[发明专利]负极浆料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种负极浆料及其制备方法和应用，该负极浆料包括：氟化锂包覆锂粉、氧化物、单离子导体聚合物和有机溶剂，其中，所述单离子导体聚合物包括聚甲基丙烯磺酸锂、聚苯乙烯磺酸锂和全氟磺酸树脂锂中的至少之一。由此，通过将氟化锂包覆锂粉、氧化物、单离子导体聚合物和有机溶剂混合，可以形成均一且长期稳定存在的悬浮液，通过将该组成的负极浆料涂覆在SiOx/C电极上，可以提高电芯的首次效率，同时负极浆料中采用的该类单离子导体聚合物胶体在电极表面构建了一层离子快速通道，能有效提升SiOx/C电极的倍率性能，另外负极浆料中的氟化锂包覆锂粉还能降低操作过程中锂粉过度引起的起火危险。

技术领域

本发明属于材料领域，具体涉及一种负极浆料及其制备方法和应用。

背景技术

当前，锂离子电池作为成熟的储能单元，已经逐渐融入生活的每一个部分。生活中的手机、笔记本等电器均使用锂离子电池作为其储能单元，且近年来锂离子电池也逐渐被用在动力储能方面，如电动汽车。对锂离子电池来说，对其能量密度影响最多的因素应该是正极材料和负极材料。目前商品化使用的锂离子电池石墨负极材料存在较低的理论容量，进一步提升其容量的空间很小，远不能满足未来高容量长寿命电子设备的需求。金属及合金类材料是近年来研究较多的新型高效储锂负极材料体系，其中，硅氧材料因具有极高的理论比容量而备受关注，但其在首次充电时会形成一些不可逆容量副产物，从而导致电池的首次效率远远达不到应用标准。

电池的正极、负极分别是由各自的浆料涂覆于相应的集流体表面经干燥、辊压工艺而成。现有的合浆技术，通常用到活性物质、导电剂、增稠剂、粘结剂和溶剂，如CN107834023A公开了一种锂电子电池负极浆料，该方法存在粘度稳定性差的问题，而且工艺复杂，耗时长。对于稳定性差的浆料涂覆过程中会发生沉降，导致集流体上活性物质的涂覆量不稳定，这将严重影响电池性能。

因此，现有的负极浆料有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种负极浆料及其制备方法和应用，通过将氟化锂包覆锂粉、氧化物、单离子导体聚合物和有机溶剂混合，可以形成均一且长期稳定存在的悬浮液，通过将该组成的负极浆料涂覆在SiOx/C电极上，可以提高电芯的首次效率，同时负极浆料中采用的该类单离子导体聚合物胶体在电极表面构建了一层离子快速通道，能有效提升SiOx/C电极的倍率性能，另外负极浆料中的氟化锂包覆锂粉还能降低操作过程中锂粉过度引起的起火危险。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种负极浆料。根据本发明的实施例，所述负极浆料包括：氟化锂包覆锂粉、氧化物、单离子导体聚合物和有机溶剂，其中，所述单离子导体聚合物包括聚甲基丙烯磺酸锂、聚苯乙烯磺酸锂和全氟磺酸树脂锂中的至少之一。

根据本发明实施例的负极浆料，通过将氟化锂包覆锂粉、氧化物、单离子导体聚合物和有机溶剂混合，可以形成均一且长期稳定存在的悬浮液，从而解决现有负极浆料容易团聚、难于涂布的问题，并且将该组成的负极浆料涂覆在SiOx/C电极上，可以提高电芯的首次效率，同时负极浆料中采用的该类单离子导体聚合物胶体在电极表面构建了一层离子快速通道，能有效提升SiOx/C电极的倍率性能，另外负极浆料中的氟化锂包覆锂粉还能降低操作过程中锂粉过度引起的起火危险。

另外，根据本发明上述实施例的隔膜还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述氟化锂包覆锂粉、所述氧化物、所述单离子导体聚合物和所述有机溶剂的质量比为(1.0～2.5)：(7～12)：(0.01～0.04)：(50～120)。由此，可以提高电池的首次效率和倍率性能。

在本发明的一些实施例中，所述氟化锂包覆锂粉的粒径为20～30μm，由此，可以提高电池的首次效率和倍率性能。

在本发明的一些实施例中，所述氟化锂包覆锂粉上的氟化锂包覆层厚度为10nm～100nm。由此，氟化锂包覆层可在电解液中溶解将活泼金属暴露出来满足补锂需求。