[发明专利]一种电池负极材料及使用该电池负极材料的负极片的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池材料领域，特别是一种电池负极材料及使用该电池负极材料的负极片的制备方法。

背景技术

高镍三元材料因其高能量密度而受到越来越多的关注，但是因为镍含量的增加，材料的稳定性变差，锂电池的安全性能也越差，因此高镍锂离子电池的安全性能是一个亟待解决的问题。其中锂离子电池的针刺安全性能至关重要，目前提高锂离子电池针刺安全性能的技术主要是在电芯的界面涂覆绝缘涂层，如在隔膜的表面涂覆三氧化二铝、氧化硅、二氧化钛及氧化镁等各种陶瓷材料。虽然此技术在一定程度上可以改善锂离子电池的安全性能，但是，针刺过程中不能完全避免正负极直接与钢针接触而发生失效的情况，同时在电芯界面涂覆绝缘涂层需要增加相应的工序和对应的加工设备，增加了制备成本。

针刺过程中会出现如下四种不同的短路方式：第一，正极铝集流体与负极铜集流体短路，此种情况类似于外部短路，不着火，当电池容量增加到相当大时，集流体本身能够承受的短路电流将使铝集流体融化；第二，正极铝集流体与负极石墨膜片短路，此种情况着火，因为接触电阻小，通过的电流很大，容易在短时间内使负极的温度升高到足够引起Li_xC₆和电解液、粘结剂到反应，从而导致电池热失控而着火燃烧；第三，正极膜片与负极铜集流体短路，此种情况不着火，因为接触电阻大，并且热稳定性好，整个过程电池能力释放缓慢；第四，正极膜片与负极石墨膜片短路，此种情况不着火，因为正负极膜片的接触电阻很大，产生的热量不足以使温度剧烈上升到足够引起负极的热失控。因此，在针刺过程中防止正极铝集流体和负极膜片短路显得更为重要

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种可提高负极片的针刺安全性能的电池负极材料及使用该电池负极材料的负极片的制备方法，以解决上述技术问题。

一种电池负极材料，其包括碳质负极活性材料，导电剂、增稠剂、粘结剂、溶剂，以及功能性添加剂。所述功能性添加剂用于提高该电池负极材料的针刺安全性能。该功能性添加剂为碳酸锂和钛酸钡锡的混合物，其中碳酸锂和钛酸钡锡的摩尔比为0.01～0.05：1，钛酸钡锡中的锡与钡的摩尔比为0.03～0.1：1，所述功能性添加剂占负极活性物质、导电剂、增稠剂和粘结剂总重量的0.5％～5％。

进一步地，所述碳质负极活性材料为天然石墨、人造石墨、中间相碳微球和热解树脂碳中的至少一种。

进一步地，所述导电剂是天然鳞片石墨、微晶石墨、石墨烯、Super P、碳纳米管或导电碳黑。

进一步地，所述增稠剂为羧甲基纤维素纳。

进一步地，所述粘结剂为聚四氟乙烯、羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇、丁苯橡胶乳、聚氧化乙烯或改性了聚烯烃类化合物。

进一步地，所述溶剂为水。

进一步地，所述功能性添加剂的含量占总重量的1％～3％。

一种使用电池负极材料的负极片的制备方法，其特征在于包括下列步骤：

S1：将碳质负极活性材料、导电剂、增稠剂、粘结剂、溶剂、功能性添加剂进行备料，其中所述功能性添加剂用于提高该电池负极材料的针刺安全性能，该功能性添加剂为碳酸锂和钛酸钡锡的混合物，其中碳酸锂和钛酸钡锡的摩尔比为0.01～0.05：1，钛酸钡锡中的锡与钡的摩尔比为0.03～0.1：1，所述功能性添加剂占负极活性物质、导电剂、增稠剂和粘结剂总重量的0.5％～5％；

S2：将所述碳质负极活性材料和导电剂进行干混，混合均匀后加入所述溶剂的20％～40％再进行混合均匀；

S3：将所述增稠剂加入到由步骤S2所制得的混合物中，并向其中补充所述溶剂的20％～40％的溶剂，然后再高速搅拌下混合均匀；

S4：将所述粘结剂、剩余的溶剂、以及功能性添加剂加入到由步骤S3所制得的混合物中，高速搅拌均匀形成负极浆料；以及

S5：将由步骤S4制得的负极浆料进行涂布、烘干以及辊压后形成负极片。

进一步地，所述功能性添加剂的含量占负极活性物质、导电剂、增稠剂和粘结剂总重量的1％～3％。

进一步地，在步骤S2中搅拌条件为在500～2000rpm公转或/和自转下搅拌20分钟至12小时。