[发明专利]一种负极粘结剂及含有该粘结剂的硅基负极片的制备方法

说明书

本发明公开了一种负极粘结剂，由以下方法制备而成：将瓜尔豆胶混合溶液与功能单体混合搅拌后置于γ射线下进行辐照，对辐照所得产物洗涤后即可得到所述负极粘结剂；其中，所述瓜尔豆胶混合溶液按以下步骤制作而成：首先将瓜尔豆胶溶于乙醇溶液中进行分散，得到瓜尔豆胶分散液；向瓜尔豆胶分散液中加入纤维素醚，在40～60℃反应30～60min，即可得到瓜尔豆胶混合溶液。本发明先通过纤维素醚对瓜尔豆胶进行预处理，再通过辐照进行改性，使瓜尔豆胶的粘结性能最大化，在制备极片过程使用真空处理，以解决硅的体积膨胀效应，由此提高负负极片的循环性能，且使锂离子电池的库伦效率有明显地提升。

技术领域

本发明属于负极材料技术领域，具体涉及一种负极粘结剂及含有该粘结剂的硅基负极片的制备方法。

背景技术

随着便携电子设备和电动汽车的发展，人们对锂离子电池的能量密度的要求也在日益提高。目前商业化应用最广的石墨类负极材料的理论比容量只有372mAh/g，已不能满足高能量密度锂离子电池的发展需求，此外它的嵌锂电位非常接近锂的沉积电势，给电池带来了巨大的安全隐患。

近几年大量的工作集中在硅基负极材料上，原因是硅超高的理论容量(4200mAh/g)，但是纳米硅作为负极材料的缺陷是电池在充放电过程中伴随很大的体积效应导致硅颗粒的粉化，从而与导电剂之间失去了电接触，破坏了整个电极结构，造成了电池容量的衰减和极差的循环性能。

为了提高硅负极的性能及它的循环寿命，选择一款合适的高性能粘结剂是一种非常重要的方法，目前常见的粘结剂有PAA(聚丙烯酸)、CMC(羧甲基纤维素)/SBR(丁苯橡胶)、海藻酸钠、壳聚糖等，主要是利用其上面的极性官能团与硅表面上氧化物之间的氢键作用。由于硅材料表面被粘结剂大范围的覆盖，因此粘结剂的离子电导率也需要考虑。

有报道，聚环氧乙烷(PEO)基的固态电解质可以有效的传输锂离子，与其相似瓜尔豆胶也被报道用在超级电容器中作为凝胶聚合物电解质，瓜尔豆胶分子链上含有大量的羟基，与硅表面有很强的氢键作用，故可以作为硅基负极的粘结剂，为了进一步提升其性能，需要对其进行改性。

发明内容

本发明的目的是提供一种负极粘结剂，以克服上述技术问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：。

一种负极粘结剂，由以下方法制备而成：

将瓜尔豆胶混合溶液与功能单体混合搅拌后置于γ射线下进行辐照，对辐照所得产物洗涤后即可得到所述负极粘结剂；

其中，所述瓜尔豆胶混合溶液按以下步骤制作而成：首先将瓜尔豆胶溶于乙醇溶液中进行分散，得到瓜尔豆胶分散液；向瓜尔豆胶分散液中加入纤维素醚，在40～60℃反应30～60min，即可得到瓜尔豆胶混合溶液。

进一步地，所述瓜尔豆胶与所述乙醇溶液的质量比为1：3.3～5，所述瓜尔豆胶与所述纤维素醚的质量比为1：0.2～0.6。

进一步地，所述功能单体为丙烯酸、2-乙基丙烯酸、2-丙基丙烯酸、2-丁基丙烯酸中的至少一种。

进一步地，辐照的剂量率为1～2.5kGy/h，时间为12～24h。

进一步地，所述辐照所得产物在洗涤后还包括以下步骤：将完成洗涤的辐照所得产物与四硼酸钠进行混合搅拌，反应30～60min，即可得到负极粘结剂。

本发明的另一个目的在于提供一种含有负极粘结剂的硅基负极片的制备方法，包括下述步骤：

按重量份计，将85～95重量份的硅基/石墨复合材料和2-8重量份的导电剂混合研磨10～30min，制得混合物；

将混合物与2～8重量份的负极粘结剂进行混合并搅拌，得到负极浆料；