本發(fā)明涉及一種鋰離子電池及制備
技術(shù)領域：
，尤其涉及一種負極漿料、負極漿料的制備方法以及使用該負極漿料制作的負極片及鋰離子電池。
背景技術(shù)：
：鋰離子電池因能夠?qū)崿F(xiàn)多次充放電、可以對外界環(huán)境實現(xiàn)大倍率放電、無記憶效應、節(jié)約能源等諸多獨特優(yōu)點而被人們利用，來代替?zhèn)鹘y(tǒng)電池無法循環(huán)使用、不環(huán)保、浪費能源等一系列問題。但是目前鋰電池普遍存在鋰離子電池大電流充放電時電池極化嚴重，倍率放電性能較差、低溫環(huán)境下放電量少，使用壽命短等一系列問題。這是因為以傳統(tǒng)石墨為負極材料的鋰電池中碳的嵌鋰和脫鋰性能不佳，使充電過程中金屬鋰表面不均勻，造成“鋰枝晶”。所以尋找新型的負極材料，改善傳統(tǒng)石墨負極材料的缺陷成為鋰離子電池的研究熱點。硬碳材料由于具有相互交錯的層狀結(jié)構(gòu)，鋰離子在硬碳中具有比傳統(tǒng)石墨更多的嵌入和脫出通道，因此具有比石墨更高的充放電速度和更優(yōu)良的低溫性能，同時大量微孔的存在，也使得硬碳具有比石墨更高的可逆比容量，是一種非常富有潛力的負極材料。然而，正是由于具有大量交錯層狀結(jié)構(gòu)及鋰離子脫嵌通道，使得硬碳材料的首次充放電的不可逆容量大大增加，主要原因是大量的鋰與電解液在材料表面反應生成的固體電解質(zhì)SEI膜所致。因此，改善硬碳負極材料首次充放電效率低的缺陷，成為硬碳負極材料的一個開發(fā)熱點。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對以上問題，提供一種負極漿料及負極漿料的制備方法，采用本發(fā)明的負極漿料制備的鋰離子電池能夠?qū)崿F(xiàn)超高倍率充放電，且低溫環(huán)境下放電量性能好，充放電速率及容量密度高，負極材料首次充放電效率高，具有高循環(huán)壽命；本發(fā)明還提供了一種采用上述負極漿料的負極片；另外，本發(fā)明還提供了一種利用上述負極片的鋰離子電池。為了解決上述問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種負極漿料，其特征在于：所述負極漿料包括以下重量配比的組份：硬碳和石墨混合料91-95%，導電炭黑1-3%，聚偏氟乙烯4-6%，另加上述物料總配重0.1-0.3%的草酸。以下是本發(fā)明的進一步改進：所述硬碳和石墨混合料中硬碳占混合料總重量比為10-18%。進一步改進：所述硬碳為微米級顆粒，其比表面為3-5m2/g。進一步改進：所述負極漿料包括以下重量配比的組份：硬碳和石墨混合料94%，導電炭黑1.5%，聚偏氟乙烯4.5%，另加上述物料總配重0.2%的草酸。進一步改進：一種負極漿料的制備方法，包括如下步驟：1）、真空烘干步驟，取上述重量配比的硬碳和石墨混合料、導電炭黑、聚偏氟乙烯和前述物質(zhì)總重量0.2%的草酸，作為負極漿料的原料，真空烘干；2）、溶膠步驟，取與上述原料重量相等的N-甲基吡咯烷酮作為溶劑，將1）中的聚偏氟乙烯溶于其中，高速攪拌；3）、向步驟2）中制備的膠液中加入導電炭黑，低速攪拌，得到混合料；4）、向步驟3）中的混合料中先加入硬碳，低速攪拌，得到混合料；5）、向步驟4）中的混合料中加入石墨，低速攪拌，得到混合料；6）、向步驟5）中的混合料中加入草酸，低速攪拌，得到混合料；7）、將步驟5）得到的混合料真空保壓，制得負極漿料。進一步改進：步驟2）中溶膠過程中，先不開循環(huán)水，當溫度達到50℃，再打開循環(huán)水，攪拌完成時，膠液無明顯結(jié)塊；攪拌時間為3～4h。進一步改進：步驟3）-步驟5）中攪拌時間為1h。進一步改進：步驟5）中真空度為-0.09Mpa，保壓時間為1h。一種負極片，所述負極片包括負極集流體，負極集流體的上下表面上均勻涂布有負極漿料，負極漿料涂布的單面面密度為5.41-6.41mg/cm2。一種鋰離子電池，包括正極片、負極片、隔膜和鋁塑復合膜，其中正極片和負極片交替排列，而隔膜位于正極片和負極片之間，鋁塑復合膜包裹住正極片、負極片和隔膜，正負極極片極耳均采用全極耳設計。本發(fā)明采用上述技術(shù)方案的負極漿料制備的鋰離子電池具有以下技術(shù)效果：1、電池能夠10C-30C高倍率放電，且20C/1C放電容量可達到95%，30C/1C放電容量可達到90%以上；2、電池可大倍率快速充電，5C快速充電后，10C和20C高倍率放電容量釋放率均高達98%以上；3、電池能夠在-20℃—-40℃放電，-20℃放電容量可達常溫放電容量的90%以上，且在-40℃放電容量可達額定容量的81%；4、電池10C充10C放電持續(xù)循環(huán)200周，容量保持率達92%以上；5、負極材料首次充放電效率可達87%以上；6、性能穩(wěn)定，可超高倍率充放電，耐低溫性能良好，可應用于汽車啟停電源領域，具有廣泛的應用前景。附圖說明附圖1為電芯極片的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2軟包電池的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖3為鋁殼電池的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖4為負極極片SEM圖；附圖5為1C充電不同倍率放電曲線對比圖；附圖6為5C充電不同倍率放電曲線對比圖；附圖7為不同溫度下1C放電曲線對比圖。附圖8為10C充放電循環(huán)曲線圖。具體實施方式實施例1，一種負極漿料，包括固體物料及液體物料，所述固體物料包括以下重量配比的組份：硬碳和石墨混合料94%，導電炭黑1.5%，聚偏氟乙烯4.5%，另加固體物料總配重0.1-0.3%的草酸，優(yōu)選為0.2%。所述液體物料為有機溶劑，優(yōu)選為N-甲基吡咯烷酮。所述負極漿料的固含量為50%（即固體物料占總漿料的比重）。所述硬碳和石墨混合料中硬碳占混合料總重量比為15%。所述硬碳為微米級顆粒，其比表面為3-5m2/g。一種負極漿料的制備方法，包括如下步驟：1）、取重量配比為94%的硬碳和石墨混合料、1.5%的導電炭黑、4.5%的聚偏氟乙烯和前述物質(zhì)總重量0.2%的草酸，作為負極漿料的原料，真空烘干，去除水分；2）、取與上述原料重量相等的N-甲基吡咯烷酮作為溶劑，將步驟1）中的聚偏氟乙烯溶于其中，采用雙行星攪拌（高速攪拌）3～4h；溶膠過程中，先不開循環(huán)水，當溫度達到50℃，再打開循環(huán)水，攪拌完成時，膠液無明顯結(jié)塊；3）、向步驟2）中制備的膠液中加入導電炭黑，低速攪拌1h，得到混合料；4）、向步驟3）中的混合料中先加入硬碳，低速攪拌1h；再加入石墨，低速攪拌1h；最后加入草酸，低速攪拌1h；最后真空-0.09Mpa以下保壓1h，得到負極漿料。一種負極片，包括負極集流體和上述負極漿料，負極集流體為具有導電涂層覆蓋的集流體，涂層厚度為1-2um。負極漿料均勻涂布在負極集流體的上下表面上，漿料在負極集流體上的單面面密度為5.85mg/cm2。一種鋰離子電池，如圖1-3所示，包括正極片、負極片、隔膜和鋁塑復合膜（或鋁殼），其中正極片和負極片交替排列，而隔膜位于正極片和負極片之間，鋁塑復合膜（或鋁殼）包裹住正極片、負極片和隔膜，正極極耳及負極極耳均采用全極耳設計。本實施例通過上述步驟制得負極片，通過疊片（或卷繞）的方式作出方形的電芯體，制造而成的電芯體再經(jīng)過封裝、干燥及注液、化成和分容等工序而制造成方形的電池。本發(fā)明中的負極漿料采用硬碳搭配石墨作為活性材料。由于硬碳材料為無序亂層結(jié)構(gòu)，擁有較石墨材料更多的鋰離子傳遞通道，因此其充放電速率及容量密度更高。借助硬碳良好的倍率充放電和低溫性能，實現(xiàn)了電池的30C超高倍率大電流放電性能和可快速充滿電的性能，改善了石墨負極低溫放電性能差的缺陷。但是硬碳材料首次效率不高，比表面越大，首次效率損失越嚴重。因此，本發(fā)明采用的硬碳比表面為3-5m2/g。同時搭配石墨材料，使得首次效率可達87%以上，改善了首次效率低的問題。選擇的硬碳占總重量比例為10%-18%，同時兼顧了電池首次效率，以及復合材料的電子電導率和離子遷移速率，保證了其最佳導電嵌鋰性能。實施例2-5，與實施例1不同的是負極漿料配比參數(shù)，表1為本發(fā)明中實施例1-5的負極漿料配比參數(shù)表，其中各實施例的制備方法均與實施例1相同，故此處不再進行一一詳述，具體參數(shù)值見下表：表1各實施例負極配料比例參數(shù)名稱實施例1實施例2實施例3實施例4實施例5石墨/硬碳混合料（%）；（硬碳占比，%）94（15）92.5（12）91（10）93（16）95（18）導電炭黑（%）1.52321聚偏氟乙烯（%）4.55.5654固含量（%）5052495048面密度（mg/cm3）5.856.236.415.875.41采用本發(fā)明的組分及制備方法制備而成的鋰離子電池具有超高倍率放電和耐低溫的性能。經(jīng)試驗，實施例1為最優(yōu)實施例，以實施例1中制備的鋰離子電池為例，其性能參見圖4-8。由圖4可知，負極材料中的硬碳均勻分散在石墨中。由圖5可知，該電池能夠20C-30C高倍率放電，20C/1C放電容量可達95%，且30C/1C放電容量比值達到90%以上。由圖6可知，5C快速充電后10C和20C高倍率放電容量釋放率均高達98%以上。由圖7可知，低溫-20℃1C放電容量可達常溫放電容量的92.5%，-40℃仍可放出81%電量。由圖8可知，本發(fā)明電池10C快速充放電持續(xù)循環(huán)200周，容量保持率達92%以上。當前第1頁1 2 3