锂离子电池负极添加剂、负极浆料及制备方法、负极片和锂离子电池与流程

本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种锂离子电池负极添加剂、负极浆料及制备方法、负极片和锂离子电池。

背景技术：

1、在政策和市场的双轮驱动下，国内新能源汽车销量达到了持续性的暴发性增长，为动力电池带来增长，随着磷酸铁锂电池技术的持续优化，能量密度改善，长寿命优势凸显，在现阶段固态、钠离子电池尚未形成大规模应用的背景下，锂离子电池占得市场先机。随着动力市场对电池能量密度的要求不断提高，极片涂覆量也随之增加，与此同时带来的问题是极片在涂覆烘干过程中易发生开裂，这不仅会降低生产效率、还会造成极片质量变差，极片掉粉、电阻增大，粘结力变差等，甚至会恶化电池的循环性能。

2、为了改善极片在涂覆过程中发生的开裂现象，目前有两种改善的方法，一种是调节涂覆烘干过程中烘箱的参数，包括烘箱温度、走带速度、风速以及出风头位置等，还有一种方法是通过在匀浆过程中添加不同种类的添加剂，通过降低浆料的表面张力，减小涂层在干燥过程中的收缩应力，进而达到防止极片烘干裂纹的效果。例如cn114335528a公开了在负极浆料中加入n-甲基吡咯烷酮，达到解决负极极片涂覆开裂问题，但是n-甲基吡咯烷酮这种有机溶剂在烘干过程中会涉及到回收率低，进而对对环境造成污染；cn109841789公开了一种负极片涂覆改善的工艺，加入碳酸乙烯酯这种添加剂，但是碳酸乙烯酯在极片中的残留量高，会导致极片中电解液的局部粘度增大，恶化电池性能，且碳酸乙烯酯在匀浆过程中需要提前融化，无疑为电池制作增加了一道工序。cn110459773通过在负极浆料中加入1，3-丁二醇，改善了负极片表面涂覆缺陷，但是会恶化电池后期循环性能，1，3-丁二醇这种有机溶剂在烘干过程中会对环境造成污染。因此寻找一种既可以防止极片烘干过程发生开裂，又不会恶化电池性能的添加剂是非常重要的。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的缺点，提供一种锂离子电池负极添加剂、负极浆料及制备方法、负极片和锂离子电池。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、本发明提供了一种锂离子电池负极添加剂，包括聚合醇ax、聚合醇by以及聚合醇cz中的至少两种；其中，聚合醇ax、聚合醇by以及聚合醇cz的聚合度分别为px、py以及pz；3≤px≤9；5≤py≤12；10≤pz≤23；所述的锂离子电池负极添加剂与水的共沸点为80-100℃。

4、所述的聚合醇ax、聚合醇by以及聚合醇cz的聚合单体为丙烯醇和丁二醇中的至少一种。

5、聚合醇ax的聚合单体为丁二醇，px＝3；聚合醇by的聚合单体为丙烯醇，py＝10；聚合醇cz的聚合单体为丙烯醇，pz＝21。

6、本发明还提供了一种负极浆料，包括如上所述的锂离子电池负极添加剂和负极活性物质；锂离子电池负极添加剂的质量占负极活性物质干重的质量百分含量为0.02％-1.1％；优选为0.02％。

7、所述负极浆料还包括导电添加剂和粘结剂，按质量份所述负极浆料包括：负极活性物质86.0份-97.5份、导电添加剂0.5份-9.0份、以及粘结剂2.0份-5.0份。

8、所述的负极活性物质为人造石墨或天然石墨中的至少一种。

9、优选地，所述的导电添加剂为炭黑、导电石墨或碳纤维中的至少一种。

10、优选地，所述的粘结剂为纤维素、丁苯橡胶或改性丁苯橡胶中的至少一种。

11、本发明还提供了一种如上所述的负极浆料的制备方法，将负极活性物质制备成负极浆料，在制备过程中加入锂离子电池负极添加剂。

12、所述负极浆料的制备方法包括如下步骤：

13、(1)、将负极活性物质与导电剂按照组分量进行混合；

14、(2)、在步骤(1)得到的混合物中加入部分粘结剂与溶剂进行混合；

15、(3)、在步骤(2)得到的混合物中加入部分粘结剂与溶剂进行混合；

16、(4)、在步骤(3)得到的混合物中加入部分粘结剂与溶剂进行混合；

17、(5)、在步骤(4)得到的混合物中加入溶剂，调整浆料粘度至设定值，得到负极浆料；

18、其中，锂离子电池负极添加剂在步骤(2)、步骤(3)、步骤(4)中任意一项步骤或多项步骤分别加入；

19、优选地，步骤(4)调节浆料粘度后还加入剩余部分的粘结剂。

20、本发明还提供一种负极片，包括负极集流体和负极活性物质层，所述负极活性物质层采用如上所述的负极浆料制备得到。

21、本发明还提供一种锂离子电池，包括如上所述的负极片。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

23、由于在室温下，碳酸乙烯酯ec的沸点是248℃，1,3-丁二醇的沸点是203℃，nmp的沸点是202℃，在极片中的残留量非常高。且ec的大量残留会造成电解液粘度增大，锂盐聚集，局部锂盐浓度高。同时ec吸水的特性会使得排气时锂盐与水发生副反应，恶化电池的后期循环性能等。丁二醇和nmp沸点高，残留量大，增加电池中的界面阻抗，恶化电池后期性能。

24、因此，在本申请中加入了多种不同分子量组成的聚合醇ax、聚合醇by以及聚合醇cz中的至少两种，其与水共沸点在90℃附近，远低于ec/丁二醇/nmp，从而在极片中的残留量降低，可以有效避免对电池性能的影响。

25、同时，通过调节锂离子电池负极添加剂的比例来调节锂离子电池浆料的表面张力，使得溶剂在烘干过程中挥发均匀度增加，进而改善涂覆量升高造成的涂覆过程中极片表面开裂掉粉等问题。

26、总之，本发明提供的锂离子电池负极添加剂，能够有效调节锂离子电池负极浆料的表面张力，改善因为负极浆料的表面张力过高造成的极片涂覆过程开裂问题，提高极片良品率，提高生产效率；提高负极片在涂覆烘干过程中溶剂水的挥发均匀度，增大极片的孔隙率，一定程度上可以降低极片的曲折度，促进电解液浸润极片过程，改善电池后期循环性能，同时其在极片中的残留量低，减少与电解液中锂盐的一系列副反应，恶化电池后期的循环性能，最终改善锂离子电池的电化学性能，提高锂离子电池的综合性能。本发明提供的锂离子电池负极涂覆开裂的添加剂在制浆过程中不用进行预处理，工艺简单可行。

技术特征：

1.一种锂离子电池负极添加剂，其特征在于，包括聚合醇ax、聚合醇by以及聚合醇cz中的至少两种；其中，聚合醇ax、聚合醇by以及聚合醇cz的聚合度分别为px、py以及pz；3≤px≤9；5≤py≤12；10≤pz≤23；所述的锂离子电池负极添加剂与水的共沸点为80-100℃。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池负极添加剂，其特征在于，所述的聚合醇ax、聚合醇by以及聚合醇cz的聚合单体为丙烯醇和丁二醇中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池负极添加剂，其特征在于，聚合醇ax的聚合单体为丁二醇，px＝3；聚合醇by的聚合单体为丙烯醇，py＝10；聚合醇cz的聚合单体为丙烯醇，pz＝21。

4.一种负极浆料，其特征在于，包括权利要求1-3任一项所述的锂离子电池负极添加剂和负极活性物质；锂离子电池负极添加剂的质量占负极活性物质干重的质量百分含量为0.02％-1.1％；优选为0.02％。

5.根据权利要求4所述的负极浆料，其特征在于，所述负极浆料还包括导电添加剂和粘结剂，按质量份所述负极浆料包括：负极活性物质86.0份-97.5份、导电添加剂0.5份-9.0份、以及粘结剂2.0份-5.0份。

6.根据权利要求5所述的负极浆料，其特征在于，所述的负极活性物质为人造石墨或天然石墨中的至少一种；

7.一种权利要求4-6任一项所述的负极浆料的制备方法，其特征在于，将负极活性物质制备成负极浆料，在制备过程中加入锂离子电池负极添加剂。

8.根据权利要求7所述的负极浆料的制备方法，其特征在于，所述负极浆料的制备方法包括如下步骤：

9.一种负极片，其特征在于，包括负极集流体和负极活性物质层，所述负极活性物质层采用权利要求4-6之一所述的负极浆料制备得到。

10.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求9所述的负极片。

技术总结
本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种锂离子电池负极添加剂、负极浆料及制备方法和锂离子电池。添加剂包括聚合醇Ax、聚合醇By以及聚合醇Cz中的至少两种；其中，聚合醇Ax、聚合醇By以及聚合醇Cz的聚合度分别为Px、Py以及Pz；3≤Px≤9；5≤Py≤12；10≤Pz≤23；所述的锂离子电池负极添加剂与水的共沸点为80‑100℃。本发明提供的锂离子电池负极添加剂，能够有效调节锂离子电池负极浆料的表面张力，改善因为负极浆料的表面张力过高造成的极片涂覆过程开裂问题，提高极片良品率，提高生产效率。

技术研发人员：王蓓蓓,王浩,刘欢,赵李鹏,曾涛
受保护的技术使用者：力神（青岛）新能源有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14