CN109301218A - 一种锰酸锂电池负极的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种锰酸锂电池负极的制备方法,所述负极材料是将负极浆料均匀涂覆在Si‑As‑Se/C复合纳米负极材料铜箔上,80℃干燥10‑12h固化后,利用碾压机碾压至30‑70μm,再用冲片机冲制得到;所述负极浆料由氮甲基吡咯烷酮、Si‑As‑Se/C复合纳米负极材料、粘结剂、增稠剂、导电剂、成膜剂、造孔剂、抗氧剂制得。本发明原料来源广,制备方法简单,制得的负极材料电化学性能优异,可广泛应用在现代市场锂电池领域中。

Description

一种锰酸锂电池负极的制备方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域,具体涉及一种锰酸锂电池负极。
背景技术
锂电池是20世纪90年代迅速发展起来的新一代二次电池,广泛用于小型便携式电子通讯产品和电动交通工具。传统镍氢电池、镍镉电池、铅酸电池受锂电池销售配套化影响,其手机和笔记本电脑锂电池高端市场已被挤占,锂电池需求量相应大幅增加。
尖晶石型钛酸锂(Li4Ti5O12)具有碳材料所不具备的特点:属于零应变材料,充放电过程中的骨架保持不变;充放电平台高[1.5V(vs.Li/Li+)],不会发生金属锂的沉积;具有Li+三维扩散通道,Li+扩散系数比碳负极材料高1个数量级。以Li4Ti5O12取代碳材料作为负极,可改善锂离子电池的安全性和功率性能,延长循环寿命。与钴酸锂(LiCoO2)相比,尖晶石型锰酸锂(LiMn2O4)具有原料丰富、价格低、无环境污染、易回收、电位高和安全性好等优点。
负极浆料的优劣及组成是显著影响锂离子电池性能与循环寿命的重要因素,甚至成为其制约因素。目前的锂离子电池负极浆料可分为油性浆料和水性浆料,其区分依据为溶剂的极性。油性浆料多使用氮甲基吡咯烷酮为溶剂,聚偏氟乙烯为粘结剂。水性浆料则以水为溶剂,羧甲基纤维素钠为增稠剂,丁苯橡胶乳液为粘结剂。水性浆料以其成本较低,环境压力小而得到了工厂的普遍使用。传统方法制备负极浆料是将活性物质、增稠剂、导电剂、粘结剂依次添加并搅拌而制得,然而这种方式不利于搅拌均匀且整个制备过程耗时较长。此外,在实际生产过程中亦常出现由于负极浆料稳定性较差,使得长时间存放发生沉降、结块的现象,后期加工性能较差,影响着导电性能和工作效率。在负极组成上,除了负极浆料外,电解液和成膜剂也是至关重要的组成部分,关系着固体电解质相界面(SEI)膜的化学组成、结构和稳定性等,是决定锂离子电池碳负极和电解液相容性的关键。此外,造孔剂也将影响着负极片的孔隙率,孔隙分布均匀,有利于提高了锂离子的传导,使所制得的锂离子电池的倍率性能与高温循环性能得到了提高。在目前的生产应用中,尤其改善电池的内阻,提升电池的倍率性能和高循环性能,选择更为高效成膜剂、造孔剂的添加工艺和组成,是锂离子电池品质的重要影响因素。
因此,探索一种更为有效且稳定的负极浆料组成及制备方法,提高负极浆料的分散效果,降低电池的内阻,提升电池的倍率性能和高功率下循环寿命,从而提高电池的各种电化学性能无疑具有重要的意义。
发明内容
为了解决上述的技术问题,本发明提供一种锰酸锂电池负极的制备方法,其目的在于,通过制备Si-As-Se/C复合纳米负极材料,并涂覆高效能负极浆料,该负极浆料以合理比例添加粘结剂、导电剂以及其他成分等,使得电池具有较好的电化学性能,循环次数在1000次时,电池的容量保持率在90%以上;负极在0.5C倍率放电时,得到的电池比容量550-620mAh/g,在10C倍率放电时,比容量为510-530mAh/g,在15C倍率放电时,比容量为480-500mAh/g。
本发明提供一种锰酸锂电池负极的制备方法,所述负极材料是将负极浆料均匀涂覆在Si-As-Se/C复合纳米负极材料铜箔上,80℃干燥10-12h固化后,利用碾压机碾压至30-70μm,再用冲片机冲制得到;所述负极浆料由氮甲基吡咯烷酮、Si-As-Se/C复合纳米负极材料、粘结剂、增稠剂、导电剂、成膜剂、造孔剂、抗氧剂制得,所述氮甲基吡咯烷酮100-120份、所述Si-As-Se/C复合纳米负极材料80-100份、所述粘结剂5-10份、所述增稠剂5-15份、所述导电剂10-20份、所述成膜剂5-20份、所述造孔剂1-10份、所述抗氧剂5-15份;
所述Si-As-Se/C复合纳米负极材料的制备方法如下:
(1)称取适量的聚丙烯腈溶解至DMSO溶液中,搅拌至完全溶解,配置成10%的聚丙烯腈/DMSO溶液,加入纳米硅粉继续搅拌均匀;
(2)称取乙酸砷、乙酸硒醚溶于DMSO中,搅拌至完全溶解;
(3)将步骤(1)和步骤(2)中得到的两种溶液混合,搅拌均匀后高压静电纺丝,得到无纺布膜,至于空气中预氧化2-5h,于270℃以5℃/min的升温速率低温焙烧5h,在Ar气条件下至于马弗炉400-600℃高温煅烧3-6h,碳化后制得;
所述乙酸砷、乙酸硒醚与纳米硅粉的物质的量之比为3:2:10;
所述负极浆料的制备方法如下:将Si-As-Se/C复合纳米负极材料、粘结剂、增稠剂、导电剂、抗氧剂溶于氮甲基吡咯烷酮中,超声混合溶解,搅拌均匀,加入造孔剂,升温至70℃,搅拌溶解,加入成膜剂,升至85℃,搅拌均匀,冷至室温,得到胶状浆液,制得,。
作为本发明进一步的改进,高压静电纺丝步骤条件为电压15KV,温度为30-40℃,滚筒转速为50r/min,固化距离为10-12cm。
作为本发明进一步的改进,负极浆料由以下重量份原料制备而成:氮甲基吡咯烷酮105-112份、Si-As-Se/C复合纳米负极材料85-93份、粘结剂7-9份、增稠剂7-12份、导电剂12-17份、成膜剂9-15份、造孔剂3-7份、抗氧剂8-13份。
作为本发明进一步的改进,负极浆料由以下重量份原料制备而成:氮甲基吡咯烷酮110份、Si-As-Se/C复合纳米负极材料89份、粘结剂8份、增稠剂9份、导电剂15份、成膜剂13份、造孔剂6份、抗氧剂12份。
作为本发明进一步的改进,粘结剂选自聚乙烯醇、LA132、聚四氟乙烯、聚氨酯、羧甲基纤维素钠或氟化橡胶中的一种。
作为本发明进一步的改进,增稠剂选自甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、丙烯酸、甲基丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯、卡波树脂、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、顺丁橡胶、丁苯橡胶、聚氨酯、改性聚脲或低分子聚乙烯蜡中的一种或几种。
作为本发明进一步的改进,导电剂选自乙炔黑、Super P、Super S、350G、碳纤维、碳纳米管或科琴黑中的一种或几种。
作为本发明进一步的改进,成膜剂为硝酸纤维成膜剂。
作为本发明进一步的改进,造孔剂选自PS微球、PMMA微球、陶瓷微珠、煤粉或炭黑中的一种。
作为本发明进一步的改进,抗氧剂选自二苯胺、对苯二胺、二氢喹啉、2,6-三级丁基-4-甲基苯酚、双(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚或四〔β-(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯中的一种或几种。
本发明具有如下有益效果:
1.本发明通过制备Si-As-Se/C复合纳米负极材料,并涂覆高效能负极浆料,该负极浆料以合理比例添加粘结剂、导电剂以及其他成分等,使得电池具有较好的电化学性能,循环次数在1000次时,电池的容量保持率在90%以上;负极在0.5C倍率放电时,得到的电池比容量550-620mAh/g,在10C倍率放电时,比容量为510-530mAh/g,在15C倍率放电时,比容量为480-500mAh/g;
2.本发明原料来源广,制备方法简单,制得的负极材料电化学性能优异,可广泛应用在现代市场锂电池领域中。。
附图说明
图1为锰酸锂电池负极的制备工艺图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所述的实施例只是本发明的部分具有代表性的实施例,而不是全部实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所有实施例都属于本发明的保护范围。
实施例1锰酸锂电池负极的制备
一、负极浆料的制备:
氮甲基吡咯烷酮100份、Si-As-Se/C复合纳米负极材料80份、氟化橡胶5份、羧甲基纤维素5份、科琴黑10份、硝酸纤维成膜剂5份、炭黑1份、二苯胺5份;
制备方法如下:将Si-As-Se/C复合纳米负极材料、氟化橡胶、羧甲基纤维素、科琴黑、二苯胺溶于氮甲基吡咯烷酮中,超声混合溶解,搅拌均匀,加入炭黑,升温至70℃,搅拌溶解,加入硝酸纤维成膜剂,升至85℃,搅拌均匀,冷至室温,得到胶状浆液,制得。
二、Si-As-Se/C复合纳米负极材料的制备:
(1)称取适量的聚丙烯腈溶解至DMSO溶液中,搅拌至完全溶解,配置成10%的聚丙烯腈/DMSO溶液,加入10mol纳米硅粉继续搅拌均匀;
(2)称取3mol乙酸砷、2mol乙酸硒醚溶于DMSO中,搅拌至完全溶解;
(3)将步骤(1)和步骤(2)中得到的两种溶液混合,搅拌均匀后高压静电纺丝,高压静电纺丝步骤条件为电压15KV,温度为30℃,滚筒转速为50r/min,固化距离为10cm,得到无纺布膜,至于空气中预氧化2h,于270℃以5℃/min的升温速率低温焙烧5h,在Ar气条件下至于马弗炉400℃高温煅烧3h,碳化后制得。
三、锰酸锂电池负极的制备:
负极材料是将负极浆料均匀涂覆在Si-As-Se/C复合纳米负极材料铜箔上,80℃干燥10h固化后,利用碾压机碾压至30μm,再用冲片机冲制得到。
实施例2锰酸锂电池负极的制备
一、负极浆料的制备:
氮甲基吡咯烷酮120份、Si-As-Se/C复合纳米负极材料100份、聚氨酯10份、聚丙烯酰胺15份、碳纳米管20份、硝酸纤维成膜剂20份、煤粉10份、四〔β-(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯15份;
制备方法如下:将Si-As-Se/C复合纳米负极材料、聚氨酯、聚丙烯酰胺、碳纳米管、四〔β-(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯溶于氮甲基吡咯烷酮中,超声混合溶解,搅拌均匀,加入煤粉,升温至70℃,搅拌溶解,加入硝酸纤维成膜剂,升至85℃,搅拌均匀,冷至室温,得到胶状浆液,制得。
二、Si-As-Se/C复合纳米负极材料的制备:
(1)称取适量的聚丙烯腈溶解至DMSO溶液中,搅拌至完全溶解,配置成10%的聚丙烯腈/DMSO溶液,加入10mol纳米硅粉继续搅拌均匀;
(2)称取3mol乙酸砷、2mol乙酸硒醚溶于DMSO中,搅拌至完全溶解;
(3)将步骤(1)和步骤(2)中得到的两种溶液混合,搅拌均匀后高压静电纺丝,高压静电纺丝步骤条件为电压15KV,温度为40℃,滚筒转速为50r/min,固化距离为10-12cm,得到无纺布膜,至于空气中预氧化5h,于270℃以5℃/min的升温速率低温焙烧5h,在Ar气条件下至于马弗炉600℃高温煅烧6h,碳化后制得。
三、锰酸锂电池负极的制备:
负极材料是将负极浆料均匀涂覆在Si-As-Se/C复合纳米负极材料铜箔上,80℃干燥12h固化后,利用碾压机碾压至70μm,再用冲片机冲制得到。
实施例3锰酸锂电池负极的制备
一、负极浆料的制备:
氮甲基吡咯烷酮105份、Si-As-Se/C复合纳米负极材料85份、聚四氟乙烯7份、顺丁橡胶7份、碳纤维12份、硝酸纤维成膜剂9份、PMMA微球3份、2,6-三级丁基-4-甲基苯酚8份;
制备方法如下:将Si-As-Se/C复合纳米负极材料、聚四氟乙烯、顺丁橡胶、碳纤维、2,6-三级丁基-4-甲基苯酚溶于氮甲基吡咯烷酮中,超声混合溶解,搅拌均匀,加入PMMA微球,升温至70℃,搅拌溶解,加入硝酸纤维成膜剂,升至85℃,搅拌均匀,冷至室温,得到胶状浆液,制得。
二、Si-As-Se/C复合纳米负极材料的制备:
(1)称取适量的聚丙烯腈溶解至DMSO溶液中,搅拌至完全溶解,配置成10%的聚丙烯腈/DMSO溶液,加入10mol纳米硅粉继续搅拌均匀;
(2)称取3mol乙酸砷、2mol乙酸硒醚溶于DMSO中,搅拌至完全溶解;
(3)将步骤(1)和步骤(2)中得到的两种溶液混合,搅拌均匀后高压静电纺丝,高压静电纺丝步骤条件为电压15KV,温度为35℃,滚筒转速为50r/min,固化距离为11cm,得到无纺布膜,至于空气中预氧化3h,于270℃以5℃/min的升温速率低温焙烧5h,在Ar气条件下至于马弗炉500℃高温煅烧5h,碳化后制得。
三、锰酸锂电池负极的制备:
负极材料是将负极浆料均匀涂覆在Si-As-Se/C复合纳米负极材料铜箔上,80℃干燥11h固化后,利用碾压机碾压至50μm,再用冲片机冲制得到。
实施例4锰酸锂电池负极的制备
一、负极浆料的制备:
氮甲基吡咯烷酮112份、Si-As-Se/C复合纳米负极材料93份、LA1329份、改性聚脲12份、350G 17份、硝酸纤维成膜剂15份、PS微球7份、二氢喹啉13份;
制备方法如下:将Si-As-Se/C复合纳米负极材料、LA132、改性聚脲、350G、二氢喹啉溶于氮甲基吡咯烷酮中,超声混合溶解,搅拌均匀,加入PS微球,升温至70℃,搅拌溶解,加入硝酸纤维成膜剂,升至85℃,搅拌均匀,冷至室温,得到胶状浆液,制得。
二、Si-As-Se/C复合纳米负极材料的制备:
(1)称取适量的聚丙烯腈溶解至DMSO溶液中,搅拌至完全溶解,配置成10%的聚丙烯腈/DMSO溶液,加入10mol纳米硅粉继续搅拌均匀;
(2)称取3mol乙酸砷、2mol乙酸硒醚溶于DMSO中,搅拌至完全溶解;
(3)将步骤(1)和步骤(2)中得到的两种溶液混合,搅拌均匀后高压静电纺丝,高压静电纺丝步骤条件为电压15KV,温度为35℃,滚筒转速为50r/min,固化距离为11cm,得到无纺布膜,至于空气中预氧化4h,于270℃以5℃/min的升温速率低温焙烧5h,在Ar气条件下至于马弗炉500℃高温煅烧5h,碳化后制得。
三、锰酸锂电池负极的制备:
负极材料是将负极浆料均匀涂覆在Si-As-Se/C复合纳米负极材料铜箔上,80℃干燥11h固化后,利用碾压机碾压至60μm,再用冲片机冲制得到。
实施例5锰酸锂电池负极的制备
一、负极浆料的制备:
氮甲基吡咯烷酮110份、Si-As-Se/C复合纳米负极材料89份、聚乙烯醇8份、低分子聚乙烯蜡9份、Super P 15份、硝酸纤维成膜剂13份、陶瓷微珠6份、对苯二胺12份;
制备方法如下:将Si-As-Se/C复合纳米负极材料、聚乙烯醇、低分子聚乙烯蜡、Super P、对苯二胺溶于氮甲基吡咯烷酮中,超声混合溶解,搅拌均匀,加入陶瓷微珠,升温至70℃,搅拌溶解,加入硝酸纤维成膜剂,升至85℃,搅拌均匀,冷至室温,得到胶状浆液,制得。
二、Si-As-Se/C复合纳米负极材料的制备:
(1)称取适量的聚丙烯腈溶解至DMSO溶液中,搅拌至完全溶解,配置成10%的聚丙烯腈/DMSO溶液,加入10mol纳米硅粉继续搅拌均匀;
(2)称取3mol乙酸砷、2mol乙酸硒醚溶于DMSO中,搅拌至完全溶解;
(3)将步骤(1)和步骤(2)中得到的两种溶液混合,搅拌均匀后高压静电纺丝,高压静电纺丝步骤条件为电压15KV,温度为35℃,滚筒转速为50r/min,固化距离为11cm,得到无纺布膜,至于空气中预氧化3.5h,于270℃以5℃/min的升温速率低温焙烧5h,在Ar气条件下至于马弗炉500℃高温煅烧4.5h,碳化后制得。
三、锰酸锂电池负极的制备:
负极材料是将负极浆料均匀涂覆在Si-As-Se/C复合纳米负极材料铜箔上,80℃干燥11h固化后,利用碾压机碾压至55μm,再用冲片机冲制得到。
对照例1按照专利ZL 201610975186.1“一种锰酸锂电池负极的制备方法”的方法制备
负极浆料制备:称取1重量份(以去离子水为100重量份计)的羧甲基纤维素钠与占去离子水总量的30wt%去离子水混合,在常温下以500rpm的搅拌速度搅拌180min,得到胶状溶液;将胶状溶液、称取65重量份(以去离子水为100重量份计)的人造石墨(能量密度:335mAh/g)与占去离子水总量的50wt%去离子水混合,在常温下以500rpm的搅拌速度搅拌180min,得到混合浆液A;称取1重量份(以去离子水为100重量份计)的导电炭黑、1.5重量份(以去离子水为100重量份计)的丁苯橡胶乳液、质量分数为0.5wt%(以人造石墨质量计)的亚硫酸乙烯酯与磷酸二苯辛酯的混合物(混合物中亚硫酸乙烯酯与磷酸二苯辛酯的质量比为6:4)、质量分数为2wt%(以人造石墨质量计)的4-甲基邻苯二甲酸二丁酯以及20wt%去离子水混合,在常温下以500rpm的搅拌速度搅拌180min,得到混合浆液B;将混合浆液A和混合浆液B混合,在常温下以500rpm的搅拌速度搅拌180min,得到锂离子电池负极浆料。
负极极片制备:将该锂离子电池负极浆料均匀涂覆在10μm厚的负极基流体电解铜箔上,70℃干燥后用普通镜面碾压机进行碾压,碾压完成后,在真空度为-0.08MPa,温度为150℃条件下热处理30min,制成负极极片。
测试例1性能测试
一、锰酸锂电池的制备
1、正极极片制备:以N-N-二甲基吡咯烷酮的总质量计,称取重量分数为135wt%的锰酸锂、重量分数为3wt%的导电炭黑、重量分数为1.5wt%的碳纳米管CNT、重量分数为5wt%的聚偏氟乙烯以及N-N-二甲基吡咯烷酮,混合,在常温下以500rpm的搅拌速度搅拌180min,得到锂离子电池正极浆料;将该锂离子电池正极浆料均匀的涂覆在正极基流体压延铝箔上,干燥后用普通镜面碾压机进行碾压,制成正极极片。
2、隔膜准备:隔膜采用厚度为25μm的微孔PE隔膜。
3、电解液制备:电解液采用1.3mol/L的六氟亚硫酸乙烯酯溶解到碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙稀酯的有机溶剂混合物中,其中碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙稀酯的体积比为(42:52:3:3),添加2wt%(以人造石墨质量计)的1,2-碳酸亚乙烯酯。
4、外壳准备:外壳采用铝塑膜,铝塑膜采用厚度为152μm具有尼龙层、粘结层、PP层、粘结层、铝箔、粘结层、PP层层状复合结构材料。
5、外接端子制备:正极端子采用0.2mm厚铝材质极耳,负极端子采用0.2mm铜镀镍极耳,镍镀层3μm。
6、电池制备:以叠片形式,将正极极片、隔膜、负极极片相间叠片形成电芯,单向焊接极耳;然后进行铝塑膜热封,注入电解液,热封封口;依次进行搁置-冷热压-预充-抽空-化成-分容,制成20Ah锂离子动力电池。电池充放电截止电压为2.0~3.65V。
将本发明实施例1-5制备的锰酸锂电池负极和对照例1制备的电池负极按照上述步骤制备成电池,利用电池内阻测试仪对制得的锂离子电池进行内部阻抗进行测试。将制备的锂离子电池置于新威尔-3000型电化学性能测试仪上,以0.5C电流放电,记录放电比容量;以10C电流放电,记录放电比容量;以15C电流放电,记录放电比容量,电压范围2.0~3.65V。将制备的锂离子电池置于新威尔-3000型电化学性能测试仪上,以1C电流充电,以2C电池放电,记录其充放电容量,当循环至电池容量至80%时的循环次数,测试温度为45℃。
测试结果见表1。
表1性能测试结果
由上表可知,本发明实施例1-5制备的锰酸锂电池负极所制得的电池内阻明显下降,在相同放电倍率时,电池比容量明显高于对照例1,且高温循环性能有显著提升,电池电化学性能优异,具有广阔的应用前景。
本领域的技术人员在不脱离权利要求书确定的本发明的精神和范围的条件下,还可以对以上内容进行各种各样的修改。因此本发明的范围并不仅限于以上的说明,而是由权利要求书的范围来确定的。

Claims (10)

1.一种锰酸锂电池负极的制备方法,其特征在于,所述负极材料是将负极浆料均匀涂覆在Si-As-Se/C复合纳米负极材料铜箔上,80℃干燥10-12h固化后,利用碾压机碾压至30-70μm,再用冲片机冲制得到;所述负极浆料由氮甲基吡咯烷酮、Si-As-Se/C复合纳米负极材料、粘结剂、增稠剂、导电剂、成膜剂、造孔剂、抗氧剂制得,所述氮甲基吡咯烷酮100-120份、所述Si-As-Se/C复合纳米负极材料80-100份、所述粘结剂5-10份、所述增稠剂5-15份、所述导电剂10-20份、所述成膜剂5-20份、所述造孔剂1-10份、所述抗氧剂5-15份;
所述Si-As-Se/C复合纳米负极材料的制备方法如下:
(1)称取适量的聚丙烯腈溶解至DMSO溶液中,搅拌至完全溶解,配置成10%的聚丙烯腈/DMSO溶液,加入纳米硅粉继续搅拌均匀;
(2)称取乙酸砷、乙酸硒醚溶于DMSO中,搅拌至完全溶解;
(3)将步骤(1)和步骤(2)中得到的两种溶液混合,搅拌均匀后高压静电纺丝,得到无纺布膜,至于空气中预氧化2-5h,于270℃以5℃/min的升温速率低温焙烧5h,在Ar气条件下至于马弗炉400-600℃高温煅烧3-6h,碳化后制得;
所述乙酸砷、乙酸硒醚与纳米硅粉的物质的量之比为3:2:10;
所述负极浆料的制备方法如下:将Si-As-Se/C复合纳米负极材料、粘结剂、增稠剂、导电剂、抗氧剂溶于氮甲基吡咯烷酮中,超声混合溶解,搅拌均匀,加入造孔剂,升温至70℃,搅拌溶解,加入成膜剂,升至85℃,搅拌均匀,冷至室温,得到胶状浆液,制得。
2.根据权利要求1所述一种锰酸锂电池负极的制备方法,其特征在于,所述高压静电纺丝步骤条件为电压15KV,温度为30-40℃,滚筒转速为50r/min,固化距离为10-12cm。
3.根据权利要求1所述一种锰酸锂电池负极的制备方法,其特征在于,所述负极浆料由以下重量份原料制备而成:氮甲基吡咯烷酮105-112份、Si-As-Se/C复合纳米负极材料85-93份、粘结剂7-9份、增稠剂7-12份、导电剂12-17份、成膜剂9-15份、造孔剂3-7份、抗氧剂8-13份。
4.根据权利要求3所述一种锰酸锂电池负极的制备方法,其特征在于,所述负极浆料由以下重量份原料制备而成:氮甲基吡咯烷酮110份、Si-As-Se/C复合纳米负极材料89份、粘结剂8份、增稠剂9份、导电剂15份、成膜剂13份、造孔剂6份、抗氧剂12份。
5.根据权利要求1所述一种锰酸锂电池负极的制备方法,其特征在于,所述粘结剂选自聚乙烯醇、LA132、聚四氟乙烯、聚氨酯、羧甲基纤维素钠或氟化橡胶中的一种。
6.根据权利要求1所述一种锰酸锂电池负极的制备方法,其特征在于,所述增稠剂选自甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、丙烯酸、甲基丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯、卡波树脂、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、顺丁橡胶、丁苯橡胶、聚氨酯、改性聚脲或低分子聚乙烯蜡中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述一种锰酸锂电池负极的制备方法,其特征在于,所述导电剂选自乙炔黑、Super P、Super S、350G、碳纤维、碳纳米管或科琴黑中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述一种锰酸锂电池负极的制备方法,其特征在于,所述成膜剂为硝酸纤维成膜剂。
9.根据权利要求1所述一种锰酸锂电池负极的制备方法,其特征在于,所述造孔剂选自PS微球、PMMA微球、陶瓷微珠、煤粉或炭黑中的一种。
10.根据权利要求1所述一种锰酸锂电池负极的制备方法,其特征在于,所述抗氧剂选自二苯胺、对苯二胺、二氢喹啉、2,6-三级丁基-4-甲基苯酚、双(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚或四〔β-(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯中的一种或几种。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110993884A (zh) * 2019-12-06 2020-04-10 联动天翼新能源有限公司 锂离子电池负极浆料、制备方法、负极极片以及电池
CN111411450A (zh) * 2020-02-17 2020-07-14 五邑大学 一种柔性纳米蛛网结构导电聚氨酯薄膜的制备方法及应用
CN112751030A (zh) * 2019-10-31 2021-05-04 苏州微木智能***有限公司 一种负极极片及其锂离子电池

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103305965A (zh) * 2013-06-04 2013-09-18 清华大学深圳研究生院 具有纳米微孔隙的硅碳复合材料及其制备方法与用途
CN104659343A (zh) * 2013-11-19 2015-05-27 三星Sdi株式会社 负极活性物质及包含其的负极和锂电池、及其制造方法
US20160197343A1 (en) * 2015-01-07 2016-07-07 Samsung Sdi Co., Ltd. Secondary battery
CN107749459A (zh) * 2016-11-07 2018-03-02 万向二三股份公司 一种锰酸锂电池负极的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103305965A (zh) * 2013-06-04 2013-09-18 清华大学深圳研究生院 具有纳米微孔隙的硅碳复合材料及其制备方法与用途
CN104659343A (zh) * 2013-11-19 2015-05-27 三星Sdi株式会社 负极活性物质及包含其的负极和锂电池、及其制造方法
US20160197343A1 (en) * 2015-01-07 2016-07-07 Samsung Sdi Co., Ltd. Secondary battery
CN107749459A (zh) * 2016-11-07 2018-03-02 万向二三股份公司 一种锰酸锂电池负极的制备方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112751030A (zh) * 2019-10-31 2021-05-04 苏州微木智能***有限公司 一种负极极片及其锂离子电池
CN110993884A (zh) * 2019-12-06 2020-04-10 联动天翼新能源有限公司 锂离子电池负极浆料、制备方法、负极极片以及电池
CN110993884B (zh) * 2019-12-06 2021-07-23 联动天翼新能源有限公司 锂离子电池负极浆料、制备方法、负极极片以及电池
CN111411450A (zh) * 2020-02-17 2020-07-14 五邑大学 一种柔性纳米蛛网结构导电聚氨酯薄膜的制备方法及应用

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