[发明专利]一种锂离子电池负极材料、负极片和电池

说明书

本发明公开了一种锂离子电池负极材料，其原料包括：负极活性材料、导电剂、增稠剂和粘结剂，其中，增稠剂为假酸浆籽胶质。本发明还公开了一种一种锂离子电池负极片，包括集流体和涂覆于集流体表面的负极材料层，所述负极材料层由上述锂离子电池负极材料形成。本发明还公开了一种锂离子电池，所述锂离子电池含有上述锂离子电池负极片。本发明选用假酸浆籽胶质作为增稠剂，不仅提高了负极片对电解液的浸润和保持能力，降低了电池阻抗，使得倍率性能得到明显提升，而且假酸浆籽胶质交联后弹性高，能够更适应负极充放电时的体积膨胀，从而有效提高循环容量保持率。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池负极材料、负极片和电池。

背景技术

由于具有能量密度高，倍率和功率性能优异，循环寿命长以及安全环保等优点，锂离子电池作为重要的化学电源在我们的日常生活中有着广泛的应用。除了长期应用于传统的手机、便携式电脑等数码产品，锂离子电池的应用范围逐渐扩展到电动汽车、航空航天和储能等高新技术领域。

锂离子电池主要由正极片、负极片、隔膜和电解液组成，其中正、负极片主要由活性材料、粘结剂、增稠剂、导电剂以及集流体组成。目前商业化的锂离子电池正极片通常采用聚偏氟乙烯(英文简称：PVDF)作为粘结剂，这主要得益于PVDF对电极材料和集流体具有较高的粘结力，同时对浆料还有很好的增稠分散作用，因此不需要额外使用增稠剂。但是，在使用PVDF为粘结剂时需要使用N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为有机溶剂，NMP会污染环境，同时造成生产成本较高。因此，商业化的锂离子电池通常采用更加环保和低成本的水系体系来制备负极片，由于常见的水性粘结剂例如丁苯橡胶(SBR)分散性较差，需要加入羧甲基纤维素钠(CMC)等增稠剂以便形成更稳定的浆料体系，但是CMC/SBR组合体系的使用一方面降低了负极片有效活性物质的含量，另一方面CMC增稠剂具有较大的脆性，在经过辊压时会因为压力过大导致结构坍塌，出现掉粉、漏箔等问题，而且也不能有效抑制负极材料在循环过程中的体积膨胀，导致循环寿命较短。

研究者们对锂离子电池活性材料、导电剂和粘结剂的研究比较深入，但是对增稠剂的研究比较少，因此，如何选择更加有效的增稠剂，以便和现有的粘结剂更好的配合使用，进一步提高锂离子电池的电化学性能是该领域的一个重要研究方向。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种锂离子电池负极材料、负极片和电池，本发明选用假酸浆籽胶质作为增稠剂，不仅提高了负极片对电解液的浸润和保持能力，降低了电池阻抗，使得倍率性能得到明显提升，而且假酸浆籽胶质交联后弹性高，有效提高循环容量保持率和降低电池阻抗。

本发明提出的一种锂离子电池负极材料，其原料包括：负极活性材料、导电剂、增稠剂和粘结剂，其中，增稠剂为假酸浆籽胶质。

优选地，假酸浆籽胶质在锂离子电池负极材料中的含量为1-10wt％。

本领域技术人可以按照本领域假酸浆籽胶质的常规提取方法制备假酸浆籽胶质，也可以按照以下方法制备，其具体步骤包括：用水浸泡假酸浆籽，然后加热浸提，过滤取滤液，旋转蒸发得到浓缩液，真空干燥得到假酸浆籽胶质。

优选地，假酸浆籽和水的重量比为1:5-10；加热浸提的温度为60-90℃，时间为30-60min；用100目过滤纱布过滤；旋转蒸发温度为55-60℃；沉淀剂为异丙醇；干燥为真空干燥。

优选地，负极活性材料为人造石墨、天然石墨、软碳、硬碳、中间相碳微球、多晶硅纳米颗粒、硅基合金、氧化亚硅纳米颗粒、硅碳复合材料中的至少一种。

优选地，导电剂为导电炭黑、乙炔黑、石墨烯、碳纳米管中的至少一种。

优选地，粘结剂为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、聚乙烯醇、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酰胺、聚酰胺酸、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、海藻酸钠中的至少一种。