[发明专利]一种锂离子电池负极材料及其配制方法

说明书

技术领域

本申请涉及电池工业技术领域，具体来说涉及一种锂离子电池负极材料及其配制方法。

背景技术

随着电子、航空以及汽车等科技的发展，石油，天然气等不可再生石化燃料的耗竭、空气污染和温室效应等全球性的问题日益受到关注，基于能源技术的发展水平，为了缓解甚至解决这些全球性问题，目前对节能环保移动电源的需求快速增长。由于锂离子电池具有高电压、高容量的优点，且循环寿命长、安全性能好，使其在便携式电子设备、电动汽车、空间技术、国防工业等多方面具有广阔的应用前景，成为近几年广为关注的研究热点。

锂离子电池的机理一般性分析认为，锂离子电池作为一种化学电源是指分别用两个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负极构成的二次电池，当电池充电时，锂离子从正极中脱嵌，在负极中嵌入，放电时反之。锂离子电池所涉及的物理机理，目前是以固体物理中嵌入物理来解释的，嵌入（intercalation）是指可移动的客体粒子（分子、原子、离子）可逆地嵌入到具有合适尺寸的主体晶格中的网络空格点上。

现有技术中锂离子电池负极配料生产工艺时间长，需要十个小时左右，设备利用率低。由于锂离子电池的需求在不断增长，因此在保证电池性能的前提下，探求新的生产工艺来提高生产产量以及缩短正负极配料工艺时间尤为重要。

例如申请号为201110058522.3，发明名称为一种锂离子电池负极配料方法的专利，涉及一种锂离子电池负极配料方法，包括按比例称取石墨、CMC和去离子水；在CMC中加入一部分石墨进行预混处理，预混的石墨为CMC重量2-3倍；将去离子水加入真空搅拌桶中，开启自转，将预处理后的CMC和石墨的混合粉逐步加入，待无粉末后停止自转，抽真空，开启公转和自转，搅拌；将剩余的石墨逐步加入真空搅拌桶中，开启公转和自转，待无粉末后停止搅拌，抽真空，开启公转和自转，搅拌。与现有常规配料方法相比，本发明具有能源消耗低、生产效率高、产品质量优等特点。

再例如申请号为200910040230.X ，发明名称为一种石墨水性负极配方及制备方法的专利，公开了一种石墨水性负极配方及制备方法，旨在提供一种浆料稳定、生产成本低、环境污染小的石墨水性负极配方及制备方法。按重量份计,本发明由以下组分组成:石墨负极100份、水性粘合剂40～60份、去离子水60～80份、酒精4～6份。本发明广泛应用于锂离子二次电池的负极配料及电池生产加工领域。与现有常规配料方法相比，本发明具有能源消耗低、生产效率高等特点。

目前锂离子电池生产中，负极配料时间较长，尤其是采用CMC体系（粘结剂为羧甲基纤维素钠）的配料，在配制 CMC 溶液时需要搅拌2-3个小时，并搁置5-8个小时，一桶负极材料配制下来往往要10多个小时，现有常规负极配料方法存在的主要问题有以下几个方面 ：

（1）影响到设备的使用率，一台设备每天只能使用2个循环 ；

（2）CMC 溶液配制搅拌2-3个小时，CMC分子链被切断的较多，而且CMC不一定能够完全溶解，配制的浆料易沉淀 ；

（3）配制CMC溶液搅拌的2-3个小时，能源消耗多。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种锂离子电池负极材料的配方及其制备方法，该制备方法工艺简单，周期短。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种锂离子电池负极材料，各成分重量份数配比为：

粘结剂：4～10份；

增稠剂：2～5份；

导电剂：6～20份；

负极活性物质：25～45份；

溶剂：35～55份；

所述粘结剂包括聚乙烯醇、聚四氟乙烯、丁苯橡胶的一种或几种；

所述增稠剂包括甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚氧化乙烯的一种或几种。

所述导电剂为碳黑导电剂。

所述负极活性物质为人造石墨。

所述溶剂包括去离子水和N-甲基吡咯烷酮。

一种锂离子电池负极材料的配制方法，包括如下步骤：

第一步，备料，按以下重量份数成分准备负极材料：粘结剂：4～10份；增稠剂：2～5份；导电剂：6～20份；负极活性物质：25～45份；溶剂：35～55份；

第二步，配制导电胶体，称取一半的溶剂和一半的粘结剂，将二者混合、搅拌，使粘结剂完全溶解，再加入导电剂；

第三步，将负极活性物质加入到第二步形成的导电胶体中，进行搅拌；

第四步，将第三步得到的混合物加入搅拌机中，边搅拌边加入剩余的溶剂。