一种复合粘合剂及其制备方法和应用、锂离子电池负极浆料和锂离子电池负极技术

本发明专利技术提供了一种天然植物多糖型复合粘合剂及其制备方法和应用、锂离子电池负极浆料和锂离子电池负极，涉及锂离子电池技术领域。本发明专利技术提供的天然植物多糖型复合粘合剂包括羧甲基罗望子胶和聚丙烯酸；所述羧甲基罗望子胶和聚丙烯酸通过氢键交联。本发明专利技术提供的天然植物多糖型复合粘合剂可以缓解硅颗粒膨胀产生的内应力，有效地抑制硅颗粒碎裂造成的电极结构坍塌，维持电极结构的完整性，提升锂离子电池的电化学稳定性。电池的电化学稳定性。电池的电化学稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种复合粘合剂及其制备方法和应用、锂离子电池负极浆料和锂离子电池负极


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，具体涉及一种天然植物多糖型复合粘合剂及其制备方法和应用、锂离子电池负极浆料和锂离子电池负极。

技术介绍

[0002]锂离子电池作为新能源汽车的主要动力电池，其能量密度需达到更高的要求才能满足人们的“里程焦虑”和“充电焦虑”，因此开发具有更高能量密度、优异倍率性能和稳定循环性能的锂离子电池负极材料变得意义重大。硅作为一种锂离子电池负极材料，由于其具有超高的理论容量(约4200mAh/g)、较低嵌锂电位和丰富的天然资源而受到广泛关注。《高能量密度锂离子电池硅基负极材料研究》(陆浩，高能量密度锂离子电池硅基负极材料研究[D].中国科学院大学(中国科学院物理研究所)，2019.)中指出，如果不使用富锂正极，当电芯能量密度要达到280Wh/kg以上时，就必须使用硅基负极。
[0003]高能量密度的硅基负极的商业化进程之所以落后于石墨负极是因为硅基负极材料在充放电过程中体积变化较大，导致活性颗粒粉化、电接触损失、副反应持续发生，进而降低了硅基负极的使用寿命。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种天然植物多糖型复合粘合剂及其制备方法和应用、锂离子电池负极浆料和锂离子电池负极，本专利技术提供的天然植物多糖型复合粘合剂可以缓解硅颗粒膨胀产生的内应力，有效地抑制硅颗粒碎裂造成的电极结构坍塌，维持电极结构的完整性，提升锂离子电池的电化学稳定性。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种天然植物多糖型复合粘合剂，包括羧甲基罗望子胶和聚丙烯酸；所述羧甲基罗望子胶和聚丙烯酸通过氢键交联。
[0007]优选地，所述羧甲基罗望子胶和聚丙烯酸的质量比为5～10：1～4。
[0008]优选地，所述羧甲基罗望子胶的制备方法包括：将罗望子胶、氢氧化钠、甲醇水溶液和氯乙酸混合，进行羧甲基化处理，得到羧甲基罗望子胶。
[0009]本专利技术提供了上述技术方案所述天然植物多糖型复合粘合剂的制备方法，包括以下步骤：
[0010]将羧甲基罗望子胶和聚丙烯酸水溶液混合，得到天然植物多糖型复合粘合剂。
[0011]优选地，所述混合在搅拌条件下进行；所述搅拌的速率为100～1000r/min；所述搅拌的时间为0.5～24h。
[0012]本专利技术提供了上述技术方案所述天然植物多糖型复合粘合剂或上述技术方案所述制备方法制备得到的天然植物多糖型复合粘合剂在锂离子电池负极材料中的应用。
[0013]优选地，所述锂离子电池负极材料为硅基负极材料。
[0014]本专利技术提供了一种锂离子电池负极浆料，包括活性材料、导电添加剂和粘合剂；所述粘合剂为上述技术方案所述天然植物多糖型复合粘合剂或上述技术方案所述制备方法制备得到的天然植物多糖型复合粘合剂。
[0015]优选地，所述活性材料、导电添加剂和粘合剂的质量比为80～95：5～10：5～10。
[0016]本专利技术提供了一种锂离子电池负极，包括集流体和附着在所述集流体上的锂离子电池负极材料；所述锂离子电池负极材料由上述技术方案所述锂离子电池负极浆料涂敷在集流体上干燥得到。
[0017]本专利技术提供了一种天然植物多糖型复合粘合剂，包括羧甲基罗望子胶和聚丙烯酸；所述羧甲基罗望子胶和聚丙烯酸通过氢键交联。在本专利技术中，天然罗望子胶是从罗望子种子中提取出来的一种中性多糖，羧甲基化处理后罗望子胶的水溶性增加，可在冷水中溶解；粘合剂中羧甲基罗望子胶侧链上的羟基与聚丙烯酸上的羧基形成氢键作用，提供了优异的力学性能，丰富的极性官能团提供了优异的粘合强度。本专利技术提供的天然植物多糖型复合粘合剂在高温下具有良好的稳定性和粘合力，将其应用于硅基负极材料，硅体积膨胀时，粘合剂优异的力学性能和优异的粘合能力可以保证电极结构的稳定性和导电网络的完整性，提升电池的电化学稳定性。
[0018]本专利技术还提供了所述天然植物多糖型复合粘合剂的制备方法，本专利技术提供的制备方法绿色环保、简单易行，所得复合粘合剂的稳定性好，粘合力强，适合大规模制备。
[0019]本专利技术还提供了所述天然植物多糖型复合粘合剂在锂离子电池负极材料中的应用，应用该粘合剂的锂离子电池负极中各组分的结合力强，粘合剂通过优异的力学性能和粘合能力能够有效地缓解循环过程中硅基材料颗粒之间产生的应力，并显著提升锂离子电池的循环稳定性。实施例结果表明，采用本专利技术粘合剂的锂离子扣式半电池循环200周后，容量保持率仍在80％以上。
附图说明
[0020]图1为应用实施例1和对比例1粘合剂的锂离子电池负极极片剥离强度对比图；
[0021]图2为应用实施例1和对比例1粘合剂的锂离子半电池的循环性能对比图。
具体实施方式
[0022]本专利技术提供了一种天然植物多糖型复合粘合剂，包括羧甲基罗望子胶和聚丙烯酸；所述羧甲基罗望子胶和聚丙烯酸通过氢键交联。
[0023]在本专利技术中，所述羧甲基罗望子胶和聚丙烯酸的质量比优选为5～10：1～4。在本专利技术中，羧甲基罗望子胶可以增加粘合剂的粘度和粘附性，聚丙烯酸能够提供力学性能，本专利技术限定羧甲基罗望子胶和聚丙烯酸的质量比在上述范围，能够提高复合粘合剂的综合性能。
[0024]本专利技术提供的天然植物多糖型复合粘合剂包括羧甲基罗望子胶。在本专利技术中，所述羧甲基罗望子胶优选为罗望子胶进行羧甲基化处理的产物。在本专利技术中，所述罗望子胶为天然多糖。在本专利技术中，所述罗望子胶的结构式如式I所示：
[0025][0026]在本专利技术中，所述羧甲基罗望子胶的制备方法优选包括：将罗望子胶、氢氧化钠、甲醇水溶液和氯乙酸混合，进行羧甲基化处理，得到羧甲基罗望子胶。在本专利技术中，所述罗望子胶在甲醇水溶液中的浓度优选为8～12wt.％，更优选为10wt.％；所述氢氧化钠在甲醇水溶液中的浓度优选为8～10wt.％；所述氯乙酸在甲醇水溶液中的浓度优选为5～8wt.％。在本专利技术中，所述甲醇水溶液中甲醇和水的质量比优选为(60～80)：(20～40)。在本专利技术中，所述羧甲基化处理的温度优选为45～85℃，更优选为80℃；所述羧甲基化处理的时间优选为30～90min。
[0027]本专利技术优选在所述羧甲基化处理后，将所得体系进行固液分离，然后将固液分离所得固体物质进行干燥，得到羧甲基罗望子胶。在本专利技术中，所述固液分离的方法优选为过滤。
[0028]本专利技术提供的天然植物多糖型复合粘合剂包括聚丙烯酸。在本专利技术中，所述聚丙烯酸的结构式如式II所示：
[0029][0030]在本专利技术中，所述聚丙烯酸的重均分子量优选为10～1000万。
[0031]本专利技术提供了上述技术方案所述天然植物多糖型复合粘合剂的制备方法，包括以下步骤：
[0032]将羧甲基罗望子胶和聚丙烯酸水溶液混合，得到天然植物多糖型复合粘合剂。
[0033]在本专利技术中，所述聚丙烯酸水溶液的制备方法优选包括：在保护气氛下，将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种天然植物多糖型复合粘合剂，其特征在于，包括羧甲基罗望子胶和聚丙烯酸；所述羧甲基罗望子胶和聚丙烯酸通过氢键交联。2.根据权利要求1所述的天然植物多糖型复合粘合剂，其特征在于，所述羧甲基罗望子胶和聚丙烯酸的质量比为5～10：1～4。3.根据权利要求1所述的天然植物多糖型复合粘合剂，其特征在于，所述羧甲基罗望子胶的制备方法包括：将罗望子胶、氢氧化钠、甲醇水溶液和氯乙酸混合，进行羧甲基化处理，得到羧甲基罗望子胶。4.权利要求1～3任一项所述天然植物多糖型复合粘合剂的制备方法，包括以下步骤：将羧甲基罗望子胶和聚丙烯酸水溶液混合，得到天然植物多糖型复合粘合剂。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述混合在搅拌条件下进行；所述搅拌的速率为100～1000r/min；所述搅拌的时间为0.5～24h。6.权利要求1～3...

【专利技术属性】
技术研发人员：田萌，葛鹏，虎琳琳，宁静，王路晗，
申请(专利权)人：西部金属材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：