[发明专利]锂离子电池的负极极片的制造方法及使用该负极极片的锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池的负极极片的制造方法及使用该负极极片的锂 离子电池，特指一种使用经过特殊改性处理的石墨粉体作为负极活性物质制作负 极片的方法及用该负极极片制作的锂离子电池。

背景技术

锂离子电池行业存在机遇的同时也面临巨大挑战，电池安全性能，低温析锂， 高温膨胀等等，亟待完善的解决方案提出。例如，锂离子电池用户对低温有严格 的要求，如5℃，10℃要求循环良好，不能出现析锂现象，同时45度与60度高 温条件充放电也不允许电池胀气。

石墨作为锂离子电池的负极材料，已经得到了广泛的应用和充分的发展。伴 随着应用领域的不断扩大，应用条件的不断拓宽，对于锂离子电池的使用环境、 充放电条件也提出了更高的要求。目前石墨材料作为锂离子电池的负极材料，主 要应用于水性体系(CMC-SBR，羧甲基纤维素钠-丁苯橡胶)和油性(PVDF，聚偏 氟乙烯)体系两种体系。

我们传统用的水基负极锂离子电池在低温下充放电，由于CMC-SBR体系的负 极，在形成SEI(Solid Electrolyte Interface)膜时，阻抗较大，在低温下表现的 更为明显；此外，CMC-SBR本身也是一种不导锂离子的胶体，对电解液的浸润性 也不好，这些因素的综合作用，使得其在低温充电时，电解液的浸润性和导离子 能力变差，这样的电池存在严重的安全隐患。

为了解决低温析锂问题，传统电池普遍采用PVDF基负极，在这种体系中， 在负极表面形成的SEI膜较疏松，阻抗较小，利于电解液的浸润和锂离子的脱嵌。 此方法基本解决了电池低温循环析锂，但是由于PVDF在高温下易膨胀，导致电 池变形，而且电池的安全性能(如穿钉，短路等测试)较差。

综上，对CMC-SBR体系的锂电池负极来说，它表现出良好的常温和高温性能， 对环境友好，安全性较好等优点，但其低温循环性能较差，容易出现析锂现象， 可能引发安全问题的风险增大；对PVDF基体系的负极，它表现出优异的低温特 性，即使5度1C/1C循环，也不会有金属锂的析出，但其高温循环易出现析锂现 象，并且电芯容易变形，膨胀较大，安全性不好。这样，传统锂离子电池很难做 到高低温性能和安全性的兼顾。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，通过新的石墨改性处理方法和 工艺的优化处理，在不降低安全性的前提下，不但获得了良好的低温循环性能， 并且保证了其60℃的循环稳定性，为锂离子更为宽广范围的应用提供了保证。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：一种锂离子电池，其由正负 极极片、隔离膜、电解液、包装壳等部分组成。本发明涉及的锂离子电池所运用的 材料与传统工艺基本相同，只是事先对石墨进行PVDF包覆处理，具体工艺如下：

1，PVDF与石墨在NMP(N-甲基吡咯烷酮)溶剂中混合后均匀搅拌成浆料；

2，将混合浆料干燥成粉料；

3，处理后的粉料在CMC-SBR的水基体系中搅拌；

4，对浆料进行研磨使颗粒度达到涂布的要求。

然后将经过上述处理的浆料均匀涂布在铜箔上，干燥后得到负极极片。再 通过传统工艺制得锂离子电池正极极片，将上述正极片、隔离膜和负极极片依次 叠加后，通过叠片或卷绕工艺制得电池芯，并将电池芯装入电池包装壳中，向其 内注入电解液，经化成等工序后制得电池。

本发明基于以上对水基负极(CMC/SBR)和PVDF基负极高低温性能的认识， 通过先在石墨粉体表面包覆一层PVDF，再用这种处理后的石墨粉料进行水基搅 料，涂布。利用本发明技术所制的锂离子电池，除具有良好的高低温循环性能外， 还具有可靠的安全性能。

图例说明

图1为本发明锂离子电池在5℃时以0.8C充电，0.5C放电时的循环曲线。

图2为本发明锂离子电池在25℃时以1C充电，1C放电时的循环曲线。

图3为本发明锂离子电池在60℃时以1C充电，1C放电时的循环曲线。

具体实施方式

本发明涉及的锂离子电池所运用的材料与传统工艺基本相同，只是为同时保 证电池的高低温性能和安全性，需事先对石墨进行PVDF包覆处理，具体工艺如 下：