鋰離子電池負極材料、負極和鋰離子電池制造技術

本發明專利技術屬于鋰離子電池技術領域，具體公開了一種鋰離子電池負極材料、負極和鋰離子電池。所述鋰離子電池負極材料包括水溶性粘結劑，所述水溶性粘結劑為接枝改性魔芋葡甘露聚糖。本發明專利技術實施例提供的鋰離子電池負極材料，粘結劑采用接枝改性魔芋葡甘露聚糖，由于該粘結劑具有優越的柔順及粘結性能，因此可降低鋰離子電池負極材料中粘結劑的使用量，使得負極活性物質在負極材料中所占的比重增大，進而使得鋰離子電池能量密度獲得提升，提高了鋰離子電池性能。

Negative electrode material for lithium ion battery, negative electrode and lithium ion battery

The invention belongs to the technical field of lithium ion batteries, in particular discloses a negative electrode material of a lithium ion battery, a negative electrode and a lithium ion battery. The negative electrode material of the lithium ion battery comprises a water-soluble adhesive, and the water-soluble adhesive is graft modified konjak glucomannan. The lithium ion battery anode materials provided by the embodiment of the invention, the binder by grafting modification of konjac glucomannan, because the adhesive has excellent adhesion performance and flexibility, so can reduce the amount of binder in the anode material of lithium ion battery, the negative electrode active material for anode material in the proportion of increase, thus making the lithium ion battery energy density is promoted, improve the performance of lithium ion battery.

【技術實現步驟摘要】
鋰離子電池負極材料、負極和鋰離子電池
本專利技術屬于鋰離子電池
，尤其涉及一種鋰離子電池負極材料、負極和鋰離子電池。
技術介紹
粘結劑可以將電極材料中的活性物質、導電劑及集流體緊密的結合起來，以使導電劑及活性物質牢固在集流體表面，同時提高與集流體的接觸面積，以更好的穩定電池極板結構，因此，粘結劑是鋰離子電池材料重要不可或缺的組成部分。目前的鋰離子電池負極粘結劑市場中，逐漸采用NaCMC/SBR組合粘結劑替換傳統的PVDF粘結劑。這主要是因為相對于PVDF粘結劑來說，NaCMC/SBR組合粘結劑的價格更加便宜、環境更加友好而且還能提高活性物質的電化學性能。在NaCMC/SBR組合粘結劑中，NaCMC在形成鋰離子電池漿料的過程中，主要起到增稠和分散作用，SBR則主要提供柔順性和粘結力；而PVDF粘結劑則同時兼具兩種功能。因此，雖然采用NaCMC/SBR組合粘結劑作為電池的粘結劑會降低成本、對環境友好且能提高活性物質的電化學性能，但卻會使得負極配方中的活性物質的含量比采用PVDF粘結劑降低2％～3％及以上。活性物含量的降低，限制了負極極片能量密度的提升。
技術實現思路
本專利技術實施例的目的在于提供能夠提高負極活性物質含量進而提高鋰離子電池負極能量密度最終提高鋰離子電池電化學性能的一種鋰離子電池負極材料，以克服上述現有技術的不足。本專利技術實施例的另一個目的在于，提供由該鋰離子電池負極材料制備的鋰離子電池負極和鋰離子電池。為實現上述目的，本專利技術實施例采用了如下的技術方案：一種鋰離子電池負極材料，包括水溶性粘結劑，所述水溶性粘結劑為接枝改性魔芋葡甘露聚糖。相應地，一種鋰離子電池負極，包括負極活性層，所述負極活性層由上述所述的鋰離子電池負極材料形成。以及，相應地，由上述鋰離子電池負極提供的鋰離子電池。上述實施例提供的鋰離子電池負極材料粘結劑采用接枝改性魔芋葡甘露聚糖。由于魔芋葡甘露聚糖的重均分子量為數百萬道爾頓，工業生產的商品粘度可達20Pa·s，是同等濃度下NaCMC/SBR組合粘結劑粘度的幾十甚至上百倍，經過接枝改性后，柔順及粘結性能更加優越，因此可降低鋰離子電池負極材料中粘結劑的使用量，從而提高電極片中活性物質的比例。上述實施例提供的鋰離子電池負極，用于鋰離子電池中，由于粘結劑的使用量降低，使得負極活性物質在負極材料中所占的比重增大，進而使得鋰離子電池能量密度獲得提升，最終提高了鋰離子電池的性能。附圖說明圖1是本專利技術實施例1-Cell1及對比例1-Cell5提供的鋰離子電池負極材料制備的鋰離子電池常溫250次循環性能對比示意圖。具體實施方式為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本專利技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。本專利技術實施例提供的鋰離子電池負極材料，包括水溶性粘結劑，所述水溶性粘結劑為接枝改性魔芋葡甘露聚糖。其中，在任一實施例中，接枝改性魔芋葡甘露聚糖由魔芋葡甘露聚糖進行接枝改性而來，魔芋葡甘露聚糖的分子量為數百萬道爾頓，工業生產的商品粘度可達到20Pa·s，是目前所發現的植物類實用膠中粘度最高的一種物質，在相同濃度下，其粘度是NaCMC膠液粘度的幾十甚至上百倍，經過改性，使得其高分子鏈更加柔順，粘結性能更加優越，從而兼具SBR(橡膠)的功能。作為優選地，接枝改性魔芋葡甘露聚糖為聚丙烯酸酯接枝改性接枝改性魔芋葡甘露聚糖、聚甲基丙烯酸酯接枝改性魔芋葡甘露聚糖、聚丙烯酰胺接枝改性魔芋葡甘露聚糖、聚丙烯腈接枝改性魔芋葡甘露聚糖、聚乙烯醇接枝改性魔芋葡甘露聚糖及聚氨酯接枝改性魔芋葡甘露聚糖中的至少一種。作為優選地，接枝改性魔芋葡甘露聚糖的重均分子量為1×106～2×106。在任一實施例中，上述電池負極材料包括上述的水性粘結劑、負極活性材料及導電劑。將所述的水性粘結劑、負極活性材料及導電劑和成漿料后涂覆于負極集流體表面，經過干燥處理，即可得到鋰離子電池負極。具體地，水性粘結劑，即接枝改性魔芋葡甘露聚糖占所述鋰離子電池負極材料總質量百分比的0％～2.0％。在保證柔順性、粘結性的前提下，粘結劑使用量的減少，可極大的提高電極片中活性物質的比例。作為優選地，上述電池負極材料的上述負極活性材料為天然石墨、人造石墨、表面改性天然石墨、硬碳、軟碳、中間相碳微球、多晶硅微米線、多晶硅納米顆粒、硅基合金粉末、氧化亞硅微米顆粒中的至少一種。作為優選地，上述電池負極材料的上述導電劑為導電炭黑、導電石墨、氣相生長碳纖維、多壁碳納米管、單壁碳納米管及石墨烯中的至少一種。在一實施例中，負極集流體采用銅箔，不銹鋼箔、鎳箔及鈦箔中的任一種。相應地，在上述實施例提供的鋰離子電池負極材料、鋰離子電池負極的基礎上，本專利技術實施例還提供了相應的鋰離子電池。在一實施例中，所述鋰離子電池包括正極片、負極片、間隔于相鄰正極片和負極片之間的隔離膜以及電解液，其中的負極片即為本專利技術上述實施例提供的鋰離子電池負極，或者由上述鋰離子負極材料形成于負極集流體表面而形成。作為優選地，所述正極片選用含鋰的復合金屬氧化物作為正極活性材料，如磷酸亞鐵鋰、鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰等。將所述正極活性材料形成漿料后涂覆于正極集流體中形成正極片。具體地，所述正極集流體為鋁或涂布有導電碳的鋁箔。作為優選地，所述電解液由電解液溶劑和電解液溶質組成。其中，所述電解液溶劑為碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸丁烯酯(BC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯(MPC)中的至少一種；所述電解液的溶質,為六氟磷酸鋰(LiPF6)、四氟硼酸鋰(LiBF4)、高氯酸鋰(LiClO4)、雙(氟磺酰)亞胺鋰(LiN(SO2F)2)、雙(三氟甲基磺酰)亞胺鋰(LiN(CF3SO2)2)、雙草酸硼酸鋰(LiBOB)、二氟草酸硼酸鋰(LiDFOB)中的至少一種。采用本專利技術實施例提供的負極材料或負極制造的鋰離子電池，由于采用接枝改性的魔芋葡甘露聚糖作為粘結劑可以降低粘結劑的用量，從而提高了電極片中活性物質的比重，活性物質比重的提高，能夠提高電極的能量密度，同時也有助于提升電池產品的各項電化學性能。為了更好的說明本專利技術實施例，以下通過多個例子舉例說明本專利技術實施例提供的鋰離子負極材料制作過程。實施例1負極片N1的制備。按照重量比比為天然石墨：聚丙烯酸酯接枝改性魔芋葡甘露聚糖：導電炭黑：去離子水＝98.5:0.5:1:80的比例，稱取各組分；然后對稱取的所述各組分進行高速攪拌，得到分散均勻的負極漿料；將該漿料均勻地涂在銅箔兩面，經過干燥、輥壓機壓實，得到負極片記為N1。正極片P1的制備。按照重量比比為鈷酸鋰：聚偏氟乙烯：導電炭黑：N-甲基吡咯烷酮＝90:5:5:40的比例，稱取各組分；然后對稱取的所述各組分進行高速攪拌，得到分散均勻的正極漿料；將該漿料均勻地涂在鋁箔兩面，經過干燥、輥壓機壓實，得到正極片記為P1。鋰離子電池Cell1的制備。在正極片P1和負極片N1上焊接導電極耳，將聚丙烯/聚乙烯復合隔離膜放置于正極和負極中間，將其卷繞形成裸電芯，包裹在鋁塑膜中。注入由1M鋰鹽和混合碳酸酯溶劑所組成的電解液。進行封裝后對電池進行化成和老化，得到軟包裝電池，記本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鋰離子電池負極材料，包括水溶性粘結劑，其特征在于：所述水溶性粘結劑為接枝改性魔芋葡甘露聚糖。

【技術特征摘要】
1.一種鋰離子電池負極材料，包括水溶性粘結劑，其特征在于：所述水溶性粘結劑為接枝改性魔芋葡甘露聚糖。2.如權利要求1所述的鋰離子電池負極材料，其特征在于：所述接枝改性魔芋葡甘露聚糖占所述鋰離子電池負極材料總質量百分比的0％～2.0％。3.如權利要求1～2任一所述的鋰離子電池負極材料，其特征在于：所述接枝改性魔芋葡甘露聚糖為聚丙烯酸酯接枝改性接枝改性魔芋葡甘露聚糖、聚甲基丙烯酸酯接枝改性魔芋葡甘露聚糖、聚丙烯酰胺接枝改性魔芋葡甘露聚糖...

【專利技術屬性】
技術研發人員：柳青，林建，
申請(專利權)人：深圳市比克動力電池有限公司，深圳市比克電池有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東,44