【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池，具体涉及一种锂离子电池负极粘结剂及其制备方法与应用。
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。锂离子电池主要包含正极、负极、电解液、隔膜、外壳和电极引线结构，其中，正负极极片上需涂覆由活性材料、增稠剂、粘结剂和导电剂混合的浆料，因此，研究者们可以从多个方向提升锂离子电池的性能。
2、聚合物粘结剂在电极中含量极少却起着至关重要的作用：首先，粘结剂将活性材料、导电剂等电极组份均匀地粘附在集流体上，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，其有利于电极材料与电解液的界面发生反应，形成一层覆盖于电极材料表面的钝化层，该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，粘结剂能够缓解电极嵌锂/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将会直接影响锂电池的电化学性能。
3、硅(si)由于其较高的理论容量，被认为是锂离子电池行业中最具前景的石墨负极替代品材料之一。然而，硅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(体积变化超过300％)，导致硅颗粒粉化和电极裂纹，从而导致硅基负极的电化学性能较差，包括初始库伦效应(ice)低和容量衰减快。负极在循环过程中容易发生粉化，导致容量衰减，发生该现象的原因主要是粘结剂对负极充放电的膨胀抑制不明显，负极的力学强度低。如何抑制这种膨胀是当前硅碳负极投入商业使用的巨大难题。
4、水溶性聚合物，
技术实现思路
1、本专利技术意在提供一种锂离子电池负极粘结剂的制备方法，从而得到一种新结构的锂离子电池负极粘结剂，以解决硅碳基负极在充放电过程中体积膨胀过度而导致负极粉化的问题。
2、为了达到上述目的，本专利技术的方案为：一种锂离子电池负极粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
3、s1、将羧甲基纤维素、邻苯二甲酸和单宁酸加入有机溶剂中，搅拌均匀，得到混合体系；
4、s2、将混合体系的温度升高至65～85℃后反应2～6h；
5、s3、反应结束后过滤得到的固体物质即为产物。
6、本专利技术还提供一种通过上述制备方法所制得的锂离子电池负极粘结剂，该锂离子电池负极粘结剂能够应用在锂离子电池负极例如硅碳基负极的制造中，从而提高锂离子电池负极的形变抵御能力，进而提高锂离子电池负极的电学性能。
7、本方案的工作原理及有益效果在于：本方案中，以羧甲基纤维素(cmc)为基础，引入了小分子单宁酸(ta)，选择具有两个羧基的小分子邻苯二甲酸(phthalic acid，简称pa)作为交联剂，在有机溶剂中，邻苯二甲酸与羧甲基纤维素侧链以及小分子单宁酸上丰富的羟基基团发生脱水缩合反应制备得到具有交联网状结构的cmc-pa-ta粘结剂，这种网状结构可以显著提升粘结剂的力学性能。因此，本方案中的粘结剂应用于硅碳负极中时，能够提升硅碳负极的力学性能，从而很好地抑制硅碳负极在充放电过程中的体积膨胀，进而提高硅碳负极的电学性能。
8、而且，单宁酸是一种支化的、水溶性多酚，具有大量的羟基官能团，本方案通过酯化反应巧妙地在羧甲基纤维素主链上引入单宁酸，其含有丰富的儿茶酚基团可与硅碳负极表面形成较好的氢键网络，从而显著提升硅碳负极的粘接力。
9、另外，羧甲基纤维素和邻苯二甲酸脱水缩合形成新的酯基改善了羧甲基纤维素对电解液的亲和性，从而进一步提升硅碳负极的电学性能。
10、可选地，在步骤s1中，羧甲基纤维素、邻苯二甲酸和单宁酸之间的质量比为60:a:b，其中，0≤a≤40，0≤b≤40。
11、本方案中，“a”代表邻苯二甲酸的比例，“b”代表单宁酸的比例。专利技术人在实验过程中发现，当0≤a≤40，0≤b≤40时制得的粘结剂应用在硅碳负极中，可以较好地提升硅碳负极的力学性能和电学性能。
12、可选地，在步骤s1中，a+b＝40。
13、专利技术人在实验过程中发现，a和b之和为40时制得的粘结剂应用在硅碳负极中，可以更好地提升硅碳负极的力学性能和电学性能
14、可选地，在步骤s1中，5≤a≤25，15≤b≤35。
15、专利技术人在实验过程中发现，5≤a≤25，15≤b≤35时制得的粘结剂应用在硅碳负极中，可以很好地提升硅碳负极的力学性能和电学性能。
16、可选地，在步骤s1中，有机溶剂为二甲亚砜、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺和n-甲基吡咯烷酮中的一种。
17、可选地，在步骤s3中，反应结束后过滤得到的固体物质，采用丙酮和乙醇交替离心清洗2～5次，干燥后得到的粉末即为终产物。
18、本方案中，利用丙酮和乙醇交替清洗固体物质。
19、可选地，在步骤s3中，干燥采用60℃下真空干燥方式。
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1.一种锂离子电池负极粘结剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的锂离子电池负极粘结剂的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，羧甲基纤维素、邻苯二甲酸和单宁酸之间的质量比为60:a:b，其中，0≤a≤40，0≤b≤40。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池负极粘结剂的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，a+b＝40。
4.根据权利要求3所述的锂离子电池负极粘结剂的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，5≤a≤25，15≤b≤35。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池负极粘结剂的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，有机溶剂为二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的一种。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池负极粘结剂的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，反应结束后过滤得到的固体物质，采用丙酮和乙醇交替离心清洗2～5次，干燥后得到的粉末即为终产物。
7.根据权利要求6所述的锂离子电池负极粘结剂的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，干燥采用60℃下真空干燥方式。
8.如权利要求1-7中任一项所述的制备方法所制得的锂离子电池负极粘结剂。
9.如权利要求1-7中任一项所述的制备方法所制得的锂离子电池负极粘结剂在制造锂离子电池中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述锂离子电池负极粘结剂应用在锂离子电池负极浆料的制备中，锂离子电池负极浆料中，锂离子电池负极粘结剂的质量占锂离子电池负极浆料总质量的0.5～3.0％。
...【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池负极粘结剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的锂离子电池负极粘结剂的制备方法，其特征在于，在步骤s1中，羧甲基纤维素、邻苯二甲酸和单宁酸之间的质量比为60:a:b，其中，0≤a≤40，0≤b≤40。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池负极粘结剂的制备方法，其特征在于，在步骤s1中，a+b＝40。
4.根据权利要求3所述的锂离子电池负极粘结剂的制备方法，其特征在于，在步骤s1中，5≤a≤25，15≤b≤35。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池负极粘结剂的制备方法，其特征在于，在步骤s1中，有机溶剂为二甲亚砜、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺和n-甲基吡咯烷酮中的一种。
6.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈聪，付东兴，闫兴，奎亚东，杨思莲，
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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