[发明专利]一种锂离子电池负极片的制备方法

说明书

本发明涉及锂离子电池领域，更具体地，本发明涉及一种锂离子电池负极片，按重量份计，包括以下原料：二氧化硅气凝胶70‑75份、石墨烯70‑75份、粘结剂1‑2.5份、导电剂0.5‑1份、分散剂0‑1份，增稠剂0.5‑1份、水145‑150份。本发明采用氮掺杂石墨烯和改性聚酰亚胺树脂制备了锂离子电池负极片，氮掺杂石墨烯和改性聚酰亚胺树脂具有协同作用，可在嵌脱锂过程中有效地抑制负极材料的体积膨胀，稳定循环，从而提高锂离子电池的综合性能。同时，本发明制备得到的锂离子电池负极片比表面积大，比电容量高，而且柔性较高，并且采用特殊工艺进行涂布，涂布于负极片表面固化后，所得负极片表面较为平滑，粗糙感弱，因此能够有效防止隔膜被刺穿，延长电池使用寿命。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，更具体地，本发明涉及一种锂离子电池负极片及其制备方法。

背景技术

近年来，便携式电子设备、电动工具以及电动汽车技术的高速发展对锂离子电池的性能提出了更高的要求，从而激发了新一代高比容量、长循环寿命的锂离子电池的研究。锂离子电池主要由电解液、隔膜、正负极材料构成，具有高比能量密度、高电压、长寿命、无记忆效应、自放电小等特性，是目前应用最广的便携电池。

与目前商用的碳类负极材料相比，硅负极材料具有更高的比容量与能量密度，因此被认为是有潜力的下一代锂离子电池负极材料。但是在实际使用中，硅负极材料在嵌脱锂过程会产生剧烈的体积变化，引起材料粉化、涂层从集流体表面剥落及固体电解质相界面膜的反复破裂与生成，材料的循环稳定性不高，电池寿命较短。解决硅负极材料实际使用过程中体积膨胀的问题，一般采用三种方法：第一种是对硅材料本身进行改进，通过减小硅材料本身的粒径使其纳米化或者通过将硅材料与其他材料复合；第二种是对电解液和粘结剂进行改性；第三种是对电极集流体和电极结构进行改进。

对硅材料本身进行改进是解决硅负极材料体积膨胀非常有效的方法，但是改进后的硅负极材料的循环性能较差；对电解液、粘结剂、电极集流体和电极结构进行改进能够使硅负极材料的体积膨胀问题得到一定的改善，但是还是未从本质上解决硅的膨胀问题。因此，本发明致力于解决上述硅负极材料在嵌脱锂过程会产生剧烈的体积变化，引起材料粉化、涂层从集流体表面剥落及固体电解质相界面膜反复破裂与生成，从而导致材料的循环稳定性不高，电池寿命短的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明第一个方面提供了一种锂离子电池负极片，按重量份计，包括以下原料：二氧化硅气凝胶70-75份、石墨烯70-75份、粘结剂1-2.5份、导电剂0.5-1份、分散剂0-1份，增稠剂0.5-1份、水145-150份。

作为一种优选的技术方案，所述石墨烯为氮掺杂石墨烯。

作为一种优选的技术方案，所述氮掺杂石墨烯的制备方法如下：

a)将石墨烯于去离子水中进行超声分散，以获得均匀的分散液；

b)向步骤a)所得分散液中加入氮掺杂剂，并混合均匀得到混合物；

c)将步骤b)所得混合物放置在带有聚四氟乙烯衬里的高压釜中，在85-90℃下反应2-3h，然后加热到210-250℃，反应10-12h，最终制得氮掺杂石墨烯。

作为一种优选的技术方案，所述石墨烯与氮掺杂剂的质量比为1：(0.2-0.8)。

作为一种优选的技术方案，步骤b)中，所述氮掺杂剂为三乙醇胺和碳酸胍的混合物。

作为一种优选的技术方案，所述三乙醇胺和碳酸胍的质量比为1：(0.5-2)。

作为一种优选的技术方案，所述粘结剂为改性聚酰亚胺树脂。

作为一种优选的技术方案，所述改性聚酰亚胺树脂的制备方法如下：

1)将含羧基的二胺衍生物溶解于N,N-二甲基乙酰胺溶剂中，加入芳香族二元酐单体进行反应，得到聚酰胺酸溶液；