[發明專利]水性導電粘結劑的制備方法

有效

• 申請號: 201911337978.6
• 申請日: 2019-12-23
• 公開（公告）號: CN111063891B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 顧卓韋;徐軍;余方苗;周昶吉;張莉莉
• 申請（專利權）人: 浙江中科立德新材料有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司 33102
• 代理人: 袁忠衛;景豐強

一種水性導電粘結劑，其特征在于該粘結劑采用海洋生物多糖與高彈體聚合物通過交聯反應，然后將反應溶液蒸發提高濃度后制得，前述的交聯反應采用了引發劑，所述的海洋生物多糖為含有氨基或羥基的極性基團生物多糖或其衍生物；所述的高彈體聚合物為結晶性硬鏈段和非結晶性軟鏈段組成的嵌段共聚物。本發明還公開了水性導電粘結劑的制備方法。本發明的粘結劑機械強度大，具良好的粘結力和彈性，利于提高鋰離子電池的性能。

技術領域

本發明涉及一種應用于鋰離子電池的粘結劑，本發明還涉及該粘結劑的制備方法。

背景技術

鋰離子電池因其具有能量密度高、循環性能好、自放電率低、環保無污染等優點成為當今世界應用和研究最廣泛的二次電池之一。目前，鋰離子電池不但大規模應用于手機、筆記本電腦等便攜式電子設備，也逐步向汽車動力以及儲能系統等領域發展。新的應用對鋰離子電池的比容量、倍率特性、循環壽命等性能提出了更高的要求。

鋰離子電池的性能很大程度上取決于組成電池的正負極材料，而石墨是目前商業化鋰離子電池最常用的負極材料。傳統石墨負極材料的實際比容量已經接近其理論比容量372mAh/g，進一步改性提升的空間已經非常有限，難以滿足市場對高容量負極日益增長的需求。故此以高比容量著稱的硅基復合負極材料，因其具有數倍于石墨負極的理論比容量，成為當今世界的研究熱點。

硅碳負極材料比較傳統石墨負極的優勢在于比容量大幅度提高，但是目前依舊存在循環性能不理想的問題。在進行電化學反應的同時，伴隨著多個鋰離子的脫嵌，自身產生了巨大的體積變化，容易粉化、剝落、刺穿隔膜，使得電池結構遭到嚴重破壞，進而導致循環比容量的迅速下降。

針對這一缺陷，有不少研究者通過石墨包覆硅納米粒子等方法對硅碳負極材料自身進行修飾改性，如專利號為CN201510545414.7的中國發明專利《一種摻雜石墨烯的中空多孔的碳/硅納米纖維鋰電池負極材料及其制備方法》，它是由硅納米粒子和石墨烯均勻地分散在碳納米纖維基質中構成。具體制備方法為：以聚丙烯腈/聚甲基丙烯酸甲酯/正硅酸乙酯/氧化石墨烯的混合溶液作為殼層溶液，以聚甲基丙烯酸甲酯溶液作為芯層溶液，利用同軸靜電紡絲技術得到摻雜氧化石墨烯的聚丙烯腈/聚甲基丙烯酸甲酯/二氧化硅納米纖維，將得到的納米纖維在200-300℃條件下預氧化，然后在500-1000℃條件下進行高溫碳化，最后利用鎂粉熱還原得到摻雜石墨烯的中空多孔的碳/硅納米纖維鋰電池負極材料。該方法提高了電極材料的導電性，改善了鋰電池負極材料的循環穩定性，但容易帶來容量下降等問題。如專利申請公開號CN 104332632 A也報道了對硅碳負極材料自身進行修飾改性的一些方法，但是也存在容易帶來容量下降等問題。

發明內容

本發明所要解決的第一個技術問題是針對上述的技術現狀而提供一種能提高電池性能的水性導電粘結劑。

本發明所要解決的第二個技術問題是提供一種能提高電池性能的水性導電粘結劑的制備方法。

本發明解決上述第一技術問題所采用的技術方案為：一種水性導電粘結劑，其特征在于該粘結劑采用海洋生物多糖與高彈體聚合物通過交聯反應，然后將反應溶液蒸發提高濃度后制得，前述的交聯反應采用了交聯劑，所述的海洋生物多糖為含有氨基或羥基的極性基團生物多糖或其衍生物；所述的高彈體聚合物為結晶性硬鏈段和非結晶性軟鏈段組成的嵌段共聚物；所述的高彈體聚合物與海洋生物多糖的重量比為3:1～1:3；所述引發劑濃度為海洋生物多糖重量分數的0.2％～0.5％。

作為優選，所述的海洋生物多糖為羧甲基殼聚糖、海藻酸鈉、褐藻膠中的至少一種。

作為優選，所述的高彈體聚合物為改性天然橡膠、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBS)、苯乙烯-異戊二烯嵌段共聚物(SIS)、聚己內酰胺-聚乙二醇嵌段共聚物(TPAE)中的至少一種。

作為優選，所述的引發劑過硫酸銨、過硫酸鈉或過硫酸鉀中的至少一種。