[发明专利]一种锂离子电池负极材料、负极极片及其制备方法和用途

说明书

本发明提供了一种锂离子电池负极材料、负极极片及其制备方法和用途，所述负极材料按重量份计主要由以下组分组成：活性物质90份～100份、导电剂1.5份～3份、粘结剂2.5份～4份、粘性物质0份～3份且不包括0份、添加剂0.1份～1份和水；其中，粘性物质为多巴胺、儿茶酚或3,4‑二羟基苯丙氨酸中任意一种或至少两种的组合。本发明所述负极材料无需添加有机溶剂，利用添加的粘性物质对任何有机无机物的湿表面都具有良好的粘附性的性质，克服了负极浆料涂布性能差的缺点，增加了负极浆料的均匀性及稳定性，使浆料具有了良好的涂布性能。由于粘性物质的添加，可以显著改善负极极片的吸液性能，进而提高电池的循环性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种锂离子电池负极材料、负极极片及其制备方法和用途，尤其涉及一种仅以水为溶剂制得的锂离子电池负极材料、负极极片及其制备方法和用途。

背景技术

目前，锂离子电池的负极浆料通常含有活性物质、导电剂和粘合剂，还可以含有某些导电添加剂。由于锂离子电池负极所含的活性物质、导电剂及某些导电添加剂的主要成分通常不易溶于水，因此常在浆料中加入一些有机溶剂，例如，N-甲基吡咯烷酮和二甲基乙酰胺等。

如CN 102881908A公开了一种锂离子电池负极材料，包括负极活性物质材料、导电剂、粘结剂和溶剂，所述负极活性物质材料包括石墨化中间相碳微球，以及易石墨化碳材料和难石墨化碳材料二者中的至少一种。其中，溶剂包括N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、丙酮以及甲基乙基酮中的一种或多种。

但采用有机溶剂有许多的缺点：(1)由于所采用的有机溶剂有一定毒性，因而在涂布装置中必须附有溶剂回收系统，才能保证经过回收后的气体符合环保要求；(2)由于有机溶剂易燃易爆，涂布装置不仅要设置溶剂回收系统，还必须在其加热系统上设置防爆装置。同时，该加热系统一般采用热油方式加热，因而该加热系统需要添加锅炉设备来提供热油，使得动力成本加大，设备复杂且难以控制；(3)有机溶剂极易吸收空气中的水分，吸水后极片粘结性下降，严重影响电池循环性能，从而必须严格控制制备浆料时环境的湿度；(4)有机溶剂的成本较高，造成电池的成本上升。

随着便携式电子设备功能多元化和集成化，对锂离子二次电池的能量密度要求越来越高，这就使得对更高压实密度和更高容量的负极材料的需求更加强烈。但随着负极压实密度的增大，孔隙率随之降低，极片吸收电解液的能力也随之减弱，从而导致循环性能变差。因此，有必要增强负极的吸液性能，进而提高电池的循环性能。

CN 102244265A公开了一种二次锂电池用阳极极片，其在负极中添加纳米陶瓷粒子以提高极片吸液性能，但纳米陶瓷粒子在浆料中很难分散均匀，因而是制得的负极吸液性能差，制得的负极极片无法兼具高压实密度和良好的吸液能力。

因此，如何寻找一种不添加有机溶剂，且可兼具高压实密度和良好的吸液能力，进而使电池具有较好循环性能的负极极片是亟需解决的问题。

发明内容

针对现有锂离子电池负极材料中需要添加有机溶剂，且无法兼具高压实密度和良好的吸液能力而引起的负极浆料不均匀及稳定性差以及负极极片吸液性能差等问题，本发明提供了一种仅以水为溶剂制得的锂离子电池负极材料、负极极片及其制备方法和用途。本发明所述负极材料仅以水作为溶剂，无需添加有机溶剂，其利用添加的粘性物质对任何有机无机物的湿表面都具有良好的粘附性的性质，从而克服了负极浆料涂布性能差的缺点，增加了负极浆料的均匀性及稳定性，使浆料具有了良好的涂布性能。并且，由于粘性物质的添加，可以显著改善负极极片(尤其是具有高压实密度的负极膜片)的吸液性能，进而提高电池的循环性能。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种锂离子电池负极材料，其特征在于，所述负极材料按重量份计主要由以下组分组成：