[发明专利]一种炭黑改性水系SBR锂离子电池粘结剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种炭黑改性水系SBR锂离子电池粘结剂及其制备方法，涉及锂离子电池粘结剂技术领域，所述粘结剂是以苯乙烯与丁二烯为原料，通过原位乳液聚合法在SBR分子链上键接导电炭黑，其制备方法是将硬脂酸钠水溶液加入表面活性剂水溶液中，得乳化溶液；然后加入炭黑，分散得炭黑乳液体系；将还原性引发剂、电解质溶于去离子水中，得还原基溶液；将去离子水、还原基溶液、分子量调节剂SD‑12、苯乙烯加入到炭黑乳液体系中，抽真空至负压，再加入丁二烯，降温，加入氧化性引发剂引发聚合反应，即得。将本发明的粘结剂用于电池制备，在不额外添加导电炭黑的情况下，电池具有较高的循环容量，提高了活性材料的添加比例，间接提高电池体系的能量密度。

技术领域

本发明涉及锂离子电池粘结剂技术领域，尤其涉及一种炭黑改性水系SBR锂离子电池粘结剂及其制备方法。

背景技术

新能源汽车技术的高速发展对动力电池提出了越来越高的要求。相比于铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池等电池，锂离子电池能量密度高，放电电压高，无记忆效应，是一种理想的新能源汽车动力源。但随着市场对新能源汽车续航里程的要求逐渐提高，以及锂离子电池正负极活性材料容量提升瓶颈的限制，采用少量高效的非活性材料降低电池质量从而间接提升电池能量密度的方法逐渐受到人们的关注。锂离子电池电芯制备主要有卷绕与叠片两种方法，要想将粉末状的正负极材料制备成适合卷绕或叠片的正负极极片则必须用到涂布工艺。这就需要将正负极材料加入到合适的溶剂中，在粘结剂的作用下调制成浆料，然后涂布在集流体上制成极片。由于正负极材料的导电性较差，因此合浆过程中必须加入导电剂。在有限的电池空间中，减少粘结剂与导电剂的用量可以增加电极材料的用量，从而提升能量密度。但是粘结剂的减少会使电极材料与集流体之间的附着力减弱，电池在使用过程中电极材料极易脱落，造成电池寿命下降；导电剂的减少则会使极片的电导率下降，造成电池倍率性能差，产热增大。通常电池正负极活性材料的比例为80％-92％。

目前，减少粘结剂和导电剂的用量且不对电池的性能产生不利影响的主要方法是开发新的粘结剂与导电剂体系，即使用粘结力更好的粘结剂或添加导电性能更好的导电物质。但是开发新的材料体系必须要投入大量的人力物力，时间周期长且成本高昂。另一方面，性能更好的粘结剂和导电剂也往往意味着更高的成本，不利于在工业生产中大规模应用。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种炭黑改性水系SBR锂离子电池粘结剂及其制备方法，通过原位乳液聚合法将导电炭黑直接键接在SBR聚合物分子链上，形成网状结构，在与CMC混用时可以以较少的比例提供足够的粘结力与导电能力，间接提高了电池的能量密度。

本发明提出的一种炭黑改性水系SBR锂离子电池粘结剂，其特征在于，是以苯乙烯与丁二烯为原料，通过原位乳液聚合法在SBR分子链上键接导电炭黑。

本发明还提出了上述炭黑改性水系SBR锂离子电池粘结剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、将硬脂酸钠加入到去离子水中，加热搅拌溶解，得硬脂酸钠溶液；将表面活性剂加入到去离子水中，搅拌溶解，得表面活性剂溶液；将硬脂酸钠溶液加入到表面活性剂溶液中，水浴加热，搅拌，得乳化溶液；

S2、将炭黑缓慢加入到乳化溶液中，分散均匀，得炭黑乳液体系；

S3、将还原性引发剂、电解质加入到去离子水中，搅拌溶解，得还原基溶液；

S4、将去离子水、还原基溶液、分子量调节剂SD-12、苯乙烯加入到炭黑乳液体系中，采用惰性气体置换反应容器内的空气，抽真空至负压，再加入丁二烯，搅拌，水浴降温，加入氧化性引发剂引发聚合反应，反应结束后即得炭黑改性水系SBR胶乳。

优选地，所述硬脂酸钠、表面活性剂、炭黑、还原性引发剂、电解质、分子量调节剂、苯乙烯、丁二烯、氧化性引发剂的质量比为3-15：20-160：20-200：0.01-0.2：1-30：0.1-10：40-90：150-350：0.1-1。