[发明专利]锂离子电池负极材料和锂离子电池

说明书

本发明涉及锂离子电池技术领域，公开了一种锂离子电池负极材料和一种由此制备的锂离子电池。所述负极材料含有石墨材料、导电剂、粘结剂、增稠剂以及由式(1)表示的化合物。采用该负极材料制备的锂离子电池可以提升首次充放电效率，降低初期阻抗，同时还可以提高锂离子电池在高温下的存储和循环性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池负极材料和一种由此制备的锂离子电池。

背景技术

锂离子电池因具有工作电压高、循环寿命长、能量密度大和无记忆效应等优势，自1991年投入市场后，迅速实现了在移动通讯、笔记本电脑等领域的广泛应用。同时，随着锂离子电池技术的不断进步和发展，锂离子电池在新能源汽车和军工领域都具有广阔的应用前景。

锂离子电池充放电的过程是锂离子在正负极上脱嵌与嵌入的过程。其中，锂离子电池负极材料的开发与制备是提高锂离子电池性能的关键因素之一。

水系石墨负极浆料一般采用羧甲基纤维素钠(CMC)为增稠剂，采用丁苯橡胶(SBR)为粘结剂，采用导电碳黑SuperP为导电剂，并采用去离子水为溶剂。随着人们对电池能量密度要求的增加，负极涂布面密度越来越大，从而使得由负极石墨材料本身的疏水性导致的负极浆料不均匀、易结块和易开裂等现象更加明显。

为了使负极材料分散的更加均匀，常加入1重量％以下的碳酸乙烯酯(EC)/N-甲基吡咯烷酮(NMP)混合溶液来改善石墨与水的浸润情况，同时提升加热过程中负极溶剂挥发过程的均匀性，从而改善负极浆料的界面，提高负极片的涂布质量。但由于NMP无法完全蒸发，残余的NMP会降低电池首次充放电效率，劣化初期性能。因此，在改善负极涂布工艺的同时，保持和进一步提升电池的初期性能，是锂离子电池水系负极材料面临的一个难题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的锂离子电池水系负极材料的问题，提供一种锂离子电池负极材料和采用该负极材料制备的锂离子电池，采用该负极材料制备的锂离子电池可以提升首次充放电效率，降低初期阻抗，同时还可以提高锂离子电池在高温下的存储和循环性能。

本发明的发明人经过深入的研究发现，当锂离子电池的负极材料中含有式(1)表示的化合物时，锂离子电池的首次充放电效率会得到显著提高，锂离子电池的初期阻抗会显著降低，同时还可以提高锂离子电池的高温循环和存储性能，从而完成了本发明。

对于式(1)表示的化合物的作用机理虽然不十分清楚，但本发明的发明人推测其作用机理为：在制备锂离子电池负极的过程中，含有式(1)表示的化合物的负极浆料可以有效缓解石墨材料的疏水性，提高石墨材料在水中的分散性，从而改善负极浆料的界面，改善加热过程中水分挥发的均匀性，从而有效抑制涂布过程中负极开裂的现象。另外，式(1)表示的化合物与锂离子电池常用的溶剂体系具有良好的相溶性，残余的式(1)表示的化合物在注液后可以提升电解液在负极的浸润效果，提高参与充放电过程的负极活性物质含量，并且在增加电解液在负极浸润的过程中，式(1)表示的化合物也可以通过扩散的方式富集在电池负极的表面，在充放电过程中发生聚合作用，成为SEI膜的组分，降低溶剂在负极不必要的消耗与锂离子的损失，从而提升非水电解液电池首次充放电效率，提升电池的容量发挥。

由此，本发明第一方面提供一种电池负极材料，所述负极材料含有石墨材料、导电剂、粘结剂、增稠剂以及由下述式(1)表示的化合物，

式(1)中，R₁为碳原子数2-20的亚烃基，且所述亚烃基含有链状烷基、环烷基和芳香基中的一种或多种；

R₂为胺基、下述式(2)表示的基团和下述式(3)表示的基团中的一种；