一種鋰離子電池負極材料及其制備方法以及一種鋰離子電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種鋰離子電池負極材料，由以下質量份的原料制備而成：90.5～94質量份的石墨；1.0～2.5質量份的納米銅粉；1.0～2.0質量份的明膠；2.0～2.7質量份的丁苯橡膠、1.0～1.8質量份的羧甲基纖維素、153.2～166.7質量份的去離子水。本發(fā)明采用納米銅粉作為電池負極的導電劑，由于銅是良導體，大大改善了電池負極材料的導電性，顯著提高磷酸鐵鋰電池的倍率及低溫放電性能并且，納米銅粉不會引起其他副反應，增加電池穩(wěn)定性。另外，本發(fā)明加入明膠作為分散劑，防止納米顆粒團聚及分散不均，并節(jié)約了攪拌所需時間。
【專利說明】
一種鋰離子電池負極材料及其制備方法以及一種鋰離子電池
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及鋰離子電池技術領域，尤其是涉及一種鋰離子電池負極材料及其制備方法以及一種鋰離子電池?！颈尘凹夹g】
[0002]磷酸鐵鋰電池具有安全性極佳，循環(huán)壽命很長，能量密度高、綠色環(huán)保等優(yōu)點，被廣泛應用于各種領域;例如通信基站備用電源系統(tǒng)、光伏儲能電源系統(tǒng)、電動汽車動力電源系統(tǒng)等領域。但由于以磷酸鐵鋰為正極材料的鋰離子電池導電性差，導致磷酸鐵鋰電池的倍率及低溫性能較差。
[0003]因此，如何改善磷酸鐵鋰正極材料的導電性，進而提升磷酸鐵鋰電池的倍率及低溫放電能力是磷酸鐵鋰電池制造商面臨的重要問題。
[0004]目前，各大廠商改善提高正極材料導電性采用的主要方案是在正極配料時添加導電炭黑，但是，在配料過程中導電炭黑不易分散，所需的攪拌時間較長，并且炭黑本身為半導體材料，對導電性的改善效果不夠明顯。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術問題在于提供一種鋰離子電池負極材料及其制備方法以及一種鋰離子電池，本發(fā)明提供的鋰離子電池具有良好的倍率以及低溫放電能力。
[0006]本發(fā)明提供了一種鋰離子電池負極材料，由以下質量份的原料制備而成:
[0007]90.5?94質量份的石墨；
[0008]1.0?2.5質量份的納米銅粉；
[0009]1.0?2.0質量份的明膠；
[0010]2.0?2.7質量份的丁苯橡膠、
[0011]1.0?1.8質量份的羧甲基纖維素、[〇〇12]153.2?166.7質量份的去離子水。[〇〇13]優(yōu)選的，包括以下步驟:
[0014]A)將羧甲基纖維素與第一去離子水混合，得到羧甲基纖維素的水溶液；
[0015]B)將所述羧甲基纖維素的水溶液與明膠混合攪拌，得到混合溶液；
[0016]C)將納米銅粉分散于所述混合溶液中后，再加入石墨混合攪拌，得到漿液；
[0017]D)將所述漿液與第二去離子水以及丁苯橡膠混合攪拌，得到負極材料；[〇〇18]所述第一去離子水與第二去離子水的總質量為去離子水的質量。
[0019]優(yōu)選的，所述步驟A)具體為:[〇〇20] 將羧甲基纖維素與第一去離子水在1000?2000rpm的轉速下混合攪拌3?4.5h后， 真空靜置4?6h，得到羧甲基纖維素的水溶液;所述混合攪拌的溫度為40?60°C。
[0021]4、根據(jù)權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟B)具體為:
[0022]將所述羧甲基纖維素的水溶液與明膠在800?1500rpm的轉速下混合攪拌1.5?3h后，真空消除氣泡，得到混合溶液。
[0023]優(yōu)選的，所述步驟C)具體為:[〇〇24]C1)將納米銅粉加入至所述混合溶液中，充分潤濕后，在1500?2500rpm的轉速下混合攪拌1?2.5h后，再在1000?2000rpm的轉速下混合攪拌并抽真空，得到衆(zhòng)料前體；[〇〇25]C2)將石墨加入至所述漿料前體中，充分潤濕，在200?500rpm的轉速下混合攪拌10?20min，接著再在500?lOOOrpm的轉速下混合攪拌15?30min，最后在真空條件、1500? 3000rpm的轉速下混合攪拌3?5h，得到衆(zhòng)料。
[0026]優(yōu)選的，步驟D)中，所述混合攪拌為真空條件下進行，所述混合攪拌的轉速為300 ?500rpm，所述混合攬摔的時間為30?60min。[〇〇27] 本發(fā)明還提供了一種鋰離子電池，包括正極、負極以及電解液，所述負極為上述負極材料或由上述制備方法制備得到的負極材料制備而成。[〇〇28]優(yōu)選的，制備所述正極的正極材料包括以下質量份的原料:[〇〇29]90?93質量份的磷酸鐵鋰；[〇〇3〇] 1.5?3質量份的納米鋁粉；[〇〇31]1?2質量份的明膠；[〇〇32]3?4.5質量份的聚偏氟乙烯；[〇〇33]112.8?122.2質量份的N-甲基吡咯烷酮。[〇〇34]優(yōu)選的，所述正極材料按照如下方法進行制備:[〇〇35] a)將聚偏氟乙烯與第一質量份的N-甲基吡咯烷酮混合攪拌，得到聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液；
[0036]b)向所述聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液中加入明膠，混合攪拌后，真空消除氣泡，得到混合溶液；
[0037]c)將納米鋁粉分散于所述混合溶液中，得到漿料；[〇〇38] d)將第一質量份的磷酸鐵鋰分散于所述漿料中后，再加入第二質量份的磷酸鐵鋰進行分散，最后加入第二質量份的N-甲基吡咯烷酮，得到正極材料；
[0039]所述第一質量份的N-甲基吡咯烷酮與第二質量份的N-甲基吡咯烷酮的質量總和為N-甲基吡咯烷酮的質量；
[0040]所述第一質量份的磷酸鐵鋰與第二質量份的磷酸鐵鋰的質量總和為磷酸鐵鋰的質量。
[0041]優(yōu)選的，所述第一質量份的磷酸鐵鋰與第二質量份的磷酸鐵鋰的質量比為(0.5? 1.0):(1?1.5)〇[〇〇42]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供了一種鋰離子電池負極材料，由以下質量份的原料制備而成:90.5?94質量份的石墨；1.0?2.5質量份的納米銅粉；1.0?2.0質量份的明膠； 2.0?2.7質量份的丁苯橡膠、1.0?1.8質量份的羧甲基纖維素、153.2?166.7質量份的去離子水。本發(fā)明采用納米銅粉作為電池負極的導電劑，由于銅是良導體，大大改善了電池負極材料的導電性，顯著提高磷酸鐵鋰電池的倍率及低溫放電性能并且，納米銅粉不會引起其他副反應，增加電池穩(wěn)定性。另外，本發(fā)明加入明膠作為分散劑，防止納米顆粒團聚及分散不均，并節(jié)約了攪拌所需時間?！靖綀D說明】
[0043]圖1為實施例1制備的鋰離子電池的倍率放電曲線；
[0044]圖2為實施例1制備的鋰離子電池的低溫放電曲線；
[0045]圖3為實施例2制備的鋰離子電池的倍率放電曲線；
[0046]圖4為實施例2制備的鋰離子電池的低溫放電曲線；
[0047]圖5為實施例3制備的鋰離子電池的倍率放電曲線；
[0048]圖6為實施例3制備的鋰離子電池的低溫放電曲線；
[0049]圖7為對比例1制備的鋰離子電池的倍率放電曲線；
[0050]圖8為對比例1制備的鋰離子電池的低溫放電曲線?！揪唧w實施方式】
[0051]本發(fā)明提供了一種鋰離子電池負極材料，由以下質量份的原料制備而成:
[0052]90.5?94質量份的石墨；
[0053]1 ?0?2.5質量份的納米銅粉；[〇〇54]1.0?2.0質量份的明膠；[〇〇55]2.0?2.7質量份的丁苯橡膠、[〇〇56]1.0?1.8質量份的羧甲基纖維素、[〇〇57]153.2?166.7質量份的去離子水。[〇〇58]本發(fā)明提供的鋰離子電池負極材料的制備原料包括90.5?94質量份的石墨，優(yōu)選為92.0?93.5質量份。在本發(fā)明中，對所述石墨的種類并沒有特殊限制，本領域技術人員公知的用于鋰離子電池制備的石墨即可。
[0059]本發(fā)明提供的鋰離子電池負極材料的制備原料還包括1.0?2.5質量份的納米銅粉，優(yōu)選為1.5?2.3質量份。在本發(fā)明中，所述納米銅粉的粒徑優(yōu)選為300?800nm。
[0060]本發(fā)明提供的鋰離子電池負極材料的制備原料還包括1.0?2.0質量份的明膠，優(yōu)選為1.4?1.8質量份。所述明膠優(yōu)選為電池級明膠，優(yōu)選為分子量多80萬。
[0061]本發(fā)明提供的鋰離子電池負極材料的制備原料還包括2.0?2.7質量份的丁苯橡膠，優(yōu)選為2.2?2.5質量份。
[0062]本發(fā)明提供的鋰離子電池負極材料的制備原料還包括1.0?1.8質量份的羧甲基纖維素鈉，優(yōu)選為1.3?1.6質量份。所述羧甲基纖維素鈉優(yōu)選為取代度在0.52?0.67之間。
[0063]本發(fā)明提供的鋰離子電池負極材料的制備原料還包括153.2?166.7質量份的去離子水，優(yōu)選為156.4?163.2質量份。所述去離子水的添加量為使最終得到的鋰離子電池負極材料中的固含量為38 %?39 %。
[0064]本發(fā)明還提供了一種上述鋰離子電池負極材料的制備方法，包括以下步驟:
[0065] A)將羧甲基纖維素與第一去離子水混合，得到羧甲基纖維素的水溶液；
[0066]B)將所述羧甲基纖維素的水溶液與明膠混合攪拌，得到混合溶液；
[0067]C)將納米銅粉分散于所述混合溶液中后，再加入石墨混合攪拌，得到漿液；
[0068]D)將所述漿液與第二去離子水以及丁苯橡膠混合攪拌，得到負極材料；[〇〇69]所述第一去離子水與第二去離子水的總質量為去離子水的質量。
[0070]本發(fā)明首先將羧甲基纖維素與第一去離子水混合，得到羧甲基纖維素的水溶液。 [0〇71]具體的，將羧甲基纖維素與第一去離子水在1000?2000rpm的轉速下混合攪拌3? 4.5h后，真空靜置4?6h，得到羧甲基纖維素的水溶液;所述混合攪拌的溫度為40?60°C。其中，所述羧甲基纖維素的水溶液的質量濃度優(yōu)選為1.5wt%。
[0072]接著，將所述羧甲基纖維素的水溶液與明膠混合攪拌，得到混合溶液。[〇〇73]具體的，將所述羧甲基纖維素的水溶液與明膠在800?1500rpm的轉速下混合攪拌 1.5?3h后，真空消除氣泡，得到混合溶液。
[0074]得到混合溶液后，將納米銅粉分散于所述混合溶液中后，再加入石墨混合攪拌，得到漿液。[〇〇75] 具體的，C1)將納米銅粉加入至所述混合溶液中，充分潤濕后，在1500?2500rpm的轉速下混合攪拌1?2.5h后，再在1000?2000rpm的轉速下混合攪拌并抽真空，得到衆(zhòng)料前體；[〇〇76]C2)將石墨加入至所述漿料前體中，充分潤濕，在200?500rpm的轉速下混合攪拌10?20min，接著再在500?lOOOrpm的轉速下混合攪拌15?20min，最后在真空條件、 2500rpm的轉速下混合攪拌3?5h，得到衆(zhòng)料。
[0077]接著，將所述漿液與第二去離子水以及丁苯橡膠混合攪拌，得到負極材料；
[0078]所述步驟D)中，所述混合攪拌為真空條件下進行，所述混合攪拌的轉速為300? 500rpm，所述混合攪拌的時間為30?60min。
[0079]所述第一去離子水與第二去離子水的總質量為去離子水的質量。
[0080]其中，所述第一去離子水與第二去離子水的質量比優(yōu)選為(0.7?0.95): (0.05? 0.3)〇
[0081]本發(fā)明還提供了一種鋰離子電池，包括正極、負極以及電解液，所述負極由上述負極材料制備而成，優(yōu)選的，制備所述正極的正極材料包括以下質量份的原料:[〇〇82]90?93質量份的磷酸鐵鋰；[〇〇83]1.5?3質量份的納米鋁粉；
[0084]1?2質量份的明膠；[〇〇85]3?4.5質量份的聚偏氟乙烯；[〇〇86]112.8?122.2質量份的N-甲基吡咯烷酮。[〇〇87]本發(fā)明所述的正極材料的制備原料包括90?93質量份的磷酸鐵鋰，優(yōu)選為90?92 質量份。本發(fā)明對所述磷酸鐵鋰的種類并沒有特殊限制，優(yōu)選為D50在1.5?3.5mi范圍內(nèi)。 [〇〇88]本發(fā)明所述的正極材料的制備原料還包括1.5?3質量份的納米鋁粉，優(yōu)選為2?3 質量份。所述納米鋁粉的粒徑優(yōu)選為40?200nm。本發(fā)明采用納米鋁粉作為電池正極的導電劑，由于鋁是良導體，可以改善正極材料的導電性，可以提高磷酸鐵鋰電池的倍率以及低溫放電性能，并且鋁粉不會引起其他副反應，可以增加電池穩(wěn)定性。[〇〇89]本發(fā)明所述的正極材料的制備原料還包括1.0?2.0質量份的明膠，優(yōu)選為1.2? 1.8質量份。所述明膠優(yōu)選為電池級明膠，優(yōu)選為分子量多80萬。
[0090]本發(fā)明所述的正極材料的制備原料還包括3?4.5質量份的聚偏氟乙烯，優(yōu)選為 3.8?4.5質量份。[〇〇91]本發(fā)明所述的正極材料的制備原料還包括112.8?122.2質量份的N-甲基吡咯烷酮，優(yōu)選為115.1?119.7質量份。所述N-甲基吡咯烷酮的添加量為使最終得到的鋰離子電池正極材料中的固含量為45 %?47 %。[〇〇92]優(yōu)選的，所述正極材料按照如下方法進行制備:[〇〇93] a)將聚偏氟乙烯與第一質量份的N-甲基吡咯烷酮混合攪拌，得到聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液；
[0094]b)向所述聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液中加入明膠，混合攪拌后，真空消除氣泡，得到混合溶液；
[0095]c)將納米鋁粉分散于所述混合溶液中，得到漿料；[〇〇96] d)將第一質量的磷酸鐵鋰分散于所述漿料中后，再加入第二質量份的磷酸鐵鋰進行分散，最后加入第二質量份的N-甲基吡咯烷酮，得到正極材料；
[0097]所述第一質量份的N-甲基吡咯烷酮與第二質量份的N-甲基吡咯烷酮的質量總和為N-甲基吡咯烷酮的質量；
[0098]所述第一質量份的磷酸鐵鋰與第二質量份的磷酸鐵鋰的質量總和為磷酸鐵鋰的質量。[〇〇99]本發(fā)明首先將聚偏氟乙烯與第一質量份的N-甲基吡咯烷酮混合攪拌，得到聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液。
[0100]具體的，本發(fā)明將聚偏氟乙烯與第一質量份的N-甲基吡咯烷酮混合攪拌，聚偏氟乙烯溶解于第一質量份的N-甲基吡咯烷酮中，其中，所述混合攪拌的溫度為50?60°C，混合攪拌的速度為1500?2500rpm，時間為3-5h，混合攪拌后，將所述溶液真空靜置7-9小時。其中，所述聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液中聚偏氟乙烯的質量濃度為5-7wt %。
[0101]得到聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液后，向所述聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液中加入明膠，混合攪拌后，真空消除氣泡，得到混合溶液；[〇1〇2] 其中，所述混合攪拌的速度為800?1500rpm rpm，所述混合攪拌的時間為l_2h。
[0103]得到混合溶液后，將納米鋁粉分散于所述混合溶液中，得到漿料；
[0104]具體的，在上述混合溶液中加入納米鋁粉，充分濕潤，在1500?2500rpm的轉速條件下攪拌1.5-2.5小時，充分分散后，在500?lOOOrpm的轉速條件下攪拌并抽真空，得到衆(zhòng)料。[〇1〇5]接著，將第一質量份的磷酸鐵鋰分散于所述漿料中后，再加入第二質量份的磷酸鐵鋰進行分散，最后加入第二質量份的N-甲基吡咯烷酮，得到正極材料；
[0106]具體的，將第一質量份的磷酸鐵鋰加入至所述漿料中，充分濕潤，在轉速1500? 2000rpm以上、線速度10?16m/s之間的條件下攪拌l-2h，再加入第二質量份的磷酸鐵鋰，充分濕潤，在轉速1500?2500rpm以上，線速度13?16m/s之間的條件下攪拌5h。[〇1〇7] 加第二質量份N-甲基吡咯烷酮在1000?1500rpm轉速條件下真空攪拌25?35min， 得到漿料。其中，所述第一質量份的磷酸鐵鋰與第二質量份的磷酸鐵鋰的質量比為1:1。
[0108]所述第一質量份的甲基吡咯烷酮與所述第二質量份的甲基吡咯烷酮的質量比為 (0.4?0.7):(0.3?0.6)〇
[0109]本發(fā)明采用納米銅粉作為電池負極的導電劑，由于銅是良導體，大大改善了電池負極材料的導電性，顯著提高磷酸鐵鋰電池的倍率及低溫放電性能并且，納米銅粉不會引起其他副反應，增加電池穩(wěn)定性。另外，本發(fā)明加入明膠作為分散劑，防止納米顆粒團聚及分散不均，并節(jié)約了攪拌所需時間。
[0110]進一步的，本發(fā)明采用納米鋁粉作為電池正極的導電劑，由于鋁是良導體，可以改善正極材料的導電性，可以提高磷酸鐵鋰電池的倍率以及低溫放電性能，并且鋁粉不會引起其他副反應，可以增加電池穩(wěn)定性。
[0111]為了進一步說明本發(fā)明，以下結合實施例對本發(fā)明提供的鋰離子電池負極材料及其制備方法以及鋰離子電池進行詳細描述。
[0112]實施例1
[0113](1)電池負極材料配方:
[0114] 92.5質量份的石墨；
[0115]1.8質量份的納米銅粉(粒徑D50為480nm);
[0116]1.7質量份的明膠；[〇117]2.5質量份的丁苯橡膠；[〇118]1.5質量份的羧甲基纖維素；[〇119]159.6質量份的去尚子水。[〇12〇](2)電池負極制備工藝:
[0121]1、1.5%的CMC去離子水溶液配制(CMC:去離子水=1.5:98.5)，在1800rpm轉速下攪拌3.5小時，最高溫度控制在(50?60度)，并真空靜置6小時；
[0122]2、在配置好的上述溶液中添加明膠，并在1200rpm轉速下攪拌2小時，使其充分溶解，并抽真空消除氣泡；
[0123]3、在步驟2制備的溶液中加入納米銅粉，充分濕潤，在2500rpm轉速下攪拌2小時， 充分分散后，在l〇〇〇rpm轉速下攪拌并抽真空；[〇124] 4、在上述溶液中加入石墨，充分濕潤，在200rpm轉速下攪拌15min，再在700rpm轉速下攪拌15min，最后真空在2500rpm轉速下攪拌4.5小時；[〇125]5、加入余下的去離子水及SBR，在真空狀態(tài)下、500rpm轉速下攪拌30min。
[0126](3)電池正極材料配方:
[0127] 91.5質量份的磷酸鐵鋰；
[0128]3質量份的納米鋁粉；
[0129]1.5質量份的明膠；[〇13〇] 4質量份的聚偏氟乙烯；
[0131]117.4質量份的N-甲基吡咯烷酮。
[0132](4)電池正極的制備工藝:
[0133]1、6 %的PVDF的NMP溶液(PVDF:NMP = 6:94)配制，攪拌溶解pvdf母液時，充分溶解， 最高溫度控制在(50?60度)，在2500rpm速度下攪拌4小時，并真空靜置4小時；
[0134]2、在配置好的上述母液中添加明膠，并在1500rpm速度下攪拌1.5小時，使其充分溶解，并抽真空消除氣泡；
[0135]3、在上述溶液中加入納米鋁粉，充分濕潤，在2500rpm速度下攪拌2小時，充分分散后，在lOOOrpm速度下攪拌并抽真空；
[0136] 4、在上述溶液中加入需要加入量一半的磷酸鐵鋰，充分濕潤，高速(轉速2000轉以上、線速度10?16m/s之間)攪拌1小時后，再加入剩余磷酸鐵鋰，充分濕潤，高速(轉速2500轉以上、線速度13?16m/s之間)攪拌5小時，加余下的N-甲基R比略燒酮在1500rpm轉速下真空攪拌30min。
[0137](5)鋰離子電池的組裝
[0138]制備好的漿料，經(jīng)過涂布、模切得到正負極片，然后通過“Z”字型疊片得到裸電芯， 再通過鋁塑膜封裝、烘烤、注液(電池所注電解液電解質為六氟磷酸鋰)、化成(采用夾具化成)、二次封裝、分容得到成品電池。[〇139](6)性能測定
[0140]對上述制備得到的鋰離子電池進行倍率性能以及低溫放電(0.2C放電)性能測試， 結果見圖1和圖2,圖1為實施例1制備的鋰離子電池的倍率放電曲線，圖2為實施例1制備的鋰離子電池的低溫放電曲線。
[0141]實施例2
[0142](1)電池負極材料配方:
[0143]93.3質量份的石墨；
[0144]1.0質量份的納米銅粉(粒徑D50為480nm);[〇145]1.7質量份的明膠；
[0146]2.5質量份的丁苯橡膠；
[0147]1.5質量份的羧甲基纖維素；[〇148]159.6質量份的去尚子水。
[0149](2)電池負極制備工藝:
[0150]1、1.5%的CMC去離子水溶液配制(CMC:去離子水=1.5:98.5)，在1800rpm轉速下攪拌3.5小時，最高溫度控制在(50?60度)，并真空靜置6小時；
[0151]2、在配置好的上述溶液中添加明膠，并在1200rpm轉速下攪拌2小時，使其充分溶解，并抽真空消除氣泡；
[0152]3、在步驟2制備的溶液中加入納米銅粉，充分濕潤，在2500rpm轉速下攪拌2小時， 充分分散后，在l〇〇〇rpm轉速下攪拌并抽真空；[〇153]4、在上述溶液中加入石墨，充分濕潤，在200rpm轉速下攪拌15min，再在700rpm轉速下攪拌15min，最后真空在2500rpm轉速下攪拌4.5小時；
[0154]5、加入余下的去離子水及SBR，在真空狀態(tài)下、500rpm轉速下攪拌30min。
[0155](3)電池正極材料配方:
[0156]91.5質量份的磷酸鐵鋰；
[0157]3質量份的納米鋁粉；[〇158]1.5質量份的明膠；[〇159]4質量份的聚偏氟乙烯；[〇16〇]117.4質量份的N-甲基吡咯烷酮。
[0161](4)電池正極的制備工藝:
[0162]1、6 %的PVDF的NMP溶液(PVDF:NMP = 6:94)配制，攪拌溶解pvdf母液時，充分溶解， 最高溫度控制在(50?60度)，在2500rpm速度下攪拌4小時，并真空靜置4小時；
[0163]2、在配置好的上述母液中添加明膠，并在1500rpm速度下攪拌1.5小時，使其充分溶解，并抽真空消除氣泡；
[0164]3、在上述溶液中加入納米鋁粉，充分濕潤，在2500rpm速度下攪拌2小時，充分分散后，在lOOOrpm速度下攪拌并抽真空；
[0165] 4、在上述溶液中加入需要加入量一半的磷酸鐵鋰，充分濕潤，高速(轉速2000轉以上、線速度10?16m/s之間)攪拌1小時后，再加入剩余磷酸鐵鋰，充分濕潤，高速(轉速2500 轉以上、線速度13?16m/s之間)攪拌5小時，加入余下的N-甲基R比略燒酮在1500rpm轉速下真空攪拌30min。
[0166](5)鋰離子電池的組裝:
[0167]制備好的漿料，經(jīng)過涂布、模切得到正負極片，然后通過“Z”字型疊片得到裸電芯， 再通過鋁塑膜封裝、烘烤、注液(電池所注電解液電解質為六氟磷酸鋰)、化成(采用夾具化成)、二次封裝、分容得到成品電池。[〇168](6)性能測定:[0169 ] 對上述制備得到的鋰離子電池進行倍率性能以及低溫放電(0.2C放電)性能測試， 結果見圖3和圖4,圖3為實施例2制備的鋰離子電池的倍率放電曲線，圖4為實施例2制備的鋰離子電池的低溫放電曲線。
[0170]實施例3
[0171](1)電池負極材料配方:
[0172] 92.5質量份的石墨；
[0173]1.8質量份的納米銅粉(粒徑D50為480nm);
[0174]1.7質量份的明膠；
[0175]2.5質量份的丁苯橡膠；
[0176]1.5質量份的羧甲基纖維素；[〇177]159.6質量份的去尚子水。
[0178](2)電池負極制備工藝:
[0179]1、1.5%的CMC去離子水溶液配制(CMC:去離子水=1.5:98.5)，在1800rpm轉速下攪拌3.5小時，最高溫度控制在(50?60度)，并真空靜置6小時；
[0180]2、在配置好的上述溶液中添加明膠，并在1200rpm轉速下攪拌2小時，使其充分溶解，并抽真空消除氣泡；
[0181]3、在步驟2制備的溶液中加入納米銅粉，充分濕潤，在2500rpm轉速下攪拌2小時， 充分分散后，在lOOOrpm轉速下攪拌并抽真空；[〇182] 4、在上述溶液中加入石墨，充分濕潤，在200rpm轉速下攪拌15min，再在700rpm轉速下攪拌15min，最后真空在2500rpm轉速下攪拌4.5小時；
[0183]5、加入余下的去離子水及SBR，在真空狀態(tài)下、500rpm轉速下攪拌30min。
[0184](3)電池正極材料配方:
[0185] 93質量份的磷酸鐵鋰；
[0186]3質量份的導電炭黑；
[0187] 4質量份的聚偏氟乙烯；
[0188] 85.6質量份的N-甲基吡咯烷酮。
[0189](4)電池正極的制備工藝:[〇19〇]1、6 %的PVDF的NMP溶液(PVDF: NMP = 6:94)配制，攪拌溶解pvdf母液時，充分溶解，最高溫度控制在(50?60度)，在2500rpm速度下攪拌4小時，并真空靜置8小時；[〇191 ] 2、在配置好的上述母液中加入導電炭黑，充分濕潤，在2500rpm速度下真空攪拌2 小時；
[0192] 3、在上述溶液中加入需要加入量一半的磷酸鐵鋰，充分濕潤，高速(轉速2000轉以上、線速度10?16m/s之間)攪拌1小時后，再加入剩余磷酸鐵鋰，充分濕潤，高速(轉速2500 轉以上、線速度13?16m/s之間)攪拌5小時，加入余下的N-甲基R比略燒酮在1500rpm轉速下真空攪拌30min。
[0193](5)鋰離子電池的組裝工藝:
[0194]制備好的漿料，經(jīng)過涂布、模切得到正負極片，然后通過“Z”字型疊片得到裸電芯， 再通過鋁塑膜封裝、烘烤、注液(電池所注電解液電解質為六氟磷酸鋰)、化成(采用夾具化成)、二次封裝、分容得到成品電池。[〇195](6)性能測定:
[0196]對上述制備得到的鋰離子電池進行倍率性能以及低溫放電(0.2C放電)性能測試， 結果見圖5和圖6,圖5為實施例3制備的鋰離子電池的倍率放電曲線，圖6為實施例3制備的鋰離子電池的低溫放電曲線。
[0197]對比例1
[0198](1)電池負極材料配方
[0199]95質量份的石墨；
[0200]1.0質量份的導電炭黑；
[0201] 2.5質量份的丁苯橡膠；[〇2〇2]1.5質量份的羧甲基纖維素；[〇2〇3]132.6質量份的去離子水。[〇2〇4](2)電池負極制備工藝:
[0205]1、1 ? 5%的CMC去離子水溶液配制(CMC:去離子水=1 ? 5:98 ? 5)，在1500rpm轉速下攪拌3.5小時，最高溫度控制在(50?60度)，并真空靜置6小時；[〇2〇6] 2、在配置好的上述溶液中添加導電炭黑，充分濕潤，在2500rpm轉速下真空攪拌2 小時；
[0207] 3、在上述溶液中加入石墨，充分濕潤，在300rpm轉速下攪拌15min，再在800rpm轉速下攪拌15min，最后在2500rpm轉速下真空攪拌4.0小時；[〇2〇8]4、加入余下的去離子水及SBR，在真空狀態(tài)下、500rpm轉速下攪拌30min。[〇2〇9](3)電池正極材料配方:[〇21〇]93質量份的磷酸鐵鋰；
[0211] 3質量份的導電炭黑；[〇212]4質量份的聚偏氟乙烯；
[0213]85.6質量份的N-甲基吡咯烷酮。
[0214](4)電池正極的制備工藝:
[0215]1、6 %的PVDF的NMP溶液(PVDF: NMP = 6:94)配制，攪拌溶解pvdf母液時，充分溶解， 最高溫度控制在(50?60度)，在2500rpm速度下攪拌4小時，并真空靜置8小時；[〇216] 2、在配置好的上述母液中加入導電炭黑，充分濕潤，在2500rpm速度下真空攪拌2小時；
[0217]3、在上述溶液中加入需要加入量一半的磷酸鐵鋰，充分濕潤，高速(轉速2000轉以上、線速度10?16m/s之間)攪拌1小時后，再加入剩余磷酸鐵鋰，充分濕潤，高速(轉速2500 轉以上、線速度13?16m/s之間)攪拌5小時，加入余下的N-甲基R比略燒酮在1500rpm轉速下真空攪拌30min。
[0218](5)鋰離子電池的組裝:
[0219]制備好的漿料，經(jīng)過涂布、模切得到正負極片，然后通過“Z”字型疊片得到裸電芯， 再通過鋁塑膜封裝、烘烤、注液(電池所注電解液電解質為六氟磷酸鋰)、化成(采用夾具化成)、二次封裝、分容得到成品電池。[〇22〇](6)性能測定:
[0221]對上述制備得到的鋰離子電池進行倍率性能以及低溫放電(0.2C放電)性能測試， 結果見圖7和圖8,圖7為對比例1制備的鋰離子電池的倍率放電曲線，圖8為對比例1制備的鋰離子電池的低溫放電曲線。
[0222]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1.一種鋰離子電池負極材料，其特征在于，由以下質量份的原料制備而成:90.5?94質量份的石墨；1.0?2.5質量份的納米銅粉；1.0?2.0質量份的明膠；2.0?2.7質量份的丁苯橡膠、1.0?1.8質量份的羧甲基纖維素、153.2?166.7質量份的去離子水。2.—種如權利要求1所述的鋰離子電池負極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步 驟:A)將羧甲基纖維素與第一去離子水混合，得到羧甲基纖維素的水溶液；B)將所述羧甲基纖維素的水溶液與明膠混合攪拌，得到混合溶液；C)將納米銅粉分散于所述混合溶液中后，再加入石墨混合攪拌，得到漿液；D)將所述漿液與第二去離子水以及丁苯橡膠混合攪拌，得到負極材料；所述第一去離子水與第二去離子水的總質量為去離子水的質量。3.根據(jù)權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟A)具體為:將羧甲基纖維素與第一去離子水在1000?2000rpm的轉速下混合攪拌3?4.5h后，真空 靜置4?6h，得到羧甲基纖維素的水溶液;所述混合攪拌的溫度為40?60°C。4.根據(jù)權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟B)具體為:將所述羧甲基纖維素的水溶液與明膠在800?1500rpm的轉速下混合攪拌1.5?3h后， 真空消除氣泡，得到混合溶液。5.根據(jù)權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟C)具體為:C1)將納米銅粉加入至所述混合溶液中，充分潤濕后，在1500?2500rpm的轉速下混合 攪拌1?2.5h后，再在1000?2000rpm的轉速下混合攪拌并抽真空，得到衆(zhòng)料前體；C2)將石墨加入至所述衆(zhòng)料前體中，充分潤濕，在200?500rpm的轉速下混合攪拌10? 20min，接著再在500?lOOOrpm的轉速下混合攪拌15?30min，最后在真空條件、1500? 3000rpm的轉速下混合攪拌3?5h，得到衆(zhòng)料。6.根據(jù)權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟D)中，所述混合攪拌為真空條件 下進行，所述混合攪拌的轉速為300?.500rpm，所述混合攪拌的時間為30?60min。7.—種鋰離子電池，其特征在于，包括正極、負極以及電解液，所述負極為由權利要求1 所述的負極材料或由權利要求2?6任意一項所述的制備方法制備得到的負極材料制備而 成。8.根據(jù)權利要求7所述的鋰離子電池，其特征在于，制備所述正極的正極材料包括以下 質量份的原料:.90?93質量份的磷酸鐵鋰；.1.5?3質量份的納米錯粉；.1?2質量份的明膠；.3?4.5質量份的聚偏氟乙??；.112.8?122.2質量份的N-甲基吡咯烷酮。9.根據(jù)權利要求8所述的鋰離子電池，其特征在于，所述正極材料按照如下方法進行制備:a)將聚偏氟乙烯與第一質量份的N-甲基吡咯烷酮混合攪拌，得到聚偏氟乙烯的N-甲基 吡咯烷酮溶液；b)向所述聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液中加入明膠，混合攪拌后，真空消除氣泡， 得到混合溶液；c)將納米鋁粉分散于所述混合溶液中，得到漿料；d)將第一質量份的磷酸鐵鋰分散于所述漿料中后，再加入第二質量份的磷酸鐵鋰進行 分散，最后加入第二質量份的N-甲基吡咯烷酮，得到正極材料；所述第一質量份的N-甲基吡咯烷酮與第二質量份的N-甲基吡咯烷酮的質量總和為N-甲基吡咯烷酮的質量；所述第一質量份的磷酸鐵鋰與第二質量份的磷酸鐵鋰的質量總和為磷酸鐵鋰的質量。10.根據(jù)權利要求9所述的鋰離子電池，其特征在于，所述第一質量份的磷酸鐵鋰與第 二質量份的磷酸鐵鋰的質量比為(0.5?.1.0):(1?1.5)。
【文檔編號】H01M4/62GK106099107SQ201610718380
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月24日
【發(fā)明人】馬建平, 王志軍, 翟鵬飛, 高海洋, 孔德龍
【申請人】山東圣陽電源股份有限公司