一种负极的制备方法

本发明属于锂离子电池，具体涉及一种负极的制备方法。

背景技术：

1、锂离子电池具有高能量密度、长循环寿命、高安全性、宽工作温度等特点，目前被广泛投入各大行业中使用。为了满足这一亟需，增加电极厚度是提高锂离子电池能量密度最直接的方式之一。然而，高容量厚电极由于其脆性及较差的粘附性，导致电极/电池柔性显著下降，甚至锂离子电池的正负极浆料制备的优劣直接影响电池的质量及其产品的性能。

2、现有技术公开了一种二次电池用电极及其制造方法，该电极包含用于在外部导线和电极活性材料之间传递电子的集电器以及施涂到集电器上的电极混合物层，其中电极混合物层包含交联聚合物、电极活性材料和粘合剂，所述交联聚合物是第一聚合单体和第二聚合单体交联形成具有互穿网络结构的高分子聚合物。然而，这会增加整体生产成本和生产线的复杂性和难度。此外，现有技术大多使用pvdf作为粘结剂，然而pvdf均聚物的结晶度可达65%~78%，高结晶度的粘结剂在电池的使用过程中易发生脆断具有很大的安全隐患。因此，亟需开发一种新型有效的复合粘结剂，能够在制备厚电极的基础上，防止电极在使用过程中发生脆端。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种负极的制备方法，本发明提供的方法制备得到的电极，能够保证在厚电极的基础上，防止电极在使用过程中发生开裂。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明提供了一种负极的制备方法，包括以下步骤：

4、将负极活性材料、导电剂和水混合，得到固体浆料；

5、将所述固体浆料、羧甲基纤维素钠、辅助粘结剂、增韧剂和水混合，得到浆料；所述辅助粘结剂具有刚性链结构，所述增韧剂具有柔性共聚物链结构；

6、将所述浆料涂覆在集流体的表面，干燥后得到所述负极。

7、优选的，所述负极活性材料包括石墨和/或硅碳；

8、所述导电剂包括科琴黑、乙炔黑、石墨烯和碳纳米管中的一种或几种。

9、优选的，所述负极活性材料和导电剂的质量比为80~106：1；

10、所述固体浆料中负极活性材料和导电剂的总质量和水的质量比为0.8~1.5：1。

11、优选的，所述负极活性材料、导电剂和水混合的方式为机械均质，所述机械均质的频率为50~90hz，时间为1~5h。

12、优选的，所述辅助粘结剂包括水性pvdf、水性136d、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚丙烯酸钠、海藻酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇缩丁醛、羟丙基甲基纤维素、聚四氟乙烯和羧甲基壳聚糖中的一种或几种。

13、优选的，所述增韧剂包括丙烯酸酯类乳液、苯丙乳液、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物乳液、氯丁橡胶乳液、聚氨酯乳液和聚醋酸乙烯酯乳液中的一种或几种。

14、优选的，所述浆料中负极活性材料的质量百分含量为90~98%，导电剂的质量百分含量为0.9~1.3%，羧甲基纤维素钠、辅助粘结剂和增韧剂总质量占所述浆料质量的0.7~9.1%。

15、优选的，所述涂覆的条件包括：采用1000μm刮刀、以3~8cm/s的速度进行涂布；

16、所述涂覆的涂覆量为0.3~0.7ml/cm2。

17、优选的，所述干燥包括依次进行第一干燥和第二干燥；

18、所述第一干燥的温度为60~90℃，时间为10~30min；

19、所述第二干燥的温度为60~90℃，时间为12~24h，所述第二干燥在真空条件下进行。

20、优选的，所述负极的负载量大于等于50mg/cm2。

21、本发明提供了一种负极的制备方法，包括以下步骤：将负极活性材料、导电剂和水混合，得到固体浆料；将所述固体浆料、羧甲基纤维素钠、辅助粘结剂、增韧剂和水混合，得到浆料；所述辅助粘结剂具有刚性链结构，所述增韧剂具有柔性共聚物链结构；将所述浆料涂覆在集流体的表面，干燥后得到所述负极。本发明将具有刚性链结构的粘结剂和具有柔性共聚物链的增韧剂结合使用，所得到的体系具有高灵活性，使其既能够提供良好的粘结强度，又能在电极材料中发挥增韧作用，防止厚电极在涂覆及充放电过程中的开裂。同时具有工艺简单，成本低廉，有利于大规模生产的特点。

技术特征：

1.一种负极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述负极活性材料包括石墨和/或硅碳；

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述负极活性材料和导电剂的质量比为80~106：1；

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述负极活性材料、导电剂和水混合的方式为机械均质，所述机械均质的频率为50~90hz，时间为1~5h。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述辅助粘结剂包括水性pvdf、水性136d、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚丙烯酸钠、海藻酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇缩丁醛、羟丙基甲基纤维素、聚四氟乙烯和羧甲基壳聚糖中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述增韧剂包括丙烯酸酯类乳液、苯丙乳液、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物乳液、氯丁橡胶乳液、聚氨酯乳液和聚醋酸乙烯酯乳液中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述浆料中负极活性材料的质量百分含量为90~98%，导电剂的质量百分含量为0.9~1.3%，羧甲基纤维素钠、辅助粘结剂和增韧剂总质量占所述浆料质量的0.7~9.1%。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述涂覆的条件包括：采用1000μm刮刀、以3~8cm/s的速度进行涂布；

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述干燥包括依次进行第一干燥和第二干燥；

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述负极的负载量大于等于50mg/cm2。

技术总结本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种负极的制备方法。本发明提供了一种负极的制备方法，包括以下步骤：将负极活性材料、导电剂和水混合，得到固体浆料；将所述固体浆料、羧甲基纤维素钠、辅助粘结剂、增韧剂和水混合，得到浆料；所述辅助粘结剂具有刚性链结构，所述增韧剂具有柔性共聚物链结构；将所述浆料涂覆在集流体的表面，干燥后得到所述负极。本发明将具有刚性链结构的粘结剂和具有柔性共聚物链的增韧剂结合使用，所得到的体系具有高灵活性，使其既能够提供良好的粘结强度，又能在电极材料中发挥增韧作用，防止厚电极在涂覆及充放电过程中的开裂。同时具有工艺简单，成本低廉，有利于大规模生产的特点。技术研发人员：焦玉聪,谢延春,潘怡帆,武培怡受保护的技术使用者：东华大学技术研发日：技术公布日：2024/12/23