[发明专利]一种聚合物锂离子电池硅碳石墨负极浆料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种聚合物锂离子电池硅碳石墨负极浆料及其制备方法。所述负极浆料包含的组分及各组分的质量百分比为：人造石墨占比85~95%，硅碳占比0.5~8.0%，SP占比0.7~1.5%，CMC占比1.4~1.9%，SBR占比1.5~2.4%，LA133（丙烯腈多元共聚物）占比0.8~2.0%，PC占比1.5~2.8%。将各组分加入搅拌设备中搅拌均匀得到负极浆料。本发明以SBR和LA133的组合为粘结剂，以CMC和LA133的组合为增稠剂和助悬剂，以PC为增塑剂，将少量硅碳掺入人造石墨中，在提高负极克容量的同时增强极片粘结力和柔韧性，缓解硅碳嵌脱锂过程的体积膨胀和粉化问题，极片不易出现掉粉现象。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及到一种聚合物锂离子电池硅碳石墨负极浆料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池工作电压高，能量密度大，使用寿命长，自放电小，无记忆效应，安全性能好，无污染，现已广泛应用于电动汽车、笔记本电脑、手机、摄像机、电动单车、移动电源、医疗设备、军工和航天等领域。

石墨的理论克容量只有372mAh/g，以石墨作为锂离子电池的负极材料，很大程度上限制了锂离子电池的能量密度。硅的理论克容量高达4200 mAh/g，硅元素在地壳中储量丰富，将硅用作锂离子电池负极材料，具有成本低、克容量大的优势，但硅在充放电过程中体积膨胀效应明显，易出现“粉化”现象，电池性能衰减快，从而限制了硅在锂离子电池中的应用。用空心炭壳包裹单质硅或氧化亚硅可为硅材料在充放电过程出现的体积效应提供缓冲空间，从而有效解决硅材料出现的“粉化”问题。

发明内容

为更好地解决硅碳石墨负极浆料在嵌脱锂过程中出现的体积效应和“粉化”问题，本发明提供了一种聚合物锂离子电池硅碳石墨负极浆料及其制备方法，可增加负极克容量的同时很好地缓解硅碳材料在充放电过程中出现的体积效应，并提高负极片的粘结力和柔韧性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种聚合物锂离子电池硅碳石墨负极浆料及其制备方法，所述硅碳石墨负极浆料及其制备方法包括以下步骤：

在循环冷却系统控制和设置真空条件下，

（1）往搅拌设备中加入98重量份的去离子水后加入1.4~1.8重量份的CMC（羧甲基纤维素钠）干粉，预搅拌后高速搅拌均匀得到CMC胶液；

（2）加入0.8~2.0重量份的LA133（丙烯腈多元共聚物），预搅拌后低速搅拌均匀；

（3）加入1.5~2.8重量份的PC（碳酸丙烯酯），低速搅拌均匀；

（4）加入0.7~1.5重量份的SP（导电炭黑），预搅拌后高速搅拌均匀；

（5）加入0.5~8.0重量份的硅碳和85~95重量份的人造石墨，预搅拌后高速搅拌均匀；

（6）加入2~5重量份的质量比为1:1的NMP（N-甲基吡咯烷酮）与去离子水的混合液，中速搅拌均匀；

（7）加入含1.5~2.4重量份的SBR（丁苯橡胶）的水乳液，中速搅拌均匀；

（8）加入3~10重量份的正丁醇或乙醇，低速搅拌均匀；

（9）加入适量去离子水中速搅拌均匀后转低速搅拌并抽真空充分除去气泡后测试浆料粘度，将浆料粘度调节为25±5℃下为2500~5000mPa.s；

（10）经筛网过筛后得到硅碳石墨负极浆料。