[发明专利]一种高取代度增稠剂制备锂离子电池负极浆料及其制备方法

说明书

一种高取代度增稠剂制备锂离子电池负极浆料,将CMC加入去离子水中搅拌混合得胶液（质量浓度1.25%），然后往胶液中加入导电碳黑搅拌混合均匀，继续加入天然石墨搅拌混合，加入一定量的去离子水调节黏度至3600 mPa/s，加入SBR低速搅拌，得均匀稳定的锂离子电池负极浆料,将上述所得浆料测试固含量为48.92%，将浆料搁置48h后，测试浆料固含量48.86%。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，特别是锂离子电池负极浆料的制备方法。

背景技术

锂离子电池自商业化以来，以其较高的能量密度、长循环寿命等特有的电性能优势得以广泛应用。目前，在商业化的锂离子电池生产中，负极普遍采用了水性体系，使用羧甲基纤维素钠（CMC）和丁苯橡胶（SBR）等水溶性黏结剂取代了油系PVDF黏结剂。水性黏结剂降低了生产成本、对环境友好、电极易于烘干。

CMC 是含有两个脱水葡萄糖单元（β-连接的吡喃葡萄糖残基）的纤维素的线性聚合衍生物，每个葡萄糖单元有3 个羟基，羟基中的氢被羧甲基取代，并且每个脱水葡萄糖单元被取代的羟基的平均数被定义为取代度（DS）。作为增稠剂，CMC 在石墨颗粒的分散及防止颗粒沉降方面起到了关键作用，是锂离子电池负极的重要组成部分。

CMC是一种线性高分子纤维素醚，作为增稠剂、黏结剂、稳定剂等在工业生产中广泛应用。在CMC分子上既含有未经过羧基改性的疏水主链，又含有经过羧基改性的亲水主链，在一定浓度的水性石墨负极浆料中，CMC中疏水性的主链通过吸附包覆在石墨、导电剂等表面疏水性的颗粒表面，吸附的CMC分子之间的相互斥力使石墨颗粒分散均匀；同时亲水性又能使其悬浮在水溶液中，起到分散和稳定作用。CMC产品水溶液的溶解性、黏度及与石墨的亲和性受其分子量、取代度浓度及 pH 等参数影响。其中分子量和取代度等结构参数决定了石墨颗粒表面上CMC的吸附量。

分子量较大、取代度较高的CMC具有较高的黏度和好的溶解性，更容易吸附和完全包覆在石墨颗粒表面，从而使负极浆料具有较好的稳定性和涂布特性。但是CMC取代度高，亲水性强，更容易与水结合，形成高粘度胶液，在相同的剪切作用下，高粘度胶液会使得SBR在加入后受到的剪切作用变强，造成SBR破乳，浆料流动性变差，产生增稠现象。因此，确有必要提供一种可以克服高取代度增稠剂带来的浆料增稠的锂离子电池负极浆料的制备方法。

发明内容

本发明的主要目的是针对上述技术方面存在的问题及不足，提供了一种高取代度增稠剂制备锂离子电池负极浆料的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种高取代度增稠剂制备锂离子电池负极浆料，其特征在于，包括以下步骤：

步骤（1）将制备浆料所需增稠剂和溶剂进行混合搅拌，得到胶液A；

步骤（2）将导电剂加入胶液A中，进行搅拌混合，得到均匀混合物B；

步骤（3）将活性物质加入均匀混合物B中，进行搅拌混合，得到浆料C；

步骤（4）将溶剂加入到浆料C中，搅拌调节浆料粘度，得到合适粘度浆料D；

步骤（5）将粘结剂加入到浆料D中，搅拌混合均匀，得到锂离子电池负极浆料。

步骤（1）和（4）中的溶剂为去离子水。

步骤（1）中的增稠剂为羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素锂中的一种或几种，步骤（1）中的增稠剂取代度≥0.9，步骤（1）中的胶液浓度（质量分数）为1.15%-1.25%。

步骤（2）中导电剂为乙炔黑、炭黑、碳纳米管、石墨烯中的一种或几种。

步骤（3）中活性物质为人造石墨、天然石墨、人造复合石墨中的一种或几种。