[發明專利]鋰電池用粘結劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201310364057.5
• 申請日: 2013-08-20
• 公開（公告）號: CN103427083A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 周明炯
• 申請（專利權）人: 寧波奈克斯特新材料科技有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;C08G81/00;C08G81/02
• 代理公司: 深圳市嘉宏博知識產權代理事務所 44273
• 代理人: 楊敏

技術領域

本發明屬于儲能電池技術領域，涉及一種鋰離子電池用粘結劑制備方法。

背景技術

目前，鋰離子電池是商用電池中能量密度最高，特別在小型的電子產品中被廣泛的使用。近來，人們期待鋰離子電池作為動力電池應用于電動汽車、儲能設備中。因此，鋰離子電池要求具有高容量、長壽命、高倍率性及安全性等性能。電池容量受電極活性物質填充量的影響。倍率性受電子移動難易程度的影響，因而導電劑的增加可以提高倍率性。在有限的電池內部空間里，對于電極材料與導電劑的增加，粘結劑量的減少是非常必要的。但是，粘結劑量的減少，電極活性物質與基底之間的粘結性會減弱，不斷的充放電導致電極活性物質的脫落，最終造成循環性惡化。因此，人們強烈要求一種使用量減少仍具有較強粘結性的粘結劑。

鋰離子電池用粘結劑主要是聚氟乙烯（PVDF）等氟化高分子。使用氟化高分子制備電極比較容易，但是粘結力和柔軟性都較差，從而提高電池的容量及倍率特性比較困難。作為上述氟化高分子缺點改進的方法，橡膠系高分子粘結劑的使用提案被采用（日本專利文獻1：4-255670號）。雖然粘結力和柔軟性得到了改善，但是電極活性物質被橡膠高分子粘結劑覆蓋隱藏，電池反應受限問題的產生。因此，嘗試混合使用氟化高分子和橡膠高分子，例如、水系丁晴橡膠、聚丙烯晴及丙烯酸酯共用（日本專利文獻2:2003-282061號），丁二烯系高分子共用（日本專利文獻3：6-215761號）等方案。

上述專利2、3都是2種不同種類的高分子機械混合而成，所以高分子不能均一的、充分的分散。使用這種粘結劑的漿料約1天靜置后，發生分相有沉淀物產生，漿料長時間保存成為問題，根據電池制造程序需要逐步的調制漿料是必要的，妨礙了工序的連續性，而且構成粘結劑的高分子不能充分的互溶，電極內粘結劑引起相分離、高分子析出現象。最終，電極活性物質層的柔軟性破壞。使用該粘結劑的電池，由于高分子析出原因，倍率性、循環性等電池特性受到很大影響，而且該粘結劑的調制較難，制造的成本也比較高。

例如第201180034619.9號發明申請提供的二次電池用水系電極粘結劑，為含有水溶性高分子的二次電池用水系電極粘結劑，在該水溶性高分子中，相對于水溶性高分子所具有的結構單元的總量100質量%，含有50質量%～95質量%的(a)來自烯鍵式不飽和羧酸酯單體的結構單元、5質量%～50質量%的(b)來自烯鍵式不飽和羧酸鹽單體的結構單元；該水溶性高分子的重均分子量為50萬以上。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有高強度粘結性、可塑性的鋰電池用粘結劑，且使用該粘結劑的電池具有優越的循環性、高倍率性等效果；同時提供低成本、簡單的該鋰電池用粘結劑的制備方法。

本發明采用的技術方案如下：

上述的鋰電池用粘結劑，所述粘結劑為水系粘結劑，由含羧基官能團的高分子A與含羥基官能團的高分子B制備而成；所述含羧基官能團高分子A的質量百分比含量為59-94%，含羥基官能團高分子B的質量百分比含量為5-40%。

所述的鋰電池用粘結劑，其中：所述含羧基官能團高分子A為聚馬來酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸、聚乳酸和羧甲基纖維素鈉中的一種，其數均分子量大于30000。所述含羥基官能團高分子B為聚乙二醇、甲殼質、聚乙烯醇、淀粉和纖維素中的一種，該含羥基官能團高分子B的數均分子量大于10000。

所述的鋰電池用粘結劑，其中：所述粘結劑添加有反應引發劑C，該引發劑C的質量百分比含量為0.5-1%。所述引發劑C包括過氧化二苯甲酰、過氧化二碳酸酯類、過硫酸鉀和/或過硫酸銨。

上述的鋰電池用粘結劑的制備方法，是將含羧基官能團的高分子聚合物A與含羥基官能團的高分子聚合物B分別在容器中攪拌溶解，再按質量百分比，以含羧基官能團高分子A占59-94%、含羥基官能團高分子B占5-40%的比例放入反應器內，再添加反應引發劑C，在40℃~70℃的恒溫條件下不斷攪拌10~12h，冷卻至室溫即制得鋰離子電池用水系粘結劑。

所述的鋰電池用粘結劑制備方法，其中：所述含羧基官能團高分子A為聚馬來酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸、聚乳酸和羧甲基纖維素鈉中的一種，其數均分子量大于30000；所述含羥基官能團高分子B為聚乙二醇、甲殼質、聚乙烯醇、淀粉和纖維素中的一種，該含羥基官能團高分子B的數均分子量大于10000；所述引發劑C質量百分比含量為0.5-1%，包括過氧化二苯甲酰、過氧化二碳酸酯類、過硫酸鉀和/或過硫酸銨。