[发明专利]负极浆料、负极片及锂电池和储能设备

说明书

本发明公开了负极浆料、负极片及锂电池和储能设备。其中，该负极浆料包括：负极活性物质、导电剂、粘结剂和增塑剂，其中：所述增塑剂为丙二醇和/或丁二醇；以所述负极活性物质、所述导电剂、所述粘结剂和所述增塑剂的总质量为基准，所述增塑剂的添加量为0.1～0.5wt％。与现有负极浆料相比，该负极浆料的增塑剂添加量显著降低，且采用该负极浆料制备负极片时，不会出现开裂、卷边以及VOC排放超标等的问题。

技术领域

本发明属于电池领域，具体而言，涉及负极浆料、负极片及锂电池和储能设备。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、倍率性能好、循环寿命长等优点，已被广泛应用于手机、笔记本电脑、新能源汽车等领域。为了提升锂电池的能量密度，各电池制造商正在研究将负极材料从常用的石墨体系更换为硅体系，为了应对硅体系在充放电过程中的体积膨胀，通常选用丙烯酰胺类、丙烯腈类等粘结剂。然而，丙烯酰胺类、丙烯腈类粘结剂虽然可以较好地应对硅体系膨胀，但是由于其玻璃化转变温度较高，在制作负极片时存在涂布卷边、开裂问题，涂布后的极片较脆，在进行模切或卷绕时容易掉料。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出负极浆料、负极片及锂电池和储能设备，其中该负极浆料用于解决制备负极片时涂布卷边、开裂的问题，以及模切或卷绕时容易掉料的问题，以便于得到能量密度高且循环性能好的锂电池。

本申请主要是基于以下问题提出的：

目前，锂电池制造商为解决涂布干裂问题，常在负极浆料中加入增塑剂，如碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、N-甲基吡咯烷酮等。加入增塑剂可以显著降低丙烯酰胺或丙烯腈类粘结剂的玻璃化转变温度，增加聚合物链运动能力，从而解决涂布干裂问题。然而，采用该方案存在有以下技术问题：其一是增塑剂必须要有足够的添加量才能起到增塑效果，而这些常用的增塑剂耐抽出性差，在极片烘干时易被烘出，因此加入量至少要在2wt％以上才能保证烘干后残留在极片中的增塑剂还有足够的量起增塑作用；其二是因为大多数电池制造商使用的负极溶剂是水，所以负极涂布烘箱均未配备溶剂回收装置，增塑剂被烘出后会直接排放到大气中，如果这些增塑剂加入量较高，会存在VOC(挥发性有机物)排放超标的问题，难以满足国家的环保要求。

为此，本发明的一个目的在于提出一种负极浆料，以解决制备负极片时涂布卷边、开裂的问题，以及模切或卷绕时容易掉料的问题、增塑剂耐抽出性差和VOC排放超标的问题。为达到上述目的，根据本发明的第一个方面，本发明提出了一种负极浆料。根据本发明的实施例，该负极浆料包括：

负极活性物质、导电剂、粘结剂和增塑剂，其中：所述增塑剂为丙二醇和/或丁二醇；以所述负极活性物质、所述导电剂、所述粘结剂和所述增塑剂的总质量为基准，所述增塑剂的添加量为0.1～0.5wt％。

进一步地，所述负极活性物质、所述导电剂、所述粘结剂和所述增塑剂的质量比为(93.5～97.9)：(1～2)：(1～4)：(0.1～0.5)。

进一步地，所述增塑剂的添加量为0.2～0.5wt％。

进一步地，所述负极活性物质、所述导电剂、所述粘结剂和所述增塑剂的质量比为(93.5～97.9)：(1～2)：(1～4)：(0.2～0.5)。

进一步地，所述负极浆料至少满足以下条件之一：所述负极活性物质为选自人造石墨、天然石墨、硅、硅氧和硅碳中的至少之一；所述导电剂为选自炭黑、碳纳米管中的至少之一；所述粘结剂为选自丙烯酰胺类粘结剂和丙烯腈类粘结剂中的至少之一；所述增塑剂为选自1，2-丙二醇和1，4-丁二醇中的至少之一。

进一步地，所述增塑剂为1，2-丙二醇和1，4-丁二醇，所述1，2-丙二醇和1，4-丁二醇的质量比为(0.5～1.5)：1。

进一步地，进一步包括溶剂，所述溶剂为水，所述负极浆料的固含量为40～50wt％。