[发明专利]锂离子电池电极粘结剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种锂离子电池电极粘结剂及其制备方法和应用，该电极粘结剂的原料包括改性环氧树脂预聚体和含羧基粘结剂；其中，所述改性环氧树脂预聚体由环氧树脂预聚体经含磷化合物改性得到，所述含磷化合物包括含磷无机酸和磷系阻燃剂中的至少一种。本发明提供的电极粘结剂具有良好的阻燃性等特性，能够提高锂离子电池的安全性和循环性等品质。

技术领域

本发明涉及新能源锂电池领域，具体涉及一种锂离子电池电极粘结剂及其制备方法以及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池作为重要的储能设备之一，是电动汽车、便携式电子设备和大规模储能系统等必不可少的零件，目前对锂离子电池高能量密度和快充放电速度具有越来越迫切地需求，这也给提升锂离子电池的安全性带来了更严峻的挑战。

在锂离子电池的制备过程中，通常是将正极片、隔膜、负极片堆叠形成一个整体，并在其中间注入电解质后进行封装形成电池，其中，电极(正极/负极)主要是通过电极粘结剂将电极活性材料(正极活性材料/负极活性材料)粘到集流体上形成，然而，传统电解质、隔膜、电极粘结剂等材料均是易燃材料，不利于锂离子电池整体的安全性，因此，提高电解质、隔膜、电极粘结剂等材料的阻燃性，对于提高锂离子电池的安全性具有重要意义。

目前针对锂离子电池阻燃安全性的研究大部分集中在对电解质和隔膜阻燃性能的改进方面，而对用于电极制造的电极粘结剂的阻燃性能研究几乎空白。电极(正极/负极)的制备过程主要包括：将电极活性材料(正极活性材料/负极活性材料)与粘结剂、导电剂等原料溶于溶剂中制成电极浆料，然后将该电极浆料涂覆在集流体上形成电极功能层，得到相应电极；其中，电极粘结剂主要具有以下作用：a)保证电极材料制浆时的均匀性与安全性；b)保证电极活性材料等原料与集流体件的粘结作用；c)保证电池的循环性能，降低电池内阻，因此，电极粘结剂的热稳定性、阻燃性等特性对于锂离子电池的循环性、安全性等性能发挥着重要作用。

目前常用的电极粘结剂主要有羧甲基纤维素(CMC)类、聚丙烯酸(PAA)类以及其他有机聚合物类粘结剂等，一方面，该类常规电极粘结剂热稳定性较差，极易燃烧，不利于电池的安全性；另一方面，常规电极粘结剂大部分存在着与集流体的分子间作用力较弱以及由此导致的在循环过程中极易与集流体发生分层等缺陷，大大降低电池循环性能(尤其是硅负极材料以及采用硅负极材料形成的锂电池的循环性能)等品质。

发明内容

本发明提供一种锂离子电池电极粘结剂，具有良好的阻燃性和稳定性等性能，能够有效克服上述现有技术所存在的缺陷。

本发明还提供一种锂离子电池电极粘结剂的制备方法，可制得上述电极粘结剂，且具有制备工艺简单、易操作等优点。

本发明还提供一种锂离子电池负极片，采用上述电极粘结剂，具有良好的安全性、循环性和倍率性能。

本发明还提供一种锂离子电池正极片，采用上述电极粘结剂，具有良好的安全性等性能。

本发明还提供一种锂离子电池，采用由上述电极粘结剂作为极片功能层的粘结剂形成的正极片和/或负极片，具有良好的循环性等品质。

本发明的一方面，提供一种锂离子电池电极粘结剂，其原料包括改性环氧树脂预聚体和含羧基粘结剂；其中，改性环氧树脂预聚体由环氧树脂预聚体经含磷化合物改性得到，含磷化合物包括含磷无机酸和磷系阻燃剂中的至少一种。

本发明提供的电极粘结剂，由上述特定的改性环氧树脂预聚体(或称阻燃添加剂)与含羧基粘结剂复配而成，具有良好的阻燃性和稳定性等性能，能够使得采用该电极粘结剂形成的锂离子电池具有良好的循环性能和倍率性能等品质。