[发明专利]高附着力的液态负极浆料、制备方法、应用

说明书

本发明提供一种高附着力的液态负极浆料，包括下列重量份数的原料：增稠剂5～8份、粘结剂3～5份、硅基负极材料90～94份、导电剂0.5～2份以及溶剂10～20份；其中，粘结剂为水性粘合剂和/或聚乙烯醇。本发明还涉及其制备方法、应用。通过本发明形成的液态负极材料可以提高负极浆料与集流体之间的附着力。

技术领域

本发明涉及锂电池负极材料领域，尤其涉及一种高附着力的液态负极浆料、制备方法、应用。

背景技术

化学电源已成为人们不可或缺的一种储能方式，在当下的化学电池体系中，锂离子电池由于其高的能量密度、长的循环寿命、无记忆效应等特点被认为是最具前景的一种储能器件。目前锂离子电池正极主要使用铝箔作为集流体，在锂离子电池的极片制备工艺中，浆料被涂敷于铝箔表面，经过烘箱干燥后制成极片。粘结剂是锂离子电池中的非活性成分，其主要作用是粘结电极活性物质并增强其与导电剂和集流体之间的电子接触，更好的稳定极片的结构，缓冲电极材料在充放电过程中的体积收缩与膨胀。随着产品对电池循环寿命的要求逐渐提高，而电池循环后期电极的体积收缩膨胀越来越严重，进一步对极片的剥离力提出来更高的要求。

目前商业应用的主要粘结剂是聚偏氟乙烯(PVDF)和丁苯橡胶乳液(SBR)，聚丙烯酸粘结剂弹性模量很低，不能适应硅负极循环时的体积膨胀问题，导致SEI较多的副反应，影响循环稳定性然而，多糖类粘结剂大多存在与集流体剥离强度低，电子导电性不足等性能缺陷，往往需要与其他聚合物复合来实现较好的粘结性能；另外，在结构修饰方面存在有机溶剂溶解度低，结构优化条件苛刻。

此外，简单增加PVDF的在浆料固体粉料中的占比，但会一定程度上的影响电池的电化学性能，对极片剥离力提升有限。引入新的增稠剂及粘结剂，控制两者的比例可以较好地解决添加剂过多对电池的的性能的影响，对极片剥离力的提升有较大的的帮助。

因此，需要设计出一种新型的粘结剂的液态负极材料以提高负极浆料与集流体之间的附着力。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的第一个目的是提供一种高附着力的液态负极浆料，包括下列重量份数的原料：

增稠剂5～8份、粘结剂3～5份、硅基负极材料90～94份、导电剂0.5～2份以及溶剂10～20份；其中，所述粘结剂为水性粘合剂和/或聚乙烯醇。

优选地，所述增稠剂为羧甲基纤维素类物质。

优选地，所述增稠剂为羧甲基纤维素Ⅰ、羧甲基纤维素Ⅱ、羧甲基纤维素Ⅴ、羧甲基纤维素Ⅳ中的至少一种。

优选地，所述导电剂为碳纳米管、石墨烯、SUPER-P，KS-6，VGCF中的至少一种。

优选地，所述溶剂为异丙醇、乙醇、正丁醇中的至少一种。

优选地，所述增稠剂与所述粘结剂的用量比例范围为8：3～8：5。

本发明的第二个目的是提供一种高附着力的液态负极材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将增稠剂与粘结剂加入搅拌器中，同时添加溶剂并开启搅拌，混合均匀，待溶液成透明胶状液体；

步骤二：将硅基负极材料分成四步入上述透明胶状液体中，边加边开启搅拌，反应容器外接循环冷却水，控制反应温度在25-40℃，待混合均匀后，加入导电剂，以得到最终产品。

优选地，步骤一中透明胶状液体粘度范围在4000-5000mPa.s,百分比区间在40％-60％。

本发明的第三个目的是提供如上所述的高附着力的液态负极材料在锂离子电池中的应用。