[發(fā)明專利]一種新型負極粘合劑制作方法及其在電池制造中的應用

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201410364145.X
• 申請日: 2014-07-28
• 公開（公告）號: CN104201387A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發(fā)明（設計）人: 宮麗媛;陳坤
• 申請（專利權(quán)）人: 北京萬源工業(yè)有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62
• 代理公司: 核工業(yè)專利中心 11007
• 代理人: 程旭輝

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于電池制造技術(shù)領域，具體涉及一種新型負極粘合劑制作方法及 其在電池制造中的應用。

背景技術(shù)

鋰離子電池在手機、筆記本電腦、攝像機等電子通訊領域得到了廣泛應用 并占據(jù)了主導地位。負極作為鋰離子電池的重要組成部分，其負極中的粘合劑 在最近的10年里，越來越受到廣泛的重視，是鋰離子電池今后發(fā)展的重點。在 鋰離子電池中，由高分子組成的粘合劑將活性物質(zhì)與集流體很好的粘合，為電 子的轉(zhuǎn)移提供軌道。由于粘合劑材料被發(fā)現(xiàn)是加強負極材料，特別是高理論容 量例如硅及其復合物的電化學性能表現(xiàn)能力的主要因素；尋求高效的粘合劑就 越來越值得重視。

目前，大量的高分子被測試開發(fā)，研究其是否有作為粘合劑的潛在可能性。 其中，這些高分子都是基于與活性物質(zhì)形成強力的氫鍵，將其很好的粘合在集 流體上；其氫鍵的形成多基于高分子的羥基或羧基官能團。現(xiàn)有的生產(chǎn)應用的 高分子粘合劑其本身粘合作用需要高分子量的高分子膠粘劑才能達到發(fā)揮其作 用的目標，但其成本較高。

而聚丙烯腈作為一種新型粘合劑的應用時由于其腈基官能團的存在，使其 不但能形成高鍵能的氫鍵同時由于它自身結(jié)構(gòu)的特點，可以形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)加強 粘合劑的性能。因此，采用聚丙烯腈作為一種新型的負極粘合劑應用到負極的 制備過程中，該材料本身的強氫鍵，和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不僅可以加強原有負極活性物 質(zhì)材料的電化學表現(xiàn)能力，而且針對一些易變性的高理論容量的負極活性物質(zhì)， 如納米硅及其復合物都能很好地改善其性能，延長其循環(huán)性能。實用與各種負 極活性物質(zhì)共同制備負極極片，加強性能，延長循環(huán)使用期。是一種十分具有 潛能的新型高分子粘合劑材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是彌補現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有高效的負極粘合劑的 制作方法。

本發(fā)明的另一個目的是提供上述負極粘合劑在電池制造中的應用。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為，一種新型負極粘合劑制作方法， 包括以下步驟：

步驟1，制膠，將聚丙烯腈和甲基吡咯烷酮按照5:95的質(zhì)量比攪拌混合成 膠體；

步驟2，制漿，將步驟1制得的膠體與負極活性物質(zhì)、導電劑按3～25：70～ 95：2～5球磨混合，制得漿料，其黏度在2000-4500cP，即為負極粘合劑。

所述步驟2中，負極活性物質(zhì)為石墨、納米硅或鈦酸鋰中的一種或幾種， 導電劑為碳纖維、乙炔黑或?qū)щ娞己谥械囊环N或幾種。

所述步驟2中，負極活性物質(zhì)為石墨，導電劑為碳纖維時，膠體、負極活 性物質(zhì)和導電劑的質(zhì)量比為3-10：95-88：2，優(yōu)選為8:90:2。

所述步驟2中，負極活性物質(zhì)為納米硅和石墨混合物，導電劑為導電碳黑 時，膠體、負極活性物質(zhì)和導電劑的質(zhì)量比為10-25：85-70：5；更優(yōu)選的，膠 體、石墨、納米硅、導電碳黑的配比為15:60:20:5。

所述步驟2中，負極活性物質(zhì)為鈦酸鋰，導電劑為乙炔黑時，膠體、負極 活性物質(zhì)和導電劑的質(zhì)量比為2-10：93-85：5，優(yōu)選為5:90:5。

上述負極粘合劑在電池制造中的應用，其方式為將制備好的漿料均勻地涂 在集流體上，烘干之后即為負極極片。

本發(fā)明通過應用新型粘合劑聚丙烯腈，制備負極極片。采用標準制備負極 扣式電池方法進行測試。此新型材料在負極漿料制備過程中，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)， 與負極活性物質(zhì)形成高鍵能的氫鍵，具有優(yōu)良的電子導電性和優(yōu)異的電化學性 能；聚丙烯腈摩爾質(zhì)量低，加工性能良好，適用于制備多循環(huán)的鋰離子儲能電 池。

附圖說明

圖1為根據(jù)實施例1方法制備的粘合劑樣品的XRD圖；

圖2為根據(jù)實施例1方法制備的粘合劑樣品的FT-IR圖；

圖3為根據(jù)實施方法制備的粘合劑樣品的充放電曲線；

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行進一步描述。

實施例1

步驟1，將聚丙烯腈溶于甲基吡咯烷酮(NMP)中，制備成質(zhì)量濃度5％的膠體；

步驟2，將膠體，負極活性物質(zhì)石墨，及導電劑碳纖維按固體質(zhì)量比8：90： 2的比例放入球磨罐中進行球磨攪拌；

步驟3，將攪拌均勻的漿料涂在銅箔集流體上，烘干。