[發(fā)明專利]一種鋰電池專用的耐高溫粘結(jié)劑及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711430387.4
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108123139B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳慶;司文彬
• 申請（專利權(quán)）人: 成都新柯力化工科技有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M10/052
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本發(fā)明涉及一種鋰電池專用的耐高溫粘結(jié)劑及其制備方法，屬于鋰電池技術(shù)領(lǐng)域。將氧化鋯加入到氧化石墨烯納米片水分散液中，機械攪拌混合均勻，得混合液；采用噴霧法將混合液噴入分散有GeSbTe相變粉的液氮中，冷凍為微球，干燥，得到復(fù)合微球；將復(fù)合微球、樹脂、無機填料、改性劑和稀釋劑混合，得到一種鋰電池專用的耐高溫粘結(jié)劑。該粘接劑含有氧化鋯和氧化石墨烯包裹GeSbTe相變粉的復(fù)合微球，復(fù)合微球不但具有優(yōu)異的導(dǎo)電性，而且能夠克服熱沖擊，用于粘接鋰電池的電極后有效緩解熱沖擊造成的電池衰減和循環(huán)性能的降低。在電池高溫時，其晶型轉(zhuǎn)變應(yīng)力有效緩解電極因高溫造成的體積裂化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋰電池專用的耐高溫粘結(jié)劑及其制備方法，屬于鋰電池技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鋰離子電池是目前研究最廣泛、最深入的能量存儲裝置之一，因其具有高容量密度、循環(huán)壽命高、綠色環(huán)保、使用溫度范圍寬及安全性能高等優(yōu)點，在便攜式電子設(shè)備、電動汽車、儲能等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

鋰離子電池主要由正極、負(fù)極、隔膜、電解液、外殼組成，其工作原理是通過鋰離子在電極活性材料中可逆嵌入/脫嵌的氧化還原反應(yīng)儲存和釋放電能。鋰離子電池正極和負(fù)極的制備方法，是將正極活性材料或碳負(fù)極材料與電極粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、分散介質(zhì)等一起調(diào)配成漿料，涂覆至相應(yīng)的集流體箔材上，經(jīng)烘干，輥壓，裁切等加工工藝制得。其中粘結(jié)劑是鋰二次電池電極片中的非活性成分，其主要作用是粘結(jié)電極活性物質(zhì)并增強其與導(dǎo)電劑以及集流體之間的電子接觸，更好地穩(wěn)定極片的結(jié)構(gòu)。同時使電極片具有良好的機械性能和可加工性能，滿足實際生產(chǎn)的需要。粘結(jié)劑的性能對正負(fù)極漿料粘附到集流體上起到了關(guān)鍵的作用。粘結(jié)劑力學(xué)性能的優(yōu)劣與電池的循環(huán)壽命密切相關(guān)，如果力學(xué)性能不佳，容易引起電極片在電化學(xué)循環(huán)過程中粉化，導(dǎo)致電極材料從集流體表面脫落，失去電化學(xué)儲能性能。此外，當(dāng)粘結(jié)劑的電化學(xué)穩(wěn)定性不好時，在電極電化學(xué)過程中粘結(jié)劑的一些功能基團(tuán)可與鋰離子發(fā)生不可逆的化學(xué)反應(yīng)，從而導(dǎo)致電池的可逆容量下降。

由于鋰電池在充放電過程中，不可避免的會產(chǎn)生熱量，從而引起電池內(nèi)部溫度升高，在高溫下會使粘結(jié)劑在電解液溶劑中發(fā)生過大的溶脹甚至是溶解，在這種情況下粘接劑將難以保證其應(yīng)有的粘接能力，因此，繼續(xù)一種耐高溫的粘結(jié)劑。

申請?zhí)枮?01410833131.8的發(fā)明專利，公開了一種用于鋰離子電池電極材料粘結(jié)劑的偏氟乙烯聚合物的制備方法，該方法包括以下步驟：1）在聚合反應(yīng)釜中加去離子水、分散劑、pH調(diào)節(jié)劑、鏈轉(zhuǎn)移劑、偏氟乙烯、第二單體；2）將反應(yīng)釜升溫至32–52℃，反應(yīng)壓力6.0–9.0Mpa，轉(zhuǎn)速800–1600r/min，加入引發(fā)劑，4-8小時后結(jié)束反應(yīng)，制得偏氟乙烯聚合物漿料；3）將聚合物漿料脫氣、洗滌、干燥制得成品。上述制備方法，可以得到超高分子量、細(xì)粒徑、高純度、高耐高溫著色性的偏氟乙烯聚合物，以該聚合物制得的鋰離子電池具有粘結(jié)劑用量少、剝離強度高、能量密度大、循環(huán)容量保持率高的優(yōu)點。該粘結(jié)劑為有機粘結(jié)劑，雖然粘結(jié)強度大，但耐高溫性差，而且高溫下粘結(jié)強度低等缺陷，而且有機成分對人體及環(huán)境有害。

申請?zhí)枮?01611015896.6的發(fā)明專利公開了一種鋰離子電池粘結(jié)劑及其制備方法。所述鋰離子電池粘結(jié)劑由聚四氟乙烯、聚氨酯和發(fā)泡劑組成，該粘結(jié)劑與現(xiàn)有技術(shù)中使用的粘結(jié)劑相比較，粘結(jié)劑在漿料中分散均勻，粘結(jié)力強，不起合，易于粘附在集流體上；穩(wěn)定性好，可以顯著減少極片的掉料、掉粉現(xiàn)象，有利于提高正負(fù)極材料的壓實密度。該粘結(jié)劑依舊會隨著鋰電池充放電時溫度的升高而引起粘結(jié)性能的降低。

綜上，現(xiàn)有的有機粘結(jié)劑雖然粘結(jié)強度大，但耐高溫性差，而且高溫下粘結(jié)強度低等缺陷，而且有機成分對人體及環(huán)境有害。而普通的無機粘結(jié)劑不僅粘結(jié)強度低，而且所需要的固化溫度高、固化時間長，高溫到室溫急冷條件下熱循環(huán)性較差。

發(fā)明內(nèi)容

針對以上缺陷，本發(fā)明解決的第一個技術(shù)問題是提供一種鋰電池專用的耐高溫粘結(jié)劑的制備方法。

本發(fā)明一種鋰電池專用的耐高溫粘結(jié)劑的制備方法，包括如下步驟：