[发明专利]一种高电压负极片及其制备方法、一种高电压锂电池

说明书

本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种高电压负极片及其制备方法、一种高电压锂电池，所述高电压负极片包括负极集流体和涂覆于所述负极集流体表面的负极浆料层，其特征在于：所述负极浆料层由50wt％‑70wt％的纤维素、29wt％‑47wt％的石墨烯和1wt％‑3wt％的第一粘结剂进行碳化处理制成。本发明采用石墨烯作为锂电池负极片的活性物质之一，可以极大地提高电池的储锂能力，进而提升能量密度，并且通过碳化改善负极浆料层的导电网络结构，更有利于锂的嵌入‑脱嵌，同时降低石墨烯的用量，降低成本。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种高电压负极片及其制备方法、一种高电压锂电池。

背景技术

随着电子设备的快速发展以及能源与环境问题的日益突出，人们对化学电源提出了更高的要求。锂离子电池以其高电压、比能量大、循环寿命长，无污染等优点在市场上快速崛起，成为一种新型清洁、高能能源。特别是进入二十一世纪，各种便携式电子设备、无线移动通讯设备、电动车辆的快速发展和广泛应用，对于更高比容量、循环使用寿命长、低成本的锂离子电池的需求显得更为迫切。

提高锂离子电池高比能量指标的关键在于高比能量正极活性物质的开发和，而大多数研究者把主要精力投入到了高比能量的正极活性物质的开发，而忽视了负极电极的设计。

锂离子电池的负极是由负极活性物质碳材料或非碳材料、粘合剂和添加剂混合制成糊状胶合剂均匀涂抹在铜箔两侧，经干燥、滚压而成。锂离子电池能否成功地制成，关键在于能否制备出可逆地脱/嵌锂离子的负极材料。目前，已实际用于锂离子电池的负极材料一般都是碳素材料，如石墨、软碳(如焦炭等)、硬碳等。正在探索的负极材料有氮化物、PAS、锡基氧化物、锡合金、纳米负极材料，以及其他的一些金属间化合物等。因此，通过改善负极活性物质可以对锂离子电池比容量和循环使用寿命提高，并且也可以通过开发新型负极活性物质降低锂电池的成本。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种高比容量、循环使用寿命长、低成本的高电压负极片，本发明的另一目的在于提供该高电压负极片的制备方法，通过先涂覆后碳化，可以使纤维素碳化过程中改善石墨烯的层状结构，更适合锂的嵌入-脱嵌，本发明的另一目的在于提供由该高电压负极片制成的锂电池，具有高比容量、循环使用寿命长、低成本等优点。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种高电压负极片，包括负极集流体和涂覆于所述负极集流体表面的负极浆料层，所述负极浆料层由50wt％-70wt％的纤维素、29wt％-47wt％的石墨烯和1wt％-3wt％的第一粘结剂进行碳化处理制成。

其中，所述纤维素的长度为20-60μm，直径为200-300nm，所述石墨烯的平均粒径为30-80nm，BET表面积为300-700m²/g。通过控制纤维素和石墨烯的各项参数，可以有效改善两者的分散性和导电性，并且在纤维素碳化后更够形成更稳固的导电网络结构，提高压实密度，从而提高了本发明负极片的循环性能

其中，所述第一粘结剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯中的一种或两种的混合物。

本发明还提供了该种高电压负极片的制备方法：按配比将纤维素、石墨烯和第一粘结剂在一定量的有机溶剂中进行混合后，形成负极浆料，将所述负极浆料涂覆于所述的负极集流体上，然后进行烘干，置于1000-1400℃的惰性气体氛围下进行高温碳化0.5-2h，即得到所述的高电压负极片。通过控制碳化时间和碳化温度可以有效控制导电网络的结构生成，从而提高负极片的能量密度。

本发明还提供了一种高电压锂电池，包括正极片、电解液、隔膜和如上所述高电压负极片。