專利名稱：鋰離子電池負極及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋰離子電池負極及其制備方法，尤其涉及一種無需粘結(jié)劑的鋰離子電池負極及其制備方法。
背景技術(shù)：
鋰離子電池是ー種新型的緑色化學(xué)電源，與傳統(tǒng)的鎳鎘電池、鎳氫電池相比具有電壓高、壽命長、能量密度大的優(yōu)點。自1990年日本索尼公司推出第一代鋰離子電池后，它已經(jīng)得到迅速發(fā)展并廣泛用于各種便攜式設(shè)備。傳統(tǒng)的鋰離子電池通常包括正極、負極、隔膜和電解質(zhì)四個部分。目前的鋰離子電池的負極材料通常為碳材料、鈦酸鋰、氧化硅、納米硅材料。進ー步地，為了提高鋰離子電池負極的導(dǎo)電性能，需要加入導(dǎo)電顆粒。常用的導(dǎo)電顆粒為炭黑或こ炔黑。但是，由于這些負極材料和導(dǎo)電顆粒均是以顆粒或粉末的形成存在，要形成整體的鋰離子電池負極，均需要粘結(jié)劑將鋰離子電池負極材料和導(dǎo)電顆粒粘合于一體，從而形成具有固定形狀的鋰離子電池負極。所述粘合劑通常為有機材料，包括聚偏ニ氟こ烯(PVDF)、聚四氟こ烯(PTFE)或丁苯橡膠(SBR)等。粘結(jié)劑在鋰離子電池負極中所占的重量比一般為10%左右。由于這些粘結(jié)劑材料不具備導(dǎo)電性，粘結(jié)劑的加入影響了鋰離子電池負極的導(dǎo)電性能，而且，粘結(jié)劑在鋰離子電池負極中占有一定的體積和重量，使鋰離子電池負極的比容量降低。

發(fā)明內(nèi)容
因此，確有必要提供一種無需粘結(jié)劑的鋰離子電池負極及其制備方法。ー種鋰離子電池負極的制備方法，包括以下步驟:制備ー碳納米管原料；提供鋰離子電池負極材料及ー溶劑；將該碳納米管原料和負極材料加入至所述溶劑中，并超聲分散一段時間，使該碳納米管原料和負極材料相互混合形成一混合物；將該混合物從溶劑中分離，干燥該混合物后，形成鋰離子電池負極鋰離子電池負扱。ー種鋰離子電池負極，其中，該鋰離子電池負極由負極材料顆粒和多個碳納米管組成。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所提供的鋰離子電池負極的制備方法無需添加粘結(jié)劑，因此，所制備的鋰離子電池負極不包括粘結(jié)劑，使負極材料的比重較高；且，由于負極材料之間沒有絕緣物質(zhì)的阻隔，鋰離子電池負極整體的導(dǎo)電性也會相應(yīng)得到提高；且本發(fā)明所提供的鋰離子電池負極的制備方法操作簡單，成本較低。


圖1為本發(fā)明提供的鋰離子電池負極的制備方法流程圖。圖2為本發(fā)明提供的鋰離子電池負極制備方法中所采用的碳納米管原料中碳納米管的透射電鏡照片。圖3為本發(fā)明提供的鋰離子電池負極的制備方法過程中，形成的混合物沉淀于溶劑底部的照片。圖4為對比試驗中將炭黑和負極材料混合后并靜置5小時后的照片。圖5為本發(fā)明所提供的鋰離子電池負極截面的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明所提供的鋰離子電池負極的應(yīng)力應(yīng)變曲線圖。圖7為本發(fā)明所提供的鋰離子電池的結(jié)構(gòu)示意圖。主要元件符號說明 _
權(quán)利要求
1.一種鋰離子電池負極的制備方法，包括以下步驟: 制備ー碳納米管原料； 提供鋰離子電池負極材料及ー溶劑； 將該碳納米管原料和負極材料加入至所述溶劑中，并超聲分散一段時間，使該碳納米管原料和負極材料相互混合形成一混合物；以及 將該混合物從溶劑中分離，干燥該混合物后，形成鋰離子電池負扱。
2.按權(quán)利要求1所述的鋰離子電池負極的制備方法，其特征在于，所述碳納米管原料的制備方法為:制備ー碳納米管陣列于一基底；將該碳納米管陣列從該基底上刮下獲得碳納米管原料。
3.按權(quán)利要求2所述的鋰離子電池負極的制備方法，其特征在于，直接將該碳納米管陣列刮入至所述溶劑中。
4.按權(quán)利要求2所述的鋰離子電池負極的制備方法，其特征在干，所述碳納米管陣列的制備方法包括以下步驟: 提供一平整生長基底； 在該生長基底表面均勻形成一催化劑層； 將上述形成有催化劑層的生長基底在700°C ^900°C的空氣中退火30分鐘 90分鐘；以及 將處理過的生長基底置于反應(yīng)爐中，在保護氣體環(huán)境下加熱到500°C 740°C，然后通入碳源氣體反應(yīng)5分鐘 30分鐘，生長得到ー碳納米管陣列。
5.按權(quán)利要求1所述的鋰離子電池正極的制備方法，其特征在于，所述溶劑包括こ醇、こニ醇、丙醇、異丙醇、丙酮、N-甲基吡咯烷酮及水中的ー種或幾種。
6.按權(quán)利要求1所述的鋰離子電池正極的制備方法，其特征在于，所述碳納米管原料是從ー超順排陣列直接刮下獲得。
7.按權(quán)利要求1所述的鋰離子電池負極的制備方法，其特征在于，所述超聲的功率為400瓦至1500瓦。
8.按權(quán)利要求1所述的鋰離子電池負極的制備方法，其特征在于，在超聲分散碳納米管原料和負極材料于溶劑中之后，靜置I分鐘至20分鐘，混合物沉積至溶劑的底部。
9.按權(quán)利要求8所述的鋰離子電池負極的制備方法，其特征在于，所混合物沉積至溶劑底部后，采用吸管將溶劑吸出，使溶劑和混合物分離。
10.按權(quán)利要求1所述的鋰離子電池負極的制備方法，其特征在于，所述混合物干燥后，直接裁剪、切割或沖壓后形成鋰離子電池負扱。
11.按權(quán)利要求1所述的鋰離子電池負極的制備方法，其特征在于，所述碳納米管原料為多個碳納米管。
12.一種無粘結(jié)劑的鋰離子電池負極的制備方法，包括以下步驟: 制備ー碳納米管陣列，從該碳納米管陣列上刮下碳納米管作為碳納米管原料； 提供鋰離子電池負極材料及ー溶劑； 將該碳納米管原料和負極材料加入至所述溶劑中，并超聲分散一段時間，使該碳納米管原料和負極材料相互混合形成一混合物； 使混合物下沉至溶劑底部，溶劑位于混合物上層；以及將混合物上層的溶劑去除，干燥所述混合物。
13.一種鋰離子電池負極，其特征在于，該鋰離子電池負極由負極材料顆粒和多個碳納米管組成。
14.按權(quán)利要求13所述的鋰離子電池負極，其特征在于，所述負極材料為鈦酸鋰、氧化娃、納米娃顆粒及納米合金中的ー種或幾種。
15.按權(quán)利要求13所述的鋰離子電池負極，其特征在于，所述多個碳納米管相互交叉纏繞形成ー網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
16.按權(quán)利要求15所述的鋰離子電池負極，其特征在于，所述負極材料顆粒被所述網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)纏繞。
17.按權(quán)利要求15所述的鋰離子電池負極，其特征在于，所述碳納米管在鋰離子電池負極中的質(zhì)量百分含量大于等于0.lwt%小于10wt%。
18.一種鋰離子電池，其特征在干， 該鋰離子電池包括如權(quán)利要求1至16中任一項所述的鋰離子電池負扱。
全文摘要
一種鋰離子電池負極的制備方法，包括以下步驟制備一碳納米管原料；提供鋰離子電池負極材料及一溶劑；將該碳納米管原料和負極材料加入至所述溶劑中，并超聲分散一段時間，使該碳納米管原料和負極材料相互混合形成一混合物；以及將該混合物從溶劑中分離，干燥該混合物后，形成鋰離子電池負極。本發(fā)明進一步包括一種采用上述制備方法制備的鋰離子電池負極。
文檔編號H01M4/13GK103094525SQ20111033350
公開日2013年5月8日 申請日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者王佳平, 羅姝, 姜開利, 范守善 申請人:清華大學(xué), 鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司