本發(fā)明屬于鋰離子電池，具體涉及一種高效穩(wěn)定的鋰電池負(fù)極漿料及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、隨著科技的不斷進(jìn)步，現(xiàn)代移動設(shè)備也越來越多樣化，而作為移動設(shè)備的主要供能元件(鋰離子電池)則越來越收到大眾的關(guān)注與重視。鋰離子電池市場競爭的日益激烈，各大生產(chǎn)廠商為提升自身競爭力均在不斷的提升電池性能，高放電平臺、快速充放電、高體積能量比則是后續(xù)行業(yè)的主流發(fā)展趨勢。

2、目前鋰離子電池的負(fù)極漿料制造由粘合劑、導(dǎo)電碳黑、石墨活性材料及溶劑等組成。負(fù)極漿料的制備包括了固體與固體、液體與固體物料之間的相互混合、溶解、分散等一系列工藝過程，而且在這個(gè)過程中都伴隨著溫度、粘度、環(huán)境等變化。負(fù)極主料一般采用石墨或硅基材料，此種材料均為非極性物質(zhì)，不易在水中分散，且在水中分散后容易重新團(tuán)聚。因而，負(fù)極漿料存在一是不容易分散均勻，二是分散后的穩(wěn)定性也不太好，容易沉降，影響漿料過篩及涂布均勻性的問題；且一旦負(fù)極漿料出現(xiàn)問題，則會造成電池放電平臺降低、充放電循環(huán)倍率下降、55℃高溫短路安全性下降、體積能量比無法進(jìn)一步提升等問題，為電池的更加廣泛使用造成了限制。

3、為此，能夠提供一種高效穩(wěn)定的鋰電池負(fù)極漿料及其制備方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種高效穩(wěn)定的鋰電池負(fù)極漿料及其制備方法與應(yīng)用。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種高效穩(wěn)定的鋰電池負(fù)極漿料，所述負(fù)極漿料包括溶劑和固體材料，所述固體材料的質(zhì)量百分比為40-50％；

4、其中，所述固體材料包括以下質(zhì)量百分比原材料：77-82％的石墨、13.6-17.2％的硅氧、0.8-1.2％的導(dǎo)電劑、0.05-0.1％的導(dǎo)電漿料、1.35-1.5％的羧甲基纖維素鈉和2.2-3.0％的懸浮劑。

5、優(yōu)選的，所述溶劑為水和nmp，所述nmp的加入量為所述固體材料質(zhì)量的1-4％。

6、優(yōu)選的，所述負(fù)極漿料的粘度為2000-4000mpa.s。

7、優(yōu)選的，所述懸浮劑為sbr。

8、根據(jù)上述所述一種高效穩(wěn)定的鋰電池負(fù)極漿料的制備方法，包括以下具體步驟：

9、(1)原材料稱?。喊凑账鲑|(zhì)量百分比稱取負(fù)極漿料的原材料；

10、(2)膠液制備：將cmc和水混合后打膠得到膠液；

11、(3)石墨預(yù)漿料的制備：將石墨和部分導(dǎo)電劑進(jìn)行干粉攪拌后，加入部分所述膠液進(jìn)行一次浸潤攪拌；然后加入部分導(dǎo)電漿料進(jìn)行二次浸潤攪拌；最后，加入水進(jìn)行粘度調(diào)整，調(diào)整粘度至6000-6500mpa.s即得石墨預(yù)漿料；

12、(4)硅氧預(yù)漿料的制備：將硅氧、剩余所述導(dǎo)電劑進(jìn)行干粉攪拌后，加入部分所述膠液進(jìn)行一次浸潤攪拌；然后加入剩余所述導(dǎo)電漿料進(jìn)行二次浸潤攪拌；最后，加入水進(jìn)行粘度調(diào)整，調(diào)整粘度至6000-6500mpa.s即得硅氧預(yù)漿料；

13、(5)液態(tài)融合：將所述石墨預(yù)漿料和所述硅氧預(yù)漿料混合后進(jìn)行液溶攪拌，完成后加入剩余所述膠液進(jìn)行稀膠攪拌，然后加入所述水進(jìn)行粘度調(diào)整，調(diào)整粘度至2000-4000mpa.s，最后，依次加入懸浮劑進(jìn)行懸浮攪拌和加入nmp進(jìn)行反轉(zhuǎn)脫泡后即得到負(fù)極漿料。

14、本發(fā)明負(fù)極漿料制備分為四步，首先將cmc制備成膠液，使得粉狀cmc以液態(tài)形式用于后續(xù)漿料制備中，增加了cmc的分散效果，增強(qiáng)了漿料的穩(wěn)定性；

15、其次，石墨預(yù)漿料和硅氧預(yù)漿料制備過程中均是通過在固態(tài)-微濕狀-泥狀-稀泥狀不同漿料狀態(tài)下加入相應(yīng)的物料，不僅增加了石墨或者硅氧與導(dǎo)電劑的分散均勻性，且在漿料微濕狀態(tài)下將粘結(jié)劑局部引入到混料體系中，加強(qiáng)了粘結(jié)劑的分散效果，也加強(qiáng)了粘結(jié)劑的粘結(jié)作用；而一次浸潤攪拌結(jié)束后，向微濕混料中加入一定量的導(dǎo)電漿料進(jìn)一步浸潤和攪拌，一方面使得石墨或者硅氧、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑分散更加均勻，另一方面漿料微濕狀態(tài)下攪拌所受阻力較小但又存在一定的摩擦阻力，在此時(shí)加入導(dǎo)電漿料既不會由于攪拌阻力較大造成導(dǎo)電漿料無法充分分散或剪切力太大將導(dǎo)電漿料中碳管打斷而失效，又不會由于摩擦阻力太小而導(dǎo)致導(dǎo)電漿料團(tuán)聚無法被均勻打算；二次浸潤攪拌結(jié)束后，通過加入去離子對漿料粘度進(jìn)行調(diào)整，使得漿料粘度處于6000-6500mpa.s之間，方便后續(xù)步驟操作；

16、此外，本發(fā)明通過將前期制備的石墨預(yù)漿料和硅氧預(yù)漿料進(jìn)行液態(tài)融合和攪拌，避免了由于負(fù)極雙主料(硅氧和石墨)占比較大且粒徑分布相差較大無法充分融合和分散的弊端，另外在前期預(yù)漿料制備過程中，將兩款預(yù)漿料粘度調(diào)節(jié)至相近的粘度狀態(tài)，使得兩款預(yù)漿料在此步融合時(shí)更為順暢，避免了由于粘度差異造成的融合氣泡，使得各類物料分散更為均勻；

17、同時(shí)后續(xù)通過在液溶攪拌結(jié)束后的漿料中進(jìn)一步添加膠液并進(jìn)行攪拌：一方面，進(jìn)一步加強(qiáng)了漿料中各成份的充分分散，另一方面也增加了漿料的粘結(jié)性作用，使得漿料中各成份間的作用力增強(qiáng)、漿料更加穩(wěn)定；最后通過向粘度調(diào)整合格后的漿料中添加懸浮劑和nmp并進(jìn)行攪拌，增強(qiáng)了漿料的穩(wěn)定性以及可生產(chǎn)性，對漿料后續(xù)生產(chǎn)的便利性和電池的電化學(xué)性能優(yōu)良打下基礎(chǔ)。

18、優(yōu)選的，步驟(2)中所述膠液的粘度為2000-4000mpa.s。

19、優(yōu)選的，步驟(3)中所述導(dǎo)電劑的加入量為總量的4/5-5/6，所述膠液的加入量為總量的2/5-5/12，所述導(dǎo)電漿料的加入量為總量的4/5-5/6。

20、優(yōu)選的，步驟(4)中所述膠液的加入量為總量的1/12-1/10。

21、根據(jù)上述所述的一種高效穩(wěn)定的鋰電池負(fù)極漿料或者上述所述制備方法得到的一種高效穩(wěn)定的鋰電池負(fù)極漿料在制備負(fù)極片中的應(yīng)用。

22、根據(jù)上述所述的一種高效穩(wěn)定的鋰電池負(fù)極漿料或者上述所述制備方法得到的一種高效穩(wěn)定的鋰電池負(fù)極漿料在制備鋰電池中的應(yīng)用。

23、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

24、本發(fā)明提供了一種高效穩(wěn)定的鋰電池負(fù)極漿料及其制備方法，通過使用本發(fā)明方法得到的負(fù)極漿料，進(jìn)而制備出的軟包型鋰離子電池可實(shí)現(xiàn)更高的放電平臺、1.5c倍率充放電-300次循環(huán)容量保持率80％以上、滿足55℃高溫短路、體積能量比550wh/l以上的性能，有效的擴(kuò)寬了鋰離子電池的使用范圍。

技術(shù)特征：

1.一種高效穩(wěn)定的鋰電池負(fù)極漿料，其特征在于，所述負(fù)極漿料包括溶劑和固體材料，所述固體材料的質(zhì)量百分比為40-50％；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效穩(wěn)定的鋰電池負(fù)極漿料，其特征在于，所述溶劑為水和nmp，所述nmp的加入量為所述固體材料質(zhì)量的1-4％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效穩(wěn)定的鋰電池負(fù)極漿料，其特征在于，所述負(fù)極漿料的粘度為2000-4000mpa.s。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效穩(wěn)定的鋰電池負(fù)極漿料，其特征在于，所述懸浮劑為sbr。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述一種高效穩(wěn)定的鋰電池負(fù)極漿料的制備方法，其特征在于，包括以下具體步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高效穩(wěn)定的鋰電池負(fù)極漿料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述膠液的粘度為2000-4000mpa.s。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高效穩(wěn)定的鋰電池負(fù)極漿料的制備方法，其特征在于，步驟(3)中所述導(dǎo)電劑的加入量為總量的4/5-5/6，所述膠液的加入量為總量的2/5-5/12，所述導(dǎo)電漿料的加入量為總量的4/5-5/6。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高效穩(wěn)定的鋰電池負(fù)極漿料的制備方法，其特征在于，步驟(4)中所述膠液的加入量為總量的1/12-1/10。

9.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的一種高效穩(wěn)定的鋰電池負(fù)極漿料或者權(quán)利要求5-8任一項(xiàng)所述制備方法得到的一種高效穩(wěn)定的鋰電池負(fù)極漿料在制備負(fù)極片中的應(yīng)用。

10.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的一種高效穩(wěn)定的鋰電池負(fù)極漿料或者權(quán)利要求5-8任一項(xiàng)所述制備方法得到的一種高效穩(wěn)定的鋰電池負(fù)極漿料在制備鋰電池中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種高效穩(wěn)定的鋰電池負(fù)極漿料及其制備方法，所述負(fù)極漿料包括溶劑和固體材料，所述固體材料的質(zhì)量百分比為40?50％；其中，所述固體材料包括以下質(zhì)量百分比原材料：77?82％的石墨、13.6?17.2％的硅氧、0.8?1.2％的導(dǎo)電劑、0.05?0.1％的導(dǎo)電漿料、1.35?1.5％的羧甲基纖維素鈉和2.2?3.0％的懸浮劑。通過使用本發(fā)明方法得到的負(fù)極漿料，進(jìn)而制備出的軟包型鋰離子電池可實(shí)現(xiàn)更高的放電平臺、1.5C倍率充放電?300次循環(huán)容量保持率80％以上、滿足55℃高溫短路、體積能量比550Wh/L以上的性能，有效的擴(kuò)寬了鋰離子電池的使用范圍。

技術(shù)研發(fā)人員：葛富成,俞曉峰,嵇雷,國海鵬,劉慧潔,楊淑娟,賈堯輝,周子琛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：風(fēng)帆有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26