[發(fā)明專利]一種鋰離子電池交聯(lián)型水性粘結(jié)劑的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710923090.5
• 申請(qǐng)日: 2017-09-30
• 公開（公告）號(hào): CN107793967B
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張靈志;仲皓想;劉姝伶;蘇靜;黃進(jìn)鑫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院廣州能源研究所
• 主分類號(hào): C09J151/02
• 分類號(hào): C09J151/02;C09J129/04;C09J151/00;C08F251/00;C08F220/06;C08F8/14;C08F8/30;C08F8/32;C08F261/04;C08F216/06;C08G73/02;H01M4/62;H01M4/131
• 代理公司: 廣州科粵專利商標(biāo)代理有限公司 44001
• 代理人: 蔣歡妹;王家鳴

本發(fā)明公開了一種鋰離子電池交聯(lián)型水性粘結(jié)劑的制備方法，由含有機(jī)羧酸或氨基或羥基的水性高分子與含有羥基、胺基或羧基的水溶性小分子交聯(lián)劑共同作為水性粘結(jié)劑原材料，在鋰離子電池電極片漿料涂布烘干條件下經(jīng)酯化、酰胺化反應(yīng)交聯(lián)，制備過程簡單，不改變現(xiàn)有的鋰離子電池生產(chǎn)工藝條件，且獲得具有良好粘結(jié)性、柔順性、彈性的電極，解決現(xiàn)有技術(shù)中電極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和集流體之間的粘結(jié)強(qiáng)度不高，且不具有足夠的彈性來緩解鋰離子電池充、放電過程中的膨脹與收縮而松脹脫落的問題。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰離子電池交聯(lián)型水性粘結(jié)劑的制備方法。

背景技術(shù)：

粘結(jié)劑作為鋰離子電池的重要非活性成分，其性能的優(yōu)劣直接影響電池的電化學(xué)性能。除具有粘結(jié)作用外，粘結(jié)劑還應(yīng)具有足夠的彈性能緩解電池在充、放電過程中的膨脹與收縮而松脹脫落，利于電子、離子在充放電過程中的傳導(dǎo)，減小集流體與電極材料之間的阻抗。在鋰離子電池工業(yè)的規(guī)模化生產(chǎn)中，主要采用聚偏氟乙烯(PVDF)作粘結(jié)劑、有機(jī)溶劑N-甲基吡咯烷酮(NMP)等作分散劑。但由于PVDF存在電子和離子導(dǎo)電性差，對(duì)環(huán)境的濕度要求比較高，能耗大，生產(chǎn)成本高，且不具有足夠的彈性。因此，尋找替代PVDF的新型綠色粘結(jié)劑成為鋰離子電池粘結(jié)劑的重要發(fā)展方向。

水性粘結(jié)劑是鋰離子電池粘結(jié)劑發(fā)展的一個(gè)重要方向。丁苯橡膠(SBR)/羧甲基纖維素鈉(CMC)、聚丙烯酸類等水性粘結(jié)劑已經(jīng)有大規(guī)模市場(chǎng)應(yīng)用，但其粘結(jié)力但其粘結(jié)力、極片的平整性和抑制極片膨脹的效果均有限，故其使用范圍受到一定的限制。一種多元功能化改性高分子鋰離子電池粘結(jié)劑(CN 2016105083512)，以生物質(zhì)高分子或合成高分子為底物，以親水單體和親油單體作為功能化改性單體，經(jīng)自由基接枝共聚反應(yīng)或邁克爾加成反應(yīng)改性制備的水性粘接劑能提高電極漿料成膜時(shí)的均勻性和平整性，改性聚乙烯醇高分子(CN2016105041083)，通過邁克爾加成引入具有良好水溶性的丙烯酸及其鹽類、良好粘結(jié)性能和電化學(xué)性能的丙烯腈類、或良好柔順性的丙烯酰胺單體至PVA分子中，制備的具有良好的水溶性的水性粘結(jié)劑。但是在針對(duì)抑制極片的膨脹，尤其是對(duì)體積效應(yīng)嚴(yán)重的高理論容量的Si負(fù)極來說仍有不足。

具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的聚合物，其分子內(nèi)聚力大，粘結(jié)力和彈性更好，同時(shí)能有效抑制極片的膨脹。因此，研究開發(fā)鋰離子電池交聯(lián)型水性粘結(jié)劑來提高電極粘結(jié)性和彈性，進(jìn)一步改善電池性能，降低生產(chǎn)成本是當(dāng)前的熱點(diǎn)。CN 104356979B公開了一種鋰離子電池電極材料的聚丙烯酸酯類水性粘結(jié)劑及其制備方法，該材料由不飽和單體聚合同時(shí)交聯(lián)獲得，然后將交聯(lián)后的高分子粘結(jié)劑再用于鋰離子電池，該粘結(jié)劑的粘結(jié)力、分散性、彈性不足，且需要控制該粘結(jié)劑的交聯(lián)度，否則不能起到粘接的作用，合成工藝上有一定的難度，目前尚無大規(guī)模使用。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的是提供一種鋰離子電池交聯(lián)型水性粘結(jié)劑的制備方法，由含有機(jī)羧酸或氨基或羥基的水性高分子與含有羥基、胺基或羧基的水溶性小分子交聯(lián)劑共同作為水性粘結(jié)劑原材料，在鋰離子電池電極片漿料涂布烘干條件下經(jīng)酯化、酰胺化反應(yīng)交聯(lián)，制備過程簡單，無須另外的加工工藝條件，且獲得具有良好粘結(jié)性、柔順性、彈性的電極，解決現(xiàn)有技術(shù)中電極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和集流體之間的粘結(jié)強(qiáng)度不高，且不具有足夠的彈性來緩解鋰離子電池充、放電過程中的膨脹與收縮而松脹脫落的問題。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的：