[發明專利]負極粘結劑、負極極片與鋰離子二次電池

有效

• 申請號: 201710742564.6
• 申請日: 2017-08-25
• 公開（公告）號: CN109428080B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 周行;鐘澤;朱忠泗;馮凌云
• 申請（專利權）人: 寧德時代新能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/13;H01M10/0525
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司 11258
• 代理人: 娜拉

本發明涉及一種負極粘結劑、負極極片與鋰離子二次電池。負極粘結劑為共聚物，該共聚物的聚合物鏈中含有三種以上的具有羰基、胺基及硅氧烷基中一種或幾種的乙烯基單元，且所述共聚物的分子量為20000～800000。本發明提供的負極粘結劑能夠抑制采用該負極粘結劑的負極極片在輥壓后到電芯充放電過程中的體積膨脹，提升鋰離子二次電池的體積能量密度。

技術領域

本發明涉二次電池技術領域，特別是涉及一種負極極片、鋰離子二次電池及負極極片制備方法。

背景技術

鋰離子電池作為一種二次電池具有能量密度高、循環壽命長等優點。目前鋰離子電池的應用已從移動電話、筆記本電腦、數碼產品等消費類電子產品擴展到了電動汽車，儲能電站等動力電池領域。

與消費類相同動力電池應用的鋰離子電池由正極、負極、電解液以及隔離膜等組成，其中正極、負極中以隔離膜隔開，封裝于鋁塑膜，鋁殼或鋼殼中，經過，注液、化成、老化等工藝制成。目前應用的鋰離子電池正極活性材料包括磷酸鐵鋰、鈷酸鋰，鎳鈷錳、鎳鈷鋁等金屬氧化物，負極活性材料通常為石墨。

從加工成本以及正負極材料的穩定性角度出發，通常鋰離子電池的正極采用N-甲基吡咯烷酮(NMP)做溶劑進行加工。鋰離子電池負極極片以水做溶劑，在水性負極極片中，通常采用CMC(羧甲基纖維素鈉)作為分散劑和增稠劑，采用丁苯橡膠(SBR)或者類似的高分子乳膠作為粘結劑。

鋰離子電池正負極活性材料通過攪拌、涂布、烘干制備成極片。涂布得到的活性材料層的密度低，極片厚，不利于鋰離子電池能量密度的發揮。解決手段通常是采用輥壓的方式，將極片壓實，提高活性材料曾的密度以降低極片厚度，使單位質量/體積的電池的容量更高，從而提高鋰離子電池的能量密度。

然而，負極極片主要由天然石墨或者人造石墨組成，石墨本身比較柔軟，在輥壓后到卷繞前會發生一定成都的極片膨脹，在電池充放電過程中，伴隨鋰離子在石墨片層中的脫嵌過程，石墨片層會發生進一步的可逆膨脹過程。如果粘結劑無法對石墨的的可逆膨脹起到有效的束縛作用，將會出現電池變形或者負極活性物質從集流體上面脫落的嚴重后果，進而造成電芯失效。

動力電池制作過程中通常需要殼體中預留出一定的空間來預防/應對極片在注液后以及電池充放循環電過程中負極極片的膨脹，然而預留過多的剩余空間將會造成電芯能量密度的損失。

發明內容

本發明實施方式一方面提供一種負極粘結劑，所述負極粘結劑為共聚物，該共聚物的聚合物鏈中含有三種以上的具有羰基、胺基及硅氧烷基中一種或幾種的乙烯基單元，且所述共聚物的分子量為20000～800000。

本發明實施方式提供的負極粘結劑能夠抑制采用該負極粘結劑的負極極片在輥壓后到電芯充放電過程中的體積膨脹，提升鋰離子二次電池的體積能量密度。

本發明實施方式另一方面提供一種負極極片，包括：包括集流體及負極膜片；負極膜片包括活性物質材料，第一種粘結劑，分散劑及導電劑；第一種粘結劑為共聚物，該共聚物的聚合物鏈中含有三種以上的具有羰基、胺基及硅氧烷基中一種或幾種的乙烯基單元，且所述共聚物的分子量為20000～800000。

本發明實施方式還一方面提供一種鋰離子二次電池，包括負極極片、負極極片、隔離膜及電解液。負極極片包括集流體；負極膜片，設置于集流體上。負極極片，包括：包括集流體及負極膜片；負極膜片包括活性物質材料，第一種粘結劑，分散劑及導電劑；第一種粘結劑為共聚物，該共聚物的聚合物鏈中含有三種以上的具有羰基、胺基及硅氧烷基中一種或幾種的乙烯基單元，且所述共聚物的分子量為20000～800000。

具體實施方式

為了使本發明的發明目的、技術方案和有益技術效果更加清晰，以下結合實施例對本發明進行進一步詳細說明。應當理解的是，本說明書中描述的實施例僅僅是為了解釋本發明，并非為了限定本發明，實施例的配方、比例等可因地制宜做出選擇而對結果并無實質性影響。