[发明专利]一种锂离子电池负极浆料、负极及电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池负极浆料和采用本发明的负极浆料制得的锂离子电池负极及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池是目前广泛使用的二次电池，其具有比能量高、工作电压高、自放电率低、循环寿命长、无污染等优点。广泛应用于电动工具、电动汽车等领域，其不仅要求能量密度高、循环寿命长、一致性好、安全性好、成本低等，还要求具有高的比功率，优良的高倍率充放电性能。因此提高锂离子电池倍率充放电性能对其推广应用具有重要意义。

锂离子在负极极片中的扩散传输是衡量电池倍率充放电性能优劣的重要性能指标。负极极片中的开孔孔隙率决定着锂离子的扩散传输，孔隙率越高，越有利于锂离子和电解液向电极内部传输速度的提高，同时有利于锂离子在负极活性材料中嵌入脱出通道和方向的增加，从而使电池比功率高、具有优良的高倍率充放电性能。但是，孔隙率越高，活性物质的体积密度越低，电池的能量密度也越低，因此，锂离子电池负极极片通常需要经压片以提高压实密度，进而提高电池能量密度，经压实的负极极片，孔隙率降低，特别是表面闭孔的形成，使电解液很难向活性材料内部渗透，造成锂离子在电极内难以运输，最终使锂离子电池性能劣化。

目前，常规石墨负极的压实密度一般为1.2-1.6g/cm³，孔隙率为20%-50%，而且孔隙率分布不均匀，极片表面的压缩量大，孔径小，闭孔现象严重，真实极片表面孔隙率约10%，虽然锂离子在液相中的扩散系数远高于在石墨中的扩散系数，但石墨的表面积是有效液相扩散面积的10³-10⁶倍，负极极片越厚、压实越大，差异越大。再加上瓶颈效应，有效的液相传质面积更小，锂离子在固相和液相扩散阻抗十分接近。

电池的充放电过程中，当电流增大时，由于液相传质面积小，电流密度迅速增加，液相传质产生的阻抗在总阻抗中占有更高的比例，对电池充放电影响很大，且电流密度越大，影响越大。当温度降低时，电解液的粘度快速增加，锂离子在孔隙中的传输阻抗变大，产生严重极化。因此，负极极片孔隙率及孔的分布均匀性制约着电池的倍率和低温性能。

现有有公开一种可充电锂电池的电极包括集流体，活性材料层，在集流体上，其中，活性材料层包括活性材料、粘结剂和造孔聚合物，其中，活性材料适于可逆地进行锂离子的嵌入和脱嵌，当其制成电池后，造孔聚合物溶解于电解质溶液中，从而在活性层（或者电极活性材料层）内起到形成孔的作用来缓冲体积的变化，从而可抑制电极和电池的膨胀，提高电池的循环寿命特性，电极可适用于负极，造孔聚合物可选自由聚亚烷基碳酸脂、聚亚烷基氧化物、聚烷基硅氧烷、聚丙烯酸烷基酯、聚甲基丙烯酸烷基酯、他们的共聚物以及上述聚合物的混合物组成的组中的材料。但该技术方案中造孔聚合物无法高效地形成开孔；且造孔聚合物可能被活性物质包围而无法与电解液接触，在这种情况下，造孔聚合物不但无法起到成孔的作用，而且可能由于造孔聚合物的残留而影响电池的容量、倍率等性能。

发明内容

本发明为了克服现有技术的负极浆料制备的负极在保证能量密度时孔隙率低且孔分布不均匀特别是表层闭孔现象严重，制备的电池倍率和低温性能差的问题，提供一种能制备孔隙率高、特别是孔隙分布均匀的负极的锂离子电池负极浆料及用该负极浆料制备的锂离子电池负极和电池。

本发明的第一个目的是提供一种锂离子电池负极浆料，包括负极活性材料、粘结剂、溶剂及造孔剂，其中，造孔剂选自偶氮化合物和/或磺酰肼类化合物中的一种或几种。

本发明的第二个目的是提供一种锂离子电池负极，该负极由上述的负极浆料涂覆在负极集电体上，经干燥、压延、热处理制备得到，其中，负极的孔隙率为20~50%。

本发明的第三个目的是提供一种锂离子电池，该电池包括电池壳体和密封在该电池壳体内的电极组和电解液；所述电极组包括正极、负极、以及位于正极和负极之间的隔膜，其中，所述负极为上述锂离子电池负极。