负极浆料及其制备方法、负极片及锂离子电池与流程

本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种负极浆料及其制备方法、负极片及锂离子电池。

背景技术：

1、目前，负极浆料中普遍搭配使用丁苯橡胶(sbr)类粘结剂和聚丙烯酸(paa)类粘结剂组合的粘结剂，该体系的优点是可得到均匀稳定的浆料，高粘附力且柔软的极片，电芯电性能得到明显提升。缺点是sbr用量太多会导致极片产生较大膨胀，paa类粘结剂用量太多会导致脆性较大，在极片碾压、分切过程中极易产生掉粉的现象。并且，负极体系的选择以及粘结剂在整个体系中的占比，影响生产成本，这是大规模生产的一个重要因素。

2、如cn 111834623 a的专利文件中公开了一种锂离子电池硅系负极浆料的匀浆方法，包括以下步骤：将纯硅系负极材料、稀释好的paa类粘结剂胶液、导电材料加入至双行星搅拌器中，高速搅拌；倒入石墨粉末，搅拌使石墨均匀润湿；加入paa类粘结剂胶液将浆料固含量调整60wt％～65wt％，搅拌浆料进行捏合；加入paa类粘结剂胶液或去离子水将浆料粘度调整至3000～9000mpa·s；加入丁苯橡胶(sbr)分散液，慢速搅拌搅拌均匀。其中，所述paa类粘结剂在负极材料中的投料占比为2％～6％。所述sbr在负极材料中的投料占比为0.5％～1.2％。本发明得到均匀稳定的浆料，高粘附力且柔软的极片，电芯电性能得到明显提升。但是该体系的浆料存在如下缺陷：(1)硅材料在嵌锂/脱锂的过程中的体积变化高，即使与碳材料复合，其体积变化依然显著，影响电池容量、缩短循环寿命；(2)负极体系中使用了导电剂粉末、碳纳米管作为导电材料，成本较高；(3)粘结剂用量在整个体系中占比高，影响电池能量密度，成本高。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的缺点，提供一种负极浆料及其制备方法、负极片及锂离子电池。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种锂电池负极浆料，包括负极活性材料、负极导电剂、负极粘结剂以及负极增稠剂；所述的负极活性材料为石墨材料；所述的负极导电剂为炭黑；所述的负极粘结剂为paa(聚丙烯酸)类粘结剂与sbr(丁苯橡胶)的混合物；所述的负极增稠剂为cmc(羧甲基纤维素)。

4、所述的负极导电剂在负极浆料中的质量占比为0.5％～4％。

5、所述的paa类粘结剂为paa、paa的衍生物或者paa的共聚物；所述的paa类粘结剂在负极浆料中的质量占比为0.4％～1.2％。

6、所述的sbr在负极浆料中的质量占比为0.6％～3％，优选为0.9％。

7、所述的增稠剂在负极浆料中的质量占比为0.6％～1.5％。

8、本发明还包括一种所述的锂电池负极浆料的制备方法，包括下述步骤：采用了干式捏合混合法工艺，将负极活性材料与导电剂先进行干混捏合，再分次添加粘结剂得到负极浆料。

9、具体包括下述步骤：1)将石墨材料、炭黑、cmc加入至双行星搅拌器中，快速搅拌；

10、2)加入去离子水，进行润湿，形成润湿粉体；

11、3)加入去离子水和总量一半质量的paa类粘结剂，进行真空捏合，形成捏合粉体；

12、4)加入剩余paa类粘结剂，再加入去离子水进行快速搅拌；

13、5)加入去离子水调试黏度，黏度达到标准后，再加入sbr粘结剂进行搅拌，转到中转罐，抽真空后，得到目标负极浆料。

14、具体的，步骤1)的搅拌速度为200～300r快速搅拌10～30min，优选为15min；

15、优选的，步骤2)的搅拌速度为25～100r慢搅30～60min，优选为45min；加入去离子水后固含量为65±5％；

16、优选的，步骤3)中加入去离子水和paa类粘结剂，15～50r慢搅2～10min，优选为5min，800～1200r快速搅拌30～60min，优选为40min，后刮料，进行真空捏合，形成捏合粉体，此时，固含量为60±5％；

17、优选的，步骤4)加去离子水800～1200r下快速搅拌40～60min，优选为60min，将固含量调至为50±5％；

18、优选的，步骤5)加去离子水调节黏度，黏度标准为2500～7000cp。

19、本发明还包括一种负极片，采用所述的锂电池负极浆料涂覆到负极集流体得到。

20、本发明还包括一种锂离子电池，包括所述的负极片。

21、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

22、本发明提供了一种锂电池负极浆料及其制备方法，其优点在于：(1)主料使用纯石墨材料，导电剂仅使用炭黑，省去碳纳米管类导电剂的加入，节省成本；(2)降低体系中sbr和paa类粘结剂用量，通过调整粘结剂在负极浆料体系中的比例和匀浆工艺，提高浆料的稳定性，改善在涂布时出现活性材料松动和脱落现象，提高生产效率；(3)在一定程度上提高电池比容量，减少容量损失，循环寿命长，适用于大规模生产。

技术特征：

1.一种负极浆料，其特征在于，包括负极活性材料、负极导电剂、负极粘结剂以及负极增稠剂；所述的负极活性材料为石墨材料；所述的负极导电剂为炭黑；所述的负极粘结剂为paa类粘结剂与sbr的混合物；所述的负极增稠剂为cmc。

2.根据权利要求1所述的负极浆料，其特征在于，所述的负极导电剂在负极浆料中的质量占比为0.5％～4％。

3.根据权利要求1所述的负极浆料，其特征在于，所述的paa类粘结剂为paa、paa的衍生物或者paa的共聚物；所述的paa类粘结剂在负极浆料中的质量占比为0.4％～1.2％。

4.根据权利要求1所述的负极浆料，其特征在于，所述的sbr在负极浆料中的质量占比为0.6％～1.5％，优选为0.9％。

5.根据权利要求1所述的负极浆料，其特征在于，所述的增稠剂在负极浆料中的质量占比为0.5％～3％。

6.一种权利要求1-5任一项所述的负极浆料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：采用干式捏合混合法工艺，将负极活性材料与导电剂先进行干混捏合，再分次添加粘结剂得到负极浆料。

7.根据权利要求6所述的负极浆料的制备方法，其特征在于，具体包括下述步骤：1)将石墨材料、炭黑、cmc加入至双行星搅拌器中，快速搅拌；

8.根据权利要求6所述的负极浆料的制备方法，其特征在于，步骤1)的搅拌速度为200～300r快速搅拌10min～30min，优选为15min；

9.一种负极片，其特征在于，采用权利要求1-5任一项所述的锂电池负极浆料涂覆到负极集流体得到。

10.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求9所述的负极片。

技术总结
本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种负极浆料及其制备方法、负极片及锂离子电池。负极浆料包括负极活性材料、负极导电剂、负极粘结剂以及负极增稠剂；所述的负极活性材料为石墨材料；所述的负极导电剂为炭黑；所述的负极粘结剂为PAA类粘结剂与SBR的混合物；所述的负极增稠剂为CMC。本发明的技术方案在一定程度上提高电池比容量，减少容量损失，循环寿命长，适用于大规模生产。

技术研发人员：陈欢,耿栋,关聪聪,张火成,申日星
受保护的技术使用者：力神（青岛）新能源有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12