一種鋰離子電池負(fù)極片及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋰離子電池領(lǐng)域，特別是涉及一種循環(huán)性能好，循環(huán)壽命高，同時(shí)也能 提高電池的低溫性能的鋰離子電池負(fù)極片及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電動(dòng)車(chē)和混合動(dòng)力電動(dòng)車(chē)的迅猛發(fā)展，對(duì)于有更高的功率密度和能量密度， 適合于快速充放電的動(dòng)力型鋰離子電池以及具有更為長(zhǎng)久續(xù)航能力的能量型鋰離子電池 的需求十分迫切。
[0003] 隨著鋰離子電池行業(yè)的發(fā)展，鋰離子電池應(yīng)用越來(lái)越廣，而市場(chǎng)對(duì)鋰離子電池的 要求也越來(lái)越高，尤其是對(duì)鋰離子電池的能量密度要求越來(lái)越高，特別是在電動(dòng)汽車(chē)技術(shù) 日益完善的今天，鋰離子動(dòng)力電池不但要求有較高的能量密度以保證電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里 程，同時(shí)也需要具有優(yōu)良的循環(huán)壽命，而負(fù)極材料作為鋰離子電池的核心部分之一，保證負(fù) 極材料高容量的同時(shí)改善其循環(huán)壽命也是解決上述問(wèn)題的有效途徑之一。
[0004] 中國(guó)專(zhuān)利公布號(hào)CN 101807725 A，公布日2010年8月18日，名稱(chēng)為鋰離子電池， 該申請(qǐng)案公開(kāi)了一種鋰離子電池，包括電池殼及層疊卷繞成電極組的陰極片、陽(yáng)極片和隔 離膜，陰極片包括陰極集流體和附著于陰極集流體上的陰極膜片，陽(yáng)極片包括陽(yáng)極集流體 和附著于陽(yáng)極集流體上的陽(yáng)極膜片，隔離膜間隔與相鄰的陰陽(yáng)極片之間，陰極集流體由石 墨材料制成，陰極片和陽(yáng)極片分別在其寬度方向上設(shè)有未涂布陰/陽(yáng)極膜片的露出部，露 出部作為極耳分別電連接于電池殼的陰極和陽(yáng)極上。其不足之處在于，循環(huán)壽命短，比容量 低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于為了解決現(xiàn)有鋰離子電池負(fù)極材料采用天然石墨使得電池循 環(huán)性能差的缺陷而提供了循環(huán)性能好，循環(huán)壽命高，同時(shí)也能提高電池的低溫性能的鋰離 子電池負(fù)極片。
[0006] 本發(fā)明的另一個(gè)目的是為了提供一種鋰離子電池負(fù)極片的制作方法。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案： 一種鋰離子電池負(fù)極片，包括負(fù)極集流體，所述負(fù)極集流體上涂覆負(fù)極材料層，負(fù)極材 料層上涂覆軟碳層，所述軟碳層是由軟碳、導(dǎo)電劑與粘結(jié)劑組成。在本技術(shù)方案中，軟碳材 料的晶面間距較石墨材料大，在鋰離子嵌入脫出過(guò)程中材料形變相對(duì)較小，尤其在高倍率 充放電的情況下，不易造成負(fù)極材料剝落和粉化，可以有效抑制電池容量的衰減。另一方 面，軟碳材料與電解液相容性好，在其表面上形成的SEI膜結(jié)構(gòu)致密穩(wěn)定，同時(shí)能有效地防 止溶劑分子的共嵌入，有效地提高電池循環(huán)性能。
[0008] 作為優(yōu)選，負(fù)極材料組成及各組分重量百分比分別為：負(fù)極活性物質(zhì)88-96%、導(dǎo) 電劑0. 5-6%、羧甲基纖維素鈉1-2. 5%、丁苯橡膠1. 5-3. 5%。
[0009] 作為優(yōu)選，所述負(fù)極活性物質(zhì)為人工石墨、天然石墨中的一種或兩種混合，導(dǎo)電劑 為導(dǎo)電炭黑、超導(dǎo)碳、導(dǎo)電石墨、碳納米纖維或碳納米管中的一種或幾種混合，丁苯橡膠為 乳液狀，固含量為50%。
[0010] 作為優(yōu)選，軟碳層的組分及其重量百分比分別為軟碳80-96%、導(dǎo)電劑2-10%、粘結(jié) 劑 2-10%〇
[0011] 作為優(yōu)選，導(dǎo)電劑為導(dǎo)電炭黑、超導(dǎo)碳、導(dǎo)電石墨、碳納米纖維和碳納米管中的一 種或幾種，粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯。
[0012] 作為優(yōu)選，集流體為厚度5-15 μ m的銅箱。
[0013] -種鋰離子電池負(fù)極片的制作方法，所述制備方法包括如下步驟： a) 負(fù)極漿料的制備：將羧甲基纖維素鈉 CMC溶于去離子水中，經(jīng)攪拌分散3_5h后得到 固含量為1. 6-1. 8%的CMC膠液，然后將導(dǎo)電劑加入CMC膠液中進(jìn)行1-2h的攪拌分散，然后 分η次加入負(fù)極活性物質(zhì)，每次負(fù)極材料加入的間隔時(shí)間為0. 5h，每次的加入量為負(fù)極活 性物質(zhì)總質(zhì)量的1/n，經(jīng)高速攪拌5-6h后，再加入丁苯橡膠SBR，均勻攪拌2-4h后加入去離 子水進(jìn)行漿料粘度調(diào)節(jié)，將漿料粘度控制在2000-8000cp S ; b) 將步驟a)得到的負(fù)極漿料均勻地涂覆在負(fù)極集流體銅箱上，經(jīng)80-110°C，10_12h烘 烤干燥后得到涂覆好的負(fù)極材料層； c) 軟碳漿料的制備：先將聚偏氟乙烯溶于有機(jī)溶劑N-甲基吡咯烷酮中，經(jīng)4-12h 攪拌后使其完全溶解在溶劑中得到固含量為4-10%的膠液，再將導(dǎo)電劑分散至上述膠 液中，經(jīng)1-2h的高速攪拌分散后加入軟碳粉料進(jìn)行2-4h的高速分散，漿料粘度控制在 6000_10000cps ; d) 將步驟C)得到的的軟碳漿料均勻地涂覆在步驟b)完成的負(fù)極材料層上，經(jīng) 90-105°C，12-16h烘烤干燥后得到半成品負(fù)極片。
[0014] 作為優(yōu)選，負(fù)極材料層與軟碳層的厚度比范圍在5:1-25:1，負(fù)極材料層的厚度控 制在100-200Mm，軟碳層的厚度控制在4-4〇Mm。
[0015] 作為優(yōu)選，負(fù)極片碾壓時(shí)的壓實(shí)密度為I. 2-1. 5g/cm3。
[0016] 本發(fā)明的有益效果是： 1) 本發(fā)明提供的鋰離子電池負(fù)極材料原料來(lái)源廣，制備方法簡(jiǎn)單易行，制得的鋰離子 電池負(fù)極材料具有高容量，高倍率性能，且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不易與電解液發(fā)生反應(yīng)，不發(fā)生團(tuán)聚， 從而使得鋰離子電池具有較高的耐久性和循環(huán)穩(wěn)定性； 2) 軟碳材料的晶面間距較石墨材料大，在鋰離子嵌入脫出過(guò)程中材料形變相對(duì)較小， 尤其在高倍率充放電的情況下，不易造成負(fù)極材料剝落和粉化，可以有效抑制電池容量的 衰減。另一方面，軟碳材料與電解液相容性好，在其表面上形成的SEI膜結(jié)構(gòu)致密穩(wěn)定，同 時(shí)能有效地防止溶劑分子的共嵌入，有效地提高電池循環(huán)性能； 3) 本發(fā)明將軟碳漿料均勻地涂覆在負(fù)極材料層上不但可增大負(fù)極片與電解液的相容 性，減少負(fù)極與電解液副反應(yīng)的發(fā)生，還可在一定程度上減小負(fù)極的膨脹，從而提高電池的 循環(huán)性能，同時(shí)也能提高電池的低溫性能。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例1與對(duì)比例1循環(huán)對(duì)比曲線(xiàn)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面通過(guò)具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的具體說(shuō)明。
[0019] 本發(fā)明中，若非特指，所采用的原料和設(shè)備等均可從市場(chǎng)購(gòu)得或是本領(lǐng)域常用的。 [00 20] 實(shí)施例1 一種鋰離子電池負(fù)極片的制作方法，所述制作方法包括如下步驟：a)負(fù)極漿料的制備： 將20g羧甲基纖維素鈉 CMC溶于1230g去離子水中，經(jīng)攪拌分散5h后得到固含量約為1. 6% 的CMC膠液，然后將IOg VGCF和IOg SP加入CMC膠液中進(jìn)行Ih的攪拌分散，然后將935g 天然石墨平均分2次加入，2次負(fù)極材料加入的間隔時(shí)間為0. 5h，經(jīng)高速攪拌3h后，再加入 25g固含量為50%的丁苯橡膠SBR乳液，均勻攪拌2h后檢測(cè)漿料粘度為2600cps，此時(shí)漿料 固含量為36% ; b)將制備好的負(fù)極漿料均勻地涂覆在厚度為10 μ m負(fù)極集流體銅箱上，涂覆面密度為 200g/m2,經(jīng)100°C，IOh烘烤干燥后得到涂覆好的負(fù)極材料層。
[0021] c)軟碳漿料的制備：先將40g聚偏氟乙烯溶于460g有機(jī)溶劑N-甲基吡咯烷酮 中，經(jīng)6h攪拌后使其完全溶解在溶劑中得到固含量為8%的膠液，再將60g導(dǎo)電劑VGCF分 散至上述膠液中，經(jīng)Ih的高速攪拌分散后加入900g軟碳粉料進(jìn)行3h的高速分散，之后加 入300gN-甲基吡咯烷酮進(jìn)行粘度調(diào)節(jié)，最終漿料粘度為8400cps，固含量為56. 7% ; d)將制備好的軟碳漿料均勻地涂覆在上述制備完成的負(fù)極材料層上，涂覆面密度為 25g/m2,經(jīng)105°C，14h烘烤干燥后得到半成品負(fù)極片。此時(shí)負(fù)極材料層的厚度為186Mm，軟 碳層的厚度為29Pm。
[0022] 將得到的半成品負(fù)極片先進(jìn)行碾壓，壓實(shí)密度為I. 4g/cm3,而后將其沖成我們所 需要的形狀的負(fù)極片。
[0023] 將以上過(guò)程制得的負(fù)極片組裝成軟包裝電池。正極材料采用的是 LiNi1/3C〇1/3Mn1/302正極材料。
[0024] 實(shí)施例2 一種鋰離子電池負(fù)極片的制作方法，所述制作方法包括如下步驟：a)負(fù)極漿料的制備： 將IOg羧甲基纖維素鈉 CMC溶于545. 55g去離子水中，經(jīng)攪拌分散4