[發(fā)明專利]一種聚合物復(fù)合粘接劑及其應(yīng)用和基于其制備的鋰離子電池負(fù)極材料和制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810205052.0
• 申請日: 2018-03-13
• 公開（公告）號: CN108428869B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋潔;柯如媛;牛育華;阮歡;費(fèi)貴強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西科技大學(xué)
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

本發(fā)明公開了一種聚合物復(fù)合粘接劑及其應(yīng)用和基于其制備的鋰離子電池負(fù)極材料和制備方法，屬于電化學(xué)及新能源材料技術(shù)領(lǐng)域。該粘結(jié)劑溶于分散介質(zhì)中形成濃度為0.5％～2.0％的溶液，其中，分散介質(zhì)為去離子水，線形聚合物和片層聚合物的質(zhì)量比為(6?16)：(1?4)。應(yīng)用該復(fù)合粘結(jié)劑的鋰離子電池負(fù)極漿料由活性材料、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑組成，其各組分質(zhì)量比為(50?80):(10?30):(10?20)。本發(fā)明通過采用線形聚合物和片層聚合物復(fù)合，這種復(fù)合粘結(jié)劑可在硅顆粒的周圍構(gòu)建交聯(lián)的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),有效地阻止硅顆粒發(fā)生不可逆的滑移,緩沖體積變化，保持電極的電連接和完整性。該復(fù)合粘結(jié)劑原料來源廣泛、是一種綠色環(huán)保的復(fù)合粘結(jié)劑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電化學(xué)及新能源材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種聚合物復(fù)合粘接劑及其應(yīng)用和基于其制備的鋰離子電池負(fù)極材料和制備方法。

背景技術(shù)

硅作為鋰離子電池負(fù)極材料有著高達(dá)4200mAh/g理論比容量，有著重要的研究和應(yīng)用價(jià)值。但硅材料在高度脫嵌鋰條件下，存在嚴(yán)重的體積效應(yīng)，容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)材料的坍塌，從而造成電極的循環(huán)穩(wěn)定性欠佳，容易粉化、剝落，使電極結(jié)構(gòu)遭到嚴(yán)重破壞，從而導(dǎo)致其循環(huán)比容量的迅速下降，限制了硅材料在鋰離子電池中的實(shí)際應(yīng)用。

為解決此問題，粘結(jié)劑成為一條改進(jìn)硅基鋰電池循環(huán)穩(wěn)定性的突破口。目前，降低極片膨脹率是研究的熱點(diǎn)之一，低膨脹石墨負(fù)極的開發(fā)很迫切，而粘結(jié)劑是解決石墨負(fù)極膨脹的有效手段。粘結(jié)劑其高分子結(jié)構(gòu)的強(qiáng)大內(nèi)聚力，可有效的抑制極片的膨脹效應(yīng)，因此，粘結(jié)劑在低膨脹石墨開發(fā)中的作用尤其顯著。如何制備一種用量少、粘結(jié)力強(qiáng)并能有效抑制極片膨脹特別是石墨負(fù)極和硅基材料膨脹的粘結(jié)劑成為當(dāng)前亟需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種聚合物復(fù)合粘接劑及其應(yīng)用和基于其制備的鋰離子電池負(fù)極材料和制備方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明公開了一種聚合物復(fù)合粘接劑，該聚合物復(fù)合粘接劑是由線性聚合物胍膠、黃原膠和田菁膠和片層聚合物配制而成的復(fù)合粘接劑；其中，線形聚合物和片層聚合物的質(zhì)量比為(6～16)：(1～4)。

優(yōu)選地，所述線形聚合物為胍膠、黃原膠和田菁膠中的一種。

優(yōu)選地，所述的片層聚合物為黃腐酸，其結(jié)構(gòu)式如下式所示：

其中，n＝50～100。

本發(fā)明還公開了上述的聚合物復(fù)合粘接劑的制備方法，將線形聚合物和片層聚合物混合后，以水為分散體系，配制成質(zhì)量濃度為0.5～2.0％的水溶液，制得聚合物復(fù)合粘接劑。

本發(fā)明還公開了上述的聚合物復(fù)合粘接劑在制備鋰離子電池負(fù)極材料中的應(yīng)用。

本發(fā)明還公開了一種鋰離子電池負(fù)極材料，該鋰離子電池負(fù)極材料的組成成分，以質(zhì)量百分比計(jì)，包括：50％～80％的活性材料，10％～30％的導(dǎo)電劑和10％～20％上述的聚合物復(fù)合粘接劑。

優(yōu)選地，所述活性材料采用硅負(fù)極、石墨負(fù)極或硫化物；所述導(dǎo)電劑采用乙炔黑或超導(dǎo)電炭黑。

本發(fā)明還公開了上述的鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法，包括以下步驟：

1)將活性材料和導(dǎo)電劑充分研磨均勻后，滴加聚合物復(fù)合粘接劑凝膠液，繼續(xù)研磨，直至聚合物復(fù)合粘接劑均勻的混合于活性材料和導(dǎo)電劑中，制得混合物；

2)向混合物中滴加去離子水至粘稠的膠狀，充分研磨均勻；

3)將步驟2)制得的產(chǎn)物置于Cu片上并涂布均勻；

4)將步驟3)處理后的Cu片干燥，制得極片，并將極片真空干燥；

5)將真空干燥后的極片載片稱重后，制得用于裝配電池的鋰離子電池負(fù)極材料。