本發(fā)明涉及一種負(fù)極漿料及其制備方法，特別涉及一種鋰離子電池負(fù)極漿料及其制備方法。

背景技術(shù)：

自20世紀(jì)90年代以來，鋰離子二次電池在各種便攜式電子產(chǎn)品中得到了廣泛應(yīng)用。隨著現(xiàn)代社會(huì)電子產(chǎn)品的迅速發(fā)展和電動(dòng)汽車動(dòng)力電源的研究與開發(fā)的進(jìn)一步深入，人們對(duì)高性能鋰離子電池的需求日益強(qiáng)烈，迫切需要開發(fā)長(zhǎng)壽命、高安全性能的鋰離子電池產(chǎn)品。循環(huán)性能對(duì)鋰離子電池的重要程度無需贅言，就宏觀來講，更長(zhǎng)的循環(huán)壽命意味著更少的資源消耗。而且，近年來關(guān)于鋰離子電池引發(fā)的火災(zāi)甚至爆炸的報(bào)道己屢見不鮮，鋰離子電池的安全問題也引起人們普遍的關(guān)注。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種可提高鋰離子電池安全性能和延長(zhǎng)鋰離子電池循環(huán)壽命的鋰離子電池負(fù)極漿料，同時(shí)提供其制備方法。

本發(fā)明通過以下方案實(shí)現(xiàn)：

一種鋰離子電池負(fù)極漿料，其特征在于：包括負(fù)極活性物質(zhì)、粘結(jié)劑、增稠劑和添加劑，所述活性物質(zhì)、粘結(jié)劑、增稠劑和添加劑的質(zhì)量比為(80～98)：(1.0～5.0)：(0.5～5.0)：(0.5～10.0)；所述添加劑為石墨烯、導(dǎo)電氧化鋅和MoS₂的混合物；所述活性物質(zhì)為人造石墨、天然石墨、中間相炭微球、硬碳、軟碳中的一種或多種；所述粘結(jié)劑為丁苯橡膠SBR；所述增稠劑為羧甲基纖維素鈉CMC。

進(jìn)一步地，所述添加劑中石墨烯、導(dǎo)電氧化鋅和MoS₂的質(zhì)量比為(20～45)：(20～45)：(10～40)。

考慮到涂布工序的可操作性和質(zhì)量水平，負(fù)極漿料的固含量一般控制為35～60％，粘度一般控制為1000～5000mPa·s。

一種制備如上所述的鋰離子電池負(fù)極漿料的方法，按以下步驟進(jìn)行：

(1)按比例稱取好活性物質(zhì)、粘結(jié)劑、增稠劑、添加劑和溶劑，將活性物質(zhì)、增稠劑和添加劑全部加入攪拌裝置中低速預(yù)混合，攪拌時(shí)間控制為10～60min；一般活性物質(zhì)會(huì)先過篩，篩網(wǎng)選擇150目篩網(wǎng)；

(2)開啟攪拌裝置的循環(huán)水系統(tǒng)，先往攪拌裝置中加入占溶劑所需總量50％～70％的溶劑經(jīng)多次攪拌——刮料，每次攪拌時(shí)間控制在10～60min，之后停下周邊刮料；攪拌裝置的公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為20～50rpm，攪拌裝置的自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為400～1500rpm；一般重復(fù)攪拌——刮料次數(shù)為2～4次，攪拌裝置的公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速和自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速均隨次數(shù)增加而逐步升高；

(3)再往攪拌裝置中加入占溶劑所需總量20％～40％的溶劑經(jīng)攪拌——刮料，攪拌時(shí)間控制在10～60min，停下周邊刮料；攪拌裝置的公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為20～50rpm，攪拌裝置的自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為1500～1800rpm；

(4)最后往攪拌裝置中加入粘結(jié)劑和剩余的溶劑攪拌，直至負(fù)極漿料的固含量和粘度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)；攪拌裝置的公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為20～50rpm，攪拌裝置的自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為800～1300rpm；負(fù)極漿料的固含量一般控制為35～60％，粘度一般控制為1000～5000mPa·s，當(dāng)負(fù)極漿料的固含量和粘度均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)即可停止攪拌，實(shí)際制作過程中攪拌時(shí)間一般為10～30min。實(shí)際制作過程中，剩余的溶劑可逐步加入，以便更好的控制負(fù)極漿料的固含量和粘度滿足要求，當(dāng)負(fù)極漿料的固含量和粘度超高時(shí)，可通過增加適量溶劑來調(diào)整。

本發(fā)明的一種鋰離子電池負(fù)極漿料，其添加劑為石墨烯、導(dǎo)電氧化鋅和MoS₂的混合物。石墨烯是由單層碳原子構(gòu)成的六角形蜂巢晶格的平面二維材料，理論厚度僅為0.34納米，具有較高的電子遷移率，在負(fù)極漿料中添加石墨烯能有效改善負(fù)極活性物質(zhì)的導(dǎo)電性能，提高鋰離子的擴(kuò)散傳輸能力；導(dǎo)電氧化鋅是一種多功能性的半導(dǎo)體材料，它的重要性能之一就是其導(dǎo)電性能，其晶體結(jié)構(gòu)為纖維鋅礦型，在其結(jié)構(gòu)中，每個(gè)離子周圍都不是嚴(yán)格對(duì)稱的，鋅離子與氧離子之前的鍵基本上是極性的，也就是說導(dǎo)電氧化鋅是極性結(jié)構(gòu)體，是其高導(dǎo)電性的有利條件之一，室溫下，導(dǎo)電氧化鋅的電阻率可達(dá)到0.068Ω·cm，甚至更低。采用導(dǎo)電氧化鋅作為導(dǎo)電劑，在活性物質(zhì)之間、活性物質(zhì)與集流體之間起到收集微電流的作用，可以減少電極的接觸電阻，加速電子的移動(dòng)速率，同時(shí)也能有效地提高鋰離子在電極材料中的遷移速率，從而提高電池的大電流充放電性能，延長(zhǎng)電池1C充放和1C充10C放的循環(huán)壽命；MoS₂是一種過渡金屬硫化物，具有非常典型的S-Mo-S三明治結(jié)構(gòu)，即兩個(gè)硫?qū)訆A一個(gè)Mo金屬層，在層內(nèi)原子之間靠強(qiáng)的共價(jià)鍵連接在一起，而在層之間則靠相對(duì)較弱的范德華力相互連接，這種結(jié)構(gòu)使得鋰離子可以快速的嵌入和脫出。制備本發(fā)明的鋰離子電池負(fù)極漿料的方法，工藝簡(jiǎn)單，直接使用現(xiàn)有裝置即可。使用本發(fā)明的負(fù)極漿料制備的鋰離子電池，具有較長(zhǎng)的循環(huán)壽命和較好的安全性能。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1方法制備得到的負(fù)極漿料制備的鋰離子電池的1C充放循環(huán)壽命曲線圖；

圖2為實(shí)施例1方法制備得到的負(fù)極漿料制備的鋰離子電池的1C充10C放循環(huán)壽命曲線圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明并不局限于實(shí)施例之表述。

實(shí)施例1

一種鋰離子電池負(fù)極漿料的制備方法，按以下步驟進(jìn)行：

(1)稱取經(jīng)過篩的45kg人造石墨、2kg丁苯橡膠SBR、1kg羧甲基纖維素鈉CMC、0.6kg石墨烯、0.7kg導(dǎo)電氧化鋅、0.7kg MoS₂和61kg去離子水，將人造石墨、羧甲基纖維素鈉CMC、石墨烯、導(dǎo)電氧化鋅和MoS₂全部加入攪拌桶中低速預(yù)混合，攪拌30min；

(2)開啟攪拌桶的循環(huán)水系統(tǒng)，先往攪拌桶中加入占去離子水所需總量66％即40.26kg的去離子水經(jīng)兩次攪拌——刮料，第一次攪拌40min后停下周邊刮料，攪拌機(jī)的公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為30rpm，攪拌機(jī)的自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為700rpm；第二次攪拌30min后停下周邊刮料，攪拌機(jī)的公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為40rpm，攪拌機(jī)的自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為1000rpm；

(3)再往攪拌桶中加入占去離子水所需總量30％即18.3kg的去離子水，攪拌60min后停下周邊刮料，攪拌機(jī)的公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為50rpm，攪拌機(jī)的自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為1600rpm；

(4)最后往攪拌桶中加入丁苯橡膠SBR和剩余的去離子水?dāng)嚢?0min，攪拌機(jī)的公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為30rpm，攪拌機(jī)的自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為800rpm。

取少量經(jīng)過上述步驟制備得到的鋰離子電池負(fù)極漿料測(cè)其固含量和粘度，測(cè)得其固含量為45％，粘度為2300mPa·s。

將實(shí)施例1制備得到的鋰離子電池負(fù)極漿料按圓柱形鋰離子電池18650-2300的工藝制作負(fù)極片，并按圓柱形鋰離子電池18650-2300的工藝制作成電池。取制作好的電池使用1C恒流恒壓充電至截止電壓為4.2V，截止電流為20mA，使用1C恒流放電至2.75V，其循環(huán)壽命曲線圖如圖1所示，從圖1可以看出，電池循環(huán)到2000次，電池容量保持率仍在90％左右；現(xiàn)有的大電流放電電池的1C充放電500次，電池容量基本就只能保持在80％左右了。取制作好的電池使用1C恒流恒壓充電至截止電壓為4.2V，截止電流為20mA，使用10C恒流放電至2.75V，其循環(huán)壽命曲線圖如圖2所示，從圖2可以看出，電池循環(huán)到500次，電池容量保持率仍在91％左右；而現(xiàn)有的大電流放電電池其10C放電在循環(huán)300次，電池容量就基本在80％以下?？梢娛褂帽緦?shí)施例制備得到的鋰離子電池負(fù)極漿料制備的圓柱形鋰離子電池，無論是1C充放還是1C充10C放，其循環(huán)壽命都非常好。

實(shí)施例2

一種鋰離子電池負(fù)極漿料的制備方法，按以下步驟進(jìn)行：

(1)稱取經(jīng)過篩的34kg天然石墨、2kg丁苯橡膠SBR、1.6kg羧甲基纖維素鈉CMC、0.7kg石墨烯、0.8kg導(dǎo)電氧化鋅、0.5kg MoS₂和62.4kg去離子水，將天然石墨、羧甲基纖維素鈉CMC、石墨烯、導(dǎo)電氧化鋅和MoS₂全部加入攪拌桶中低速預(yù)混合，攪拌40min；

(2)開啟攪拌桶的循環(huán)水系統(tǒng)，先往攪拌桶中加入占去離子水所需總量70％即43.68kg的去離子水經(jīng)三次攪拌——刮料，第一次攪拌30min后停下周邊刮料，攪拌機(jī)的公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為20rpm，攪拌機(jī)的自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為600rpm；第二次攪拌30min后停下周邊刮料，攪拌機(jī)的公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為30rpm，攪拌機(jī)的自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為800rpm；第三次攪拌25min后停下周邊刮料，攪拌機(jī)的公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為40rpm，攪拌機(jī)的自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為1000rpm；

(3)再往攪拌桶中加入占去離子水所需總量20％即12.48kg的去離子水，攪拌40min后停下周邊刮料，攪拌機(jī)的公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為40rpm，攪拌機(jī)的自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為1700rpm；

(4)最后往攪拌桶中加入丁苯橡膠SBR和剩余的去離子水?dāng)嚢?0min，攪拌機(jī)的公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為40rpm，攪拌機(jī)的自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為1000rpm。

取少量經(jīng)過上述步驟制備得到的鋰離子電池負(fù)極漿料測(cè)其固含量和粘度，測(cè)得其固含量為39％，粘度為1800mPa·s。

實(shí)施例3

一種鋰離子電池負(fù)極漿料的制備方法，按以下步驟進(jìn)行：

(1)稱取經(jīng)過篩的33.2kg天然石墨、1.6kg丁苯橡膠SBR、1.2kg羧甲基纖維素鈉CMC、1.6kg石墨烯、0.8kg導(dǎo)電氧化鋅、1.6kg MoS₂和40kg去離子水，將天然石墨、羧甲基纖維素鈉CMC、石墨烯、導(dǎo)電氧化鋅和MoS₂全部加入攪拌桶中低速預(yù)混合，攪拌60min；

(2)開啟攪拌桶的循環(huán)水系統(tǒng)，先往攪拌桶中加入占去離子水所需總量55％即22kg的去離子水經(jīng)四次攪拌——刮料，第一次攪拌30min后停下周邊刮料，攪拌機(jī)的公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為25rpm，攪拌機(jī)的自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為700rpm；第二次攪拌30min后停下周邊刮料，攪拌機(jī)的公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為35rpm，攪拌機(jī)的自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為900rpm；第三次攪拌15min后停下周邊刮料，攪拌機(jī)的公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為40rpm，攪拌機(jī)的自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為1100rpm；第四次攪拌10min后停下周邊刮料，攪拌機(jī)的公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為45rpm，攪拌機(jī)的自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為1300rpm；

(3)再往攪拌桶中加入占去離子水所需總量40％即16kg的去離子水，攪拌60min后停下周邊刮料，攪拌機(jī)的公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為50rpm，攪拌機(jī)的自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為1800rpm；

(4)最后往攪拌桶中加入丁苯橡膠SBR和剩余的去離子水?dāng)嚢?5min，攪拌機(jī)的公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為25rpm，攪拌機(jī)的自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為1300rpm。

取少量經(jīng)過上述步驟制備得到的鋰離子電池負(fù)極漿料測(cè)其固含量和粘度，測(cè)得其固含量為50％，粘度為3000mPa·s。

以上僅僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的上述構(gòu)思，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員還可對(duì)此做出各種修改和變換，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，也應(yīng)該視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。