本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰離子電池負(fù)極及其制備方法。

背景技術(shù)：

隨著新能源汽車的大力推廣，動(dòng)力電池的需求量日益增加。相比鉛酸電池、鎳氫電池及鎳鎘電池，鋰離子電池具有工作電壓高、能量密度大、循環(huán)壽命長等諸多優(yōu)點(diǎn)，在動(dòng)力電池領(lǐng)域占有較高的市場份額。負(fù)極材料是鋰離子電池的重要組成部分，鋰離子電池負(fù)極材料應(yīng)具有電化學(xué)反應(yīng)的氧化還原電位盡可能低、高比容量、電化學(xué)反應(yīng)過程中體積效應(yīng)小、導(dǎo)電率高、鋰離子傳輸擴(kuò)散速度快以及能與電解液形成固體電解質(zhì)膜(SEI膜)等特點(diǎn)。

目前市場化的三類鋰離子負(fù)極材料都各自存在不足，石墨類負(fù)極材料的比容量低、與溶劑相容性差、循環(huán)壽命和高溫性能不理想；合金類負(fù)極材料的晶格體積膨脹率達(dá)360％；鈦酸鋰材料電壓平臺高，功率密度和能量密度不足。

鑒于此，實(shí)有必要提供一種新型的鋰離子電池負(fù)極及其制備方法以克服以上缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種鋰離子電池負(fù)極及其制備方法，應(yīng)用本發(fā)明的鋰離子電池負(fù)極的鋰離子電池內(nèi)阻小、倍率性能好、循環(huán)壽命長且能量密度高。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種鋰離子電池負(fù)極，包括負(fù)極集流體及涂覆在所述負(fù)極集流體上的負(fù)極活性材料，所述負(fù)極活性材料包括碳納米帶、導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑，所述碳納米帶、導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑的質(zhì)量百分比為(90-95)：(0-4)：(2-5)。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述碳納米帶的厚度為2-30nm，寬度與厚度的比例為(10-15)：1，長度為1-15微米級。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯或羧甲基纖維素納及丁苯樹脂或丙烯腈多元共聚物。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述導(dǎo)電劑為乙炔黑、超導(dǎo)炭黑、碳纖維、超導(dǎo)石墨、碳納米管及石墨烯中的任意一種或多種。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述負(fù)極集流體為銅箔。

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的鋰離子電池負(fù)極，碳納米帶具有良好的導(dǎo)電性，減少了負(fù)極導(dǎo)電劑的使用量甚至不使用導(dǎo)電劑，增加負(fù)極活性材料的比例，增加電池能量密度，并且，具有本發(fā)明提供的鋰離子電池負(fù)極的鋰離子電池具備內(nèi)阻小、倍率性能好及循環(huán)壽命長的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明還提供一種鋰離子電池負(fù)極的制備方法，包括如下步驟：

步驟一：將碳納米帶、導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑按質(zhì)量百分比為(90-95)：(0-4)：(2-5)稱取物料，并均勻混合制成混合漿料；

步驟二：將步驟一得到的混合漿料涂敷在負(fù)極集流體之上制成鋰離子電池負(fù)極。

【附圖說明】

圖1為本發(fā)明使用的碳納米帶的SEM圖；

圖2為對比例1、對比例2及本發(fā)明實(shí)施例所制備的鋰離子電池容量正態(tài)分布圖；

圖3為對比例1、對比例2及本發(fā)明實(shí)施例所制備的鋰離子電池的3C循環(huán)圖。

【具體實(shí)施方式】

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益技術(shù)效果更加清晰明白，以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，本說明書中描述的具體實(shí)施方式僅僅是為了解釋本發(fā)明，并不是為了限定本發(fā)明。

本發(fā)明提供一種鋰離子電池負(fù)極，包括負(fù)極集流體及涂覆在所述負(fù)極集流體上的負(fù)極活性材料，所述負(fù)極活性材料包括碳納米帶、導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑，所述碳納米帶、導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑的質(zhì)量百分比為(90-95)：(0-4)：(2-5)。

具體的，所述碳納米帶的厚度為2-30nm，寬度與厚度的比例為(10-15)：1，長度為1-15微米級。

具體的，所述粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯(PVDF)或羧甲基纖維素納(CMC)及丁苯樹脂(SBR)或丙烯腈多元共聚物。

具體的，所述導(dǎo)電劑為乙炔黑、超導(dǎo)炭黑、碳纖維、超導(dǎo)石墨、碳納米管及石墨烯中的任意一種或多種。

具體的，所述負(fù)極集流體為銅箔。

本發(fā)明提供的鋰離子電池負(fù)極，碳納米帶具有良好的導(dǎo)電性，減少了負(fù)極導(dǎo)電劑的使用量甚至不使用導(dǎo)電劑，增加負(fù)極活性材料的比例，增加電池能量密度，并且，具有本發(fā)明提供的鋰離子電池負(fù)極的鋰離子電池具備內(nèi)阻小、倍率性能好及循環(huán)壽命長的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明還提供一種鋰離子電池負(fù)極的制備方法，包括如下步驟：

步驟一：將碳納米帶、導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑按質(zhì)量百分比為(90-95)：(0-4)：(2-5)稱取物料，并均勻混合制成混合漿料；

步驟二：將步驟一得到的混合漿料涂敷在負(fù)極集流體之上制成鋰離子電池負(fù)極。

具體的，所述步驟一中的碳納米帶的厚度為2-30nm，寬度與厚度的比例為(10-15)：1，長度為1-15微米級。

具體的，所述步驟一中的所述粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯(PVDF)或羧甲基纖維素納(CMC)及丁苯樹脂(SBR)或丙烯腈多元共聚物。

具體的，所述步驟一中的導(dǎo)電劑為乙炔黑、超導(dǎo)炭黑、碳纖維、超導(dǎo)石墨、碳納米管及石墨烯中的任意一種或多種。

具體的，所述步驟一中的均勻混合方法為高速機(jī)械攪拌法、研磨法及超聲分散法的一種或多種。

具體的，所述步驟二中的負(fù)極集流體為銅箔。

對比例1：

1、將人造石墨、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑按一定質(zhì)量百分比稱取物料，并均勻混合成混合漿料(其中：人造石墨、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑質(zhì)量百分比為95：2：2.5；粘結(jié)劑為丙烯腈多元共聚物；導(dǎo)電劑為超導(dǎo)炭黑SP；混合漿料的均勻混合方法為高速機(jī)械攪拌)；

2、將步驟1得到的混合漿料涂敷在負(fù)極集流體(銅箔)之上制成鋰離子電池負(fù)極；

3、將步驟2得到的鋰離子電池負(fù)極經(jīng)對輥、制片，再與正極片、隔膜一起卷繞裝配，經(jīng)注液、封口即得到常規(guī)的石墨負(fù)極的鋰離子電池。

對比例2：

1、將硅碳復(fù)合物、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑按一定質(zhì)量百分比稱取物料，并均勻混合成混合漿料(其中：硅碳復(fù)合物(硅碳比85：15)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑質(zhì)量百分比為95：2：2.5；粘結(jié)劑為丙烯腈多元共聚物；導(dǎo)電劑為超導(dǎo)炭黑SP；混合漿料的均勻混合方法為高速機(jī)械攪拌)；

2、將步驟1得到的混合漿料涂敷在負(fù)極集流體(銅箔)之上制成鋰離子電池負(fù)極；

3、將步驟2得到的鋰離子電池負(fù)極經(jīng)對輥、制片，再與正極片、隔膜一起卷繞裝配，經(jīng)注液、封口即得到常規(guī)的硅碳復(fù)合物負(fù)極的鋰離子電池。

實(shí)施例：

1、將碳納米帶、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑按一定質(zhì)量百分比稱取物料，并均勻混合成混合漿料(其中：碳納米帶、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑質(zhì)量比為95：2：2.5；碳納米帶的厚度為2-30nm，寬度與厚度的比例為(10-15)：1，長度為1-15微米級；粘結(jié)劑為丙烯腈多元共聚物；導(dǎo)電劑為超導(dǎo)炭黑SP；混合漿料的均勻混合方法為高速機(jī)械攪拌)；

2、將步驟1得到的混合漿料涂敷在負(fù)極集流體(銅箔)之上制成鋰離子電池負(fù)極；

3、將步驟2得到的鋰離子電池負(fù)極經(jīng)對輥、制片，再與正極片、隔膜一起卷繞裝配，經(jīng)注液、封口即得到具有碳納米帶負(fù)極的鋰離子電池。

圖1為本發(fā)明使用的碳納米帶的SEM圖，首先，碳納米帶具有石墨烯的石墨化結(jié)構(gòu)，纖薄、比表面積大，同時(shí)由于有限尺寸的石墨烯納米帶中的電子在橫向上受限，電子被迫縱向移動(dòng)，具有半導(dǎo)體的性能，并且，碳納米帶在結(jié)構(gòu)上具有柔韌性的特點(diǎn)，具有比石墨烯更靈活可調(diào)的性質(zhì)；其次，與碳納米管不同，碳納米帶的碳層完全是一種開放的結(jié)構(gòu)，相對碳納米管具有更大的比表面積及孔結(jié)構(gòu)，不僅提供了更多的鋰離子存儲位點(diǎn)，而且提供了更多的鋰離子反應(yīng)界面，儲鋰插層反應(yīng)更容易進(jìn)行，同時(shí)帶與帶之間由于大的比表面積及柔韌性相互作用形成了三維多孔結(jié)構(gòu)，更有利于電極活性材料與電解液的接觸，同時(shí)縮短了鋰離子及電解液的傳輸擴(kuò)散路徑，能很好的提升其作為鋰離子電池負(fù)極材料的嵌鋰容量和倍率性能。因此，碳納米帶同時(shí)具備了碳納米管與石墨烯的優(yōu)點(diǎn)，與常規(guī)的碳系負(fù)極材料、硅/錫合金系負(fù)極材料、鈦酸鋰負(fù)極材料相比同時(shí)具備了良好的導(dǎo)電性能和嵌鋰能力，其作為鋰離子負(fù)極材料具有更好的倍率性能和循環(huán)性能的同時(shí)，具有較高的比容量。

圖2為對比例1、對比例2及本發(fā)明實(shí)施例所制備的鋰離子電池容量正態(tài)分布圖，圖3為對比例1、對比例2及本發(fā)明實(shí)施例所制備的鋰離子電池的3C循環(huán)圖。從圖2及圖3可以看出，本發(fā)明實(shí)施例所制備的具有碳納米帶負(fù)極的鋰離子電池的電池容量及3C循環(huán)性能優(yōu)于對比例1及對比例2。

本發(fā)明并不僅僅限于說明書和實(shí)施方式中所描述，因此對于熟悉領(lǐng)域的人員而言可容易地實(shí)現(xiàn)另外的優(yōu)點(diǎn)和修改，故在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念的精神和范圍的情況下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)、代表性的設(shè)備和這里示出與描述的圖示示例。