[发明专利]一种负极黏接剂及其制备方法、电池负极及锂电池

说明书

本发明公开的负极黏接剂及其制备方法、电池负极及锂电池，该负极黏接剂由明胶、小分子交联剂、共聚物单体通过自由基共聚合法制备形成。该负极黏接剂中，明胶和共聚物之间存在的化学交联使该三维网状粘结剂分子量十分高，可以提供强大的粘结力，将硅负极紧紧粘结在集流体上；另外，明胶和共聚物分子链上丰富的氨基、羟基和羰基之间所形成的动态氢键，可以确保粘结剂在充放电过程中在氢键断裂的瞬间内发生复原，从而能够很好地适应活性物质硅发生的巨大的体积变化，将硅负极和导电剂紧密粘结在集流体上，防止浆料脱落，进一步延长了电池的循环寿命。

技术领域

本发明涉及锂电池领域，尤其涉及一种负极黏接剂及其制备方法、电池负极及锂电池。

背景技术

近年来，锂离子电池已经广泛应用于新能源汽车领域。随着新能源汽车产业的发展，人们对锂离子电池的各项性能，尤其是能量密度、循环寿命和安全性等提出更高的要求。

为了在达成高能量密度的电池设计与性能目标，选用含硅负极的锂离子电池化学体系几乎是必然选择。硅基负极材料比容量高，但其在充放电过程中，巨大、反复的体积膨胀与收缩，从而导致的电极稳定性差，极片开裂，活性物质易粉化，材料颗粒破碎并持续生成SEI膜，进而电池循环性能大大恶化，是当前急需解决的问题。

公开号为CN107681158A的专利提供了一种双重交联自愈合粘结剂，包括含极性基团的多糖类聚合物或者含极性基团的合成类聚合物和金属离子，优选为聚丙烯酸(PAA)和Fe³⁺离子。该粘结剂不仅包含PAA自身通过酯化交联构建出来的网络结构，同时Fe³⁺与PAA的离子间相互作用实现二次交联，并通过Fe³⁺诱导PAA形成自愈合的水凝胶体系，可对硅负极材料起到双重交联，其可以在充放电循环过程中对电极的机械损坏起到一种修复作用，提高了硅基负极材料的循环性能。

但是，上述专利中的自愈合双交联网络来自于PAA自身通过酯化交联以及Fe³⁺与PAA的离子间相互作用实现，将Fe³⁺引入负极粘接剂中，Fe³⁺可能在充放电过程中发生离子迁移影响自修复效果。此外，Fe³⁺的交联会使PAA凝胶变脆，影响PAA自身的力学性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种负极黏接剂及其制备方法、电池负极及锂电池，以解决现有技术中因负极材料在充放电过程中，巨大、反复的体积膨胀与收缩，从而导致的电极稳定性差及极片开裂的问题。

为实现上述目的，一种负极黏接剂的制备方法，包括：

提供明胶水溶液；

在明胶水溶液中加入小分子交联剂，搅拌后得到前驱体溶液；

提供共聚物溶液和过硫酸铵水溶液，将共聚物溶液与过硫酸铵水溶液混合，然后加入前驱体溶液中，得到混合液；

使混合液在真空条件下发生自由基聚合反应，再于室温下进行搅拌，得到负极黏接剂。

在本发明的一个实施例中，提供明胶水溶液的步骤包括：

将明胶加入去离子水中，分散均匀；

调节pH至碱性，得到明胶水溶液。

在本发明的一个实施例中，调节pH至碱性，得到明胶水溶液的步骤包括：

调节pH至10－11，得到明胶水溶液。

在本发明的一个实施例中，提供明胶水溶液的步骤包括：

将明胶加入去离子水中，分散均匀；

调节pH至碱性后并进行水解处理，离心后取上清液；

将上清液进行透析处理，取保留液，冷冻干燥后得到水解明胶，将水解明胶加入去离子水中，得到明胶水溶液。