[发明专利]一种提高负极片稳定性的方法

说明书

本发明涉及锂离子电池领域，为解决现有现有技术下羧甲基纤维素韧性不足易被细菌降解，制备的极片容易开裂，使用寿命短的问题，公开了一种提高负极片稳定性的方法，包括以下步骤：A、将羧甲基纤维素、柠檬酸和交联剂加入去离子水中，常温下强力搅拌直至全部溶解，再加入抑菌剂和聚苯乙烯丁二烯共聚物，搅拌直至全部溶解，得到混合粘结剂溶液；B、混合活性材料、导电剂、混合粘结剂和去离子水；C、调节浆料pH值；D、将上述负极浆料均匀涂覆在铜箔上，经过烘烤、碾压和裁切后制备得到负极片。本发明有效改善了负极片中浆料的附着性及韧性，避免浆料在负极片上脱落或开裂，显著提升了负极片的循环使用寿命，生产成本低，操作简单。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种提高负极片稳定性的方法。

背景技术

在过去的二十年里，锂离子电池已经成为便携式设备的重要电源，下一代锂离子电池被广泛应用于电动汽车、电网和太阳能存储等领域。锂离子电池的制造工艺对后续性能和成本具有不可忽视的影响，以羧甲基纤维素(CMC)和丁苯橡胶(SBR)为粘结剂的水基负极片具有生产成本低，环境污染程度小等优点，被广泛应用于国内外锂离子电池企业。但是羧甲基纤维素柔软度有限，极片容易开裂，同时极少量放线菌等能够将羧甲基纤维素降解成多糖或二糖，破坏分子结构，影响后续锂离子电池性能，需要开发一种改进羧甲基纤维素在水基负极浆料中的韧性，减少羧甲基纤维素降解，提高负极片稳定性的方法。

例如，一种在中国专利文献上公开的“羧甲基纤维素基粘结剂及其在锂电池中的应用”，其公告号为CN109638286B，包括如下重量份的组分：羧甲基纤维素钠30～40份、改性SBR 10～20份、茶皂素1～5份、增稠剂1～5份和稀释助剂5～10份。该发明中的使用了改性SBR，提升了SBR的稳定性及浆料体系的柔软性，但是仍未解决羧甲基纤维素柔软度及分解问题。

发明内容

本发明为了克服现有技术下羧甲基纤维素韧性不足，制备的极片容易开裂，并且极片使用过程中羧甲基纤维素易被细菌降解成多糖或二糖，影响后续锂离子电池性能的问题，提供一种提高负极片稳定性的方法，该方法效果明显，过程简单可控，操作成本低。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种提高负极片稳定性的方法，所述方法步骤如下：

A、将羧甲基纤维素、柠檬酸和交联剂加入去离子水中，常温下强力搅拌直至全部溶解，再加入抑菌剂和聚苯乙烯丁二烯共聚物，搅拌直至全部溶解，得到混合粘结剂溶液；

B、混合活性材料、导电剂、混合粘结剂和去离子水；

C、调节浆料pH值；

D、将上述负极浆料均匀涂覆在铜箔上，经过烘烤、碾压和裁切后制备得到负极片。

羧甲基纤维素在柠檬酸的作用下通过缩合酯化与交联剂形成产生柔性粘结剂网络，提高羧甲基纤维素的韧性及黏性；抑菌剂可抑制负极浆料中细菌增加，减少羧甲基纤维素被降解的量，避免柔性网络结构被破坏，提升负极片循环寿命。

作为优选，所述步骤A中羧甲基纤维素、柠檬酸、交联剂、抑菌剂和聚苯乙烯丁二烯共聚物质量比为(2-3):(1-3):(1-3):(0.1-0.65):(8-16)，混合粘结剂溶液中羧甲基纤维素的质量分数为2-3％，去离子水经紫外线消毒。

经紫外线消毒后的去离子水中细菌含量较少，减少羧甲基纤维素的降解量。

作为优选，所述步骤A中交联剂为天然瓜尔胶、阳离子瓜尔胶或羟丙基瓜尔胶的一种或多种。

瓜尔胶和改性瓜尔胶均为增稠剂，有良好的机械强度和粘结性，同时可以缓冲持续充放电过程中石墨颗粒体积变化，抑制了石墨颗粒破裂造成的额外副反应，并且瓜尔胶和改性瓜尔胶为线性结构可在柠檬酸的作用下与羧甲基纤维素交联，除增加混合粘结剂的黏性外还进一步提升了羧甲基纤维素的柔性，使制得的负极片不易开裂。