[發明專利]一種鋰離子電池硅基負極材料粘結劑

在審

• 申請號: 201710324536.2
• 申請日: 2017-05-10
• 公開（公告）號: CN107170989A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 朱國斌;曲群婷;鄭洪河
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司32103
• 代理人: 仇波

技術領域

本發明屬于電池粘結劑領域，涉及一種鋰離子電池粘結劑，具體涉及一種鋰離子電池硅基負極材料粘結劑。

背景技術

鋰離子電池已廣泛應用于手機、數碼相機和筆記本電腦等便攜式電子設備，更有望成為近年來興起的電動車和混合動力車的能源，具有重要的商業價值。目前商品化鋰離子電池的正極材料以氧化物正極材料如LiCoO₂、LiMn₂O₄和LiFePO₄等為主；負極材料是石墨以及以石墨為前軀體的各種碳材料。雖然碳材料具有良好的可逆充放電性能，但是其理論容量低（372mAh/g），高倍率充放電性能差。并且當電池過充電時，碳材料表面易形成鋰枝晶，引起短路，產生安全隱患。由于碳材料已經很難滿足當今電子信息、能源技術飛速發展的需要，因此開發新型且可靠的高容量鋰離子電池負極材料成為高性能鋰離子電池發展的技術瓶頸。

硅可作為鋰離子電池的負極材料，并且以其高的質量比容量（4200mAh/g）和材料豐富、價格低廉等優點越來越受到重視。但是硅負極材料在嵌脫鋰過程中產生巨大的體積變化，導致電極容量衰減快，循環性能差，難以商業化。納米尺度的硅材料可望解決這一問題。近年來，許多硅納米材料已被合成，并且有效地提高了硅基負極材料的電化學性能。但是，強健的粘結劑是硅基納米負極材料應用的先決條件。在鋰離子電池中，粘結劑是將活性材料和導電添加劑粘結到集流體上，形成電子導路，保證電池正常運行的高分子材料。在充放電過程中，粘結劑有效地維持電極結構完整，確保電極材料能夠可重復的嵌脫鋰。所以，粘結劑是鋰離子電池正常運行的一個至關重要的因素。現在用于硅基負極材料的粘結劑主要是聚氟高分子材料，如聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯等，價格較為昂貴，對環境也會產生負面的影響。

發明內容

本發明目的是為了克服現有技術的不足而提供一種鋰離子電池硅基負極材料粘結劑。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種鋰離子電池硅基負極材料粘結劑，它包括以下質量分數的組分：

透明質酸鈉50~100%；

海藻酸鈉0~50%。

優化地，它包括以下質量分數的組分：

透明質酸鈉 60~80%；

海藻酸鈉 20~40%。

進一步地，它包括以下質量分數的組分：

透明質酸鈉 66.7%；

海藻酸鈉 33.3%。

由于上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點：本發明鋰離子電池硅基負極材料粘結劑，通過將透明質酸鈉單獨或者與海藻酸鈉混合使用，由于透明質酸鈉能分散在水中形成粘稠液，其分子內含有較多羥基極性官能團，可與硅表面氧化硅層形成更多氫鍵，進一步增強粘結劑與硅材料間的粘結力，使得制得的電極具有更好的循環穩定性，不容易導致電極活性材料的剝離或脫落；而且成本較低，可以顯著提高硅基負極材料的電化學性能，具有較高的性價比和較好的市場潛力。

附圖說明

圖1為實施例1中電池的循環性能圖；

圖2為實施例2中電池的循環性能圖；

圖3為實施例1中電池循環500周后硅負極的SEM圖。

具體實施方式

本發明鋰離子電池硅基負極材料粘結劑，它包括以下質量分數的組分：透明質酸鈉50%~100%；海藻酸鈉0~50%。通過將透明質酸鈉單獨或者與海藻酸鈉混合使用，由于透明質酸鈉能分散在水中形成粘稠液，其分子內含有較多羥基極性官能團，可與硅表面氧化硅層形成更多氫鍵，進一步增強粘結劑與硅材料間的粘結力；而且成本較低，可以顯著提高硅基負極材料的電化學性能，具有較高的性價比和較好的市場潛力。

上述透明質酸鈉和海藻酸鈉的質量分數分別優選為60%~80%、20~40%，最優選為透明質酸鈉66.7%、海藻酸鈉33.3%；因為透明質酸鈉和海藻酸鈉的交聯作用增強了粘結劑的機械強度，進一步提高納米硅電極的循環穩定性。

下面將結合附圖實施例對本發明進行進一步說明。

實施例1

本實施例提供一種鋰離子電池硅基負極材料粘結劑及其應用，該鋰離子電池硅基負極材料粘結劑為透明質酸鈉，具體應用為：