锂离子电池负极粘结剂、负极片及锂离子电池制造技术

本发明专利技术公开一种锂离子电池负极粘结剂、负极片及锂离子电池，所述粘结剂包括第一高分子聚合物和第二高分子聚合物乳液。将其应用于制备锂离子电池负极片时，第一高分子聚合物包裹在负极活性物质颗粒表面形成第一高分子聚合物弹性层，第二高分子聚合物乳液中的第二高分子聚合物乳液粒子存在于第一高分子聚合物弹性层中。第一高分子聚合物弹性层由于其具有良好的弹性，可随着负极活性物质颗粒的膨胀和收缩而收缩和膨胀，抑制负极活性物质颗粒的膨胀以及碎裂。同时，第二高分子聚合物乳液粒子可以在第一高分子聚合物弹性层中形成网络结构，提高粘结力，增强锂离子传输能力，增强负极片的韧性，保证负极活性物质颗粒长期循环的结构稳定。稳定。稳定。

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池负极粘结剂、负极片及锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种锂离子电池负极粘结剂、负极片及锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池由于其能量密度高、无记忆效应、循环寿命长和环境友好等诸多优点被广泛用于移动电子设备、动力电池和新能源汽车等领域。
[0003]便携式移动电子设备的发展和新能源汽车的推广对大容量电池的需求日益增长，提高电池的能量密度和循环寿命势在必行，然而，使得锂离子电池能量密度提高和当下技术的发展相匹配，是一个非常大的挑战。为了提高锂离子电池的能量密度，研究人员对高容量负极活性物质和使用此材料的负极片及锂离子电池进行了大量的研究。现在市场上锂离子电池普遍使用石墨负极，其可逆容量达到360mAh/g，逐步趋近372mAh/g的理论极限。而高容量负极活性物质，特别是硅负极材料，理论容量可以达到3600mAh/g以上，可以有效提高锂离子电池的能量密度。但高容量负极活性物质，由于其嵌锂量大，充放电过程中膨胀收缩比大，可达到300％以上(石墨负极膨胀收缩比约在10％)，因此在充放电过程中，若使用常规的粘结剂，并不能解决高容量负极活性材料(例如硅负极材料)容易破裂以及负极活性物质层结构容易开裂破坏的问题，进而会增加电池的体积膨胀、降低电池的循环寿命。
[0004]目前，减少粘结剂和导电剂的用量且不会对锂离子电池的性能产生不利影响的方法是开发新的粘结剂体系的目标，但开发新的粘结剂体系必须投入大量的人力和物力，时间周期长且成本高昂。因此，开发成本适中且性能优良的粘结剂体系是亟需解决的问题。
[0005]因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

[0006]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种锂离子电池负极粘结剂、负极片及锂离子电池，旨在解决现有锂离子电池负极活性材料体积膨胀大、容易破裂，锂离子电池循环寿命低的问题。
[0007]本专利技术的技术方案如下：
[0008]本专利技术的第一方面，提供一种锂离子电池负极粘结剂，其中，包括第一高分子聚合物和第二高分子聚合物乳液。
[0009]可选地，所述第一高分子聚合物选自高分子弹性体，所述高分子弹性体选自聚丙烯酸弹性体、改性聚丙烯酸弹性体、环氧树脂弹性体、聚氨酯弹性体中的至少一种；和/或，所述第二高分子聚合物乳液选自聚氨酯乳液、环氧树脂乳液、丁苯橡胶乳液中的至少一种。
[0010]可选地，所述第二高分子聚合物乳液中第二高分子聚合物乳液粒子的直径为50
‑
500nm。
[0011]可选地，所述锂离子电池负极粘结剂还包括第一添加剂，所述第一添加剂选自丙烯酸聚乙二醇酯、丙烯腈中的至少一种。
[0012]本专利技术的第二方面，提供一种锂离子电池负极片的制备方法，其中，包括步骤：
[0013]提供负极集流体；
[0014]将负极活性物质、粘结剂、导电剂及溶剂混合后，得到负极浆料；
[0015]将所述负极浆料涂覆在所述负极集流体上，干燥后，得到所述锂离子电池负极片；
[0016]其中，所述粘结剂采用本专利技术如上所述的锂离子电池负极粘结剂。
[0017]可选地，将负极活性物质、粘结剂、导电剂、第二添加剂及溶剂混合后，得到负极浆料；其中，所述第二添加剂包括增稠剂、交联剂、催化剂中的一种或多种，所述增稠剂选自羧甲基纤维素钠及其衍生物、海藻酸钠及其衍生物、聚丙烯酸及其共聚物、聚甲基丙烯酸及其共聚物、聚丙烯酰胺及其共聚物、多糖类聚合物及其衍生物中的一种或多种。
[0018]本专利技术的第三方面，提供一种锂离子电池负极片，其中，采用本专利技术如上所述的制备方法制备得到。
[0019]可选地，所述锂离子电池负极片包括负极集流体以及设置在所述负极集流体上的负极活性物质层，所述负极活性物质层包括负极活性物质颗粒、包裹在所述负极活性物质颗粒表面的第一高分子聚合物弹性层以及设置在所述第一高分子聚合物弹性层中的第二高分子聚合物乳液粒子。
[0020]可选地，所述第一高分子聚合物弹性层的厚度为10
‑
300nm，和/或，所述第一高分子聚合物弹性层的弹性模量为0.1
‑
300MPa，和/或，所述第二高分子聚合物乳液粒子的直径为50
‑
500nm。
[0021]本专利技术的第四方面，提供一种锂离子电池，其中，包括本专利技术如上所述的锂离子电池负极片。
[0022]有益效果：本专利技术中锂离子电池负极粘结剂包括第一高分子聚合物和第二高分子聚合物乳液，将其应用于制备锂离子电池负极片时，第一高分子聚合物包裹在负极活性物质颗粒表面形成第一高分子聚合物弹性层，第二高分子聚合物乳液中的第二高分子聚合物乳液粒子存在于第一高分子聚合物弹性层中。第一高分子聚合物弹性层为负极片提供足够的机械强度和力学性能，由于其具有良好的弹性，可随着负极活性物质颗粒的膨胀和收缩而收缩和膨胀，抑制负极活性物质颗粒的膨胀以及碎裂，可有效缓解充放电过程中负极活性物质(例如硅负极材料)的剧烈的体积效应。同时，存在于第一高分子聚合物弹性层中的第二高分子聚合物乳液粒子可以在第一高分子聚合物弹性层中形成网络结构，提高粘结力，增强负极片的韧性，增强锂离子传输能力，保证负极活性物质颗粒长期循环的结构稳定。本专利技术锂离子电池负极粘结剂中的第一高分子聚合物和第二高分子聚合物乳液两者共同作用，提高负极片中各组分之间的粘结力及负极片的机械强度，缓解负极活性物质的体积效应，可提高负极片中负极活性物质的添加比例，在保证锂离子电池循环性能的基础上，提高锂离子电池的能量密度。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例2和对比例1中扣式半电池的循环寿命测试结果图。
具体实施方式
[0024]本专利技术提供一种锂离子电池负极粘结剂、负极片及锂离子电池，为使本专利技术的目
的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0025]除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本专利技术。
[0026]高容量负极活性物质，由于嵌锂量大，充放电过程中膨胀收缩比大，可达300％以上(石墨负极膨胀收缩比约在10％)，因此在充放电过程中，使用常规的粘结剂时，高容量负极活性材料容易破裂以及负极活性物质层结构容易开裂破坏，增加了电池的体积膨胀、降低了电池的循环寿命。水溶性的高分子比如羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、甲壳素等，被用来作为高容量负极体系的粘结剂，并被证明对循环有显著的帮助。但是，溶液型的粘结剂，相较于乳液型的粘结剂，一般需要添加更多的使用量；另外上述羧甲基纤维素钠等水溶性的高分子也有脆性较大、弹性不足的缺点。基于此，本专利技术实施例提供一种锂离子电池负极粘结剂，其中，包括第一高分子聚合物和第二高分子聚合物乳液。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池负极粘结剂，其特征在于，包括第一高分子聚合物和第二高分子聚合物乳液。2.根据权利要求1所述的锂离子电池负极粘结剂，其特征在于，所述第一高分子聚合物选自高分子弹性体，所述高分子弹性体选自聚丙烯酸弹性体、改性聚丙烯酸弹性体、环氧树脂弹性体、聚氨酯弹性体中的至少一种；和/或，所述第二高分子聚合物乳液选自聚氨酯乳液、环氧树脂乳液、丁苯橡胶乳液中的至少一种。3.根据权利要求1所述的锂离子电池负极粘结剂，其特征在于，所述第二高分子聚合物乳液中第二高分子聚合物乳液粒子的直径为50
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500nm。4.根据权利要求1所述的锂离子电池负极粘结剂，其特征在于，所述锂离子电池负极粘结剂还包括第一添加剂，所述第一添加剂选自丙烯酸聚乙二醇酯、丙烯腈中的至少一种。5.一种锂离子电池负极片的制备方法，其特征在于，包括步骤：提供负极集流体；将负极活性物质、粘结剂、导电剂及溶剂混合后，得到负极浆料；将所述负极浆料涂覆在所述负极集流体上，干燥后，得到所述锂离子电池负极片；其中，所述粘结剂采用权利要求1
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4任一项所述的锂离子电池负极粘结剂。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，将负极活性物质、粘结剂、导电剂、第二添加剂及溶剂混合后，得...

【专利技术属性】
技术研发人员：何传新，邓东成，胡琪，杨恒攀，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：