[发明专利]一种锂离子电池负极极片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种包括无机粘接剂的锂离子电池负极极片及其制备方法。

背景技术

锂离子电池是一种二次电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li⁺在两个电极之间往返穿梭，并在电极材料中嵌入和脱嵌：充电时，Li⁺从正极脱嵌，然后经过电解液嵌入到负极中，负极处于富锂状态；放电时则相反。自从1990年日本索尼公司以碳材料取代金属锂成功商业化锂离子二次电池以来，碳材料以其稳定的化学性能，较高的Li⁺容量，以及良好的加工性能，一直都是锂离子电池负极的首选材料。

目前的锂离子电池负极制备工艺中，一般都加入一定含量的有机物，例如丁苯橡胶(SBR)、聚偏氟乙烯(PVDF)等作为粘接剂，在碳颗粒和碳颗粒以及碳颗粒与集流体之间起到粘接作用。但这些有机粘接剂的电子电导与离子电导都较低，它们的加入一方面会使得负极材料的导电性能下降，倍率性能受到影响；另一方面由于锂离子电池电解液也是有机体系，对极片中的有机粘接剂有一定溶解和溶胀作用，也会影响到极片的机械稳定性和电池的循环性能。

有鉴于此，确有必要提供着一种具有良好导电性能和机械稳定性的锂离子电池负极极片及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供着一种具有良好导电性能和机械稳定性的锂离子电池负极极片。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种锂离子电池负极极片，其包括：集流体和涂覆在集流体上的负极膜片，负极膜片包括粘接剂、导电剂和作为负极活性物质的碳材料，所述粘接剂为无机半导体粘接剂，且所述粘接剂在所述负极膜片上的质量含量为0.1～20％。由于无机半导体具有较好的导电性，从而提高锂离子电池的循环性能。当所述粘接剂在负极膜片中的质量含量小于0.1％时，粘接剂量太少，负极活性物质和导电剂以及集流体之间的粘接力不够，会导致掉粉甚至膜片脱落的问题；当所述粘接剂在负极膜片中的质量含量大于20％时，粘接力太强，导致膜片浸润性不好，电池的容量性能和循环性能等会受到影响。

作为本发明锂离子电池负极的一种改进，所述粘接剂在所述负极膜片上的质量含量为1～10％。

作为本发明锂离子电池负极的一种改进，所述粘接剂在所述负极膜片上的质量含量为5％。

作为本发明锂离子电池负极的一种改进，所述碳材料为人造石墨、天然石墨、硬碳、软碳、碳纳米管中的一种或两种，所述碳材料在负极膜片中的质量含量为80～99.9％。

作为本发明锂离子电池负极的一种改进，所述无机半导体粘接剂为Al₂O₃、ZnO、TiO₂、SnO₂、MgO₂、SiO₂、CaO、Cr₂O₃、MnO₂和Fe₂O₃中的一种或两种。这些无机半导体大都为宽禁带半导体材料，其电子导电能力较一般有机高分子粘接剂强很多，因此能够大大提高活性材料颗粒与颗粒之间，以及活性材料颗粒与集流体之间的电子输运能力，从而降低电池的内阻，提高功率与倍率性能。

作为本发明锂离子电池负极的一种改进，所述导电剂为导电炭黑、超导炭黑或普通炭黑，导电剂可以进一步提高极片的导电能力。

本发明的又一个目的在于提供一种制备上述锂离子电池负极极片的方法，包括以下步骤：

1)首先制备无机半导体粘接剂前驱体溶液，将无机半导体粘接剂前驱体加入到水中，使无机半导体粘接剂前躯体的质量分数为0.01％～10％；

2)将碳材料加入到前驱体溶液中，使得碳材料的质量分数为9.9～50％；

3)机械搅拌5分钟～72小时，温度保持在20～70℃，pH值控制在4-9内，使得前驱体水解，形成前躯体的对应氢氧化物等的胶状物质，搅拌均匀以得到负极浆料；

4)将上述得到的负极浆料转移到集流体上，在50～200℃下真空干燥1～10h，使无机半导体粘接剂前躯体水解成的对应氢氧化物转化为相应的无机氧化物半导体粘接剂，并且烘干极片中的水分，再经过冷压，分条，制得含有无机半导体粘接剂的负极极片。