[发明专利]一种锂电池用复合粘结剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锂电池用复合粘结剂及其制备方法，以苯乙烯和丁二烯为原料，以SEI成膜添加剂为功能添加剂，通过原位共聚的方法制备；本发明在前期合成过程中加入的SEI成膜添加剂一起与粘结剂原料共聚，得到的复合粘结剂兼具粘结剂和SEI膜的功能，在维持电极结构和导电网络完整性的同时，还对活性材料颗粒起到一定的保护作用，又因为有SEI成膜添加剂的存在，该复合粘结剂与电解液的相容性较佳。另外，还可在前期合成过程中加入导电剂乳液，SEI成膜添加剂能够与导电剂起到协同作用，提高电极的导电性和电极材料颗粒的稳定性，因而使用该复合粘结剂的锂离子电池的电化学性能更佳。

【技术领域】

本发明属于锂电池用粘结剂相关技术领域，具体涉及一种锂电池用复合粘结剂及其制备方法。

【背景技术】

锂离子电池具有高能量密度、长循环寿命、低的自放电率、环保无污染等优点，是目前应用和研究最广泛的二次电池之一，已在消费型便携式电子设备、航空航天、电动汽车、储能系统等领域取得应用。然而，随着锂离子电池的广泛应用，在电池比容量、倍率性能、循环性能方面提出了更高的要求。

锂离子电池由正极、负极、隔膜、电解液、封装外壳组成，其中正负极材料很大程度上决定了锂离子电池的性能。在负极材料方面，石墨材料虽已实现商业化，实际比容量目前已接近其理论比容量372mAh/g，仍难以满足市场对高容量负极的需求。因此，具有更高理论比容量的硅基材料、锡基氧化物材料、过渡金属氧化物材料成为了当前的研究热点和应用趋势。然而以上材料在提供更高比容量的同时，也伴随巨大的体积变化，表面形成的SEI膜不断遭到破环，电解液不断被消耗、易粉化、从集流体上脱落、电极结构受损，从而导致倍率性能和循环性能较差等问题。

采用适宜的粘结剂是提高锂电池负极材料电化学性能，提高锂离子电池比容量的有效途径，该粘结剂应满足如下几个要求：(1)在负极极片制备过程中，能与活性材料和导电剂分散均匀，在负极材料颗粒之间形成均匀的导电网络骨架；(2)在锂离子电池充放电过程中，与反复发生体积变化的负极材料紧密结合，能够维持电极结构和导电网络的完整性；(3)与电解液的相容性较佳。

丁苯胶乳(SBR)是一类重要的负极粘结剂，但目前其仅提供粘结剂效果。

【发明内容】

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种既能改善负极极片导电性，又能提高负极SEI膜稳定性的锂电池用复合粘结剂及其制备方法，通过在锂电池用SBR粘结剂的合成过程中加入SEI成膜添加剂进行原位共聚，即得到兼具粘结作用、稳定SEI膜作用、导电作用的复合粘结剂。

为达到上述目的，本发明的主要技术方案如下：

一种锂电池用复合粘结剂，以苯乙烯和丁二烯为原料，以SEI成膜添加剂为功能添加剂，通过原位共聚的方法制备。

进一步地，所述锂电池用复合粘结剂，按重量份计，包括以下组分：

组合组分A：导电剂乳液：0-50份、去离子水：100-200份、电解质适量、螯合剂适量、PH缓冲剂适量；

组合组分B：丁二烯：30-80份、苯乙烯：20-70份、不饱和羧酸：1-5份、功能单体：2-6份、复合乳化剂：1-4份、引发剂：0.3-1.5份、分子量调节剂：0.1-0.6份、PH缓冲剂适量、SEI成膜添加剂：5-50份。

进一步地，所述SEI成膜添加剂包括碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、1，3-丙烯基-磺酸内酯、乙烯基亚硫酸乙烯酯中的任意一种或多种组合。

进一步地，所述导电剂乳液由导电剂、表面活性剂和水组成。

进一步地，所述导电剂为碳纳米管、SP、炭黑、乙炔黑、科琴黑、石墨烯中的任意一种或多种组合。