[發(fā)明專利]漿料組合物及其制備方法和電池負(fù)極以及鋰離子電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810385095.1
• 申請(qǐng)日: 2018-04-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110416547B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜昕;夏清華;董江舟;張杰;譚金枚
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油化工股份有限公司;中國(guó)石油化工股份有限公司北京化工研究院
• 主分類號(hào): H01M4/62
• 分類號(hào): H01M4/62;H01M4/36;H01M4/587;H01M10/0525;H01M4/133
• 代理公司: 北京潤(rùn)平知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 王崇;李婉婉

本發(fā)明涉及鋰離子電池領(lǐng)域，具體地，涉及一種漿料組合物及其制備方法和電池負(fù)極以及鋰離子電池。所述鋰離子電池負(fù)極漿料組合物含有羧甲基纖維素鈉、導(dǎo)電炭黑、石墨、改性羧基丁苯乳膠和水，所述改性羧基丁苯乳膠中的改性羧基丁苯聚合物含有苯乙烯結(jié)構(gòu)單元、丁二烯結(jié)構(gòu)單元、丙烯酸結(jié)構(gòu)單元和衍生自極性單體的結(jié)構(gòu)單元，且所述改性羧基丁苯乳膠中的凝膠含量為85重量％以上。該漿料組合物具有很高的剝離強(qiáng)度，非常適用于制備鋰離子電池負(fù)極。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池領(lǐng)域，具體地，涉及一種鋰離子電池負(fù)極漿料組合物及其制備方法和鋰離子電池負(fù)極以及鋰離子電池。

背景技術(shù)

鋰離子動(dòng)力電池的關(guān)鍵材料包括正極、負(fù)極、電解液、隔膜及正負(fù)極材料粘接劑。目前廣泛使用的鋰離子電池負(fù)極材料以石墨為主，石墨的理論容量為372mAh/g，充放電過(guò)程中平臺(tái)性好、電位低，是非常理想的負(fù)極材料，并在過(guò)去的應(yīng)用中取得了非常好的效果。早期，在鋰離子電池工業(yè)的規(guī)?；a(chǎn)中，普遍采用聚偏氟乙烯(PVDF)作為粘接劑，有機(jī)溶劑N-甲基吡咯烷酮(NMP)作為分散劑。PVDF是良好的粘接材料，但其導(dǎo)電性和導(dǎo)離子性較差；有機(jī)溶劑NMP具有分散性好的特點(diǎn)，但易揮發(fā)、易燃易爆且有毒性。有機(jī)溶劑的揮發(fā)會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境、使生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)毒性大，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)車間工作人員的身體健康。同時(shí)有機(jī)溶劑NMP和粘接劑PVDF價(jià)格都較高，并且采用PVDF作為粘接劑，極片涂布工藝要求嚴(yán)格密封，這樣會(huì)使得能耗大、回收費(fèi)用大、生產(chǎn)成本高。與有機(jī)溶劑型粘接劑相比，水基型粘合劑具有無(wú)溶劑釋放、符合環(huán)境要求、成本低、不燃、使用安全等特點(diǎn)，已成為石墨負(fù)極粘接劑的最主要的發(fā)展方向。目前，在規(guī)?；a(chǎn)中，用水作分散介質(zhì)，以羧甲基纖維素鈉(CMC)作為增粘劑和分散劑，以羧基改性的丁苯橡膠(SBR)乳膠作粘接劑的水系體系已成為國(guó)內(nèi)外電池負(fù)極材料普遍接受的最好的粘接材料組成。羧基改性的丁苯乳膠粘接劑具有優(yōu)良的粘結(jié)性，對(duì)石墨粉體有良好的分散性和穩(wěn)定性，配合使用少量的CMC即可抑制漿料的沉降。因此，水性電極制備工藝在鋰離子電池領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，將成為鋰離子電池電極片制備的重要發(fā)展方向。

鋰離子電池石墨負(fù)極粘接用羧基改性丁苯乳膠不同于通用的SBR乳膠，產(chǎn)品性能要求特殊，物性指標(biāo)十分苛刻。在國(guó)際上掌握鋰離子電池用SBR乳膠聚合生產(chǎn)技術(shù)的是為數(shù)不多的日本企業(yè)，如日本合成橡膠和日本瑞翁等。多數(shù)國(guó)家在鋰離子電池用特種SBR領(lǐng)域的研發(fā)方面還處于比較落后的狀態(tài)，主要依賴從國(guó)外(如日本)進(jìn)口，價(jià)格十分昂貴，因此開(kāi)發(fā)新的丁苯乳膠用于鋰離子電池負(fù)極漿料，從而制備鋰離子電池具有特別重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了提供一種新的鋰離子電池負(fù)極漿料組合物及其制備方法和鋰離子電池負(fù)極以及鋰離子電池。

具體地，本發(fā)明提供了一種鋰離子電池負(fù)極漿料組合物，其中，該組合物含有羧甲基纖維素鈉、導(dǎo)電炭黑、石墨、改性羧基丁苯乳膠和水，所述改性羧基丁苯乳膠中的改性羧基丁苯聚合物含有苯乙烯結(jié)構(gòu)單元、丁二烯結(jié)構(gòu)單元、丙烯酸結(jié)構(gòu)單元和衍生自極性單體的結(jié)構(gòu)單元，且所述改性羧基丁苯乳膠中的凝膠含量為85重量％以上。

本發(fā)明還提供了上述鋰離子電池負(fù)極漿料組合物的制備方法，該方法包括將所述羧甲基纖維素鈉、炭黑、石墨、改性羧基丁苯乳膠和水混合。

本發(fā)明還提供了由上述鋰離子電池負(fù)極漿料組合物制備得到的鋰離子電池負(fù)極。

此外，本發(fā)明還提供了一種鋰離子電池，該鋰離子電池包括正極、負(fù)極、電解液、隔膜和正負(fù)極材料粘結(jié)劑，其中，所述負(fù)極為上述鋰離子電池負(fù)極。

本發(fā)明提供的鋰離子電池負(fù)極漿料組合物含有粒徑小并具有優(yōu)良的穩(wěn)定性的改性羧基丁苯乳膠，用于制備鋰離子電池時(shí)，電池的高、低溫放電性能均較優(yōu)異。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說(shuō)明。

具體實(shí)施方式

以下對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。