[发明专利]一种锂离子电池负极及其制备方法

说明书

本发明提供一种锂离子电池负极及其制备方法；所述锂离子电池负极包括：集流体以及集流体上附着由浆料干燥后形成的膜片，所述浆料包括溶剂和主料；基于主料的总质量，按质量百分比计，所述主料包括：硅碳混合物94.5％‑96.5％，导电剂0.5％‑1％，PAA粘结剂2％‑4％，SBR粘结剂0.5％‑1.5％，CMC粘结剂0.5％‑1.5％。本发明制备得到的锂离子电池负极在满电膨胀后表面平整，无褶皱现象且在循环过程中并不会发生剥离现象，与集流体的粘结力好，同时电芯的电性能得到提升。

技术领域

本发明属于三元高镍硅碳体系的锂电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池负极及其制备方法。

背景技术

锂电池是二次电池的一种，二次电池广泛应用在电动汽车方向以及储能方向，目前磷酸铁锂电池的优势是高安全性，在针刺实验的基础上不爆炸、不起火、不冒烟，所以被广泛使用在乘用车市场。随着技术的迭代更新，对电池的能量密度有更高的要求，其主要方向为提高材料的克容量，正极主要通过提高镍元素含量来提高其克容量，负极目前使用的是石墨负极，然而石墨负极的理论克容量为370mAh/g，实际克容量已经做到了360mAh/g；因此，仅从石墨负极的方向来提高材料的克容量，已经不现实。

对于锂离子电池负极，目前商业化且相对比较成熟的是硅碳负极，硅碳负极的优点是克容量比较大，缺点是充满电后膨胀比较大，应力较大，会导致极片膨胀；对于590模组电池，由于电芯比较长(超过500mm)，充满电时，极片膨胀导致负极极片应力释放不了，导致极片中间位置出现褶皱；对于极片长度较长的叠片电池，由于负极极片膨胀，导致内部应力释放不出去，使得负极极片褶皱在一起，形成明显折痕，在化成分容压下从而导致正极出现断裂。

专利CN110854367A公开了一种硅碳负极材料浆料及其制备方法，包括：(1)将CMC胶液分成两份，将第一份CMC胶液及导电剂和硅碳材料混合，得到浆料1；(2)向浆料1中加入石墨材料，分散得到浆料2；(3)向浆料2中加入第二份CMC胶液和水，抽真空，分散得到浆料3；(4)向浆料3中加入SBR粘结剂，分散后，浆料过筛，排气泡，得硅碳负极材料浆料；然而通过上述浆料得到的硅碳负极由于硅膨胀较大容易导致其在循环过程中出现浆料与集流体剥离现象，从而影响锂离子电池的性能。

发明内容

针对现有技术存在的不足及缺陷，本发明旨在提供一种锂离子电池负极及其制备方法；本发明制备得到的锂离子电池负极在满电膨胀后表面平整，无褶皱现象且在循环过程中并不会发生剥离现象，与集流体的粘结力好，同时电芯的电性能得到提升。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种锂离子电池负极，采用如下的技术方案：

一种锂离子电池负极，包括：集流体以及集流体上附着由浆料干燥后形成的膜片，所述浆料包括溶剂和主料；基于主料的总质量，按质量百分比计，所述主料包括：硅碳混合物94.5％-96.5％(比如94.6％、94.8％、95.0％、95.5％、95.8％、96.0％、96.2％)，导电剂0.5％-1％(比如0.55％、0.6％、0.65％、0.7％、0.8％、0.9％、0.95％)，PAA粘结剂(聚丙烯酸粘结剂)2％-4％(比如2.2％、2.5％、2.8％、3.0％、3.2％、3.5％、3.8％)，SBR粘结剂(丁苯橡胶粘结剂)0.5％-1.5％(比如0.6％、0.7％、0.9％、1.0％、1.1％、1.3％、1.4％)，CMC粘结剂(羧甲基纤维素钠粘结剂)0.5％-1.5％(比如0.6％、0.7％、0.9％、1.0％、1.1％、1.3％、1.4％)。

本发明中使用的CMC粘结剂是一种增稠剂，能够与去离子水形成胶液，有利于硅碳混合物中石墨的分散；使用的PAA粘结剂，其弹性模量大，能够使硅在反复膨胀过程中不会发生断裂；再复配SBR粘结剂，其粘结效果好，能够束缚住浆料中的硅膨胀，使得锂离子电池负极在满电膨胀后表面平整，无褶皱现象，而且能够提高负极的稳定性，在循环过程中并不会发生掉料现象(掉料现象即活性物质与集流体发生剥离)，与集流体的粘结力好，从而能够有效提高其循环寿命。