[发明专利]一种负极极片及其制备方法和锂离子电池

说明书

本发明提供了一种负极极片及其制备方法和锂离子电池。所述准备方法包括：1)将添加剂和负极活性物质在酸性溶液中混合，得到浆料；2)将浆料涂布在集流体上，得到涂布的集流体；3)将涂布的在潮湿环境中放置，得到所述负极极片；其中，步骤1)所述负极活性物质包括含硅负极活性物质，所述添加剂包括增稠剂和粘结剂。本发明提供的负极极片机械稳定性好，剥离强度高，加工性能好，并且电化学性能好，循环性能优良，200次循环容量保持率可达95％。本发明提供的制备方法通过将涂布有酸性浆料的集流体在潮湿环境中放置，提升了极片的机械性能和电化学性能，该方法制备工艺简单，原料成本低廉，环境友好无污染。

技术领域

本发明属于能量存储技术领域，涉及一种极片，尤其涉及一种负极极片及其制备方法和锂离子电池。

背景技术

锂离子电池因具有工作电压高、循环使用寿命长、无记忆效应、自放电小、环境友好等优点，已被广泛应用于便携式电子产品和电动汽车中。目前，商业化的锂离子电池主要采用石墨类负极材料，但它的理论比容量仅为372mAh/g，无法满足未来锂离子电池对高能量密度的需求。硅基负极材料具有很高的重量比容量和体积比容量，因此发展硅基负极是提高锂离子电池能量密度的最有效的方法之一。然而，作为活性物质，硅在充电/放电周期内插入和脱出锂时，体积变化达到270％，因而循环寿命差。这个体积膨胀会导致：(1)硅颗粒的粉碎，以及涂层从铜集流体中分离；(2)固体电解质(SEI)膜在循环过程中不稳定性，体积膨胀使SEI破裂并再不断反复形成，导致锂离子电池的失效。

目前改善硅负极膨胀的方法很多：如硅粉纳米化，硅碳包覆、掺杂，粘结剂优化、网状结构导电剂等，都能够在一定程度上改善硅负极的膨胀，提升其循环性能。

CN102623702B公开了一种锂离子电池及其负极极片及其制备方法，包括负极集流体和涂覆在所述负极集流体表面的负极膜片，所述负极膜片包括粘接剂、导电剂和活性物质，所述粘接剂包括聚偏氟乙烯(PVDF)，所述活性物质为石墨，所述石墨表面包覆有丁苯橡胶(SBR)。

CN108232109A公开了一种魔芋葡甘聚糖用于粘结剂的应用，所述粘结剂用于制备锂离子电池硅基负极极片。由于魔芋葡甘聚糖分子具有更多的羟基，使之与硅基材料之间有更强的粘结力，表现出更好的力学性能，能在一定程度上抵抗硅基材料负极膨胀变形，避免电极结构破坏，增强结构稳定性，有益于延长硅基负极循环寿命。

CN108199002A公开了一种高比能锂离子电池负极及其制备方法，所述负极包括以下质量比的组分：负极活性材料70-98％、导电剂一0-5％、导电剂二0-5％以及粘接剂余量，同时提出了通过该组份制备锂电池负极的制备方法，包括以下步骤：S1将负极活性材料、导电剂一、导电剂二和粘接剂加入去离子水，进行充分搅拌，得到负极浆料；S2将上述负极浆料用涂布机涂覆于厚度为4-12μm，孔隙率为0％-50％，孔径大小0-200um铜箔集流体上，并进行烘干；S3将步骤S2中烘干后的铜箔集流体辊压，制成负极极片。

上述方法虽然都在一定程度上改善了硅负极的膨胀，但是效果都有待进一步提高，并且方法工艺都较为复杂，不利于工业化生产。因此，开发一种有效改善硅负极的膨胀现象，提高电池循环性能，并且制备方法简单的负极极片对于本领域有重要的意义。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种负极极片及其制备方法和锂离子电池。本发明提供的负极极片通过在制备过程中使用酸性溶液并在潮湿环境环境中放置，提高了硅基负极极片的机械稳定性和电化学稳定性，使得负极极片的循环性能显著提高。

为达上述目的，本发明采用以下方案：

第一方面，本发明提供一种负极极片的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将添加剂和负极活性物质在酸性溶液中混合，得到浆料；

(2)将步骤(1)所述浆料涂布在集流体上，得到涂布的集流体；