[发明专利]一种锂离子电池硅系负极浆料的匀浆方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池硅系负极浆料的匀浆方法，搭配使用聚丙烯酸类粘结剂和丁苯橡胶类粘结剂，综合考虑二者优缺点，设计了相应的匀浆流程，包括以下步骤：将纯硅系负极材料、稀释好的PAA类粘结剂胶液、导电材料加入至双行星搅拌器中，高速搅拌；倒入石墨粉末，搅拌使石墨均匀润湿；加入PAA类粘结剂胶液将浆料固含量调整至60wt%~65wt%，搅拌浆料进行捏合；加入PAA类粘结剂胶液或去离子水将浆料粘度调整至3000~9000mPa·s；加入丁苯橡胶（SBR）分散液，慢速搅拌搅拌均匀。本方法可得到均匀稳定的浆料，高粘附力且柔软的极片，即制程能力得到提高，最重要的是，电芯电性能得到明显提升。

技术领域

本发明涉及锂离子电池制备方法技术领域，尤其是涉及一种锂离子电池硅系负极匀浆的匀浆方法。

背景技术

高比容量负极材料，例如Si系负极材料，在充放电过程中体积会发生巨大变化，导致电极材料受到严重破坏，从而造成循环容量迅速下降。经过多年发展，目前商业化程度较高的硅系负极材料主要为碳包覆硅氧材料和纳米硅碳材料，即纯硅系负极材料。在工业生产中，纯硅系负极材料需与大量石墨混合使用，纯硅系负极材料分散在石墨中可显著减弱材料体积膨胀带来的负面作用，而匀浆过程对二者的混合均匀性有着巨大影响。

除此以外，采用适宜的粘结剂是提高硅系负极材料电化学性能的重要途径。目前，聚丙烯酸（PAA）及其衍生物已广泛用于硅系负极材料，它可以提高浆料分散性、增加极片粘结强度、在负极材料表面形成包覆膜。这是因为PAA及其衍生物的侧链中均具有很多-COOH，能与硅电极表面氧化层羟基形成强烈的氢键作用。然而现有技术中，将PAA类粘结剂用于锂离子电池负极存在如下问题：(1)随着PAA类粘结剂在负极浆料中的用量增多，浆料粘度增大，致使浆料固含量不断降低，从而造成涂布难、烘干难的问题；（2）使用PAA及其衍生物作为粘结剂的负极片往往表现出硬、脆、易掉粉掉料的特点。

发明内容

本发明的目的是解决PAA类粘结剂用于锂离子电池时的制程问题，改善极片状态，消除极片掉粉掉料的现象，从而提高生产合格率、提高电池性能。

为实现上述目的，本发明的一种锂离子电池硅系负极浆料的匀浆及涂布方法，包括以下步骤：

（1）将PAA类粘结剂和去离子水倒入打胶罐中，配制成3wt%~6wt%水溶液，所述水溶液在后文中简称为PAA胶液；

（2）取50%所述PAA胶液与纯硅系材料、导电剂粉末、碳纳米管浆料加入至双行星搅拌器中，高速搅拌；

（3）将石墨材料加入搅拌器中，慢速搅拌30min；

（4）在搅拌器中加入一定量PAA胶液，将浆料固含量调整至60%~65%，此时浆料状态介于“面团”状与“米糊”状之间，慢速搅拌1h，即捏合步骤；

（5）将剩余PAA胶液逐次倒入搅拌器中，再加入去离子水，将浆料粘度调整至3000~9000mPa·s；

（6）加入丁苯橡胶（SBR）分散液，对所述双行星搅拌器进行抽真空搅拌操作1h，获得目标浆料。

进一步的，所述PAA类粘结剂包含PAA及其各类衍生物和共聚物。

进一步的，所述PAA类粘结剂在负极材料中的投料占比为2%~6%。

进一步的，所述纯硅系材料为碳包覆硅氧材料和纳米硅碳材料。

进一步的，所述SBR在负极材料中的投料占比为0.5%~1.2%。

进一步的，所述导电剂粉末为Super P、Super S、乙炔黑或科琴黑中的一种或几种。

进一步的，所述PAA胶液中可添加碳酸乙烯酯（EC）或碳酸丙烯酯（PC）等物质用来提高极片柔软性，添加量为3wt%~6wt%。