[发明专利]一种锂离子电池用腐植酸基水系粘结剂及利用该粘结剂制备电极片的方法

说明书

一种锂离子电池用腐植酸基水系粘结剂及利用该粘结剂制备电极片的方法，属于锂离子电池技术领域，其中，锂离子电池用腐植酸基水系粘结剂由腐植酸、羧甲基纤维素钠和聚丙烯酰胺组成，其中，腐植酸的质量分数为60%~95%，羧甲基纤维素钠的质量分数为0%~25%，聚丙烯酰胺的质量分数为5%~15%，所述腐植酸的黄腐酸含量不低于80%，聚丙烯酰胺的相对分子质量不低于5000000。本发明首次将腐植酸用于锂离子电池粘结剂，腐植酸来源广泛，绿色环保，能够降低电池成本，该粘结剂以水为溶剂，无污染。使用过程无毒无害，可明显降低电池极化作用，提高锂离子电池的循环稳定性，提升电池大倍率放电比容量。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种锂离子电池用腐植酸基水系粘结剂及利用该粘结剂制备电极片的方法。

背景技术

当今，锂离子电池在社会发展中的作用越来越高。粘结剂作为锂离子电池中不可或缺的一部分，其在电极的制备和电池性能中有非常重要的作用，锂离子电池粘结剂虽然是一种电化学惰性的物质，但是其在电池内部起着至关重要的作用，如促进极片结构稳定、提高导电能力、降低正负极材料在充放电过程中的体积收缩膨胀以获得良好的电池循环性能。目前，锂离子电池常用的粘结剂主要是PVDF，其成本高，在电池通常使用条件下易结晶造成电荷阻力增大，存在一定安全隐患，且其使用过程中以有机溶剂如N-甲基吡咯烷酮为分散剂，其对人体毒害性大，对环境污染严重。此外，使用该粘结剂时，电池大倍率放电容量偏低，此缺点严重影响了锂离子电池在新能源汽车等大功率用电设备的使用。因此，开发性能优良，对环境友好的粘结剂对锂离子电池的进一步推广和使用具有重大意义。

水性粘结剂，价格低廉，环保无污染，安全性高。从羧甲基纤维素与丁苯橡胶乳液混合被公开采用作为锂离子电池负极材料的水系粘结剂开始，水系粘结剂目前已经得到了迅速的发展。CMC/SBR的缺点是在使用过程中电解液形成固态电解质膜，阻抗较大，不利于锂离子的脱嵌，影响了电池的循环性能，以及大倍率放电性能。开发新的功能优良的锂离子电池水系粘结剂对锂离子电池的应用具有重要意义。

国内针对锂离子电池水系粘结剂展开了大量的研究。例如张志灵等在“菇烯树脂基水系粘结剂及其在锂离子电池负极或超级电容器中的应用” (CN104017520A)中，提供了萜烯树脂基水系粘结剂在锂离子电池负极或超级电容器中的应用，该粘结剂来源于天然植物，绿色环保，成本低，应用于锂离子电池负极或超级电容器，能降低电极的界面阻抗，较大改善材料的高倍率性能以及电池的循环稳定性。在“锂离子电池用新型壳聚糖及其衍生物水系粘结剂”(CN102760883A)中，提出用价格低廉、绿色环保的水溶性壳聚糖及其衍生物来代替传统的PVDF和CMC，使用该粘结剂，电池的循环性能得到改善。申津婧等在“一种锂离子电池用水系粘结剂及使用该粘结剂的锂离子电池” (CN105449220A)中，提出将改性聚丙烯酸酯应用于锂离子电池粘结剂，该水系粘结剂不仅具有较好的粘接性，还具有优良的稳定性、耐候性、柔韧性等特点。

腐植酸是一种亲水性的高分子有机混合物，其来源广泛，自然界储存丰富。腐植酸作为聚电解质，可以提高分散剂的均匀度，凝聚浆料中各物质。腐植酸可与金属离子络合影响金属离子稳定性，在水溶液胶体表面形成保护膜增加胶体稳定性。作为锂离子电池粘结剂，腐植酸来源广泛，绿色环保，能够降低电池成本，减小电池内阻，提高电池循环比容量和循环稳定性，对推动锂离子电池的应用和发展具有重要实际意义。但国内尚无对腐植酸作为锂离子电池粘结剂的报道。

发明内容