本發明專利技術提供了負極漿料及其制備方法、負極片和鋰離子電池。該負極漿料包括：硬質硅基顆粒、顆粒狀導電劑、線性導電劑、粘結劑和溶劑，硬質硅基顆粒的硬度為50HV～200HV。由此，該負極漿料具有較佳的分散體系，顆粒狀導電劑均勻的粘附在線性導電劑的表面，顆粒狀導電劑和線性導電劑兩者形成均一相包裹在硬質硅基顆粒的表面，進而形成均一的三維導電網絡，提高負極漿料的導電性能，并同時有效地抑制硬質硅基顆粒的膨脹；同時進一步降低導電劑的用量，實現線性導電劑的低含量、高包覆率的漿料分散體系，改善了鋰離子電池的循環、倍率等性能。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電池，具體的，涉及負極漿料及其制備方法、負極片和鋰離子電池。
技術介紹
1、鋰離子電池因其高能量密度而成為大多數電子產品中最常用的儲能設備，從各種便攜式設備到電動汽車。然而，隨著鋰離子電池的發展，對電池的續航需求也在增加。硅具有高理論比容量、低工作電位、來源豐富等優點，是一種很有前途的鋰離子電池負極材料。然而，硅基電極的實際應用存在兩個挑戰：首先，硅的本征電導率差通常會導致整個電極中的電荷分布不均勻，活性材料利用率有限；其次，在嵌鋰/脫鋰反應過程中，硅的體積變化(>300％)非常大，導致嚴重的應力集中，這通常會導致硅顆粒粉碎與導電網絡斷開，從而在幾個循環中容量快速衰減。因此，在硅基電極中構建穩定的導電網絡對于實際應用至關重要。
2、目前，鋰離子電池常用的導電劑有super?p、科琴黑、乙炔黑等零維顆粒狀導電劑和碳納米管、碳纖維等一維線狀導電劑。顆粒狀導電劑和硅基顆粒是剛性的點點接觸，以及顆粒狀導電劑非極性表面與硅基材料極性表面之間的界面相互作用不匹配，即顆粒狀導電劑與硅基負極之間的界面接觸非常弱，因此，導電網絡將在多次重復循環中被損壞。另外，顆粒狀導電劑在漿料制備過程中因范德華力極容易二次團聚，造成導電網絡不均勻。線狀導電劑與硅基負極是點線接觸，線狀導電劑中碳納米管具有一維結構，其中，高長徑比的碳納米管可以在硅基負極中構建長程導電網絡，然而，碳納米管因范德華力易團聚為束、分散性差。由此可見，導電劑易發生二次團聚，導致與硅基顆粒之間分散不均。
技術實現思路
1、本專利技術旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本專利技術的一個目的在于提出一種負極漿料，該負極漿料中各成分分散較為均勻，可以有效避免導電劑在制備漿料過程的二次團聚的問題。
2、在本專利技術的一個方面，本專利技術提供了一種負極漿料。根據本專利技術的實施例，該負極漿料包括：硬質硅基顆粒、顆粒狀導電劑、線性導電劑、粘結劑和溶劑，所述硬質硅基顆粒的硬度為50hv～200hv。由此，該負極漿料具有較佳的分散體系，具體的：通過在負極漿料中使用上述硬度的硬質硅基顆粒，在制備負極漿料的過程中，硬質硅基顆粒之間的相互碰撞，可以有效抑制顆粒狀導電劑因范德華力而引起的二次團聚的問題，或者說硬質硅基顆粒之間的相互碰撞可以將預發生二次團聚的顆粒狀導電劑撞擊散開，進而使得顆粒狀導電劑均勻的粘附在線性導電劑的表面，顆粒狀導電劑和線性導電劑兩者形成均一相包裹在硬質硅基顆粒的表面，進而形成均一的三維導電網絡，提高負極漿料的導電性能，并同時有效地抑制硬質硅基顆粒的膨脹；而且由于避免了顆粒狀導電劑的團聚，故而使用少量的導電劑便可以將硬質硅基顆粒表面包裹，即是說本專利技術的上述技術方案可以進一步降低導電劑的用量，實現線性導電劑的低含量、高包覆率的漿料分散體系，同時改善使用該負極漿料的鋰離子電池的循環、倍率等性能。
3、根據本專利技術的實施例，所述硬質硅基顆粒的粒徑d50為3μm～10μm。
4、根據本專利技術的實施例，所述硬質硅基顆粒、所述顆粒狀導電劑、所述線性導電劑、所述粘結劑的質量比為(80～98)：(0.05～10)：(0.001～1)：(1～20)。
5、根據本專利技術的實施例，所述硬質硅基顆粒為球形或似球形。
6、根據本專利技術的實施例，所述硬質硅基顆粒包括siox@c、si@c、si/c、微米si、sio、新型硅碳中的至少一種；所述顆粒狀導電劑包括super?p、科琴黑、乙炔黑和石墨中的至少一種；所述線性導電劑包括單壁碳納米管和多壁碳納米管中的至少一種；所述溶劑為水或者nmp中的至少一種。
7、在本專利技術的另一個方面，本專利技術提供了一種制備前面所述的負極漿料的方法。根據本專利技術的實施例，制備負極漿料的方法包括：將硬質硅基顆粒、顆粒狀導電劑、線性導電劑、粘結劑和溶劑進行第一混合，得到混合漿料；將所述混合漿料在預定壓力下進行第二混合，得到所述負極漿料。由此，上述方法可以制備得到均相的負極漿料，具體的：混合漿料在第二混合的過程中，硬質硅基顆粒之間的相互碰撞，可以有效抑制顆粒狀導電劑因范德華力而引起的二次團聚的問題，或者說硬質硅基顆粒之間的相互碰撞可以將預發生二次團聚的顆粒導電劑撞擊散開，進而使得顆粒狀導電劑均勻的粘附在線性導電劑的表面，顆粒狀導電劑和線性導電劑兩者形成均一相包裹在硬質硅基顆粒的表面，進而形成均一的三維導電網絡，提高負極漿料的導電性能，并同時有效地抑制了硬質硅基顆粒的膨脹；而且由于避免了顆粒狀導電劑的團聚，故而使用少量的導電劑便可以將硬質硅基顆粒表面包裹，即是說本專利技術的上述技術方案可以進一步降低導電劑的用量，同時改善使用該負極漿料的鋰離子電池的循環、倍率等性能，進一步的，上述方法簡單易實施、效率較高，便于工業化生產和管理。
8、根據本專利技術的實施例，所述預定壓力為3000psi～30000psi。
9、根據本專利技術的實施例，所述混合漿料的固含量為25％～60％。
10、根據本專利技術的實施例，得到所述混合漿料的方法包括：將所述線性導電劑配制為線性導電漿料；將所述粘結劑與所述溶劑混合配制為粘結劑膠液；將所述硬質硅基顆粒、所述顆粒狀導電劑、所述線性導電漿料、所述粘結劑膠液和所述溶劑混合攪拌，得到所述混合漿料。
11、根據本專利技術的實施例，所述線性導電劑包括單壁碳納米管和多壁碳納米管中的至少一種，其中，在所述線性導電漿料中，所述單壁碳納米管的平均長度為5μm～15μm，所述多壁碳納米管的平均長度為5μm～30μm。
12、在本專利技術的又一個方面，本專利技術提供了一種負極片。根據本專利技術的實施例，該負極片是由前面所述的負極漿料制備得到的。由此，本專利技術的該負極片具有良好的導電性，進而有助于改善使用該負極片的鋰離子電池的循環、倍率等性能。本領域技術人員可以理解，該負極片具有前面所述的負極漿料的所有特征和優點，在此不再過多贅述。
13、在本專利技術的又一個方面，本專利技術提供了一種鋰離子電池。根據本專利技術的實施例，該鋰離子電池包括前面所述的負極片。由此，本專利技術的鋰離子電池具有較佳的循環、倍率等性能。本領域技術人員可以理解，該鋰離子電池具有前面所述的負極漿料的所有特征和優點，在此不再過多贅述。
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【技術保護點】
1.一種負極漿料，其特征在于，包括：硬質硅基顆粒、顆粒狀導電劑、線性導電劑、粘結劑和溶劑，所述硬質硅基顆粒的硬度為50HV～200HV。
2.根據權利要求1所述的負極漿料，其特征在于，所述硬質硅基顆粒的粒徑D50為3μm～10μm。
3.根據權利要求1所述的負極漿料，其特征在于，所述硬質硅基顆粒、所述顆粒狀導電劑、所述線性導電劑、所述粘結劑的質量比為(80～98)：(0.05～10)：(0.001～1)：(1～20)。
4.根據權利要求1所述的負極漿料，其特征在于，所述硬質硅基顆粒為球形或似球形。
5.根據權利要求1～4中任一項所述的負極漿料，其特征在于，所述硬質硅基顆粒包括SiOx@C、Si@C、Si/C、微米Si、SiO、新型硅碳中的至少一種；
6.一種制備權利要求1～5中任一項所述的負極漿料的方法，其特征在于，包括：
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述預定壓力為3000psi～30000psi。
8.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述混合漿料的固含量為25％～60％。p>
9.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，得到所述混合漿料的方法包括：
10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，所述線性導電劑包括單壁碳納米管和多壁碳納米管中的至少一種，其中，
11.一種負極片，其特征在于，是由權利要求1～5中任一項所述的負極漿料制備得到的。
12.一種鋰離子電池，其特征在于，包括權利要求11所述的負極片。
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【技術特征摘要】
1.一種負極漿料，其特征在于，包括：硬質硅基顆粒、顆粒狀導電劑、線性導電劑、粘結劑和溶劑，所述硬質硅基顆粒的硬度為50hv～200hv。
2.根據權利要求1所述的負極漿料，其特征在于，所述硬質硅基顆粒的粒徑d50為3μm～10μm。
3.根據權利要求1所述的負極漿料，其特征在于，所述硬質硅基顆粒、所述顆粒狀導電劑、所述線性導電劑、所述粘結劑的質量比為(80～98)：(0.05～10)：(0.001～1)：(1～20)。
4.根據權利要求1所述的負極漿料，其特征在于，所述硬質硅基顆粒為球形或似球形。
5.根據權利要求1～4中任一項所述的負極漿料，其特征在于，所述硬質硅基顆粒包括siox@c、si@c、si/c、微米si、sio、新型...
【專利技術屬性】
技術研發人員：高亞玲，陳國鴻，葉啟開，鄭超，賈金超，
申請(專利權)人：甬江實驗室，
類型：發明
國別省市：
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