[發明專利]可交聯的負極用粘結劑組合物、負極活性材料漿料、負極、負極制備方法和鋰離子電池

有效

• 申請號: 201911303548.2
• 申請日: 2019-12-17
• 公開（公告）號: CN112993252B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 鐘毅;楊吉祥;潘儀
• 申請（專利權）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/66;H01M10/0525
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 劉依云;喬雪微

本發明涉及鋰離子電池負極材料用粘結劑領域，公開了可交聯的負極用粘結劑組合物、負極活性材料漿料、負極、負極制備方法和鋰離子電池。可交聯的負極用粘結劑組合物包含聚丙烯酸類聚合物、含羧基彈性體和多元醇交聯劑；其中，通過所述多元醇交聯劑含有的羥基與所述聚丙烯酸類聚合物含有的羧基、所述含羧基彈性體含有的羧基發生反應生成酯基，所述多元醇交聯劑能夠連接所述聚丙烯酸類聚合物和含羧基彈性體形成交聯聚合物。此組合物形成的交聯聚合物強度彈性兼備，克服膨脹收縮對硅負極的影響。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池負極材料用粘結劑領域，具體涉及可交聯的負極用粘結劑組合物、負極活性材料漿料、負極、負極制備方法和鋰離子電池。

背景技術

硅成為近年來新一代高能量密度鋰離子電池負極材料的研究熱點。然而，硅在循環過程中會產生巨大的體積變化，會導致硅顆粒粉化，進而導致硅顆粒與導電劑之間失去電接觸，破壞了整個電極結構，從而造成容量的衰減和不良循環性能，限制了硅在鋰離子電池中良好性能的發揮。雖然改性的硅基材料可以有效地緩解體積變化所產生的機械應變，但硅固有的體積變化效應是始終存在的，一種合適的粘結劑對于保持電極結構的完整性起到至關重要的作用。

常見的粘結劑聚丙烯酸、CMC/SBR、海藻酸鈉、殼聚糖、PI、PAI等，但使用聚丙烯酸型粘結劑的電池循環性能差。

發明內容

本發明的目的是為了克服使用聚丙烯酸型粘結劑的電池循環性能差的問題，提供可交聯的負極用粘結劑組合物、負極活性材料漿料、負極、負極制備方法和鋰離子電池。該負極用粘結劑組合物可在制得的負極中形成聚丙烯酸類聚合物、含羧基彈性體和多元醇交聯劑的交聯結構，適用于膨脹收縮體積變化大的硅負極。

為了實現上述目的，本發明第一方面提供一種可交聯的負極用粘結劑組合物，包含聚丙烯酸類聚合物、含羧基彈性體和多元醇交聯劑；其中，通過所述多元醇交聯劑含有的羥基與所述聚丙烯酸類聚合物含有的羧基、所述含羧基彈性體含有的羧基發生反應生成酯基，所述多元醇交聯劑能夠連接所述聚丙烯酸類聚合物和含羧基彈性體形成交聯聚合物。

本發明第二方面提供一種負極活性材料漿料，包含：活性物質、導電劑和本發明的可交聯的負極用粘結劑組合物。

本發明第三方面提供一種負極，包括負極集流體和在所述集流體表面由本發明的負極活性材料漿料形成的負極活性材料層。

本發明第四方面提供一種負極的制備方法，包括：

(1)將含有聚丙烯酸類聚合物、多元醇交聯劑的水溶液與導電劑、活性物質混合，得到分散液；

(2)將所述分散液與含羧基彈性體混合并過篩得到漿料；

(3)將所述漿料涂覆于集流體上并進行烤干和烘烤，形成負極活性材料層，得到負極。

本發明第五方面提供一種鋰離子電池，包含本發明的負極或本發明的制備方法制得的負極。

通過上述技術方案，本發明提供的可交聯的負極用粘結劑組合物的組成中，能夠用多元醇作為交聯劑，通過與羧基脫水縮合連接聚丙烯酸類聚合物、含羧基彈性體形成交聯聚合物，聚丙烯酸類聚合物豐富的羧基與硅負極表面的羥基形成氫鍵結合，羧基丁苯橡膠提供良好的彈性，此交聯聚合物強度彈性兼備，適用于膨脹收縮體積變化大的硅負極。

附圖說明

圖1為本發明實施例1獲得的負極片進行耐磨性測試后表面狀態照片；

圖2為本發明實施例2獲得的負極片進行耐磨性測試后表面狀態照片；

圖3為本發明實施例3獲得的負極片進行耐磨性測試后表面狀態照片；

圖4為本發明實施例4獲得的負極片進行耐磨性測試后表面狀態照片；

圖5為本發明實施例5獲得的負極片進行耐磨性測試后表面狀態照片；