[发明专利]一种负极复合增稠剂、负极极片及制备方法

说明书

本发明涉及锂离子电池技术领域，为解决水系CMC‑SBR混合粘接剂负极极片的制备过程中经常出现负极浆料飘蓝、负极碾压表面粘辊等问题，提供了一种负极复合增稠剂、负极极片及制备方法，所述负极复合增稠剂由羧甲基纤维素钠与高取代瓜尔胶按照质量比1：(0.2～5)混合制成。本发明通过引入高取代瓜尔胶制备负极复合增稠剂，在制备负极极片时，与SBR乳液复配，利用高取代瓜尔胶电正性的阳离子基团与SBR表面的电负性羧基基团的亲和性，将SBR锚定在增稠剂上，从而缓解当前CMC‑SBR粘接剂体系的SBR上浮问题，改善负极极片碾压时的粘辊问题，提高负极粘接力，提高锂电池电化学性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种负极复合增稠剂、负极极片及制备方法。

背景技术

根据分散介质的性质，负极粘结剂可分为以有机溶剂为分散剂的油性粘结剂和以水为分散剂的水性粘结剂。传统的油性粘结剂刚性较强并且生产成本相对较高，因此逐渐被淘汰；相比于油性粘结剂，水性粘结剂环保、廉价且使用更安全，因此现已广泛用作负极粘结剂，当前工业生产最常见的水系负极粘接剂为CMC-SBR系粘接剂。其中CMC主要起增稠剂作用，SBR主要起粘接作用。

现有技术中，制备水系CMC-SBR混合粘接剂负极极片过程中经常出现负极浆料飘蓝、负极碾压表面粘辊等问题，这些问题主要原因是SBR颗粒表面的羧基改性，赋予SBR亲水性，使之可以稳定的悬浮在水中。由于其亲水特性，以及石墨颗粒表面是疏水的，使得SBR对石墨的吸附性较差，所以SBR并不能有效的分散吸附在石墨颗粒表面。此外，SBR表面的羧基呈负电性，与CMC表面的羧基相互排斥，使得SBR与CMC分散后的石墨浆料相容性较差，导致少部分SBR在浆料静置的时候上浮呈现浆料飘蓝现象以及涂布烘干过程中出现上浮，导致极片碾压时易粘辊问题，料与料/箔材之间粘结性变差，最终导致电池性能下降。

发明内容

本发明为了克服水系CMC-SBR混合粘接剂负极极片的制备过程中经常出现负极浆料飘蓝、负极碾压表面粘辊等问题，提供了一种能够缓解SBR上浮，有效改善负极极片碾压时的粘辊的负极复合增稠剂。

本发明还提供了一种使用上述负极复合增稠剂的负极极片，该负极极片具有较高的粘接力，能够有效提高锂电池的电化学性能。

本发明还提供了一种负极极片的制备方法，操作简单，对设备无特殊要求，易于产业化。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种负极复合增稠剂，所述负极复合增稠剂由羧甲基纤维素钠与高取代瓜尔胶按照质量比1：(0.2～5)混合制成。

本发明通过引入高取代瓜尔胶制备负极复合增稠剂，在制备负极极片时，与SBR乳液复配，利用高取代瓜尔胶电正性的阳离子基团与SBR表面的电负性羧基基团的亲和性，将SBR锚定在增稠剂上，从而缓解当前CMC-SBR粘接剂体系的SBR上浮问题，改善负极极片碾压时的粘辊问题，提高负极粘接力，提高锂电池电化学性能。。

作为优选，所述高取代瓜尔胶的取代度为1.2～1.8。取代度过低会导致瓜尔胶水不溶物含量过大，耐电解液性能差，过高会导致合成成本增大。

一种包括上述任一所述的负极复合增稠剂的负极极片，以负极极片总质量为基准，所述负极极片包括以下质量百分含量的组分：负极材料94～97wt％，导电剂0.5～3wt％，负极复合增稠剂1.5～3.5％。

作为优选，所述导电剂选自导电炭黑(SP)、超级导电碳黑(ECP)、碳纳米管和碳纤维中的一种或多种。

一种负极极片的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照上述配比，将负极材料、导电剂、负极复合增稠剂加入到匀浆罐中一次搅拌初步混匀，然后加入去离子水二次搅拌，得负极浆料；

(2)在负极浆料中加入去离子水、SBR乳液进行三次搅拌，然后涂覆在金属铜箔表面，干燥，即得负极极片。