專利名稱：鋰電池負極制備方法及其鋰電池的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電池領域，具體為一種鋰電池負極制備方法及使用該方法制備的負極制備的一種鋰電池。
背景技術：
鋰離子電池作為新一代綠色高能可充電電池，具有電壓高、能量密度大、自放電小、循環(huán)性能好的特點，占據(jù)很多用電器的主導地位。有的小型電動工具需高倍率充放電使用，日使用頻率較高，循環(huán)使用可達10多次，如果用電器使用壽命要求達到一年，電池循環(huán)壽命必須達到3000次左右，雖然鋰離子電池循環(huán)壽命性能較好，如果負極粘接強度達不到要求，則隨著循環(huán)次數(shù)的增加，涂層剝離程度加重，從而使電池內(nèi)阻不斷增大，循環(huán)容量加劇下降。傳統(tǒng)工藝為了降低電池內(nèi)阻，裝配過程中負極片與電池殼體接觸的部分一般沒有活性物質(zhì)，使銅箔集流體與電池殼內(nèi)壁直接接觸，當電池在充電過程中，負極電位降低，電解液必然在銅箔集流體的裸露表面發(fā)生還原反應產(chǎn)生氣體，電池發(fā)生氣脹，使正負極和隔膜發(fā)生分離并影響電池壽命。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服以上不足，本發(fā)明提出了一種高強度鋰離子電池負極制備方法。本發(fā)明的技術方案為一種鋰電池負極制備方法，它包括以下步驟
(1)將負極活性物質(zhì)石墨、導電碳黑、納米碳纖維、粘合劑丁苯橡膠、水性粘合劑混合均勻；所述石墨為粒度為18. 0-22. 0 μ m的類球形石墨和比表面積彡20. 0 m2/g的兩種石墨混合；
(2)制成糊狀膠合劑，均勻涂敷在銅箔兩側(cè)；
(3)接著真空干燥，輥壓、裁切，成負極片。負極配方中混合兩種型號為M5和F 4的石墨，分別為粒度為18. 0-22. 0 μ m的類球形石墨和比表面積彡20. 0 m2/g的石墨；粒度為18. 0-22. 0 μ m的類球形石墨屬純?nèi)嗽焓辖?jīng)球化\分級而得，粒度分布均一，比容量高；比表面積< 20. 0 m2/g的石墨，具有良好導電性能，能有效降低電池內(nèi)阻；分散性好。增加石墨，可避免單一的沉淀現(xiàn)象(漿料的分層現(xiàn)象)。配方中在原導電碳黑的基礎上添加比例較小的納米超長碳纖維VGCF，提高電池導電性，降低內(nèi)阻。粘合劑為SBR、LA133 (水性粘合劑)，本發(fā)明在加SBR的基礎上加水性粘合劑LA133替代羧甲基纖維素鈉，此粘合劑是以水為分散介質(zhì)的環(huán)保型粘合劑，可使?jié){料中粉體不易沉降，粘合性強。電極的壓實密度控制在1. 6士0. 2g/cm3,既保證強度和導電性，又不會因密度過大而產(chǎn)生斷裂現(xiàn)象。所述活性物質(zhì)石墨、導電碳黑、VGCF, SBR、LA133的配比為(按重量份數(shù)計)75— 85 8—12 0.5—1.5 2—4 5—7。所述活性物質(zhì)石墨、導電碳黑、VGCF, SBR、LA133的配比為(按重量份數(shù)計)80 10 1 3 6。
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一種鋰電池，包括以LiFePO4為主體的正極、負極、隔膜和堿性電解液， a、其負極按以下方法制備
(1)將負極活性物質(zhì)石墨、導電碳黑、納米碳纖維、粘合劑丁苯橡膠、水性粘合劑混合均勻；所述石墨為粒度為18. 0-22. 0 μ m的類球形石墨和比表面積彡20. 0 m2/g的兩種石墨混合；
(2)制成糊狀膠合劑，均勻涂敷在銅箔兩側(cè)；
(3)接著真空干燥，輥壓、裁切，成負極片； b、其正極按以下方法制備
LiFePO4、導電石墨、PVDF混合均勻，攪拌成糊狀，均勻地涂敷在鋁箔的兩側(cè)，在氮氣流下干燥以除去有機物分散劑，然后用輥壓機壓制成型，剪切，成極片。C、隔膜采用聚丙烯微孔膜；
d、電解液為LiPF6,溶劑為EC (碳酸乙烯酯)、DEC (碳酸二乙酯)、DMC (碳酸二甲酯)混合液。上述鋰電池，其采用以下優(yōu)選方案制備 a、其負極按以下方法制備
(1)將負極活性物質(zhì)石墨、導電碳黑、納米碳纖維、粘合劑丁苯橡膠、水性粘合劑混合均勻；所述活性物質(zhì)石墨、導電碳黑、VGCF、SBR、LA133的配比為(按重量份數(shù)計)80 10 1:3:6 ；所述石墨為粒度為18. 0-22. 0 μ m的類球形石墨和比表面積彡20. 0 m2/g的兩種石墨混合；
(2)制成糊狀膠合劑，均勻涂敷在銅箔兩側(cè)；
(3)接著真空干燥，輥壓、裁切，成負極片； b、其正極按以下方法制備
LiFePO4、導電石墨、PVDF按重量比為86 9 5的比例混合均勻，攪拌成糊狀，均勻地涂敷在鋁箔的兩側(cè)，涂層厚度為16 μ m，在氮氣流下干燥以除去有機物分散劑，然后用輥壓機壓制成型，剪切，成極片。C、隔膜采用聚丙烯微孔膜；
d、電解液為lmol L-1LiPF6,溶劑為EC (碳酸乙烯酯)、DEC (碳酸二乙酯)、DMC (碳酸二甲酯)按體積比為1 1 1混合。本發(fā)明的有益效果為為保證涂敷在電解銅箔上的負極活性物質(zhì)不會脫落，在制備時使用合適的負極活性物質(zhì)、導電劑以及定量的粘合劑，另外，活性物質(zhì)全面覆蓋集流體，在活性物質(zhì)中加入合適比例的導電劑，增強導電性，降低電池內(nèi)阻，從而阻止集流體表面發(fā)生還原反應，避免發(fā)生氣脹。


圖1為實施例1制備的電池放電循環(huán)壽命曲線圖2為實施例1制備的電池充電與放電過程內(nèi)阻對比曲線圖。
具體實施例方式實施例1 鋰電池負極按以下方法制備
(1)將負極活性物質(zhì)石墨、導電碳黑、VGCF(納米碳纖維)、粘合劑SBR(丁苯橡膠)、LA133 (水性粘合劑)混合均勻；所述活性物質(zhì)石墨、導電碳黑、VGCF、SBR、LA133的配比為(按重量份數(shù)計)80 10 1 3 6 ；所述石墨為粒度為18. 0-22. Oym的類球形石墨和比表面積彡20. 0 m2/g的兩種石墨混合；
(2)制成糊狀膠合劑，均勻涂敷在銅箔兩側(cè)；
(3)接著真空干燥，輥壓、裁切，成負極片； 其正極按以下方法制備
LiFePO4、導電石墨、PVDF按重量比為86 9 5的比例混合均勻，攪拌成糊狀，均勻地涂敷在鋁箔的兩側(cè)，涂層厚度為16 μ m，在氮氣流下干燥以除去有機物分散劑，然后用輥壓機壓制成型，剪切，成極片。隔膜采用聚丙烯微孔膜；
電解液為lmol L-1LiPF6,溶劑為EC (碳酸乙烯酯)、DEC (碳酸二乙酯)、DMC (碳酸二甲酯)按體積比為1 1 1混合。制備18650型圓柱型電池。以容量為1800mAh為例，采用廣州擎天BS9000R電池檢測設備檢測電池循環(huán)壽命， 對比曲線圖如圖1所示。電池充電與放電過程內(nèi)阻對比曲線圖如圖2所示。實施例2:
鋰電池負極按以下方法制備
將負極活性物質(zhì)石墨、導電碳黑、VGCF (納米碳纖維)、粘合劑SBR (丁苯橡膠)、LA133 (水性粘合劑)混合均勻；所述活性物質(zhì)石墨、導電碳黑、VGCF、SBR、LA133的配比為(按重量份數(shù)計)75 12 1.5 2 7 ；所述石墨為粒度為18. 0-22. Oym的類球形石墨和比表面積彡20. 0 m2/g的兩種石墨混合； 其余同實施例1。實施例3
鋰電池負極按以下方法制備
將負極活性物質(zhì)石墨、導電碳黑、VGCF (納米碳纖維)、粘合劑SBR (丁苯橡膠)、LA133 (水性粘合劑)混合均勻；所述活性物質(zhì)石墨、導電碳黑、VGCF、SBR、LA133的配比為(按重量份數(shù)計):85 8 0. 5 4 5 ；所述石墨為粒度為18. 0-22. Oym的類球形石墨和比表面積彡20. 0 m2/g的兩種石墨混合； 其余同實施例1。
權利要求
1.一種鋰電池負極制備方法，其特征是它包括以下步驟(1)將負極活性物質(zhì)石墨、導電碳黑、納米碳纖維、粘合劑丁苯橡膠、水性粘合劑混合均勻；所述石墨為粒度為18. 0-22. 0 μ m的類球形石墨和比表面積彡20. 0 m2/g的兩種石墨混合；(2)制成糊狀膠合劑，均勻涂敷在銅箔兩側(cè)；(3)接著真空干燥，輥壓、裁切，成負極片。
2.根據(jù)權利要求1所述的鋰電池負極制備方法，其特征在于，所述活性物質(zhì)石墨、導電碳黑、VGCF、SBR、LA133 的配比為(按重量份數(shù)計):75— 85 8—12 0.5 —1.5 2—4 5—7。
3.根據(jù)權利要求2所述的鋰電池負極制備方法，其特征在于，所述活性物質(zhì)石墨、導電碳黑、VGCF、SBR、LA133的配比為(按重量份數(shù)計)80 10 1 3 6。
4.一種鋰電池，包括以LiFePO4為主體的正極、負極、隔膜和堿性電解液，其特征是a、其負極按以下方法制備(1)將負極活性物質(zhì)石墨、導電碳黑、納米碳纖維、粘合劑丁苯橡膠、水性粘合劑混合均勻；所述石墨為粒度為18. 0-22. 0 μ m的類球形石墨和比表面積彡20. 0 m2/g的兩種石墨混合；(2)制成糊狀膠合劑，均勻涂敷在銅箔兩側(cè)；(3)接著真空干燥，輥壓、裁切，成負極片；b、其正極按以下方法制備LiFePO4、導電石墨、PVDF混合均勻，攪拌成糊狀，均勻地涂敷在鋁箔的兩側(cè)，在氮氣流下干燥以除去有機物分散劑，然后用輥壓機壓制成型，剪切，成極片；c、隔膜采用聚丙烯微孔膜；d、電解液為LiPF6,溶劑為EC(碳酸乙烯酯)、DEC (碳酸二乙酯)、DMC (碳酸二甲酯)混合液。
5.根據(jù)權利要求4所述的鋰電池，其特征在于 a、其負極按以下方法制備(1)將負極活性物質(zhì)石墨、導電碳黑、納米碳纖維、粘合劑丁苯橡膠、水性粘合劑混合均勻；所述活性物質(zhì)石墨、導電碳黑、VGCF、SBR、LA133的配比為(按重量份數(shù)計)80 10 1:3:6 ；所述石墨為粒度為18. 0-22. 0 μ m的類球形石墨和比表面積彡20. 0 m2/g的兩種石墨混合；(2)制成糊狀膠合劑，均勻涂敷在銅箔兩側(cè)；(3)接著真空干燥，輥壓、裁切，成負極片；b、其正極按以下方法制備LiFePO4、導電石墨、PVDF按重量比為86 9 5的比例混合均勻，攪拌成糊狀，均勻地涂敷在鋁箔的兩側(cè)，涂層厚度為16 μ m，在氮氣流下干燥以除去有機物分散劑，然后用輥壓機壓制成型，剪切，成極片；c、隔膜采用聚丙烯微孔膜；d、電解液為lmolL-1LiPF6,溶劑為EC (碳酸乙烯酯)、DEC (碳酸二乙酯)、DMC (碳酸二甲酯)按體積比為1 1 1混合。
全文摘要
本發(fā)明涉及電池領域，具體為一種鋰電池負極制備方法及使用該方法制備的負極制備的一種鋰電池。其目的在于提供一種高強度鋰離子電池負極制備方法。本發(fā)明的技術方案為一種鋰電池負極制備方法，它包括以下步驟(1)將負極活性物質(zhì)石墨、導電碳黑、納米碳纖維、粘合劑丁苯橡膠、水性粘合劑混合均勻；所述石墨為粒度為18.0-22.0μm的類球形石墨和比表面積≤20.0m2/g的兩種石墨混合；(2)制成糊狀膠合劑，均勻涂敷在銅箔兩側(cè)；(3)接著真空干燥，輥壓、裁切，成負極片。本發(fā)明的有益效果為負極活性物質(zhì)不會脫落，導電性增強，電池內(nèi)阻降低，從而阻止集流體表面發(fā)生還原反應，避免發(fā)生氣脹。
文檔編號H01M10/052GK102290566SQ20111021793
公開日2011年12月21日 申請日期2011年8月1日 優(yōu)先權日2011年8月1日
發(fā)明者張曙光, 李迎, 趙冬云 申請人:鄒平銘波電源有限公司