[发明专利]一种锂离子电池用粘结剂及制法、电极材料、电极

说明书

本发明涉及一种锂离子电池用粘结剂及制法、电极材料、电极，所述锂离子电池用粘结剂通过乳液共混法，将羧基化石墨烯水分散液与羧基丁苯胶乳进行复合，成功制备得到具有剥离结构的羧基化石墨烯/羧基丁苯胶乳复合材料粘接剂，羧基化石墨烯在丁苯乳液中具有较好的分散性，并且石墨表面的含氧官能团大部分保持还原，因而所制备的复合体系具有较好的导电性能，与锂离子电池行业通用的油溶性粘结剂PVDF相比，水性改性羧基丁苯复合材料粘结剂基础上制得的锂离子电池的电化学稳定性更好，表现在首次库伦效率更高、放电倍率更高、电池循环性能更好。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池用粘结剂及制法、电极材料、电极，属于电极材料技术领域。

背景技术

现代社会随着手机、可穿戴设备、电动汽车、小型电子设备的飞速发展，使得锂离子电池得到了大规模应用。随着锂离子电池向着大容量、高能量密度发展，对其各组分性能，尤其是粘结剂性能提出了更高要求。

PVDF是目前商业化锂离子电池中广泛使用的油性粘结剂，为非极性链状物质，化学性质稳定，在商业化锂离子电池中应用广泛，粘结效果好，分散好，但PVDF也有如下缺点，如吸水后分子量下降、粘性变差，易被电解质溶胀而使电极材料在集流体上粘结性能变差，价格昂贵并且有毒，PVDF还会与金属锂、碳化锂(LiC6)反应，生成稳定的LiF6和C＝C，影响电池的使用寿命和安全性能，另外，PVDF的制备采用N-甲基吡咯烷酮(NMP)或二甲基甲酰胺等强极性有机物作溶剂，丙酮或乙酸作稀释剂，生产成本高，对环境不友好。

水性粘结剂有着与油性粘结剂一样甚至更好的性能，选择合适的用量，会使电池性能得到提高，而且由于其更安全，更环保，成本更低等优点，成为二次锂离子电池粘结剂研究的趋势和热点。在水性粘结剂中，SBR是一类重要的负极粘结剂，但由于其阻抗较大，限制了它的应用。

石墨烯具有优良的导电性能，如果将石墨烯作为导电填料，与丁苯胶乳复合制备导电粘结剂，有望使原来的绝缘材料转变为导电材料，从而有利于提高整个电池的性能，且制备得到的粘结剂以水为溶剂，环保、无毒，有望成为一类重要的锂离子电池粘结剂，然而纯石墨烯由于其表面积较大，表面能较高，倾向于积聚在一起以降低表面能，难以在水中分散，即使加入表面活性剂，也很容易发生团聚，使得其具有的许多特性降低或消失，从而无法对基体材料产生有效的改性作用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为解决现有锂离子电池粘结剂存在的上述技术问题，提供一种锂离子电池用粘结剂及制法、电极材料、电极。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种锂离子电池用粘结剂，包括羧基化石墨烯、羧基丁苯胶乳、阴离子表面活性剂和水。

优选地，所述锂离子电池用粘结剂中羧基化石墨烯的质量百分含量为2～5％。

优选地，所述阴离子表面活性剂为烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐、烷基硫酸盐、烷基硫酸酯、α-烯烃硫酸酯、烷基聚氧乙烯醚硫酸盐、烷基聚氧乙烯醚羧酸盐、亚甲基双萘磺酸盐、油酰甲基牛黄酸钠中的至少一种。

一种锂离子电池用粘结剂的制备方法，步骤如下：

将羧基化石墨烯和阴离子表面活性剂分散于水中，超声分散处理，制得羧基化石墨烯水分散液；

将羧基化石墨烯水分散液加入到羧基丁苯胶乳中，搅拌处理，得到锂离子电池用粘结剂。