[发明专利]一种锂离子电池的负极

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，尤其涉及一种锂离子电池的负极。

背景技术

锂离子二次电池作为一种绿色环保电池，具有工作电压高、比能量高和循环寿命长等优点，近年来得到了迅速发展，在手机、UPS电源、笔记本电脑、电动工具、电动自行车和电动汽车等移动设备中的应用越来越广泛。同时，由于移动设备的使用地域及季节的变化，要求锂离子电池具有较宽广的使用温度范围。另外，很多客户也对快充性能有要求。目前锂离子电池用负极极片一般用水性(溶剂为水)或油性(溶剂为NMP(N，N-二甲基吡咯烷酮))两种体系。

水性负极锂离子电池，由于CMC-SBR本身也是一种不导锂离子的胶体，对电解液的浸润性也不好，在低温充电时，容易析锂，导致电芯循环和安全性能都变差。

为了解决低温析锂问题，很多厂商采用PVDF油性负极，在这种体系中，在负极表面形成的SEI膜较薄，阻抗较小，利于锂离子的脱嵌。此方法基本解决了电池低温性能，但是由于PVDF负极在高温下膨胀严重，导致电池变形，高温循环较差。另外油性浆料大量使用NMP，使用及回收成本高，并会造成环境污染，对员工身体有害。

现有技术中也有一些技术方案来改善只用一种体系所存在的问题，如2010年2月3号公告的中国专利CN101640264A通过先将PVDF包覆在石墨表面，再与SBR-CMC水基体系制成浆料方式改善低温性能。但此方法使用NMP作为溶剂，工艺较复杂。

发明内容：

本发明的目的在于克服上述技术配方的缺点，提供了一种带有混合粘结剂的负极及其制备方法。其中SBR作用为颗粒与颗粒及颗粒与集流体的粘结，而PVDF作用为利于电解液的浸润和改善锂离子的动力学性能，从而改善低温及快充性能。使用该负极制作的锂离子电池，不但获得了良好的低温循环性能，且保证了高温循环的稳定性，为锂离子更为宽广范围的应用提供了保证。另外此负极相对传统油性负极，不用NMP，降低成本，减少对环境污染。

本发明通过下面方案实现：

一种锂离子电池的负极极片，该极片的配方中：活性材料为88～98％，导电剂为0～3％，增稠剂为0.5～3％，成膜剂为0.01～0.5％，独特性在于拥有SBR和PVDF混合粘结剂。其中，粘接剂SBR为0.5～3％，粘接剂PVDF为0.5～3％，并以水为溶剂，所述粘结剂PVDF为其粉末前躯体。并以水为溶剂，克服传统PVDF要用NMP作为溶剂的技术难点。

所述粘结剂中PVDF粉末前躯体为水乳液，由于传统的PVDF粉末无法与水溶剂形成乳液。

所述成膜剂为PAA(聚丙烯酸)或其衍生物中的一种，作用主要是利于PVDF颗粒均匀分散于浆料中，从而利于电解液的浸润和改善锂离子的动力学性能。

所述的PAA的衍生物为聚丙烯酸甲酯或者聚丙烯酸乙酯，当然也可以采用聚丙烯酸的其他衍生物，如聚丙烯腈。

所述的负极活性材料为石墨、硬碳、软碳、Li₄Ti₅O₁₂、Sn、Si及其混合物；所述的导电剂为导电碳黑、天然鳞片石墨；所述增稠剂为羧甲基纤维素钠(CMC)。

所述的负极，其制备方法包括下列步骤：

a.按重量比将PVDF前躯体水乳液和SBR混合，并加入成膜剂，搅拌成均匀的混合粘接剂；由于SBR可以溶于水，而PVDF本身属性不溶于水，因此采用PVDF前躯体水乳液，并加入少量的成膜剂，达到PVDF与SBR两种粘接剂在水中互溶的效果。不但使其具有了上述两种粘接剂的优点，而且它们与水相容，这种粘接剂体系在负极极片中使用，用该极片制造的电池具有良好的高低温性能，良好的充放电倍率性能。

b.将负极活性材料和导电剂加入搅拌机内，加入稀释的增稠剂搅拌30～240分钟，再加入混合粘结剂搅拌30～180分钟，搅拌过程中用水调节粘度，制成最终的负极浆料，然后经过涂布、冷压、切片制得负极极片。

本发明的有益效果：

利用本发明技术所制作的锂离子电池，不但获得了良好的高低温性能，为锂离子更为宽广范围的应用提供了保证。而且相对传统油性负极，不用NMP，降低成本，减少对环境污染。

具体实施方式：

实施例1：

1.负极配方组分的选取(重量百分比)：MCMB(负极活性材料的一种，中间相沥青基炭微球)、Super-P(导电碳黑)、CMC(羧甲基纤维素钠)、SBR(丁苯橡胶)、PVDF(聚偏氟树酯)、PAA(聚丙烯酸)按照重量比例为95.5∶1.2∶1∶1.2∶1∶0.1。