【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池，具体涉及一种共混型粘结剂。
技术介绍
1、锂离子电池因其长寿命、高安全性等特点，已被广泛应用于3c消费类电子产品、电动交通、大规模储能等领域。现有技术从负极、正极、粘结剂、添加剂等不同方向来提升锂离子电池的各项性能。
2、其中，聚合物粘结剂在电极含量中极少，却起着至关重要的作用。首先，粘结剂将活性材料、导电剂等电极组分均匀地黏附在集流体上，保持电极的完整性；其次，在液态锂离子电池首次充放电过程中，其有利于在电极材料与电解液的界面上发生反应，形成一层覆盖于电极材料表面的钝化层，被称为固体电解质界面(sei)膜，保护活性材料不被电解质腐蚀；最后，能够缓解电极嵌锂/脱锂中硅颗粒体积膨胀效应，防止电极松胀、裂解、脱落。故粘结剂在电极中的性能直接影响到电池的电化学性能。
3、而对于不同的负极材料，粘结剂并非能够对其产生有利的作用。其中，硅由于其较高的理论容量，被认为是锂离子电池行业中最有前途的石墨负极替代品材料之一。然而，si颗粒在插入和提取锂离子的过程中会发生较大的体积变化，出现si颗粒粉化和电极裂纹，进而导致硅基负极电化学性能较差，例如包括初始库仑效率(ice)低和容量衰减快。最终，负极在循环过程中容易发生粉化，导致容量衰减，而发生该现象的主要原因是粘结剂对含有si元素的负极材料充放电的膨胀抑制不够明显，力学强度低。现有的粘结剂中，水溶性聚合物因其比传统粘结剂聚偏二氟乙烯(pvdf)具有更好的粘合性能，而被广泛作为硅阳极的粘合剂。这些水溶性聚合物可以在其羧酸官能团和si负极材料的表面官
技术实现思路
1、针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种共混型粘结剂及其应用，以解决现有技术中粘结剂缺乏足够的力学强度适应硅颗粒在循环过程中大量体积变化的问题。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种共混型粘结剂，所述粘结剂包括羧甲基纤维素和改性纳米纤维素，羧甲基纤维素与改性纳米纤维的质量比为(4～7):1。
4、优选地，在纳米纤维素上接枝丙烯酸羟乙酯和丙烯酰胺得到所述改性纳米纤维素；其中，纳米纤维素、丙烯酸羟基乙酯和丙烯酰胺单体摩尔比为13：(1～9)：(1～9)。
5、优选地，羧甲基纤维素与改性纳米纤维的质量比为(4～6)：1；优选为，羧甲基纤维素与改性纳米纤维的质量比为(5～7)：1；优选为，羧甲基纤维素与改性纳米纤维的质量比为(5～6)：1；优选为，羧甲基纤维素与改性纳米纤维的质量比为(4～5)：1；优选为，羧甲基纤维素与改性纳米纤维的质量比为(6～7)：1；优选为，羧甲基纤维素与改性纳米纤维的质量比为4:1；优选为，羧甲基纤维素与改性纳米纤维的质量比为5:1；优选为，羧甲基纤维素与改性纳米纤维的质量比为6:1；优选为，羧甲基纤维素与改性纳米纤维的质量比为7:1。
6、优选地，纳米纤维素、丙烯酸羟基乙酯和丙烯酰胺单体摩尔比为13：(1～5)：(5～9)；优选为，纳米纤维素、丙烯酸羟基乙酯和丙烯酰胺单体摩尔比为13：(2～5)：(5～8)；优选为，纳米纤维素、丙烯酸羟基乙酯和丙烯酰胺单体摩尔比为13：5：5。
7、本专利技术还提供了一种改性纳米纤维素的制备方法，制备上述共混型粘结剂中的改性纳米纤维素，具体包括如下步骤：
8、步骤1：制备纳米纤维素水溶液：
9、将纳米纤维素溶解在水中，在室温环境中搅拌直至纳米纤维素完全分散，通入惰性气体进行洗气，再升高温度使纳米纤维素水溶液保持在55～75℃；
10、步骤2：加入反应单体：
11、在惰性气体环境下，向步骤1得到的纳米纤维素水溶液中加入过硫酸钾，使其产生自由基，然后缓慢加入单体丙烯酸羟基乙酯和丙烯酰胺；其中，纳米纤维素、丙烯酸羟基乙酯和丙烯酰胺单体摩尔比为13：(1～9)：(1～9)；过硫酸钾的添加量为纳米纤维素、丙烯酸羟基乙酯和丙烯酰胺质量总和的0.05％～0.1％；
12、步骤3：反应过程：
13、在搅拌状态下保持反应体系温度为60～75℃，反应1～5h；
14、步骤4：分离提纯：
15、步骤3反应完成后，将反应混合物倒入丙酮中，得到沉淀物；所述沉淀物经过分离、真空干燥和粉碎后，得到所述改性纳米纤维素。
16、优选地，在步骤2中，纳米纤维素、丙烯酸羟基乙酯和丙烯酰胺单体摩尔比为13：(1～5)：(5～9)；优选为，纳米纤维素、丙烯酸羟基乙酯和丙烯酰胺单体摩尔比为13：(2～5)：(5～8)；优选为，纳米纤维素、丙烯酸羟基乙酯和丙烯酰胺单体摩尔比为13：5：5。
17、本专利技术提供了一种共混型粘结剂的应用，上述共混型粘结剂用于锂离子电池的负极粘结剂。
18、优选地，所述共混型粘结剂用于硅碳负极粘结剂。
19、本专利技术提供了一种锂离子电池，采用上述负极粘结剂制成。
20、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
21、1、本专利技术通过将羧甲基纤维素和改性纳米纤维素按照特定比例共混，得到共混粘结剂，具有较好的力学性能；特别适用于硅碳体系锂离子电池，能够有效提高负极极片的抗拉伸强度，降低硅碳负极材料为主的锂离子电池在充放电过程中负极极片的膨胀问题，有效提高锂离子电池的循环寿命。
22、2、本专利技术提供的改性纳米纤维素同时引入了丙烯酸羟乙酯和丙烯酰胺。改性纳米纤维素上具有较多的极性基团，如羟基和酰胺基团，极性基团可以同羧甲基纤维素以氢键作用力形成交联网络结构，增强其抗拉伸强度。同时，酰胺基团能够与负极极片浆料中的丁苯橡胶(sbr)进行有效的结合，与sbr协同作用，进一步提高对负极材料的粘结效果。
23、3、本专利技术中，羧甲基纤维素胶液具有一定的粘度，能够帮助改性纳米纤维素更好地分散。另外，酰胺基团和丙烯酸羟乙酯中的羟基具有较强的亲水性；丙烯酸羟乙酯中的酯基具有一定的亲油性，二者在特定的配比下，能够提高负极极片浆料中有效材料的分散性。
24、4、本专利技术所述粘结剂的制备方法简单，对环境污染较少；同时，所述粘结剂的适用范围广泛，可用于硅碳体系负极片的制备，具有大规模工业化生产的应用前景。
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1.一种共混型粘结剂，其特征在于，所述粘结剂包括羧甲基纤维素和改性纳米纤维素，羧甲基纤维素与改性纳米纤维的质量比为(4～7):1。
2.根据权利要求1所述共混型粘结剂，其特征在于，在纳米纤维素上接枝丙烯酸羟乙酯和丙烯酰胺得到所述改性纳米纤维素；其中，纳米纤维素、丙烯酸羟基乙酯和丙烯酰胺单体摩尔比为13：(1～9)：(1～9)。
3.根据权利要求2所述共混型粘结剂，其特征在于，羧甲基纤维素与改性纳米纤维的质量比为(4～6)：1；优选为，羧甲基纤维素与改性纳米纤维的质量比为(5～7)：1；优选为，羧甲基纤维素与改性纳米纤维的质量比为(5～6)：1；优选为，羧甲基纤维素与改性纳米纤维的质量比为(4～5)：1；优选为，羧甲基纤维素与改性纳米纤维的质量比为(6～7)：1；优选为，羧甲基纤维素与改性纳米纤维的质量比为4:1；优选为，羧甲基纤维素与改性纳米纤维的质量比为5:1；优选为，羧甲基纤维素与改性纳米纤维的质量比为6:1；优选为，羧甲基纤维素与改性纳米纤维的质量比为7:1。
4.根据权利要求2所述共混型粘结剂，其特征在于，纳米纤维素、丙烯酸羟基乙酯和丙
5.一种改性纳米纤维素的制备方法，其特征在于，制备权利要求1～4任一所述共混型粘结剂中的改性纳米纤维素，具体包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤2中，纳米纤维素、丙烯酸羟基乙酯和丙烯酰胺单体摩尔比为13：(1～5)：(5～9)；优选为，纳米纤维素、丙烯酸羟基乙酯和丙烯酰胺单体摩尔比为13：(2～5)：(5～8)；优选为，纳米纤维素、丙烯酸羟基乙酯和丙烯酰胺单体摩尔比为13：5：5。
7.一种共混型粘结剂的应用，其特征在于，权利要求1～4任意所述共混型粘结剂用于锂离子电池的负极粘结剂。
8.根据权利要求7所述共混型粘结剂的应用，其特征在于，所述共混型粘结剂用于硅碳负极粘结剂。
9.一种锂离子电池，其特征在于，采用权利要求7～8任意所述负极粘结剂制成。
...【技术特征摘要】
1.一种共混型粘结剂，其特征在于，所述粘结剂包括羧甲基纤维素和改性纳米纤维素，羧甲基纤维素与改性纳米纤维的质量比为(4～7):1。
2.根据权利要求1所述共混型粘结剂，其特征在于，在纳米纤维素上接枝丙烯酸羟乙酯和丙烯酰胺得到所述改性纳米纤维素；其中，纳米纤维素、丙烯酸羟基乙酯和丙烯酰胺单体摩尔比为13：(1～9)：(1～9)。
3.根据权利要求2所述共混型粘结剂，其特征在于，羧甲基纤维素与改性纳米纤维的质量比为(4～6)：1；优选为，羧甲基纤维素与改性纳米纤维的质量比为(5～7)：1；优选为，羧甲基纤维素与改性纳米纤维的质量比为(5～6)：1；优选为，羧甲基纤维素与改性纳米纤维的质量比为(4～5)：1；优选为，羧甲基纤维素与改性纳米纤维的质量比为(6～7)：1；优选为，羧甲基纤维素与改性纳米纤维的质量比为4:1；优选为，羧甲基纤维素与改性纳米纤维的质量比为5:1；优选为，羧甲基纤维素与改性纳米纤维的质量比为6:1；优选为，羧甲基纤维素与改性纳米纤维的质量比为7:1。
4.根据权利要求2所述共混型粘结剂，其特征在于，纳米纤维素...
【专利技术属性】
技术研发人员：付东兴，陈聪，闫兴，蒙春槐，奎智荣，
申请(专利权)人：重庆硕盈峰新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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