[发明专利]一种锂离子电池负极及其制备方法

说明书

本发明提供一种锂离子电池负极及其制备方法，所述负极包括负极活性物质层，所述负极活性物质层包括负极活性物质、粘结剂、导电剂，其中，所述粘结剂的添加量占负极活性物质层的0.5‑1.5wt%，所述粘结剂包括65‑70wt%聚丙烯腈；和30‑35wt%聚丙烯酸和/或聚邻苯二甲酰胺中的一种或两种的混合物，通过将具有一定增稠作用的聚丙烯腈粘结剂与聚丙烯酸、聚邻苯二甲酰胺复配使用，大幅降低了粘结剂的使用量，提高了电池的低温性能和循环性能。

技术领域

本发明涉及锂电池领域，尤其涉及一种锂离子电池负极及其制备方法。

背景技术

锂离子电池自商业化推广以来，以其高能量密度、高工作电压、循环寿命长、无记忆效应、绿色环保、以及可根据实际需求灵活设计尺寸形状大小等诸多优点被广泛用于各种便携式消费电子产品的电源。新能源汽车市场拥有巨大的前景，锂离子电池作为重要化学电源，在移动通讯设备、电动工具、电动汽车等方面应用广泛，锂离子电池及相关配套产业需求量越来越大。

作为电动汽车或相关储能设备的用途，需要电池具有较长的使用寿命、安全性能，但是，实际使用过程中，由于长期重复充放电，该电池的容量会恶化。其中可能的原因是伴随着充放电过程活性物质的膨胀导致集流体和活性物质层的脱落，为了解决该问题，提高粘结剂含量能提高集流体和活性物质层的粘结力，但过大的粘结剂含量容易带来电池内阻上升和电池能量密度的下降，对于日常使用的负极粘结剂体系CMC+SBR而言，CMC比例过高不仅会引起极片太脆，而且导致电池内阻增大，此外负极粘结剂体系CMC+SBR电池低温性能普遍不佳。

因此，提供一种新型粘结剂组合是十分必要的。

发明内容

为了解决目前负极粘结剂体系实际存在的问题，本发明目的之一在于提供一种锂离子电池负极，所述负极包括负极活性物质层，所述负极活性物质层包括负极活性物质、粘结剂、导电剂，其中，所述粘结剂的添加量占负极活性物质层的0.5-1.5wt%，所述粘结剂包括65-70wt%聚丙烯腈；和30-35wt%聚丙烯酸和/或聚邻苯二甲酰胺中的一种或两种的混合物。

传统的负极粘结剂体系SBR+CMC中，CMC（羧甲基纤维素）主要起增稠作用，SBR（丁苯橡胶）主要起粘结剂作用，添加CMC有助于负极浆料维持在合适的粘度，使得负极活性物质石墨等能均匀分散在浆料中，目前，已知的SBR+CMC体系的粘结剂添加量占负极活性物质层5wt%以上；如果添加量过低，容易导致集流体和负极活性物质层的脱落，如果添加量过高，导致电池能量密度降低、电阻增大。

聚丙烯腈同时具有增稠作用和粘结性能，这使得其作为粘结剂具有令人意外的效果，组成以聚丙烯腈为主体复配特定含量的聚丙烯酸、聚邻苯二甲酰胺能得到完整的负极粘结剂体系，且相比于SBR+CMC体系具有更低的添加量，最低可达到0.5wt%，极大提高了电池的性能。

本发明的负极还包括集流体，在不违背本发明构思的基础上，任何已知的集流体都能用于本发明，优选地，所述集流体为金属箔，优选为金属单质或合金，进一步的优选集流体中的金属元素包括铝、铜、镍和锌中的任意一种或至少两种的组合。

特别优选的，所述集流体为铜箔。

优选地，所述负极活性物质层中的负极活性物质包括金属活性物质、碳活性物质和氧化物活性物质中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，所述金属活性物质包括Si金属、Sn金属、In金属、Si-Al系合金和Si-In系合金中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，所述碳活性物质包括石墨、硬碳和软碳中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，所述氧化物活性物质包括Li₄Ti₅O₁₂。