[发明专利]一种适用于含硅电池的复合粘结剂体系、制备方法及应用

说明书

本发明提供了一种适用于含硅电池的复合粘结剂体系、制备方法及应用，包括高强高模粘结剂、柔性粘结剂、体系稳定剂及电子引导剂。本发明所述的复合粘结剂体系，除了高强高模粘结剂之外，添加至少一种柔性粘结剂和一种体系稳定剂，既保证了硅的束缚效果，也改善体系的加工特性，避免褶皱和边缘掉料等，在体系中形成良好的电子通路，保证整个体系的电连接，降低电池阻抗。

技术领域

本发明属于电池生产工艺领域，尤其是涉及一种适用于含硅电池的复合粘结剂体系、制备方法及应用。

背景技术

随着新能源汽车的发展，现有的动力电池体系已经无法满足高续航、高安全、快充型新能源汽车的需要。特别是目前常用的石墨体系，其理论容量只有372mAh/g，极大地限制了动力电池能量密度的提高。硅的理论容量可以达到4200mAh/g，因此硅基材料成为下一代负极高潜力材料，有望呈现爆发式应用。但是硅材料因其本征特性与石墨不同，其充放电过程中伴随巨大的体积膨胀，导致材料易发生粉化，在极片中易失去电连接，使电池快速失效。硅的膨胀特性限制了硅基材料在锂离子电池中的应用。目前行业中使用新型的粘结剂，即高强高模粘结剂束缚硅的膨胀，提高电池的整体性能。但是高强高模粘结剂在实际使用中也存在很多的问题，此种粘结剂制成的极片硬脆，很容易发生褶皱，边缘容易掉料，加工难度大，不易大规模使用。所制备的电池内阻大，阻抗高。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种适用于含硅电池的复合粘结剂体系、制备方法及应用，以抑制硅的膨胀，改善体系加工特性，降低体系内阻。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种适用于含硅电池的复合粘结剂体系，包括高强高模粘结剂、柔性粘结剂、体系稳定剂及电子引导剂。

优选的，所述高强高模粘结剂包括PAM(聚丙烯酰胺)、PAN(聚丙烯腈)、PAA(聚丙烯酸)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PI(聚酰亚胺)及上述物质的改性物中的一种或多种。

优选的，所述柔性粘结剂包括SBR(丁苯橡胶)、PVDF(聚偏氟乙烯)、PTFE(聚四氟乙烯)及上述物质的改性物中的一种或多种。

优选的，所述体系稳定剂包括CMC(羧甲基纤维素)或CMC(羧甲基纤维素)改性物。

优选的，所述电子引导剂包括碳纳米管、碳纳米纤维、石墨烯、聚噻吩及聚吡咯中的一种或多种。

一种适用于含硅电池的复合粘结剂体系的制备方法，包括以下步骤：

(1)将部分高强高模粘结剂与全部电子引导剂混合搅拌，形成导电-粘结剂混合液；

(2)将体系稳定剂及负极主材加入导电-粘结剂混合液中搅拌，得到第一预制浆；

(3)将剩余的高强高模粘结剂加入第一预制浆中搅拌，得到第二预制浆；

(4)将柔性粘结剂加入第二预制浆中搅拌，得到所需复合粘接剂体系。

优选的，所述高强高模粘结剂、电子引导剂、体系稳定剂与柔性粘结剂的用量比为20:1:5:15。

优选的，步骤(1)中搅拌转速为2500-3000r/min，搅拌时间为60-150min，步骤(2)中搅拌转速为2500-3000r/min，搅拌时间为120-200min，步骤(3)中搅拌转速为2500-3000r/min，搅拌时间为90-150min，步骤(4)中搅拌转速为500-800r/min，搅拌时间为30-90min。

一种电池，包括上述任一所述的适用于含硅电池的复合粘结剂体系。

一种电池的制备方法，包括匀浆、涂布、碾压、分切、模切、叠片、焊接、封装、注液、预充化成、剪角抽气、分容，所述匀浆包括如上述任一所述的适用于含硅电池的复合粘结剂体系的制备方法。