[发明专利]一种粘结剂、极片和锂离子电池及其制备方法

说明书

本发明提供一种粘结剂、极片和锂离子电池及其制备方法，包括粘结剂、极片、锂离子电池、粘结剂的制备方法、极片的制备方法和锂离子电池的制备方法，粘结剂是含氟聚合物，极片和锂离子电池均含有粘结剂，本发明的有益效果是：粘结剂具有热稳定性好，安全系数高，适用性显著的优点，所用粘结剂的极片具有柔韧性能佳、不易开裂的优点，所用粘结剂的锂离子电池具有内阻低、循环寿命长的优点，从而使用更加方便。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术，具体涉及一种粘结剂、极片和锂离子电池及其制备方法。

背景技术

与传统的铅酸电池、镍氢电池和镍镉电池相比，锂离子电池是一种高能量密度、高工作电压、无记忆效应、绿色环保的储能器件，被广泛应用于手机、平板电脑、储能、电动工具、电动汽车等领域。随着智能手机和新能源汽车的普及，人们对锂离子电池的要求越来越高，尤其是能量密度、安全性能及循环性能。

锂离子电池的重要组成部分—粘结剂—是帮助正负极活性物质和导电剂附着粘黏在集流体表面，形成正负极极片的，是锂离子电池组成中不可缺少的一部分。

目前常用的的锂离子电池粘结剂包括聚偏氟乙烯、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)和丙烯腈的多元共聚物(LA系列聚合物)，但是它们都存在各自的缺点。聚偏氟乙烯是一种半结晶的聚合物，作为粘结剂在电池应用中存在以下缺点：经电解液长时间浸泡后溶胀反弹大，另外热稳定性差有安全隐患，在过充、热冲击时容易发生爆炸；其次，使用聚偏氟乙烯作为粘结剂时，必须将其溶解在诸如N-甲基吡咯烷酮的有机溶剂才能和正负极活性物质、导电剂混合在一起，才能完成粘接作用。SBR作为粘结剂与极性的电解液亲和性较差，易导致充放电过程中锂离子在粘结剂中的传导困难，电池的内部电阻增加，这一现象在低温下更加明显，体现为电池低温下负极析锂更加严重，电池的动力学性能较差，难以满足锂电池尤其是动力电池对大倍率充放电的需求。丙烯腈的多元共聚物(LA系列聚合物)因其过高的玻璃化转变温度，容易使极片变硬变脆，即以其为粘结剂的极片柔韧性欠佳，因此，使用该粘结剂在涂布过程中易出现开裂现象、辊压后出现条纹、裁片以及卷绕过程中极片边缘掉料，加工性能差，从而严重制约了其在锂电池尤其是动力电池中的应用。因此，发明新的粘结剂来克服现有锂离子电池所用粘结剂的缺点具有重大的意义。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种粘结剂、极片和锂离子电池，粘结剂具有热稳定性好，安全系数高，适用性显著的优点，所用粘结剂的极片具有柔韧性能佳、不易开裂的优点，所用粘结剂的锂离子电池具有内阻低、循环寿命长的优点，从而使用更加方便。

本发明提供的技术方案如下：一种粘结剂、极片和锂离子电池，包括粘结剂，所述粘结剂是含氟聚合物；

所述含氟聚合物为或其衍生物，其化学结构式如下：

R选自H⁺、Li⁺、Na⁺、K⁺、Rb⁺、Cs⁺、NH₄⁺、Mg²⁺、Ca²⁺或Al³⁺中的一种离子；优选为Li⁺或Na⁺。

所述粘结剂可分散于水、甲醇、乙醇、异丙醇、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜或由两种以上溶剂组成的混合溶剂中，优选为水、乙醇、异丙醇或其混合溶剂。

分散于溶剂中的所述粘结剂的固含量为0.5-30％，优选为1-20％。

一种粘结剂的制备方法，其特征在于：将一定量的的Li+的衍生物溶于溶剂中，搅拌得到粘结剂溶液。

一种极片，所述极片使用权利要求1至5任一项所述的粘结剂。

一种制备极片的方法，具体步骤如下: