本申請(qǐng)涉及鋰離子電池制備，尤其涉及一種負(fù)極活性物質(zhì)、負(fù)極漿料、負(fù)極片及其制備方法和鋰離子電池。

背景技術(shù)：

1、隨著市場(chǎng)需求發(fā)展，鋰離子電池被要求具備能量密度高，倍率性能優(yōu)異，循環(huán)性能好等特點(diǎn)，當(dāng)前鋰離子電池市場(chǎng)中主要的負(fù)極材料有石墨和硅基負(fù)極，但這兩種材料在鋰電池中的性能表現(xiàn)各有優(yōu)劣，傳統(tǒng)石墨負(fù)極材料在鋰化過(guò)程中具備體積變化率小，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，但其理論比容量為372mah/g，較低的比容量限制了鋰離子電池能量密度的提升；硅基負(fù)極理論容量高達(dá)4200mah/g，是目前已知比容量最高的鋰離子電池負(fù)極材料，但其在鋰化時(shí)產(chǎn)生嚴(yán)重體積效應(yīng)，硅的體積會(huì)發(fā)生超過(guò)300％的膨脹，巨大的體積變化會(huì)帶來(lái)一系列問(wèn)題，并且隨著硅含量的提升，首次庫(kù)倫效率會(huì)越來(lái)越低。

2、因此，如何提升鋰電池容量及改善極片膨脹帶來(lái)的容量衰退是目前亟需解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)的目的在于提供一種負(fù)極活性物質(zhì)、負(fù)極漿料、負(fù)極片及其制備方法和鋰離子電池，以解決上述問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本申請(qǐng)第一方面提供一種負(fù)極活性物質(zhì)，包括石墨、硅氧化合物和mnps3；

3、所述硅氧化合物的質(zhì)量占所述負(fù)極活性物質(zhì)的總質(zhì)量的12％-17％；

4、所述mnps3的質(zhì)量占所述負(fù)極活性物質(zhì)的總質(zhì)量的3％-8％。

5、本申請(qǐng)第二方面提供一種負(fù)極漿料，其原料按總質(zhì)量為100％計(jì)，包括所述的負(fù)極活性物質(zhì)48％-52％、導(dǎo)電劑10％-15％、粘結(jié)劑2％-6％和溶劑30％-35％。

6、可選的，所述的負(fù)極漿料滿足以下條件中的至少一個(gè)：

7、a.所述導(dǎo)電劑包括導(dǎo)電石墨、碳納米管、石墨烯中的一個(gè)或多個(gè)；

8、b.所述溶劑包括水。

9、可選的，所述粘結(jié)劑包括聚丙烯酸鈉(paa)和/或羧甲基纖維素鈉(cmc)。

10、本申請(qǐng)第三方面提供一種負(fù)極片，其原料包括所述的負(fù)極漿料。

11、本申請(qǐng)第四方面提供一種所述的負(fù)極片的制備方法，包括：

12、將所述負(fù)極漿料進(jìn)行調(diào)漿，得到調(diào)漿后漿料；

13、將所述調(diào)漿后漿料涂覆在集流體上，得到所述負(fù)極片。

14、可選的，所述調(diào)漿后漿料的粘度為1900mpa.s-2200mpa.s。

15、可選的，所述負(fù)極片的面密度為15mg/cm2-18mg/cm2。

16、本申請(qǐng)第五方面提供一種鋰離子電池，包括所述的負(fù)極片或者所述的負(fù)極片的制備方法制備得到的所述負(fù)極片、正極片和隔膜。

17、可選的，所述的鋰離子電池滿足以下條件中的至少一個(gè)：

18、a.所述正極片中的活性物質(zhì)包括高鎳ncm，所述高鎳ncm的化學(xué)式為linixcoymnzo2，0.8≤x≤0.98，y≤0.2，z≤0.2，x+y+z＝1；

19、b.所述正極片的面密度為45mg/cm2-48mg/cm2；

20、c.所述鋰離子電池包括21700鋰離子電池；

21、d.所述隔膜包括pp隔膜、pe隔膜、陶瓷涂覆隔膜中的一個(gè)或多個(gè)。

22、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請(qǐng)的有益效果包括：

23、本申請(qǐng)?zhí)峁┑呢?fù)極活性物質(zhì)，金屬磷三硫族化物mnps3(三硫化錳磷)具有優(yōu)異的機(jī)械性能及儲(chǔ)鋰性能，其獨(dú)特的層狀范德華結(jié)構(gòu)，有利于堿金屬離子快速脫嵌，存儲(chǔ)鋰離子時(shí)，第一個(gè)充放電循環(huán)結(jié)束后單相磷異相結(jié)構(gòu)伴隨著p-s鍵不可逆斷裂，原位形成的混合相可以用作彼此的惰性緩沖基質(zhì)，從而緩沖由于體積變化而引起的電極的聚集和粉碎，由于其良好的電子和離子電導(dǎo)率，mnps3負(fù)極顯示出理想的比容量和優(yōu)異的倍率充電性；石墨、硅氧化合物和mnps3的組合發(fā)揮出石墨材料具備的高導(dǎo)電性和良好的化學(xué)穩(wěn)定性，硅氧材料的高比容量?jī)?yōu)勢(shì)，同時(shí)摻雜的一定量mnps3有益于緩解硅氧在電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的膨脹；12％-17％含量的硅氧是較為理想的參數(shù)，超過(guò)17％含量的硅氧在制成過(guò)程中容易產(chǎn)生高溫效應(yīng)導(dǎo)致極片結(jié)構(gòu)坍塌。

24、本申請(qǐng)?zhí)峁┑呢?fù)極漿料，粘結(jié)劑和負(fù)極活性物質(zhì)形成界面相互作用，具有較好的分散性、黏彈性和穩(wěn)定性，有利于后續(xù)涂布均勻性。

25、本申請(qǐng)?zhí)峁┑呢?fù)極片，表現(xiàn)優(yōu)異，無(wú)掉料、氣泡、折痕等工藝問(wèn)題且內(nèi)阻較低。

26、本申請(qǐng)?zhí)峁┑呢?fù)極片的制備方法，制備簡(jiǎn)單。

27、本申請(qǐng)?zhí)峁┑匿囯x子電池，具有較高的容量和較好的倍率性能及循環(huán)性能。

技術(shù)特征：

1.一種負(fù)極活性物質(zhì)，其特征在于，包括石墨、硅氧化合物和mnps3；

2.一種負(fù)極漿料，其特征在于，其原料按總質(zhì)量為100％計(jì)，包括權(quán)利要求1所述的負(fù)極活性物質(zhì)48％-52％、導(dǎo)電劑10％-15％、粘結(jié)劑2％-6％和溶劑30％-35％。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的負(fù)極漿料，其特征在于，滿足以下條件中的至少一個(gè)：

4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的負(fù)極漿料，其特征在于，所述粘結(jié)劑包括聚丙烯酸鈉和/或羧甲基纖維素鈉。

5.一種負(fù)極片，其特征在于，其原料包括權(quán)利要求2-4任一項(xiàng)所述的負(fù)極漿料。

6.一種權(quán)利要求5所述的負(fù)極片的制備方法，其特征在于，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的負(fù)極片的制備方法，其特征在于，所述調(diào)漿后漿料的粘度為1900mpa.s-2200mpa.s。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的負(fù)極片的制備方法，其特征在于，所述負(fù)極片的面密度為15mg/cm2-18mg/cm2。

9.一種鋰離子電池，其特征在于，包括權(quán)利要求5所述的負(fù)極片或者權(quán)利要求6-8任一項(xiàng)所述的負(fù)極片的制備方法制備得到的所述負(fù)極片、正極片和隔膜。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鋰離子電池，其特征在于，滿足以下條件中的至少一個(gè)：

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N負(fù)極活性物質(zhì)、負(fù)極漿料、負(fù)極片及其制備方法和鋰離子電池，涉及鋰離子電池制備技術(shù)領(lǐng)域。負(fù)極活性物質(zhì)包括石墨、硅氧化合物和MnPS<subgt;3</subgt;；硅氧化合物的質(zhì)量占負(fù)極活性物質(zhì)的總質(zhì)量的12％?17％；MnPS<subgt;3</subgt;的質(zhì)量占負(fù)極活性物質(zhì)的總質(zhì)量的3％?8％。MnPS<subgt;3</subgt;(三硫化錳磷)具有獨(dú)特的層狀范德華結(jié)構(gòu)，有利于堿金屬離子快速脫嵌，存儲(chǔ)鋰離子時(shí)，第一個(gè)充放電循環(huán)結(jié)束后單相磷異相結(jié)構(gòu)伴隨著P?S鍵不可逆斷裂，原位形成的混合相可以用作彼此的惰性緩沖基質(zhì)，從而緩沖由于體積變化而引起的電極的聚集和粉碎，由于其良好的電子和離子電導(dǎo)率，MnPS<subgt;3</subgt;負(fù)極顯示出理想的比容量和優(yōu)異的倍率充電性。

技術(shù)研發(fā)人員：苑夢(mèng)格,高紅,呂前前,王喆,辜悅,夏進(jìn)陽(yáng),肖斌,林建,李鳳梅
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳市比克動(dòng)力電池有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19