[发明专利]负极浆料及其制备方法和锂离子电池负极及其锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种负极浆料及其制备方法和采用本发明的负极浆料制得的锂离子电池负极及其锂离子电池。

背景技术

锂离子电池是目前广泛使用的小型二次电池，其具有比能量高、工作电压高、自放电率低、循环寿命长、无污染等优点。在锂电池负极体系中，粘结剂(乳液粘结剂及增稠剂)作为重要组成部分之一，对浆料、极片和电池各项性能都至关重要。

现有的制浆过程通常将乳液粘结剂和负极活性物质与溶剂混合即得到负极浆料，按这种方法制备的负极浆料，因为各种不同物质的性质不同，并且相互作用复杂，从而造成制得的负极浆料中粘结剂在浆料中分散不佳，体系不稳定，从而影响极片活性材料的粘结；并且粘结剂的耐电解液性差，在电解液中膨润度较大，这间接引起负极在循环中的衰退，最终影响电池的循环性能。

也有不少研究者，试图在制得负极后在负极上涂覆一层金属氧化物，以改善负极的各项性能，但这样并不能从根本上解决浆液中的粘结剂在浆料中分散效果差造成制得的负极具有易衰退等缺陷的问题，因此寻求一种能够使制得的浆液中的粘结剂在浆料中分散效果好，并且粘结剂在电池中的耐电解性好的负极浆料的制备方法尤为迫切。

发明内容

为了克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种负极浆料及其制备方法和一种锂离子电池负极及其锂离子电池。

本发明提供了一种负极浆料的制备方法，其中，该方法包括将乳液粘结剂和金属氧化物混合形成混合物后，再将所述混合物和负极活性物质与溶剂混合均匀。

本发明还提供了一种根据本发明的负极浆料的制备方法制得的负极浆料。

本发明还提供了一种锂离子电池负极，该锂离子电池负极包括集流体和/或填充于集流体上的负极材料，所述负极材料由一种负极浆料去除溶剂后得到，其中，所述负极浆料为根据本发明的负极浆料的制备方法得到的负极浆料。

本发明还提供了一种锂离子电池，该锂离子电池包括极芯和非水电解液，所述极芯和非水电解液密封在电池壳体内，所述极芯包括正极、负极及隔膜，其中，所述负极为根据本发明的负极浆料制备得到的负极。

本发明的负极浆料的制备方法通过在将乳液粘结剂、负极活性物质与溶剂混合之前，预先将乳液粘结剂和金属氧化物混合形成混合物后，然后再将混合物和负极活性物质与溶剂混合均匀，有效的实现了制得的浆料中的粘结剂在浆料中的均匀分散和稳定，明显提高了负极片的粘结强度，推测这是因为在乳液粘结剂和金属氧化物的混合过程中，乳液粘结剂和金属氧化物产生吸附效应，即较小粒径的乳液颗粒吸附在稍大粒径的金属氧化物颗粒上，形成稳定的悬浮态结构，这种结构形态在极片烘烤过程中发生交联反应，生成具有网络结构的交联产物，有利于增强粘结剂体系耐电解液性能，减少膨胀，进而提升了负极的稳定性，最终改善电池的循环性能。

本发明的负极浆料的制备方法简单并且易操作，并且将制得的浆料用于负极的制备制得的负极稳定性好，并且将该负极用于锂离子电池的制备，制得的锂离子电池循环性能好。

附图说明

图1为负极浆料的流变性能曲线；

图2为负极浆料的剥离强度测试图；

图3为负极浆料的的膨润度测试图；

图4为锂离子电池的的放电容量变化图。

具体实施方式

本发明提供了一种负极浆料的制备方法，其中，该方法包括将乳液粘结剂和金属氧化物混合形成混合物后，再将所述混合物和负极活性物质与溶剂混合均匀。

根据本发明，尽管只要在将乳液粘结剂、负极活性物质与溶剂混合之前，预先将乳液粘结剂和金属氧化物混合即可实现本发明的目的，但为了更加有效的实现粘结剂在浆液中的分散，优选情况下，按重量比计，乳液粘结剂和金属氧化物的比为100∶0.05-0.5，更优选100∶0.08-0.2；乳液粘结剂的固含量一般为20-50重量％，更优选为30-45重量％。本发明中，固含量是指乳液粘结剂中非挥发分的含量，具体的通过下述方法测得：将乳液粘结剂在130℃下烘干至恒重后，称得的恒重部分的重量占乳液粘结剂总重量的百分数。

根据本发明，所述金属氧化物可以为本领域常用的金属氧化物，优选情况下，所述金属氧化物的粒径一般为50-300nm，优选为60-120nm。本发明对所述金属氧化物的种类也无特殊要求，可以为本领域常用的各种金属氧化物，例如可以为IIA族、IIB族、IVA族、IVB族、VB族中的一种或多种金属的氧化物，特别优选为MgO、ZnO、SnO₂、CaO中的一种或多种。