[发明专利]一种低膨胀负极极片的制备方法

说明书

本发明公开了一种低膨胀负极极片的制备方法，包含如下步骤：（1）制成混合粉体；（2）制成导电胶液；（3）将导电胶液加入混合粉体中，低速搅拌充分浸润后制得混合体；（4）将高强度水溶性粘结剂A的一部分或全部加入到混合体中，制得混合浆料；（5）将剩下的高强度水溶性粘结剂A与高粘接性水溶性粘结剂B一起加入到混合浆料中，制得负极浆料；（6）将步骤（5）制得的负极浆料，使用转移式涂布机涂覆于负极集流体上，并经过碾压，得到最终极片。本发明的制备方法巧妙，使用了高强度粘结剂与高粘接性粘结剂搭配的混合粘结剂体系，并且通过控制混合粘结剂体系的添加顺序，最终达到了对负极极片在颗粒膨胀与极片膨胀两个维度进行了膨胀抑制。

技术领域

本发明属于锂离子电池生产领域，特别是涉及一种低膨胀负极极片的制备方法。

背景技术

随着日益增长的锂电池需求，对于锂离子电池高能量密度的追求，使大家的目光开始集中于高镍三元材料与硅材料体系。然而硅材料由于充放电时会发生300%以上的体积变化，这种体积变化会造成极片完整性的破坏，从而带来锂离子电池电化学性能与安全性能的大幅衰减。

考虑到负极极片的破坏主要由硅材料颗粒的膨胀所导致的，因此，为解决这一缺陷，本专利主要从极片配方与制备方法上进行优化。对比目前常规使用的炭黑、CMC与SBR混合粘结剂体系配方，首先，本方案在配方上使用线状单壁碳纳米管导电剂与高强度粘接剂，使硅材料在体积膨胀时收到束缚从而降低膨胀；其次，使用高粘接性粘接剂与高强度粘接剂复配，在极片厚度膨胀时具有较强的回弹力与粘合力，是硅材料在发生膨胀时能更好的保持极片结构的完整性；最后，通过极片制备流程的优化，是高强度粘结剂与高粘接性粘结剂更合理的分布，更好的发挥其束缚与粘接作用，从而保证锂离子电池的性能不发生明显衰减。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种低膨胀负极极片的制备方法，旨在通过一种新的极片配方与制备方式，从而解决目前硅负极材料在锂离子电池中的膨胀问题。

为实现上述技术目的，本发明采用了如下技术方案：

一种低膨胀负极极片的制备方法,包含如下步骤：

（1）将硅负极粉体与导电炭黑按一定比例进行物理混合，制成混合粉体；

（2）将溶解完成的增稠剂溶液加入到单壁碳纳米管浆料中，制成导电胶液；

（3）将步骤（2）中制得的导电胶液加入到步骤（1）中制得的混合粉体中，低速搅拌充分浸润后制得混合体；

（4）将高强度水溶性粘结剂A的一部分或全部加入到混合体中，进行高速分散，制得混合浆料；

（5）将剩下的高强度水溶性粘结剂A与高粘接性水溶性粘结剂B一起加入到步骤（4）制得的混合浆料中，充分混合均匀，加入纯水，调节粘度至4000-8000mPa.s，制得负极浆料；

（6）将步骤（5）制得的负极浆料，涂覆于负极集流体上，并经过碾压，得到最终极片。

作为优选，步骤（1）中，其中硅负极粉体比例为95%-97%，导电炭黑比例为0.3%-1.0%。

作为优选，步骤（2）中，其中增稠剂为CMC-Na或CMC-Li，比例为0.3%-1.2%，单壁碳纳米管管径比为3000-5000，比例为0.01%-0.1%。

作为优选，步骤（3）中，分散时间60分钟-120分钟。

作为优选，步骤（3）中，其中高强度水溶性粘结剂A为聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸酯中的其中一种。更优地，高强度水溶性粘结剂A的添加比例为0.2%-1.6%。

作为优选，步骤（5）中，其中高粘接性水溶性粘结剂B为丁苯橡胶乳液或丙苯乳液中的一种，添加比例为1.0%-2.0%。

作为优选，步骤（6）中，将（5）制得的负极浆料，经过120目筛网过滤后，再涂覆于负极集流体上。