配好过100目筛网后陈化10h备用;

步骤S22.配制第二羧甲基纤维素钠胶液:选择0.82取代度的CMC 2.0重量份,先溶解于去离子水中,再加入5.0重量份的NMP,配好过100目筛网后陈化10h备用;

步骤S23.配料的顺序依次为:第一步加入LA133 2.3重量份、0.98取代度的CMC 0.6重量份(以步骤S21第一羧甲基纤维素钠胶液的形式加入)、SP 1.5重量份和去离子水20.0重量份,开冷却水抽真空搅拌1.5h;然后加入0.82取代度的CMC 0.6重量份(以步骤S22第二羧甲基纤维素钠胶液的形式加入)、负极活性物质47.5重量份和去离子水20.0重量份,开冷却水抽真空搅拌1.5h;然后加入负极活性物质47.5重量份和去离子水25.0重量份,开冷却水抽真空搅拌1h;最后再加入剩余重量份的去离子水来调节负极浆料的粘度至3000mPa.s-3500mPa.s,出料过150目筛网备用。然后按常规工艺进行电芯制作;其中,配制的电极浆料中,负极活性物质含量为95.0重量份、SP 1.5重量份、CMC 1.2重量份、LA133 2.3重量份和总去离子水140重量份;

步骤S24.将步骤S14配制的电极浆料涂设在集流体表面,然后对极片进行裁剪、称片(配片)、烘烤、轧片等步骤。

经测得,本对比例配制的浆料涂设的活性层存在厚度相对均匀,其在对辊工序中没有发生粘辊现象。

对比实施例3

本对比实施例提供了一种电池负极,其制备方法参照本发明实施例1,不同之处在于在配料工序中,其电极浆料所含的组分和各组分的含量如下:

负极活性物质95.0重量份、SP 1.5重量份、0.98取代度的CMC 1.2重量份、LA133 2.3重量份和总去离子水140重量份。

其配制浆料的工艺为配料的顺序依次为:第一步加入LA133 2.3重量份、0.98取代度的CMC 0.6重量份、SP 1.5重量份和去离子水20.0重量份,开冷却水抽真空搅拌1.5h;然后加入0.98取代度的CMC 0.6重量份、负极活性物质47.5重量份和去离子水20.0重量份,开冷却水抽真空搅拌1.5h;然后加入负极活性物质47.5重量份和25.0重量份,开冷却水抽真空搅拌1h;最后再加入剩余重量份的去离子水来调节负极浆料的粘度至3000mPa.s-3500mPa.s,出料过150目筛网备用。

经测得,本对比例配制的浆料涂设的活性层存在厚度不均匀现象,其在对辊工序中发生了粘辊现象。

对比实施例4

本对比实施例提供了一种电池负极,其制备方法参照本发明实施例1,不同之处在于在配料工序中,其电极浆料所含的组分和各组分的含量如下:

负极活性物质95.0重量份、SP 1.5重量份、0.82取代度的CMC 1.2重量份、LA133 2.3重量份和总去离子水140重量份。

其配制浆料的工艺为配料的顺序依次为:第一步加入LA133 2.3重量份、0.82取代度的CMC 0.6重量份、SP 1.5重量份和去离子水20.0重量份,开冷却水抽真空搅拌1.5h;然后加入0.82取代度的CMC 0.6重量份、负极活性物质47.5重量份和去离子水20.0重量份,开冷却水抽真空搅拌1.5h;然后加入负极活性物质47.5重量份和25.0重量份,开冷却水抽真空搅拌1h;最后再加入剩余重量份的去离子水来调节负极浆料的粘度至3000mPa.s-3500mPa.s,出料过150目筛网备用。

经测得,本对比例配制的浆料涂设的活性层存在厚度不均匀现象,其在对辊工序中发生了粘辊现象。

实施例3

本实施例提供了一种电池负电极及其制备方法。本实施例电池负电极包括负极集流体和涂设在所述集流体表面的负极活性层,所述负极活性层包括复合粘结剂,所述粘结剂包括改性丙烯酸粘结剂和第一羧甲基纤维素钠以及第二羧甲基纤维素钠,所述第一羧甲基纤维素钠的取代度为1.0,所述第二羧甲基纤维素钠的取代度为0.85,且所述所述第一羧甲基纤维素钠与所述第一羧甲基纤维素钠的质量比为1:1。

本实施例电池负电极制备方法如下:

步骤S31.配制第一羧甲基纤维素钠胶液:选择1.0取代度的CMC 2.0重量份,先溶解于去离子水中,再加入5.0重量份的NMP,配好过100目筛网后陈化10h备用;

步骤S32.配制第二羧甲基纤维素钠胶液:选择0.85取代度的CMC 2.0重量份,先溶解于去离子水中,再加入5.0重量份的NMP,配好过100目筛网后陈化10h备用;

步骤S33.配料的顺序依次为:第一步加入改性丙烯酸粘结剂2.3重量份、1.0取代度的CMC 0.6重量份(以步骤S31第一羧甲基纤维素钠胶液的形式加入)、SP 1.5重量份和去离子水20.0重量份,开冷却水抽真空搅拌1.5h;然后加入0.85取代度的CMC 0.6重量份(以步骤S32第二羧甲基纤维素钠胶液的形式加入)、负极活性物质47.5重量份和去离子水20.0重量份,开冷却水抽真空搅拌1.5h;然后加入负极活性物质47.5重量份和去离子水25.0重量份,开冷却水抽真空搅拌1h;最后再加入剩余重量份的去离子水来调节负极浆料的粘度至3000mPa.s-3500mPa.s,出料过150目筛网备用。然后按常规工艺进行电芯制作;其中,配制的电极浆料中,负极活性物质含量为95.0重量份、SP 1.5重量份、CMC 1.2重量份、改性丙烯酸粘结剂2.3重量份和总去离子水140重量份;

步骤S34.将步骤S14配制的电极浆料涂设在集流体表面,然后对极片进行裁剪、称片(配片)、烘烤、轧片等步骤。

经测得,本对比例配制的浆料涂设的活性层存在厚度相对均匀,其在对辊工序中没有发生粘辊现象。

对比实施例5

本对比实施例提供了一种电池负极,其制备方法参照本发明实施例1,不同之处在于在配料工序中,其电极浆料所含的组分和各组分的含量如下:

负极活性物质95.0重量份、SP 1.5重量份、1.0取代度的CMC 1.2重量份、改性丙烯酸粘结剂2.3重量份和总去离子水140重量份。

其配制浆料的工艺为配料的顺序依次为:第一步加入改性丙烯酸粘结剂2.3重量份、1.0取代度的CMC 0.6重量份、SP 1.5重量份和去离子水20.0重量份,开冷却水抽真空搅拌1.5h;然后加入1.0取代度的CMC 0.6重量份、负极活性物质47.5重量份和去离子水20.0重量份,开冷却水抽真空搅拌1.5h;然后加入负极活性物质47.5重量份和去离子水25.0重量份,开冷却水抽真空搅拌1h;最后再加入剩余重量份的去离子水来调节负极浆料的粘度至3000mPa.s-3500mPa.s,出料过150目筛网备用。

经测得,本对比例配制的浆料涂设的活性层存在厚度不均匀现象,其在对辊工序中发生了粘辊现象。

对比实施例6

本对比实施例提供了一种电池负极,其制备方法参照本发明实施例1,不同之处在于在配料工序中,其电极浆料所含的组分和各组分的含量如下:

负极活性物质95.0重量份、SP 1.5重量份、0.85取代度的CMC 1.2重量份、改性丙烯酸粘结剂2.3重量份和总去离子水140重量份。

其配制浆料的工艺为配料的顺序依次为:第一步加入改性丙烯酸粘结剂2.3重量份、0.85取代度的CMC 0.6重量份、SP 1.5重量份和去离子水20.0重量份,开冷却水抽真空搅拌1.5h;然后加入0.85取代度的CMC 0.6重量份、负极活性物质47.5重量份和去离子水20.0重量份,开冷却水抽真空搅拌1.5h;然后加入负极活性物质47.5重量份和去离子水25.0重量份,开冷却水抽真空搅拌1h;最后再加入剩余重量份的去离子水来调节负极浆料的粘度至3000mPa.s-3500mPa.s,出料过150目筛网备用。

经测得,本对比例配制的浆料涂设的活性层存在厚度不均匀现象,其在对辊工序中发生了粘辊现象。

电化学性能测试

将上述实施例1-3提供的电池负电极和对比实施例1-6提供的电池负电极分别与正极片、电解液等照常规流程组装成锂离子电池,并对各锂离子电池进行如下表1中的性能测试。其中,各锂离子除了负极片不同之外,其他的如正极片、电解液等其他均相同。测试结果如下表所示:

由上述数据可知,含有本发明实施例提供的电池负电极浆料两种不同取代度的羧甲基纤维素钠与水性粘结剂以及负极活性材料、导电剂等组分形成浆料,一方面能够使得各组分分散均匀,形成稳定的浆料分散体系,由此保证了极片在对辊过程中可以缓解由于极片厚度不均匀而造成的对辊压力不一致,从而避免极片在对辊工序中的局部粘辊现象;另一方面,两种不同取代度的羧甲基纤维素钠的存在,其与水性粘结剂作用,改善极片在对辊工序中发生的粘辊现象,从而使得本发明实施例电池负电极活性层厚度均匀,良品率和综合电化学性能高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包括在本发明的保护范围之内。

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