[發明專利]鋰離子電池高鎳三元正極水性粘結劑及其制備方法

有效

• 申請號: 202010566059.2
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111740108B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 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;H01M4/505;H01M4/525;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

一種鋰離子電池高鎳三元正極水性粘結劑，其特征在于該粘結劑采用海洋多糖高分子，并用氟代丙烯酸及其酯類的單體作為改性單元，通過化學接枝改性或物理共混改性獲得。本發明還公開了該水性粘結劑的制備方法。在海洋多糖高分子的側鏈上引入氟代丙烯酸及其酯類的單體高分子鏈段，并將其應用于鋰離子電池水性粘結劑，在保留其高粘結強度、良好循環壽命的基礎上，大幅提高了電極活性材料對水性加工環境的耐受能力。

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池正極的粘結劑，本發明還涉及該粘結劑的制備方法。

背景技術

鋰離子電池主要由正極、負極、電解液和隔膜四部分組成，這四者的結構和性能決定了電池的綜合性能。而粘結劑是組成正極與負極不可或缺的部分，電極片的導電率，分散性能，機械加工性能乃至鋰離子電池的電化學性能，都與粘結劑息息相關。

目前常用的粘結劑體系為聚偏氟乙烯(PVDF)溶于N-甲基吡咯烷酮(NMP)中的溶液。PVDF具有很好的粘結性能，但其電子和離子導電性差；有機溶劑NMP具有良好的分散性，但易揮發、易燃易爆、且毒性大。采用PVDF作粘結劑的極片涂布工藝要求密封，生產成本高。另一方面由于PVDF中含有氟，容易與嵌鋰石墨等發生反應，導致鋰離子電池性能下降。

現有技術文獻公開了多種的水性粘結劑，相關文獻可以參考申請號為201310364057.5的中國發明專利申請公開《鋰電池用粘結劑及其制備方法》(公告號:CN103427083A)；還可以參考申請號為201510385850.2的中國發明專利申請公開《復合粘結劑及其制備方法、鋰電池》(公告號:CN105047935A)。

上述這些水性粘結劑雖然有著無溶劑釋放、綠色環保、成本低、不燃燒、安全性高等特點等，但因為易于與高鎳三元正極材料(即LiNi_xCo_yMn_zO₂中x≥0.5的材料)中的鎳反應，而不能順利應用于高鎳三元鋰離子電池中，但后者正是當前最主流的動力鋰電池正極材料。這使得水系粘結劑在動力鋰電池中的應用受到很大限制。

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對于高鎳三元正極材料的包覆性及抗水侵蝕性能良好的鋰離子電池高鎳三元正極水性粘結劑。

本發明所要解決的第二個技術問題是提供一種對于高鎳三元正極材料的包覆性及抗水侵蝕性能良好的鋰離子電池高鎳三元正極水性粘結劑的制備方法。

本發明解決上述第一個技術問題所采用的技術方案為：一種鋰離子電池高鎳三元正極水性粘結劑，其特征在于該粘結劑采用海洋多糖高分子，并用氟代丙烯酸及其酯類的單體作為改性單元，通過化學接枝改性或物理共混改性獲得，前述的海洋多糖高分子與氟代丙烯酸及其酯類的單體的重量比為0.05:99.5～99.5:0.05，前述氟代丙烯酸及其酯類的單體采用如下通式單體中的至少一種：

CHR₁＝CHR₂R₃，

其中，R₁為-H或-F；

R₂為-F、-CH₂F、CH2CH₂F中的至少一種；

R₃為-COONa、-COOLi、-CN、-OCOCH₂F、-COOCH₂F、-COOCH2CH₂F、-COOCH₂CH₂CH₂CH₂F、-COOCH₂CH(CH₂CH₃)CH₂CH₂CH₂CH₂F中的至少一種；