一种锂离子电池正极片水性涂布粘接剂及制备方法技术

一种锂离子电池正极片水性涂布粘接剂，涉及电池制造技术领域。将主粘接剂、增稠剂、辅助粘接剂和附着力增进表面活性剂混合在一起，搅拌均匀即可。本发明专利技术粘接剂粘接力强，使浆料满足分散更均一，所涂极片外观更鲜艳更漂亮。从而达到锂离子电池正极片的规模化生产的要求，实现锂离子电池正极片的水相涂布制造。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电池制造
具体地说是一种用于可充电锂离 子电池正极片的粘接剂，以及制备该粘接剂的方法。技术背景,锂离子电池是一种高性能的可充电池，由于其工作电压高，能量 齊度大，寿命长，无记忆效应，自放电率低，和与环境友好等优点， 现在广泛应用于各种便携电子设备中，发展为相当规模的产业。尽管 近年锂离子电池的相关材料和制造技术有了长足进步，例如所用集流体铜箔的强度也大为提高，厚度已降到10iim，集流体铝箔的厚度也 降到20um，同时负极炭材料也从初期的石油焦和中介相炭微微球 (MC認)进步到高结晶性石墨，但是就电池正极片制造技术而言，很 多锂离子电池制造厂家仍采用旧法，即采用油相涂布技术。如所周知， 油相涂布采用有机溶剂和可溶于有机溶剂中的粘接剂，将正负极活性 粉和导电剂分散于有机溶剂中制成浆料。水相涂布则采用水作分散介 质1，'使用可溶于水中的粘接剂，将正负极活性粉和导电剂分散于水中 制成浆料。水相涂布成本低又无有机物污染的问题，是优选的方法。 目前，负极片的制造在大多数锂离子电池生产厂家已采用水相涂布技 术；即用水为介质，以羧甲基纤维素钠盐(CMC)作粘接剂，以丁苯 橡胶(S朋)胶乳作辅助粘接剂。不过，在规模化生产锂离子电池正极片时，因技术问题，很多厂家仍沿用油相涂布技术。最近，国内对锂离子电池正极片水相涂布技术有浓厚兴趣。如成 都地乐科技有限公司开发了丙烯酰胺-醋酸乙烯酯-丙烯酸锂乳液状 两亲(亲油，亲水)聚合物水性粘接剂。这种水性聚合物有较强的粘 接力。但其缺点是用这种水性粘接剂制造的正极极片偏硬，易掉料。 北京派恩思能源材料公司推出的一种"三组分"水性粘接剂。不过用 这种水性粘接制造的锂离子电池容量保持性能与油相法有很大差距。 新近，深圳比克电池有限公司开发了一种新三组分水相粘接剂， 其组分为-(1) 明胶。(2) 水溶性聚合物增稠剂(聚丙烯酰胺或聚乙烯醇縮醛或PEO)(3) 胶乳(EPM胶乳或丁腈胶乳或丁苯胶乳)该三组分水性粘接剂总粘接剂用量低，具有较强的粘接力，用所 制水性正极片组装的电池容量保持力可与油相粘接剂相媲美，即电池 电化学循环性能已符合要求。然而，该三组分粘接剂也有缺陷，即在 所te浆料中，常有粗粒子出现，并且，其粘接剂的粘接力未臻完美， 尤其对LiFeP04等新正极材料粉粘接力不足。 .
技术实现思路
'"本专利技术要解决的技术问题是在比克三组分水性粘接剂基础上提出 一种浆料分散好，粘接力更强的四组分水性粘接剂，从而达到锂离子电池正极片的规模化生产的要求。本专利技术还提供一种制备该粘接剂的方法。为达到上述目的，首先我们对比克"三组分水性粘接剂"进行分析。1.)明胶组分当水溶液中pH>9.5时，明胶呈阴离子，是个分散剂。2.)胶乳组分胶乳对浆料体系的粘度没有贡献，尤其是乙 丙橡胶胶乳，丁腈橡胶胶乳或丁苯橡胶胶乳，它们只在涂布过程中起 作用，做粘接剂用。3.)水溶性聚合物增稠剂组分该组分对浆料的 粘度有重大贡献，其大的粘度有助于浆料稳定。但是，众所周知，许 多大'分子量水溶性聚合物如聚丙烯酰胺，聚氧化乙烯，聚丙烯酸钠又 是著名齣絮凝剂。它们能对悬浮粒子起架桥作用，最后将其凝集絮凝。 为了避免在浆料中发生这种情况，应当采用适当分子量的高分子聚合 '物:，令其起增稠剂作用和粘接剂作用，不起絮凝作用。所以，本专利技术 的方案是采用中等分子量的水溶性聚合物作增稠剂和粘接剂，而不采 用过高的易起絮凝剂作用的高分子量水溶性聚合物作增稠剂和粘接 剂。光是采取上面这一条措施尚不能完全保证"比克水性粘结剂"体 系能够实用化。我们知道，下述分散体系-,(l)正极材料粉(粒径在6—10 ii m范围的LiCo02。) (2)粒径在0. l"O. 5 y m范围的导电炭黑(如Super p，乙炔黑等。) ,《3)水溶液高分子聚合物(聚丙烯酰胺PAAM，聚氧化乙烯PEO等)。 .,可以看作广义的胶体体系，与水性涂料和水性油墨是十分相似。 在涂料均合，人们为了增强颜料和填料对被涂基材的粘附力和分散效 果，常常使用多^ 助剂以达到所期待效果。这些助剂有吸附力增进剂， 分^防沉剂，流平剂等。与此相类比，本专利技术方案的第二条措施就是往以前"比克三组分水性粘接剂"体系中加入第四组分表面活性助剂， 形成新的锂离子电池正极四组分水性粘接剂。本专利技术的解决问题的技术方案是采用主粘接剂、增稠剂、辅助粘 接剂和附着力增进表面活性剂制成粘接剂。 本专利技术粘接剂按下列重量百分比制成-主粘接剂 60-85% 增稠剂 10-20% 辅助粘接剂2-10%附着力增进表面活性剂 3-10%。 制备^:专利技术粘接剂的优选重量百分比范围是 主粘接剂 70-80%增稠剂 13-18%辅助粘接剂5-8%附着力增进表面活性剂 5-8%。本专利技术主粘接剂是明胶、鱼胶或鱼漂胶的一种及其中两种及三种 的混合。本专利技术所述增稠剂可以是水溶性高分子化合物或几种水溶性 高分子的混合物，所述水溶性高分子化合物可以从聚乙烯醇縮甲醛，聚i烯吡咯烷酮，聚氧化乙烯，聚丙烯酰胺，聚丙烯酸多縮二醇酯中 逸取。这些水瘠性高分子的分子量范围从100， 000到2， 000， 000 道尔顿，3^好在200, 000到l， 000， 000道尔顿。增稠剂用量过高 会使像所得的正极极片内阻大，导致电池容量发挥不理想，增稠剂用 量过&，则浆料粘度低，起不到增稠效果，也会使极片的面密度不好 控制。;^外，本专利技术所选增稠剂水溶性高分子化合物其实也是一种粘接剂，对正极活性物质粒子与集流体之间的粘接以及正极活性物质粒 子之间的粘接也有很大贡献。本专利技术辅助粘接剂是下列物质或它们的 混合物；乙丙三元胶胶乳(EPM胶乳)，丙烯腈-丁二烯橡胶胶乳和丁苯橡胶胶乳(SBR)。其中，锂离子电池制造厂家较易得到是SBR胶乳。 本专利技术辅助粘接剂对极片的粘接力有很大贡献，但它对涂布浆料的粘 度没有贡献，所以在不宜进一步提高主粘接剂和增稠剂场合(怕浆料 粘度效失)，提高辅助粘接剂用量可以提高极片粘接性能。另外，添 加辅助粘接剂也可以提高极片的抗湿性能。.:所述附着力增进表面辨性剂是a -长链烷基酚多縮乙二醇醚、平平 询、水溶性氨基聚硅氧烷或水溶性钛酸酯偶联剂。本专利技术所述的粘接剂适用于正极活性材料除钴酸锂外，可为下述 化学式表示的含锂化合物<formula>formula see original document page 8</formula>'适用的导电剂不限于Super P，包括各类电池用炭黑，如中橡公 司V-7， J(S2和乙炔黑及它们的混合物。將上述各原料制成本专利技术粘接剂的生产方法是 桉上述重量份数比将主粘接剂、增稠剂、辅助粘接剂和附着力增 进表面活性剂混合在一起，搅拌均匀即可。本专利技术粘接剂浆料分散好，粘接力强，使浆料满足分散更均一，所涂极片外观更鲜艳更漂亮。从而达到锂离子电池正极片的规模化生产的要求，实现锂离子电池正极片的水相涂布制造。 附图说明图1是采用本专利技术水相涂布方法制造的正极片的锂离子电池与惯常油相涂布电池的放电容量比较图；图2是按本专利技术方法制造的正极片的锂离子电池的前300次循环的容量保持率对循环次数图。 '具体施例方式1、取明胶85克、聚乙烯醇縮甲醛15本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池正极片水性涂布粘接剂，其特征在于是由下列重量百分比原料配制而成：主粘接剂６０－８５％；增稠剂１０－２０％；辅助粘接剂２－１０％；附着力增进表面活性剂３－１０％；主粘接剂是明胶、鱼胶或鱼漂胶的一种及其中两种及三种的混合；增稠剂是水溶性高分子化合物或几种水溶性高分子的混合物；辅助粘接剂是下列物质或它们的混合物：乙丙三元胶胶乳、丙烯腈－丁二烯橡胶胶乳和丁苯橡胶胶乳；附着力增进表面活性剂是α－长链烷基酚多缩乙二醇醚、平平加、水溶性氨基聚硅氧烷或水溶性钛酸酯偶联剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林云青，王岩，
申请(专利权)人：林云青，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]