[发明专利]一种高功率锂离子电池用水系负极片及其制备方法

说明书

本发明涉及锂离子电池技术领域，公开了一种高功率锂离子电池用水系负极片及其制备方法。本发明专门针对高功率锂离子动力电池公开了一种水系负极片的的材料配方及配方比例，以纯水/去离子水作为溶剂，用价格低廉的水性粘结剂制备负极极片；公开了一种更高效，更环保，时间和成本节约型的匀浆制备工艺，解决匀浆过程中的团聚和沉降等问题；此外还公开了一种高功率电池负极片的涂布参数及碾压密度，进而保证高功率极片的一致性和低内阻，排除极片起皮掉料的风险，实现电池的高功率特性和一致性。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种高功率锂离子电池用水系负极片及其制备方法。

背景技术

锂离子电池相对于铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池具有更高的能量密度、自放电小、循环寿命长等优点，当前已广泛应用于消费电子领域。随着降低污染及碳排放量的要求，目前世界各国都在大力发展HEV等清洁能源来降低油耗，许多应用场合，如HEV在车辆启动时需要很大的启动电流、刹车时需要在很短的时间内回收能量，对于电池的要求为功率要高。

高功率电池主要是指需要充放电电流较大、功率较大的锂离子电池；负极片是指有负极活性物质和金属集流体构成的具有存储锂离子功能的电极，锂离子电池负极重要性体现在一方面决定整体电池的电压，另一方面决定电池SEI膜的形成，尤其对电池存储日历寿命有重要影响。对于高功率电芯，功率密度是其重要衡量指标，功率密度与电池的内阻有直接关系，电池的内阻又跟极片的内阻密不可分，所以，提升电池功率密度要从同时从极片及原材料开始。

传统负极片制备研究普遍都是针对能量型EV用锂离子电池而开发，很少专门针对高功率电池负极片工艺的研究，尤其是针对48V应用电池的研究特别少。公开号为CN110071271A，公开日2019年7月30日的中国专利公开了一种高功率锂离子动力电池负极材料的制备方法及负极材料与应用，制备包括以下步骤：将1.4％～1.6％LiOH·H₂O和98.6％～98.4％钛的化合物混合于溶剂中，经过水热反应、抽滤、干燥和研磨后得到复合相Li₄Ti₅O₁₂/Li₂TiO₃负极材料。相比于钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂)，该负极材料能够明显提高锂离子电池的充电功率和可逆容量，具有较好的安全性能。

目前针对高功率锂离子电池负极片的制备，大部分是采用有机溶剂的有机体系负极极片，有机溶剂易挥发，污染大；制备的浆料会有分散不好的问题(团聚和沉降等)；此外，在高倍率、大电流使用中，电池负极会出现阻值大和易起皮掉料的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高功率锂离子电池用水系负极片及其制备方法。本发明专门针对高功率锂离子动力电池公开了一种水系负极片的的材料配方及配方比例，以纯水/去离子水作为溶剂，用价格低廉的水性粘结剂制备负极极片；公开了一种更高效，更环保，时间和成本节约型的匀浆制备工艺，解决匀浆过程中的团聚和沉降等问题；此外还公开了一种高功率电池负极片的涂布参数及碾压密度。

本发明的具体技术方案为：一种高功率锂离子电池用水系负极片，所述负极片的负极浆料包括负极活性物质、导电剂、粘结剂、增稠剂和溶剂，所述负极浆料各组分的质量份数为：95～96份负极活性物质、1～1.5份导电剂、1.5～2份粘结剂、1～1.5份增稠剂、130～150份溶剂；所述溶剂为纯水和/或去离子水。

本发明专门针对高功率锂离子动力电池公开了一种水系负极片的的材料配方及配方比例，以纯水/去离子水作为溶剂，用价格低廉的水性粘结剂制备负极极片，解决了有机溶剂易挥发，污染大的问题。

作为优选，所述的负极活性物质为人造石墨、天然石墨中的一种或几种；所述负极活性物质的粒度为：2μm≤D10≤4μm、5μm≤D50≤8μm、9μm≤D90≤16μm；所述负极活性物质的比表面积为1～2.5m²/g。