[發(fā)明專利]改性聚合物粘結(jié)劑、電極漿料和電極以及鋰離子電池

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810201404.5
• 申請日: 2018-03-12
• 公開（公告）號: CN108520958A
• 公開（公告）日: 2018-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孟亞斌;鐘國兵;王繼生
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市優(yōu)特利電源有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務(wù)所 44237
• 代理人: 左光明

本發(fā)明公開了一種改性聚合物粘結(jié)劑、含有所述改性聚合物粘結(jié)劑的電極漿料和電極以及鋰離子電池。所述改性聚合物粘結(jié)劑包括由丙烯酸單體和所述丙烯酸單體衍生物中的至少一種單體進行聚合形成的聚合物，且所述聚合物所含的羧基部分是以金屬離子羧酸鹽基團的形式存在。本發(fā)明電極漿料含有所述改性聚合物粘結(jié)劑，而本發(fā)明電極和鋰離子電池含有由本發(fā)明電極漿料形成的活性層。本發(fā)明改性聚合物粘結(jié)劑具有優(yōu)異的粘結(jié)強度和高的彈性模量，在溶劑中的溶解度高，從而提高了電極漿料成分的分散均勻性，而且電極漿料形成的活性層與電解液接觸后還能促進電荷載體的運輸，因此，本發(fā)明電極和鋰離子電池充放電過程中存在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，容量衰減慢、循環(huán)壽命長。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種改性聚合物粘結(jié)劑、電極漿料和電極以及鋰離子電池。

背景技術(shù)

鋰離子電池以其高電壓、高能量密度和長循環(huán)壽命等優(yōu)異性能而被廣泛應(yīng)用于手機和筆記本電池、動力電池及儲能電池等。其中手機和筆記本電池已完全被鋰離子電池占據(jù)，其他種類的電池根本無法達到這些便攜式智能設(shè)備的嚴苛要求。隨著鋰離子電池技術(shù)發(fā)展，其在動力電池儲能電池中所占的比例也越來越大，從目前的發(fā)展趨勢而言，鋰離子電池正處于一個飛速發(fā)展階段，應(yīng)用前景廣闊。

隨著智能手機和筆記本電腦的輕薄化、多功能化和屏幕的加大，現(xiàn)有的鋰離子電池同樣難以滿足消費類電子產(chǎn)品對電池日益苛刻的要求，迫切需要新型技術(shù)來有效提高鋰離子電池的比能量。鋰離子電池通常包括負極、隔膜、電解液、正極等四大關(guān)鍵材料及其他輔助材料。而四大關(guān)鍵材料中，負極和正極是其核心材料，負極和正極材料的比容量和嵌脫鋰電壓決定了鋰離子電池的比能量。目前鋰離子電池常用的正極材料有鈷酸鋰、錳酸鋰、三元及磷酸鐵鋰，比容量在100～200mAh/g之間；常用的負極材料為碳類負極材料，比容量在250～360mAh/g之間。

由于提高負極材料的比容量是提高電池比能量的有效途徑之一。目前用于鋰離子電池負極材料的有石墨類、硅基、錫基、納米碳材料及金屬氧化物等。其中，硅基負極材料由于具有最高的質(zhì)量比容量和較低的電壓平臺而成為研究熱點，然而，硅基負極材料在嵌脫鋰過程中伴隨著嚴重的體積膨脹，導(dǎo)致活性物質(zhì)的粉化脫落和固體電解質(zhì)膜的不斷形成，直接導(dǎo)致比容量快速衰減且充放電效率低，循環(huán)壽命短等等問題，使得高克容量的硅基負極材料在鋰離子電池上的應(yīng)用受到嚴重地限制。雖然目前出現(xiàn)采用硅基負極材料，如碳包覆硅的復(fù)合負極材料來克服硅在嵌脫鋰過程中的體積膨脹缺陷，但是效果有限，依然在充放電的過程中，該復(fù)合材料依然會發(fā)生體積膨脹，從而依然出現(xiàn)硅碳復(fù)合活性物質(zhì)的粉化脫落和固體電解質(zhì)膜的形成，依然直接導(dǎo)致容量衰減快、循環(huán)壽命短等問題。雖然在硅基復(fù)合負電極中添加有粘結(jié)劑，常規(guī)的如SBR粘結(jié)劑和LA133粘結(jié)劑等，但是都不能有效解決這個問題，使得電池循環(huán)過程中仍然會出現(xiàn)粉化，導(dǎo)致活性物質(zhì)之間失去有效的接觸，從而導(dǎo)致電池在充放電過程中存在嚴重的體積膨脹、容量衰減快、循環(huán)壽命短等不足，性能開始惡化。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的粘結(jié)劑粘結(jié)強度低、具有較低的彈性模量是主要原因之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種粘結(jié)強度和彈性模量高的改性聚合物粘結(jié)劑及其制備方法，以解決現(xiàn)有粘結(jié)劑粘結(jié)強度低、具有較低的彈性模量的技術(shù)問題。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種電極漿料、含由所述電極漿料形成的活性層的電極和鋰離子電池，以解決現(xiàn)有鋰離子電池在充放電過程中存在嚴重的體積膨脹、容量衰減快、循環(huán)壽命短等不足的技術(shù)問題。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明一方面，提供了一種改性聚合物粘結(jié)劑。所述改性聚合物粘結(jié)劑包括由丙烯酸單體和所述丙烯酸單體衍生物中的至少一種單體進行聚合形成的聚合物，且所述聚合物所含的羧基部分是以金屬離子羧酸鹽基團的形式存在。

本發(fā)明另一方面，提供了一種改性聚合物粘結(jié)劑的制備方法。所述改性聚合物粘結(jié)劑制備方法包括如下步驟：

將丙烯酸單體和所述丙烯酸單體衍生物中的至少一種單體進行聚合反應(yīng)形成的聚合物；