粘结剂、负极极片以及锂离子电池制造技术

本发明专利技术公开一种粘结剂、负极极片以及锂离子电池，所述粘结剂包括由不饱和羧酸基聚合物和金属交联剂交联形成的交联体系，所述不饱和羧酸基聚合物包括不饱和羧酸基聚合物，所述金属交联剂包括金属盐，所述金属盐含有锌、锆和钛中的至少一种。本发明专利技术提供的技术方案中，不饱和羧酸基聚合物交联形成三维网络结构，提供了网络互穿的多重作用位点，能够对活性材料充分包覆，降低活性材料颗粒间的滑移；另外交联体系能提供更多的作用位点，使得本发明专利技术粘结剂具有优异的粘结力，剥离强度高，能够有效抑制电极膨胀；同时，使用本粘结剂的锂离子电池具有更佳的循环性能、膨胀率和倍率性能。膨胀率和倍率性能。

【技术实现步骤摘要】
粘结剂、负极极片以及锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，特别涉及一种粘结剂、负极极片以及锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有较高的能量密度、功率密度、循环使用寿命长、灵活轻便等优点，因此，被广泛应用于电子设备、动力电车等多个领域，成为目前新能源领域最具应用前景的能源存储技术。
[0003]锂离子电池包括电极极片，电极极片通过在集流体的至少一侧涂覆正/负极浆料后干燥得到。其中，赋予集流体表面的电极涂层能促进必要的电化学反应，帮助传递电力能量。电极涂层浆料中含有粘结剂，粘结剂的作用在于粘结和保持电极活性材料，增强电极活性材料与导电剂以及活性材料与集流体之间的电子接触，更好地稳定极片的结构。电极涂层中的粘结剂一般只占电池总重量的一小部分，但无论是对于安全性增强，还是能量密度，抑或是电池容量和更多方面，粘结剂都能带来诸多裨益，是电池构架中不可或缺的重要部分。
[0004]由于锂电池的正、负极在充、放电过程中体积会膨胀或收缩，这就要求粘结剂对此能够起到一定的缓冲作用，含活性物质的涂膜不会从集电体上脱开或产生裂痕。目前使用较多的粘结剂是聚偏氟乙烯(PVDF)，苯乙烯与丁二烯的共聚物(SBR)，以及聚丙烯酸(酯)类的粘结剂。其中聚丙烯酸(酯)类的粘结剂由于具有丰富的羧基，能够与活性物质及极片上的羟基反应，提高剥离强度。然而线型的聚丙烯酸(酯)类粘结剂与活性材料的作用位点不充足，用量较少的情况下不能充分包覆活性材料，导致剥离强度不够高，尤其是无法有效抑制硅基负极材料的膨胀。
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技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的是提出一种粘结剂、负极极片以及锂离子电池，旨在解决现有粘结剂在用量较少的情况下不能充分包覆活性材料的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提出一种粘结剂，用于锂离子电池，所述粘结剂包括由不饱和羧酸基聚合物和金属交联剂交联形成的交联体系，所述不饱和羧酸基聚合物包括不饱和羧酸基聚合物，所述金属交联剂包括金属盐，所述金属盐含有锌、锆和钛中的至少一种。
[0007]可选地，所述金属交联剂和所述不饱和羧酸基聚合物中羧基的摩尔比为(0.01
‑
0.50):1。
[0008]可选地，所述不饱和羧酸基聚合物包括多种不饱和羧酸类单体的共聚物，多种所述不饱和羧酸类单体包括亲水性单体、疏水性单体以及后交联不饱和羧酸类单体。
[0009]可选地，多种所述不饱和羧酸类单体中，所述亲水性单体的重量百分含量为30～70％，所述疏水性单体的重量百分含量为29.5～70％，所述后交联不饱和羧酸类单体的重量百分含量为0.1～5％。
[0010]可选地，所述亲水性单体包括丙烯酸、丙烯酸盐、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸盐、烯丙氧基羟丙基磺酸、烯丙氧基羟丙基磺酸盐、乙烯基磺酸、乙烯基磺酸盐、2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸、丙烯磺酸、丙烯磺酸盐、甲基丙烯磺酸、甲基丙烯磺酸盐、N
‑
乙烯基吡咯烷酮、衣康酸、衣康酸盐、马来酸、马来酸盐、丙烯酰胺、N
‑
甲基丙烯酰胺、N
‑
乙基丙烯酰胺、N,N
‑
二甲基丙烯酰胺、N,N
‑
二乙基丙烯酰胺中的至少一种；和/或，
[0011]所述疏水性单体包括丙烯腈、甲基丙烯腈、苯乙烯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸2
‑
乙基己酯、丙烯酸环己基酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、乙酸乙烯酯、甲基丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸2
‑
乙基己酯、甲基丙烯酸环己基酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸
‑
羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸环氧丙酯中的至少一种；和/或，
[0012]所述后交联不饱和羧酸类单体包括N
‑
羟甲基丙烯酰胺、N
‑
羟乙基丙烯酰胺、N
‑
羟丙基丙烯酰胺、二丙酮丙烯酰胺、乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯中的至少一种。
[0013]可选地，所述金属交联剂包括氧化锌、乙酰丙酮钛(III)、乳酸钛铵盐螯合物、乙酰丙酮锆、乙酸锆、碳酸锆、碳酸锆铵、碳酸锆钾、硫酸锆、磷酸锆、氯化锆、磷酸锆钠、酒石酸锆中的至少一种。
[0014]此外，本专利技术还提出一种负极极片，所述负极极片由至少一侧涂覆有浆料的集流体干燥得到，所述浆料包括如上文所述的粘结剂。
[0015]可选地，所述浆料中，所述粘结剂的质量百分含量为0.5～3.5％。
[0016]此外，本专利技术还提出一种锂离子电池，所述锂离子电池包括如上文所述的负极极片。
[0017]本专利技术提供的技术方案中，提供了一种包含由不饱和羧酸基聚合物和金属交联剂交联形成的交联体系的粘结剂，该交联体系中，不饱和羧酸基聚合物交联形成三维网络结构，提供了网络互穿的多重作用位点，能够对活性材料充分包覆，降低活性材料颗粒间的滑移；另外交联体系能提供更多的作用位点，使得本专利技术粘结剂具有优异的粘结力，剥离强度高，能够有效抑制电极膨胀；同时，使用本粘结剂的锂离子电池具有更佳的循环性能、膨胀率和倍率性能。
具体实施方式
[0018]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0019]需要说明的是，实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。此外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0020]锂离子电池包括电极极片，电极极片通过在集流体的至少一侧涂覆正/负极浆料后干燥得到。其中，赋予集流体表面的电极涂层能促进必要的电化学反应，帮助传递电力能
量。电极涂层浆料中含有粘结剂，粘结剂的作用在于粘结和保持电极活性材料，增强电极活性材料与导电剂以及活性材料与集流体之间的电子接触，更好地稳定极片的结构。电极涂层中的粘结剂一般只占电池总重量的一小部分，但无论是对于安全性增强，还是能量密度，抑或是电池容量和更多方面，粘结剂都能带来诸多裨益，是电池构架中不可或缺的重要部分。
[0021]由于锂电池的正、负极在充、放电过程中体积会膨胀或收缩，这就要求粘结剂对此能够起到一定的缓冲作用，含活性物质的涂膜不会从集电体上脱开或产生裂痕。目前使用较多的粘结剂是聚偏氟乙烯(PVDF)，苯乙烯与丁二烯的共聚物(SBR)，以及聚丙烯酸(酯)类的粘结剂。其中聚丙烯酸(酯)类的粘结剂由于具有丰富的羧基，能够本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种粘结剂，用于锂离子电池，其特征在于，包括由不饱和羧酸基聚合物和金属交联剂交联形成的交联体系，所述金属交联剂包括金属盐，所述金属盐含有锌、锆和钛中的至少一种。2.如权利要求1所述的粘结剂，其特征在于，所述金属交联剂和所述不饱和羧酸基聚合物中羧基的摩尔比为(0.01
‑
0.50):1。3.如权利要求1所述的粘结剂，其特征在于，所述不饱和羧酸基聚合物包括多种不饱和羧酸类单体的共聚物，多种所述不饱和羧酸类单体包括亲水性单体、疏水性单体以及后交联不饱和羧酸类单体。4.如权利要求3所述的粘结剂，其特征在于，多种所述不饱和羧酸类单体中，所述亲水性单体的重量百分含量为30～70％，所述疏水性单体的重量百分含量为29.5～70％，所述后交联不饱和羧酸类单体的重量百分含量为0.1～5％。5.如权利要求3所述的粘结剂，其特征在于，所述亲水性单体包括丙烯酸、丙烯酸盐、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸盐、烯丙氧基羟丙基磺酸、烯丙氧基羟丙基磺酸盐、乙烯基磺酸、乙烯基磺酸盐、2
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丙烯酰胺
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甲基丙磺酸、丙烯磺酸、丙烯磺酸盐、甲基丙烯磺酸、甲基丙烯磺酸盐、N
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乙烯基吡咯烷酮、衣康酸、衣康酸盐、马来酸、马来酸盐、丙烯酰胺、N
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甲基丙烯酰胺、N
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乙基丙烯酰胺、N,N
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二甲基丙烯酰胺、N,N
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【专利技术属性】
技术研发人员：任鸿烽，侯玲玲，
申请(专利权)人：深圳市皓飞实业有限公司，
类型：发明
国别省市：