[发明专利]能提高电池倍率性能的粘接剂的制备方法及应用

说明书

本发明属于电池材料技术领域，尤其涉及能提高电池倍率性能的粘结剂的制备方法及其应用。本发明所提供的一种锂离子电池的粘结剂，主要是以含电子导电基团的物质、含离子导电基团的物质及含掺杂基团的物质等为主要原料通过聚合反应所获得的，可降低电子和离子迁移能垒，减小极化和内阻，提高电池倍率性能；电子离域基团可与集流体形成强的双电层结构，此外粘接剂主体基团中大分子聚合物可以改善分子间、分子与活性材料、导电剂之间的粘结力，小分子聚合物具有低的Tg，能有效浸润、粘附在集流体上，改善电池循环性能；粘结剂本征导电性及粘结力的提升可以减少导电剂和粘结剂用量，提高锂电池整体容量。

技术领域

本发明属于电池材料技术领域，尤其涉及能提高电池倍率性能的粘结剂的制备方法及其应用。

背景技术

锂离子电池由于其高能量密度，已经在新能源中扮演着越来越重要的角色，锂离子电池的能量密度超过150WhKg^-1，几乎上是所有已知的二次电池中能量密度最高的。为了进一步提高锂离子电池的性能，研究者试着寻找新的电极材料、电解质以及添加剂，然而锂离子电池的效率很大程度上依赖于电极制备条件的优化，其中一个很重要的方面就是找到所用电极最合适的粘结剂。粘结剂是锂电池正负极材料中非常重要的组成部分，它可以将电极材料中的活性材料，导电剂以及集流体紧密的粘结起来，增强活性材料与导电剂以及活性材料与集流体之间的电子接触，更好的稳定极片的结构。

目前，商业化的锂离子电池普遍采用聚偏氟乙烯(PVDF)作为锂离子电池的正极粘结剂，这是因为PVDF具有较好的电化学稳定性，对电极材料和集流体具有较高的粘结力。但是，随着市场对锂电池高能量密度和高倍率性能等的需求，急需开发一种新型粘结剂。

关于从粘结剂改进出发以提高电池性能倍率，以下专利文献作过披露：

CN107230772A提供了一种高镍三元材料复合粘结剂，包含重量百分比为20％～35％悬浮聚合的聚偏氟乙烯PVDF和65％～80％乳液聚合的PVDF。同时，该发明还公开了一种包含高镍三元材料用复合粘结剂的正极浆料及相应的制备方法，其可以有效解决NCA颗粒粒径分布较宽、易吸水等缺点，最大限度降低氧化镍钴铝NCA材料易吸水造成的不良影响，显著提升最终制备获得的正极极片的整体性能，有利于提高电池生产厂家产品的市场应用前景，推进广泛地生产应用，具有重大的生产实践意义。

上述专利文献中披露的粘结剂含有大量的F元素，所制高碱性三元正极浆料易发生化学凝胶现象，进而影响浆料加工性能和电池电化学性能。

CN104752729B专利公开了一种具有电子及离子导电性共性的锂离子电池用水性复合粘结剂的制备方法，由柔韧剂、离子型粘结剂、水溶性聚合物共混形成聚合物基体，其中离子型粘结剂提供锂源，且聚合物基体可以传导锂离子；将导电剂分散在聚合物基体中形成复合型导电聚合物，填料在聚合体系中形成导电网络。本发明制备的水性复合粘结剂既是电子导体，也是离子导体，可以有效增加正极片中锂离子的含量，提高电池的循环稳定性。该制备方法包括以下步骤：(1)将柔韧剂溶解于水中；⑵往上述溶液中加入水溶性聚合物，搅拌至溶解；⑶然后向步骤⑵的溶液中加入离子型粘结剂，搅拌至完全溶解，得到聚合物基体；⑷向上述聚合物基体中加入导电剂，分散均匀；其中，所述的柔韧剂为部分水解聚丙烯酰胺，其重量百分比为所述的水溶性聚合物为聚乙烯醇，其重量百分比为所述的离子型粘结剂为羧甲基纤维素锂，其重量百分比为所述的导电剂为选自乙炔黑、石墨、石墨烯、碳纳米管中的任意一种或几种，其重量百分比为

上述方法中电极主要利用各类导电剂来提供电子移动通道。导电剂占比较大，一定程度上会降低活性主材的含量，影响整体电池的容量。

因此，需要针对上述的专利文献中所提供方法的不足，进行改进，发明一种能显著提高电池倍率且不影响电池容量和电池电化学性能的粘结剂。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种可以明显改善电池倍率性能和循环性能、提高锂电池容量的锂离子电池的粘结剂的制备方法；