[发明专利]负极材料及其制备方法、负极极片及锂离子电池

权利要求书

1.一种锂离子电池负极材料，其特征在于组分及组分质量份数为：

活性材料 88-105份

单壁碳纳米管 0.01%-0.1份

石墨烯纳米带 0.01%-0.5份

超级导电炭黑 小于1份

少壁或多壁碳纳米管 小于1份

分散剂 0.05-0.5份

增稠剂 1-3份

粘结剂 1-4份

溶剂 25-60份

所述活性材料包括硅氧材料SiO_x和人造石墨，其中0<x<2，且负极材料中硅元素质量百分含量小于等于3.5%；

所述单壁碳纳米管、少壁或多壁碳纳米管的管径为1-100nm，比表面积为200-2000 m²/g，G/D比值为50-300，长径比为50-2800，金属杂质含量低于5ppm；

所述石墨烯纳米带的层数小于8层，厚度小于2.35nm，比表面积2000-3000m²/g，G/D比值150-300，单层率大于90%，长径比1500-2500；

所述锂离子电池负极材料粘度为2000-4500mPa·s。

2.如权利要求1所述锂离子电池负极材料，其特征在于：所述活性材料中硅元素质量百分含量为2.5%-3.5%；所述单壁碳纳米管、少壁或多壁碳纳米管的比表面积为1500-2000 m²/g，G/D比值范围为100-300，长径比为2000-2800。

3.如权利要求1所述锂离子电池负极材料，其特征在于：所述分散剂为分子量为8000-700000的聚乙烯基吡咯烷酮，所述增稠剂为羧甲基纤维素钠，所述粘结剂为聚丙烯酸酯，所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜或水中的一种。

4.一种制备如权利要求1-3任一所述锂离子电池负极材料的方法，其特征在于包括如下步骤：

S01：按照原料组分配方在溶剂中加入单壁碳纳米管以及分散剂，高速分散混合均匀后得到单壁碳纳米管分散液；其中，分散剂质量为总单壁碳纳米管分散液质量的0.2-1wt%，单壁碳纳米管质量为总单壁碳纳米管分散液质量的0.2-2wt%；

S02：按照原料组分配方，在溶剂中对大片膨胀石墨进行物理剥层获得石墨烯纳米带溶液，向所述的石墨烯纳米带溶液中加入分散剂并稀释溶液，分散混合均匀后得到石墨烯纳米带分散液（即二维碳材料导电剂分散液）；其中，分散剂质量为总石墨烯纳米带分散液质量的0.5-3wt%，石墨烯纳米带的质量为总石墨烯纳米带分散液质量的0.2-2wt%；

S03：在剩余溶剂中加入增稠剂，搅拌0.5-1.5h，得到增稠剂胶液；将S01和S02中制得的单壁碳纳米管分散液和石墨烯纳米带分散液加入增稠剂胶液中，混合均匀，得到导电胶；

S04：在负极材料中加入超级导电炭黑和少壁或多壁碳纳米管，混合搅拌均匀后得到负极干粉；

S05：在S04中制得的负极干粉中分次加入S03中得到的导电胶，最后加入粘结剂，搅拌均匀后真空消泡处理4-8h，得到所需锂离子电池负极材料。

5.一种锂离子电池负极极片，包括负极集流体以及涂覆于负极集流体表面的活性涂层，其特征在于：所述活性涂层为如权利要求1-3任一所述锂离子电池负极材料。

6.如权利要求5所述锂离子电池负极极片，其特征在于：所述负极集流体为导电涂碳铜箔，所述导电涂碳铜箔包括铜箔和涂覆于铜箔表面的导电层，所述铜箔厚度为8-12μm，所述导电层单面涂覆厚度为20nm-2μm；所述导电涂碳铜箔面密度为70-95g/m²。

7.如权利要求6所述锂离子电池负极极片，其特征在于：所述导电层材料为超级导电炭黑、导电石墨微片、碳纳米管、少层石墨烯纳米带、科琴黑、乙炔黑中的一种或者多种的组合。

8.如权利要求6所述锂离子电池负极极片，其特征在于：所述导电涂碳铜箔为双面涂覆导电层的涂炭铜箔，所述涂炭铜箔双面导电层均为厚度20nm-2μm的单壁碳纳米管涂层，所述单壁碳纳米管管径为1-3nm。

9.一种锂离子电池，包括正极极片、负极极片、电池隔膜和电解液，其特征在于：所述负极极片如权利要求5-8任一所述锂离子电池负极极片。

10.如权利要求1所述锂离子电池，其特征在于：所述锂离子全电池直流电阻在30%至80%SOC范围内小于32mΩ；常温循环性能为1000周循环保持率高于82%；电荷传递阻抗小于160Ω。