[发明专利]浆料组合物及其制备方法和电池负极以及锂离子电池

说明书

本发明涉及锂离子电池领域，具体地，涉及一种浆料组合物及其制备方法和电池负极以及锂离子电池。所述锂离子电池负极浆料组合物含有羧甲基纤维素钠、导电炭黑、石墨、改性羧基丁苯乳胶和水，所述改性羧基丁苯乳胶中的改性羧基丁苯聚合物含有苯乙烯结构单元、丁二烯结构单元、丙烯酸结构单元和衍生自腈基功能性单体的结构单元，且所述改性羧基丁苯乳胶的平均粒径为40‑90nm。该浆料组合物具有很高的剥离强度，非常适用于制备锂离子电池负极。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，具体地，涉及一种锂离子电池负极浆料组合物及其制备方法和锂离子电池负极以及锂离子电池。

背景技术

锂离子动力电池的关键材料包括正极、负极、电解液、隔膜及正负极材料粘接剂。目前广泛使用的锂离子电池负极材料以石墨为主，石墨的理论容量为372mAh/g，充放电过程中平台性好、电位低，是非常理想的负极材料，并在过去的应用中取得了非常好的效果。早期，在锂离子电池工业的规模化生产中，普遍采用聚偏氟乙烯(PVDF)作为粘接剂，有机溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为分散剂。PVDF是良好的粘接材料，但其导电性和导离子性较差；有机溶剂NMP具有分散性好的特点，但易挥发、易燃易爆且有毒性。有机溶剂的挥发会严重污染环境、使生产现场毒性大，严重影响了生产车间工作人员的身体健康。同时有机溶剂NMP和粘接剂PVDF价格都较高，并且采用PVDF作为粘接剂，极片涂布工艺要求严格密封，这样会使得能耗大、回收费用大、生产成本高。与有机溶剂型粘接剂相比，水基型粘合剂具有无溶剂释放、符合环境要求、成本低、不燃、使用安全等特点，已成为石墨负极粘接剂的最主要的发展方向。目前，在规模化生产中，用水作分散介质，以羧甲基纤维素钠(CMC)作为增粘剂和分散剂，以羧基改性的丁苯橡胶(SBR)乳胶作粘接剂的水系体系已成为国内外电池负极材料普遍接受的最好的粘接材料组成。羧基改性的丁苯乳胶粘接剂具有优良的粘结性，对石墨粉体有良好的分散性和稳定性，配合使用少量的CMC即可抑制浆料的沉降。因此，水性电极制备工艺在锂离子电池领域具有广阔的应用前景，将成为锂离子电池电极片制备的重要发展方向。

锂离子电池石墨负极粘接用羧基改性丁苯乳胶不同于通用的SBR乳胶，产品性能要求特殊，物性指标十分苛刻。在国际上掌握锂离子电池用SBR乳胶聚合生产技术的是为数不多的日本企业，如日本合成橡胶和日本瑞翁等。我国在锂电用特种SBR领域的研发方面还处于相当落后的状态，知识产权方面基本上是空白，现阶段主要依赖从日本进口，价格十分昂贵。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种新的锂离子电池负极浆料组合物及其制备方法和锂离子电池负极以及锂离子电池。

具体地，本发明提供了一种锂离子电池负极浆料组合物，其中，该组合物含有羧甲基纤维素钠、导电炭黑、石墨、改性羧基丁苯乳胶和水，所述改性羧基丁苯乳胶中的改性羧基丁苯聚合物含有苯乙烯结构单元、丁二烯结构单元、丙烯酸结构单元和衍生自腈基功能性单体的结构单元，且所述改性羧基丁苯乳胶的平均粒径为40-90nm。

本发明还提供了上述锂离子电池负极浆料组合物的制备方法，该方法包括将所述羧甲基纤维素钠、炭黑、石墨、改性羧基丁苯乳胶和水混合均匀。

本发明还提供了由上述锂离子电池负极浆料组合物制备得到的锂离子电池负极。

此外，本发明还提供了一种锂离子电池，该锂离子电池包括正极、负极、电解液、隔膜和正负极材料粘结剂，其中，所述负极为上述锂离子电池负极。

本发明提供的锂离子电池负极浆料组合物含有粒径小并具有优良的稳定性的改性羧基丁苯乳胶，其与石墨和导电炭黑的相容性很好，湿润性能优异，分散性好，能够使得该锂离子电池负极浆料组合物具有很高的剥离强度，涂布均匀无缩孔现象，压实性能优异，非常适用于制备锂离子电池负极。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式