[发明专利]一种高容量负极粘结体系及负极、锂离子电池

说明书

本发明公开了一种高容量负极粘结体系及负极、锂离子电池。所述高容量负极粘结体系，用于粘结负极活性材料形成负极活性物质层，包括：包覆在负极活性材料表面的弹性包裹层和与所述弹性包裹层连接的水溶性聚合物。本发明中所述弹性包裹层与水溶性聚合物形成高容量负极粘结体系，可以随着负极活性材料膨胀收缩，并抑制负极活性材料膨胀以及碎裂。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种高容量负极粘结体系及负极、锂离子电池。

背景技术

锂离子电池由于其能量密度高、无记忆效应、循环寿命长和环境友好等诸多优点，被广泛用于消费电子产品、动力电池和储能产品中。

随着各种用电设备的不断多功能化和精细化，人们其对锂离子电池的能量密度也提出了越来越高的要求。为了提高锂离子电池的能量密度，研究人员对高容量负极活性材料和使用此材料的负极及锂电池进行了大量的研究。现在市场上锂离子电池普遍使用石墨负极，可逆容量达到360mAh/g，逐步趋近到372mAh/g的理论极限。而高容量负极活性材料，特别是硅负极材料，理论容量可以达到3600mAh/g以上，可以有效提高锂离子电池的能量密度。

但是高容量负极活性材料，由于嵌锂量大，充放电过程中膨胀收缩比大，可达300％以上(石墨负极膨胀收缩比约在10％)，因此在充放电过程中，使用常规的粘结剂，活性材料容易破裂以及负极活性层结构开裂破坏，会极大增加使用过程中的电池膨胀和降低电池的循环寿命。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高容量负极粘结体系及负极、锂离子电池，旨在解决现有技术中活性材料容易破裂的问题。

一种高容量负极粘结体系，用于粘结负极活性材料形成负极活性物质层，其中，包括：包覆在负极活性材料表面的弹性包裹层和与所述弹性包裹层连接的水溶性聚合物。

所述的高容量负极粘结体系，其中，所述弹性包裹层的弹性模量为0.1MPa～200MPa，所述弹性包裹层的断裂伸长率大于20％。

所述的高容量负极粘结体系，其中，所述弹性包裹层的厚度为10nm～500nm。

所述的高容量负极粘结体系，其中，所述弹性包裹层包括弹性材料；

所述弹性材料包括：聚醚胺弹性材料、环氧树脂弹性材料、聚醚树脂弹性材料、聚氨酯弹性材料、聚苯乙烯弹性材料、聚丙烯酸酯弹性材料、聚乙烯弹性材料、聚丙烯弹性材料、聚酰胺弹性材料、丁苯橡胶材料、天然橡胶材料、丁腈橡胶材料、乙丙橡胶材料、硅橡胶材料中的至少一种。

所述的高容量负极粘结体系，其中，所述水溶性聚合物包括：羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酰胺、多糖类聚合物中的至少一种。

一种锂离子电池负极，其中，包括：负极集流体、形成于所述负极集流体上的负极活性物质层；

其中，所述负极活性物质层包括：负极活性材料、包覆在负极活性材料表面的弹性包裹层、与所述弹性包裹层连接形成如上所述高容量负极粘结体系的水溶性聚合物、分散在所述负极活性物质层中的导电剂和辅助添加剂。

所述的锂离子电池负极，其中，所述辅助添加剂包括：多功能团氮丙啶、多功能团聚碳化二亚胺、多功能团异氰酸酯、多功能团环氧树脂、铁离子、铜离子、有机锡催化剂中的至少一种。

所述的锂离子电池负极，其中，所述负极活性材料为硅活性材料。

所述的锂离子电池负极，其中，所述负极活性物质层中，所述水溶性聚合物的重量为负极活性材料重量的1％～10％。

一种锂离子电池，其中，包括如上述锂离子电池负极。