[go: up one dir, main page]

CN115566136A - 一种负极片及其制备方法和锂离子电池 - Google Patents

一种负极片及其制备方法和锂离子电池 Download PDF

Info

Publication number
CN115566136A
CN115566136A CN202211237886.2A CN202211237886A CN115566136A CN 115566136 A CN115566136 A CN 115566136A CN 202211237886 A CN202211237886 A CN 202211237886A CN 115566136 A CN115566136 A CN 115566136A
Authority
CN
China
Prior art keywords
negative electrode
active material
electrode active
binder
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202211237886.2A
Other languages
English (en)
Inventor
王浩
赵李鹏
刘兴伟
徐瑞琳
刘欢
曾涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lishen Qingdao New Energy Co Ltd
Original Assignee
Lishen Qingdao New Energy Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lishen Qingdao New Energy Co Ltd filed Critical Lishen Qingdao New Energy Co Ltd
Priority to CN202211237886.2A priority Critical patent/CN115566136A/zh
Publication of CN115566136A publication Critical patent/CN115566136A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139Processes of manufacture
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362Composites
    • H01M4/366Composites as layered products
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624Electric conductive fillers
    • H01M4/625Carbon or graphite
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/628Inhibitors, e.g. gassing inhibitors, corrosion inhibitors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明公开了一种负极片,包括负极集流体(1);负极集流体(1)的上下两侧,均涂覆有一层第一负极活性物质材料层(2);每层第一负极活性物质材料层(2)在远离所述负极集流体(1)的一侧,分别涂覆有一层第二负极活性物质材料层(3);第一负极活性物质材料层(2),包括第一负极活性物质材料、第一导电剂、第一增稠剂和第一粘结剂;第二负极活性物质材料层(3),包括第二负极活性物质材料、第二导电剂、第二增稠剂和第二粘结剂。本发明还公开了一种负极片的制备方法,以及一种锂离子电池。本发明采用多层涂覆的方式,在集流体的表面涂覆不同体系的浆料,能够保证电池能量密度的提升,实现优化电池循环性能的目的。

Description

一种负极片及其制备方法和锂离子电池
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域,特别是涉及一种负极片及其制备方法和锂离子电池。
背景技术
目前,负极片普遍使用丁苯橡胶(SBR)粘结剂,该粘结剂的优点是粘结效果好、稳定性高,缺点是过多的SBR会导致极片产生较大膨胀。
随着电池能量密度的提升,需要减小粘结剂在极片中的比例,因此,需要使用粘结力更强的粘结剂,聚丙烯酸(PAA)类粘结剂具有比SBR更高的粘结力,且其弹性模量低,对于抑制极片反弹具有明显效果,但是其脆性较大,在极片碾压、分切过程中极易产生掉粉的现象。
而至今还没有一种完美的粘结剂,既能提高粘结力、又能抑制反弹、同时不产生极片加工问题,因此,需要考虑从其他角度,让负极片实现高粘结力、低反弹的特点。
因此,目前迫切需要开发出一种技术,能够使得负极片具有高粘结力、低反弹的特点,从而保证电池能量密度的提升。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的技术缺陷,提供一种负极片及其制备方法和锂离子电池。
为此,本发明提供了一种负极片,包括负极集流体;
负极集流体的上下两侧,均涂覆有一层第一负极活性物质材料层;
每层第一负极活性物质材料层在远离所述负极集流体的一侧,分别涂覆有一层第二负极活性物质材料层;
其中,第一负极活性物质材料层,包括第一负极活性物质材料、第一导电剂、第一增稠剂和第一粘结剂;
在第一负极活性物质材料层中,第一负极活性物质材料所占的质量分数为90~98%,第一导电剂所占的质量分数为0.5~5%,第一增稠剂所占的质量分数为0.5~3%,第一粘结剂所占的质量分数为1~5%;
第一负极活性物质材料,为石墨材料、硅基材料或者石墨材料与硅基材料的混合物;
第一导电剂,包括超导炭黑super P、碳纳米管CNT和石墨烯Graphene 中的至少一种;
第一增稠剂,包括羧甲基纤维素钠和羧甲基纤维素锂中的至少一种;
第一粘结剂,为丁苯橡胶SBR;
其中,第二负极活性物质材料层,包括第二负极活性物质材料、第二导电剂、第二增稠剂和第二粘结剂;
在第二负极活性物质材料层中,第二负极活性物质材料所占的质量分数为90~98%,第二导电剂所占的质量分数为0.5~5%,第二增稠剂所占的质量分数为0.5~3%,第二粘结剂所占的质量分数为1~5%;
第二负极活性物质材料,为石墨材料、硅基材料或者石墨材料与硅基材料的混合物;
第二导电剂,包括超导炭黑super P、碳纳米管CNT和石墨烯Graphene 中的至少一种;
第二增稠剂,包括羧甲基纤维素钠和羧甲基纤维素锂中的至少一种;
第二粘结剂,为聚丙烯酸类物质PAA,或者为聚丙烯酸类物质PAA与丁苯橡胶SBR的混合物。
优选地,负极集流体为铜箔或涂炭铜箔。
此外,本发明还提供了一种锂离子电池,包括如前所述的负极片。
另外,本发明还提供了一种如前所述的负极片的制备方法,其包括以下步骤:
第一步,匀浆:将第一负极活性物质材料、第一导电剂、第一增稠剂和第一粘结剂按预设质量比混合并搅拌均匀,再溶于第一溶剂中进行分散而制成第一负极活性物质浆料,然后,通过调节添加第一溶剂的量,直至调节第一负极活性物质浆料的固含量为50±5%或者调节第一负极活性物质浆料的浆料粘度为3000±1000cp为止;
以及将第二负极活性物质材料、第二导电剂、第二增稠剂和第二粘结剂按预设质量比混合并搅拌均匀,再溶于第二溶剂中进行分散而制成第二负极活性物质浆料,然后,通过调节添加第二溶剂的量,直至调节第二负极活性物质浆料的固含量为50±5%或者调节第二负极活性物质浆料的浆料粘度为3000±1000cp为止;
第二步,涂布:首先,将第一步获得的第一负极活性物质浆料分别均匀涂布一层在负极集流体的上下两侧表面,然后,再将第一步获得的第二负极活性物质浆料,分别均匀涂布一层在每层第一负极活性物质材料层2 远离所述负极集流体1的一侧,然后烘干,获得上下两侧均具有第一负极活性物质材料层和第二负极活性物质材料层的负极片;
第三步,碾压:对第二步获得的负极片进行碾压,直到第一负极活性物质材料层和第二负极活性物质材料层的压实密度符合预设压实密度数值范围;
第四步,裁切:将碾压后的负极片裁切至规定的尺寸,最终获得成品负极片。
优选地,在第二步中,负极集流体为铜箔或涂炭铜箔。
优选地,在第一步中,第一溶剂和第二溶剂,均为去离子水。
优选地,在第一步中,第一负极活性物质材料、第一导电剂、第一增稠剂和第一粘结剂的质量比为(90~98):(0.5~5):(0.5~3):(1~5);
第二负极活性物质材料、第二导电剂、第二增稠剂和第二粘结剂的质量比为(90~98):(0.5~5):(0.5~3):(1~5)。
优选地,在第一步中,第一负极活性物质材料,为石墨材料、硅基材料或者石墨材料与硅基材料的混合物;
第一导电剂,包括超导炭黑super P、碳纳米管CNT和石墨烯Graphene 中的至少一种;
第一增稠剂,包括羧甲基纤维素钠和羧甲基纤维素锂中的至少一种;
第一粘结剂,为丁苯橡胶SBR;
在第一步中,第二负极活性物质材料,为石墨材料、硅基材料或者石墨材料与硅基材料的混合物;
第二导电剂,包括超导炭黑super P、碳纳米管CNT和石墨烯Graphene 中的至少一种;
第二增稠剂,包括羧甲基纤维素钠和羧甲基纤维素锂中的至少一种;
第二粘结剂,为聚丙烯酸类物质PAA,或者为聚丙烯酸类物质PAA与丁苯橡胶SBR的混合物。
优选地,第一负极活性物质材料层和第二负极活性物质材料层的涂布面密度相同;
第一负极活性物质材料层和第二负极活性物质材料层的预设压实密度 PD数值范围为1.4g/cm3~1.7g/cm3
由以上本发明提供的技术方案可见,与现有技术相比较,本发明提供了一种负极片及其制备方法和锂离子电池,其设计科学,采用多层涂覆的方式,在集流体的表面涂覆不同体系的浆料,使得靠近集流体的一侧具有较高柔韧性,远离集流体的一侧具有较高的抑制反弹能力,通过表层极片的低反弹性能够抑制里层极片的反弹,并且不降低极片的柔韧性和粘结力,从而保证电池能量密度的提升,实现优化电池循环性能的目的,具有重大的实践意义。
附图说明
图1为本发明提供的一种负极片的截面结构示意图;
图2为本发明提供的一种负极片的制备方法的流程图;
图中,1为负极集流体,2为第一负极活性物质材料层,3为第二负极活性物质材料层。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
参见图1,本发明提供了一种负极片,包括负极集流体1;
负极集流体1的上下两侧,均涂覆有一层第一负极活性物质材料层2;
每层第一负极活性物质材料层2在远离所述负极集流体1的一侧,分别涂覆有一层第二负极活性物质材料层3;
其中,第一负极活性物质材料层2,包括第一负极活性物质材料、第一导电剂、第一增稠剂和第一粘结剂;
在第一负极活性物质材料层2中,第一负极活性物质材料所占的质量分数为90~98%,第一导电剂所占的质量分数为0.5~5%,第一增稠剂所占的质量分数为0.5~3%,第一粘结剂所占的质量分数为1~5%;
第一负极活性物质材料,为石墨材料、硅基材料或者石墨材料与硅基材料的混合物;
需要说明的是,在石墨材料与硅基材料的混合物(即混合材料)中,石墨材料与硅基材料的比例不做限定,两者的占比可以是任意比例,只要两者之和是100%即可,例如在该混合物中,石墨材料的质量占比是60%,则硅基材料的质量占比是40%。
第一导电剂,包括超导炭黑super P、碳纳米管CNT和石墨烯Graphene 中的至少一种;
第一增稠剂,包括羧甲基纤维素钠和羧甲基纤维素锂中的至少一种;
第一粘结剂,为丁苯橡胶SBR。
其中,第二负极活性物质材料层3,包括第二负极活性物质材料、第二导电剂、第二增稠剂和第二粘结剂;
在第二负极活性物质材料层3中,第二负极活性物质材料所占的质量分数为90~98%,第二导电剂所占的质量分数为0.5~5%,第二增稠剂所占的质量分数为0.5~3%,第二粘结剂所占的质量分数为1~5%;
第二负极活性物质材料,为石墨材料、硅基材料或者石墨材料与硅基材料的混合物;
需要说明的是,在石墨材料与硅基材料的混合物(即混合材料)中,石墨材料与硅基材料的比例不做限定,两者的占比可以是任意比例,只要两者之和是100%即可,例如在该混合物中,石墨材料的质量占比是60%,则硅基材料的质量占比是40%。
第二导电剂,包括超导炭黑super P、碳纳米管CNT和石墨烯Graphene 中的至少一种;
第二增稠剂,包括羧甲基纤维素钠和羧甲基纤维素锂中的至少一种;
第二粘结剂,为聚丙烯酸类物质PAA,或者为聚丙烯酸类物质PAA与丁苯橡胶SBR的混合物。
需要说明的是,在聚丙烯酸类物质PAA与丁苯橡胶SBR的混合物(即混合材料)中,聚丙烯酸类物质PAA与丁苯橡胶SBR的比例不做限定,两者的占比可以是任意比例,只要两者之和是100%即可,例如在该混合物中,聚丙烯酸类物质PAA的质量占比是60%,则丁苯橡胶SBR的质量占比是 40%。
在本发明中,具体实现上,负极集流体为铜箔或涂炭铜箔。
基于以上本发明提供的负极片,本发明还提供了一种锂离子电池,包括前面所述的负极片。
为了制备获得上述本发明提供的一种负极片,参见图2,本发明还提供了一种负极片的制备方法,包括以下步骤:
第一步,匀浆:将第一负极活性物质材料、第一导电剂、第一增稠剂和第一粘结剂按预设质量比混合并搅拌均匀,再溶于第一溶剂中进行分散而制成第一负极活性物质浆料,然后,通过调节添加第一溶剂的量,直至调节第一负极活性物质浆料的固含量为50±5%或者调节第一负极活性物质浆料的浆料粘度为3000±1000cp为止;
以及将第二负极活性物质材料、第二导电剂、第二增稠剂和第二粘结剂按预设质量比混合并搅拌均匀,再溶于第二溶剂中进行分散而制成第二负极活性物质浆料,然后,通过调节添加第二溶剂的量,直至调节第二负极活性物质浆料的固含量为50±5%或者调节第二负极活性物质浆料的浆料粘度为3000±1000cp为止;
第二步,涂布:首先,将第一步获得的第一负极活性物质浆料分别均匀涂布一层在负极集流体的上下两侧表面,然后,再将第一步获得的第二负极活性物质浆料,分别均匀涂布一层在每层第一负极活性物质材料层2 远离所述负极集流体1的一侧,然后烘干(充分干燥即可),获得上下两侧均具有第一负极活性物质材料层和第二负极活性物质材料层的负极片;
需要说明的是,在本发明中,包含丁苯橡胶SBR的第一负极活性物质浆料涂布在靠近负极集流体的区域。包含聚丙烯酸PAA的第二负极活性物质浆料涂布在远离负极集流体的区域。
第三步,碾压:对第二步获得的负极片进行碾压,直到第一负极活性物质材料层和第二负极活性物质材料层的压实密度符合预设压实密度数值范围;
第四步,裁切:将碾压后的负极片裁切至规定的尺寸,最终获得成品负极片。
在本发明中,在第一步中,具体实现上,第一溶剂和第二溶剂,均为去离子水。
在本发明中,在第一步中,具体实现上,第一负极活性物质材料、第一导电剂、第一增稠剂和第一粘结剂的质量比为(90~98):(0.5~5):(0.5~3): (1~5);
在本发明中,在第一步中,具体实现上,第一负极活性物质材料,为石墨材料、硅基材料或者石墨材料与硅基材料的混合物;
需要说明的是,在石墨材料与硅基材料的混合物(即混合材料)中,石墨材料与硅基材料的比例不做限定,两者的占比可以是任意比例,只要两者之和是100%即可,例如在该混合物中,石墨材料的质量占比是60%,则硅基材料的质量占比是40%。
第一导电剂,包括超导炭黑super P、碳纳米管CNT和石墨烯Graphene 中的至少一种;
第一增稠剂,包括羧甲基纤维素钠和羧甲基纤维素锂中的至少一种;
第一粘结剂,为丁苯橡胶SBR。
在本发明中,在第一步中,具体实现上,第二负极活性物质材料、第二导电剂、第二增稠剂和第二粘结剂的质量比为(90~98):(0.5~5):(0.5~3): (1~5);
在本发明中,在第一步中,具体实现上,第二负极活性物质材料,为石墨材料、硅基材料或者石墨材料与硅基材料的混合物;
需要说明的是,在石墨材料与硅基材料的混合物(即混合材料)中,石墨材料与硅基材料的比例不做限定,两者的占比可以是任意比例,只要两者之和是100%即可,例如在该混合物中,石墨材料的质量占比是60%,则硅基材料的质量占比是40%。
第二导电剂,包括超导炭黑super P、碳纳米管CNT和石墨烯Graphene 中的至少一种;
第二增稠剂,包括羧甲基纤维素钠和羧甲基纤维素锂中的至少一种;
第二粘结剂,为聚丙烯酸类物质PAA,或者为聚丙烯酸类物质PAA与丁苯橡胶SBR的混合物。
需要说明的是,在聚丙烯酸类物质PAA与丁苯橡胶SBR的混合物(即混合材料)中,聚丙烯酸类物质PAA与丁苯橡胶SBR的比例不做限定,两者的占比可以是任意比例,只要两者之和是100%即可,例如在该混合物中,聚丙烯酸类物质PAA的质量占比是60%,则丁苯橡胶SBR的质量占比是 40%。
在本发明中,在第二步中,具体实现上,负极集流体为铜箔或涂炭铜箔。
在本发明中,在第二步中,具体实现上,第一负极活性物质材料层和第二负极活性物质材料层的涂布面密度相同,例如为1.5mg/cm3
在本发明中,在第三步中,具体实现上,第一负极活性物质材料层和第二负极活性物质材料层的预设压实密度PD数值范围为1.4g/cm3~1.7 g/cm3
需要说明的是,对于本发明,采用多层涂覆的方式,在集流体的表面涂覆不同体系的浆料,使得靠近集流体的一侧具有较高柔韧性,远离集流体的一侧具有较高的抑制反弹能力,通过表层极片的低反弹性能够抑制里层极片的反弹,并且不降低极片的柔韧性和粘结力,从而保证电池能量密度的提升,实现优化电池循环性能的目的,具有重大的实践意义。
需要说明的是,对于本发明,之所以靠近集流体的一侧的浆料具有较高柔韧性,是因为靠近集流体的一侧用的是SBR粘结剂,这种粘结剂的基本性质是弹性模量高,柔韧性好。而远离集流体一侧用的是含PAA的粘结剂,PAA粘结剂的基本性质是弹性模量低,刚性大,因此可以抑制反弹。
需要说明的是,通过表层极片的低反弹性能够抑制里层极片的反弹,具体原因为:在电池中,负极片有很多层,如果全部使用SBR粘结剂,由于SBR粘结剂反弹较大,则整个极片的反弹较大。如果极片里层使用SBR 粘结剂,表层使用PAA粘结剂,由于极片表层是刚性的,里层极片反弹必然会受到表层极片的限制,因此整个极片的反弹会小于全部使用SBR粘结剂的极片。
为了更加清楚地理解本发明的技术方案,下面通过具体实施例来说明本发明的技术方案。
实施例一。
第一步,第一负极活性物质浆料制备:将石墨、SP、CMC和SBR按照 92:3:2:3的重量比与第一溶剂充分混合并搅拌均匀,第一溶剂为去离子水。所得浆料的固含量为45%,粘度为2000~4000mPa·S。
第二步,第二负极活性物质浆料制备:将石墨、SP、CMC和PAA按照 92:3:2:3的重量比与第二溶剂充分混合并搅拌均匀,第二溶剂为去离子水。所得浆料的固含量为45%,粘度为2000~4000mPa·S。
第三步,涂覆:将第一负极活性物质浆料和第二负极活性物质浆料在双层涂覆机上涂覆,第一负极活性物质浆料涂在负极集流体上,为里层,第二负极活性物质浆料涂在第一负极活性物质浆料上,为表层,在烘干后得到面密度为1.5mg/cm3的双层极片,表层和里层的面密度相同。
第四步,碾压:将上述获得的极片进行碾压,得到压实密度为1.5g/cm3的极片。
第五步,裁切:将碾压后的负极片裁切至规定的尺寸,最终获得成品的负极片。
实施例二。
第一步,第一负极活性物质浆料制备:将石墨、SP、CMC和SBR按照 92:3:2:3的重量比与第一溶剂充分混合并搅拌均匀,第一溶剂为去离子水。所得浆料的固含量为45%,粘度为2000~4000mPa·S。
第二步,第二负极活性物质浆料制备:将石墨、SP、CMC、SBR和PAA 按照92:3:2:1:2的重量比与第二溶剂充分混合并搅拌均匀,第二溶剂为去离子水。所得浆料的固含量为45%,粘度为2000~4000mPa·S。
第三步,涂覆:涂覆方式与实施例一相同。
第四步,碾压:碾压方式与实施例一相同。
第五步,裁切:裁切方式与实施例一相同。
对比例一。
第一步,负极浆料制备:将石墨、SP、CMC和SBR按照92:3:2:3 的重量比与溶剂充分混合并搅拌均匀,溶剂为去离子水。所得浆料的固含量为45%,粘度为2000~4000mPa·S。
第二步,涂覆:将上述负极浆料在涂覆机上涂覆,在烘干后得到面密度为1.5mg/cm3的单层极片。
第三步,碾压:碾压方式与实施例一相同。
第四步,裁切:裁切方式与实施例一相同。
对比例二。
第一步,负极浆料制备:将石墨、SP、CMC和PAA按照92:3:2:3 的重量比与溶剂充分混合并搅拌均匀,溶剂为去离子水。所得浆料的固含量为45%,粘度为2000~4000mPa·S。
第二步,涂覆:涂覆方式与对比例一相同。
第三步,碾压:碾压方式与对比例一相同。
第四步,裁切:裁切方式与对比例一相同。
对比例三。
第一步,负极浆料制备:将石墨、SP、CMC、SBR和PAA按照92:3:2:1.5:1.5的重量比与溶剂充分混合并搅拌均匀,溶剂为去离子水。所得浆料的固含量为45%,粘度为2000~4000mPa·S。
第二步,涂覆:涂覆方式与对比例一相同。
第三步,碾压:碾压方式与对比例一相同。
第四步,裁切:裁切方式与对比例一相同。
下面是对基于实施例和对比例的负极片所制备的电池,所进行的性能测试。
表1:实施例及对比例中极片物性及电池性能测试结构。
Figure BDA0003883653960000111
在本发明中,实施例1~3,对比例1~2的电池,均按照下述方法制备以及进行相应的测试操作。
1、负极片的制备,按照实施例和对比例方法。
2、正极片的制备:将正极活性材料、导电炭黑super P、碳纳米管CNT、粘结剂PVDF按质量比96.0:1.0:1.0:2.0进行混合并分散均匀。分散均匀后将上述材料溶解在溶剂NMP中,并充分搅拌,获得混合均匀的正极浆料。将得到的正极浆料均匀涂覆在正极集流体铝箔的两个表面上并充分烘干。将烘干后的正极极片在碾压机上进行碾压,得到压实密度为2.4g/cm3的极片,最后将碾压后的正极极片进行裁切至规定尺寸待用。
3、极组的制备:将上述负极片、正极片以及12+4μm的聚乙烯陶瓷隔膜通过叠片的方式制备成极组,其中隔膜将正负极片隔开,隔膜需将负极片完全覆盖,负极片需将正极片完全覆盖,避免短路。
4、对经过焊接极耳、入壳后的极组进行烘干,烘干后进行注液工序,电解液由溶剂、锂盐和添加剂组成,其中溶剂为体积比为3:7的碳酸乙烯酯(EC)和碳酸甲乙酯(EMC)的混合溶液,锂盐为1mol/L的LiPF6,添加剂为重量比1%的VC添加剂。
5、将注液后的电池经过静置、封口、排气、化成、老化、分选后,得到成品电池。
6、电池测试:电池在60℃恒温箱中进行循环测试,将电池以1C的倍率进行充电,当电池电压达到3.65V时进行恒压充电,恒压充电至电流降至0.05C时,休眠10min,再以1C的倍率进行放电,放电至电池电压达到 2.5V,休眠10min。重复上述充放电步骤,循环次数达到1000次时停止测试。
从表1中的数据可以看出,通过采用本发明的技术方案获得的双层极片,在里层采用纯SBR粘结剂,表层采用纯PAA粘结剂或PAA和SBR 的混合粘结剂,均可弥补现有单一粘结剂的不足。尤其是相比于现阶段普遍使用的SBR粘结剂,可降低极片反弹率2%以上,电池的容量保持率提升2.4%以上。
与现有技术相比,本发明提供的一种负极片及其制备方法和锂离子电池,具有以下有益效果:
本发明的技术方案,可以有效解决单一粘结剂带来的极片柔韧性差、粘结力低、反弹大的问题,有利于电池能量密度的提升和循环性能的改善。
综上所述,与现有技术相比较,本发明提供的一种负极片及其制备方法和锂离子电池,其设计科学,采用多层涂覆的方式,在集流体的表面涂覆不同体系的浆料,使得靠近集流体的一侧具有较高柔韧性,远离集流体的一侧具有较高的抑制反弹能力,通过表层极片的低反弹性能够抑制里层极片的反弹,并且不降低极片的柔韧性和粘结力,从而保证电池能量密度的提升,实现优化电池循环性能的目的,具有重大的实践意义。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种负极片,其特征在于,包括负极集流体(1);
负极集流体(1)的上下两侧,均涂覆有一层第一负极活性物质材料层(2);
每层第一负极活性物质材料层(2)在远离所述负极集流体(1)的一侧,分别涂覆有一层第二负极活性物质材料层(3);
其中,第一负极活性物质材料层(2),包括第一负极活性物质材料、第一导电剂、第一增稠剂和第一粘结剂;
在第一负极活性物质材料层(2)中,第一负极活性物质材料所占的质量分数为90~98%,第一导电剂所占的质量分数为0.5~5%,第一增稠剂所占的质量分数为0.5~3%,第一粘结剂所占的质量分数为1~5%;
第一负极活性物质材料,为石墨材料、硅基材料或者石墨材料与硅基材料的混合物;
第一导电剂,包括超导炭黑super P、碳纳米管CNT和石墨烯Graphene中的至少一种;
第一增稠剂,包括羧甲基纤维素钠和羧甲基纤维素锂中的至少一种;
第一粘结剂,为丁苯橡胶SBR;
其中,第二负极活性物质材料层(3),包括第二负极活性物质材料、第二导电剂、第二增稠剂和第二粘结剂;
在第二负极活性物质材料层(3)中,第二负极活性物质材料所占的质量分数为90~98%,第二导电剂所占的质量分数为0.5~5%,第二增稠剂所占的质量分数为0.5~3%,第二粘结剂所占的质量分数为1~5%;
第二负极活性物质材料,为石墨材料、硅基材料或者石墨材料与硅基材料的混合物;
第二导电剂,包括超导炭黑super P、碳纳米管CNT和石墨烯Graphene中的至少一种;
第二增稠剂,包括羧甲基纤维素钠和羧甲基纤维素锂中的至少一种;
第二粘结剂,为聚丙烯酸类物质PAA,或者为聚丙烯酸类物质PAA与丁苯橡胶SBR的混合物。
2.如权利要求1所述的负极片,其特征在于,负极集流体为铜箔或涂炭铜箔。
3.一种锂离子电池,其特征在于,包括如权利要求1或2所述的负极片。
4.一种如权利要求1或2所述的负极片的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
第一步,匀浆:将第一负极活性物质材料、第一导电剂、第一增稠剂和第一粘结剂按预设质量比混合并搅拌均匀,再溶于第一溶剂中进行分散而制成第一负极活性物质浆料,然后,通过调节添加第一溶剂的量,直至调节第一负极活性物质浆料的固含量为50±5%或者调节第一负极活性物质浆料的浆料粘度为3000±1000cp为止;
以及将第二负极活性物质材料、第二导电剂、第二增稠剂和第二粘结剂按预设质量比混合并搅拌均匀,再溶于第二溶剂中进行分散而制成第二负极活性物质浆料,然后,通过调节添加第二溶剂的量,直至调节第二负极活性物质浆料的固含量为50±5%或者调节第二负极活性物质浆料的浆料粘度为3000±1000cp为止;
第二步,涂布:首先,将第一步获得的第一负极活性物质浆料分别均匀涂布一层在负极集流体的上下两侧表面,然后,再将第一步获得的第二负极活性物质浆料,分别均匀涂布一层在每层第一负极活性物质材料层2远离所述负极集流体1的一侧,然后烘干,获得上下两侧均具有第一负极活性物质材料层和第二负极活性物质材料层的负极片;
第三步,碾压:对第二步获得的负极片进行碾压,直到第一负极活性物质材料层和第二负极活性物质材料层的压实密度符合预设压实密度数值范围;
第四步,裁切:将碾压后的负极片裁切至规定的尺寸,最终获得成品负极片。
5.如权利要求4所述的负极片的制备方法,其特征在于,在第二步中,负极集流体为铜箔或涂炭铜箔。
6.如权利要求4所述的负极片的制备方法,其特征在于,在第一步中,第一溶剂和第二溶剂,均为去离子水。
7.如权利要求4所述的负极片的制备方法,其特征在于,在第一步中,第一负极活性物质材料、第一导电剂、第一增稠剂和第一粘结剂的质量比为(90~98):(0.5~5):(0.5~3):(1~5);
第二负极活性物质材料、第二导电剂、第二增稠剂和第二粘结剂的质量比为(90~98):(0.5~5):(0.5~3):(1~5)。
8.如权利要求4所述的负极片的制备方法,其特征在于,在第一步中,第一负极活性物质材料,为石墨材料、硅基材料或者石墨材料与硅基材料的混合物;
第一导电剂,包括超导炭黑super P、碳纳米管CNT和石墨烯Graphene中的至少一种;
第一增稠剂,包括羧甲基纤维素钠和羧甲基纤维素锂中的至少一种;
第一粘结剂,为丁苯橡胶SBR;
在第一步中,第二负极活性物质材料,为石墨材料、硅基材料或者石墨材料与硅基材料的混合物;
第二导电剂,包括超导炭黑super P、碳纳米管CNT和石墨烯Graphene中的至少一种;
第二增稠剂,包括羧甲基纤维素钠和羧甲基纤维素锂中的至少一种;
第二粘结剂,为聚丙烯酸类物质PAA,或者为聚丙烯酸类物质PAA与丁苯橡胶SBR的混合物。
9.如权利要求4所述的负极片的制备方法,其特征在于,第一负极活性物质材料层和第二负极活性物质材料层的涂布面密度相同;
第一负极活性物质材料层和第二负极活性物质材料层的预设压实密度PD数值范围为1.4g/cm3~1.7g/cm3
CN202211237886.2A 2022-10-11 2022-10-11 一种负极片及其制备方法和锂离子电池 Pending CN115566136A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211237886.2A CN115566136A (zh) 2022-10-11 2022-10-11 一种负极片及其制备方法和锂离子电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211237886.2A CN115566136A (zh) 2022-10-11 2022-10-11 一种负极片及其制备方法和锂离子电池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115566136A true CN115566136A (zh) 2023-01-03

Family

ID=84745352

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211237886.2A Pending CN115566136A (zh) 2022-10-11 2022-10-11 一种负极片及其制备方法和锂离子电池

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115566136A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117154084A (zh) * 2023-02-28 2023-12-01 荣耀终端有限公司 一种负极片及锂离子电池
WO2025145851A1 (zh) * 2024-01-05 2025-07-10 浙江极氪智能科技有限公司 一种复合负极极片及其制备方法、锂离子电池

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108832129A (zh) * 2018-06-13 2018-11-16 闽南师范大学 一种电极浆料及制备方法及由其制成的锂离子电池电极
CN110660965A (zh) * 2019-08-29 2020-01-07 孚能科技(赣州)股份有限公司 负极片及其制备方法和锂离子电池及其制备方法和应用
CN111952658A (zh) * 2019-05-15 2020-11-17 Sk新技术株式会社 锂二次电池

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108832129A (zh) * 2018-06-13 2018-11-16 闽南师范大学 一种电极浆料及制备方法及由其制成的锂离子电池电极
CN111952658A (zh) * 2019-05-15 2020-11-17 Sk新技术株式会社 锂二次电池
CN110660965A (zh) * 2019-08-29 2020-01-07 孚能科技(赣州)股份有限公司 负极片及其制备方法和锂离子电池及其制备方法和应用

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117154084A (zh) * 2023-02-28 2023-12-01 荣耀终端有限公司 一种负极片及锂离子电池
CN117154084B (zh) * 2023-02-28 2024-07-02 荣耀终端有限公司 一种负极片及锂离子电池
WO2025145851A1 (zh) * 2024-01-05 2025-07-10 浙江极氪智能科技有限公司 一种复合负极极片及其制备方法、锂离子电池

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113437254B (zh) 钠离子电池的负极极片、电化学装置及电子设备
CN111640940A (zh) 负极片及二次电池
CN111403732B (zh) 一种高能量密度磷酸铁锂电池
CN107546363B (zh) 负极片及锂离子电池
CN105655592A (zh) 一种基于硅的锂离子电池负极及其制备方法
CN111554880B (zh) 一种负极片、负极浆料、负极浆料的制备方法及电池
CN111293274A (zh) 一种负极极片及其制备方法、锂离子电池
CN111653732A (zh) 一种正极材料、正极极片及锂离子电池
CN108682862A (zh) 一种锂离子电池硅基负极片的制备方法
CN114665065A (zh) 一种正极极片及其制备方法和应用
CN115566136A (zh) 一种负极片及其制备方法和锂离子电池
CN115954436B (zh) 一种负极片及包含该负极片的电池
CN109037592A (zh) 锂离子电池正极片及其制备方法、锂离子电池
CN106486694A (zh) 一种高能量密度三元nca电池及其制备方法
CN116435503A (zh) 负极材料层、负极极片及其制备方法、二次电池、电池包、用电设备
CN113066962B (zh) 含硅负极片和高能量密度电池
CN115498164A (zh) 负极材料、负极浆料、负极片及制备方法和锂离子电池
CN115472777A (zh) 负极极片、二次电池及用电设备
CN114447338A (zh) 正极极片浆料及其制备方法、锂离子电池、以及车辆
CN114628648A (zh) 一种高性能硅碳负极极片及其制备方法
WO2022237534A1 (zh) 一种复合粘结剂及其制备方法和应用
CN116230854A (zh) 钠离子电池的负极极片及其制备方法、钠离子电池
CN115472778A (zh) 一种快充型负极极片及其制备方法和应用
CN114400300A (zh) 一种磷酸铁锂正极片、制备方法及电池
CN117334836A (zh) 一种正极片和电池

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination