[發明專利]以PEO基聚合物電解質為粘接劑的鋰離子電池負極制備方法

有效

• 申請號: 202010843136.4
• 申請日: 2020-08-20
• 公開（公告）號: CN112018392B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 鄭智勇;韓立明;付麗霞;康馨予
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十八研究所;天津空間電源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/66;H01M4/04;H01M10/0525
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司 12101
• 代理人: 王超

本發明屬于固態鋰離子電池技術領域，尤其涉及以PEO基聚合物電解質為粘接劑的鋰離子電池負極制備方法所述以PEO基聚合物電解質為粘接劑的鋰離子電池負極制備方法包括以下步驟：步驟一：在去離子水中加入高分子量的PEO和鋰鹽，攪拌均勻后加入電子導電劑VGCF和SP，攪拌均勻后涂布到銅箔上，步驟二：制備活性物質層，在碳酸丙烯酯中加入低分子量的PEO、鋰鹽和無機氧化物電解質LLZTO粉末，攪拌均勻后加入電子導電劑VGCF和SP，攪拌均勻后再加入負極活性物質粉末。本發明提供一種既能保證負極內部良好的鋰離子傳導性能又能保證負極粉末與銅箔之間較強的粘接效果的以PEO基聚合物電解質為粘接劑的鋰離子電池負極制備方法。

技術領域

本發明屬于固態鋰離子電池技術領域，尤其涉及以PEO基聚合物電解質為粘接劑的鋰離子電池負極制備方法。

背景技術

現有技術和缺陷：

鋰離子電池是目前應用最廣泛的電池之一，具有比能量高、比功率大、低溫性能好、壽命長且無記憶效應等優點。傳統的鋰離子電池采用易燃的有機電解液，使用時電池內外部意外情況的發生會導致電池有起火爆炸的風險。為了應對這一問題，采用不易燃的聚合物-無機復合電解質是一種有效的手段。傳統的鋰離子電池負極一般以PVDF或者SBR等為粘接劑，這類粘接劑粘接效果好，但是本身不能傳導鋰離子，負極內部至負極表面的鋰離子傳導需要借助有機電解液進行，因此不適用于固態電池的負極。PEO基聚合物-無機復合電解質鋰離子傳導能力較強，如果能夠當作負極粘接劑使用，就可以減小負極內部鋰離子傳導的阻力，從而減小電池的極化現象。但是在實際應用中，以PEO基聚合物-無機復合電解質做粘接劑，負極粉末之間的粘接力尚可，但是負極粉末與負極集流體銅箔之間的粘接效果很差，電極活性物質很容易成片的從銅箔上脫落，遠遠不如傳統負極膠PVDF或SBR的粘接效果，限制了PEO基聚合物-無機復合電解質在負極中的使用。本專利所述方法適用于固態鋰離子電池。

中國專利201811620634.1公開了固態電池的負極及其制備方法和固態電極，該專利活性物質層與電解質層是依次涂布的，電解質無法進入到活性物質層中且均勻分布，活性物質層中的鋰離子傳導效果較差。上述專利利用電解質層將活性物質層包覆起來，以避免活性物質層脫落，確實有一定的效果，但是無法保證電極內部各層之間的緊密接觸，尤其是電極充放電過程中的膨脹收縮可能使電極內部各層之間的接觸電阻逐漸加大。

現有技術中以聚合物電解質作為粘接劑制備負極的專利數量較少，且基本沒有提到過聚合物電解質實際的粘接效果。僅有的幾篇也只是大多使用乙腈等毒性較大，或揮發較快的溶劑，理論上可行或者用于小規模試驗，實際應用中還是存在粘接效果差，溶劑有毒或易揮發等問題，因此都是理論可行卻難以實際應用，難以大規模生產。

解決上述技術問題的難度和意義：

因此，基于這些問題，提供一種既能保證負極內部良好的鋰離子傳導性能又能保證負極粉末與銅箔之間較強的粘接效果的以PEO基聚合物電解質為粘接劑的鋰離子電池負極制備方法具有重要的現實意義。

發明內容

本發明目的在于為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種既能保證負極內部良好的鋰離子傳導性能又能保證負極粉末與銅箔之間較強的粘接效果的以PEO基聚合物電解質為粘接劑的鋰離子電池負極制備方法。

本發明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：

以PEO基聚合物電解質為粘接劑的鋰離子電池負極制備方法，所述以PEO基聚合物電解質為粘接劑的鋰離子電池負極制備方法包括以下步驟：

步驟一：在去離子水中加入高分子量的PEO(聚氧化乙烯)和鋰鹽，攪拌均勻后加入電子導電劑VGCF和SP，攪拌均勻后涂布到銅箔上，然后65℃～75℃真空干燥，即在銅箔上形成底層膠，所述高分子量的PEO是指400萬～600萬分子量的PEO；