[發(fā)明專利]一種鋰離子電池用水性導(dǎo)電粘結(jié)劑及其制備方法

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• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN113078317A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董仕晉;岳敏;呂競飛;蔡亞琪
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫零一未來新材料技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11467
• 代理人: 申星宇

本發(fā)明涉及一種鋰離子電池用水性導(dǎo)電粘結(jié)劑及其制備方法，按重量份數(shù)計，包含以下成分：基礎(chǔ)性粘結(jié)劑10?30份、功能性粘結(jié)劑90?120份、本征導(dǎo)電聚合物2?10份、改性碳納米管2?20份、去離子水1000份、助劑0.7?4.1份。本發(fā)明制備方法簡單，步驟易于操作，制備得到的水性導(dǎo)電粘結(jié)劑具有較高的導(dǎo)電性，水性導(dǎo)電粘結(jié)劑極片剝離強(qiáng)度高，粘結(jié)力好，用量低，有利于鋰離子的嵌入/嵌出，充分發(fā)揮活性材料的性能，電池內(nèi)阻值更小，正極克容量發(fā)揮更好，在循環(huán)中，容量損失較少，循環(huán)保持率更高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋰離子電池用水性導(dǎo)電粘結(jié)劑及其制備方法，屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鋰離子電池應(yīng)用領(lǐng)域廣泛已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢扇鄙俚牟糠郑瑸榱藨?yīng)對鋰離子電池面臨著的更高的發(fā)展要求，提高鋰離子電池的能量密度成為各大電芯廠與材料廠的研究方向。在鋰離子電池中，主要分為正極、負(fù)極、電解液、隔膜，如果要提高能量密度，提高活性材料的性能發(fā)揮成為必要。導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑是正負(fù)極材料中重要的兩個組成部分。目前所制作的鋰電池正負(fù)極均分別加入活性材料、導(dǎo)電材料、粘結(jié)劑。活性材料通常導(dǎo)電性差，因此為了發(fā)揮出比容量，必須需要配合導(dǎo)電劑，而目前主流所使用的導(dǎo)電劑主要是特密高公司的導(dǎo)電炭黑，用量大，導(dǎo)電性差，已經(jīng)無法滿足高能量密度的活性材料的要求，需要進(jìn)一步開發(fā)高導(dǎo)電性的材料，比如新型的碳納米管、石墨烯、氣相生長碳纖維等超導(dǎo)材料。由于導(dǎo)電劑和活性材料與集流體之間無法粘結(jié)在一起，因此需要粘結(jié)劑，目前主流使用的粘結(jié)劑主要是聚偏氟乙烯PVDF，需要配合甲基吡咯烷酮NMP使用，價格貴，并且對人體與環(huán)境有害，不環(huán)保；水系主要采用苯乙烯丁二烯共聚物類型粘結(jié)劑，因為苯乙烯丁二烯共聚物不具有分散與增稠性能，因此需要搭配纖維素CMC使用，用量極大，極片脆，粘結(jié)力差，內(nèi)阻大，而最關(guān)鍵的是粘結(jié)劑不具有導(dǎo)電性能，需要加入額外的導(dǎo)電劑。以上粘結(jié)劑由于較差的粘結(jié)力，在充放電的情況下還會有掉粉的情況，增大電池的內(nèi)阻，從而影響活性材料的容量發(fā)揮，造成電池能量密度的下降。而目前制作極片漿料需要分開加入粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、活性材料，制漿工藝復(fù)雜，時間較長，影響電芯生產(chǎn)效率。因此，為了提高能量密度，必須提高導(dǎo)電材料的導(dǎo)電性，提高粘結(jié)劑的黏附力，同時還需要降低電池的內(nèi)阻。傳統(tǒng)碳納米管漿料分散難度大，相容性差與粘結(jié)劑結(jié)合強(qiáng)度不佳；當(dāng)碳納米管長度較長時，影響鋰離子的傳遞和擴(kuò)散速度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決上述問題，提供一種鋰離子電池用水性導(dǎo)電粘結(jié)劑及其制備方法。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種鋰離子電池用水性導(dǎo)電粘結(jié)劑，按重量份數(shù)計，包含以下成分：包含以下成分：基礎(chǔ)性粘結(jié)劑10-30份、功能性粘結(jié)劑90-120份、本征導(dǎo)電聚合物2-10份、改性碳納米管2-20份、去離子水1000份、助劑0.7-4.1份。

進(jìn)一步的，所述基礎(chǔ)性粘結(jié)劑包括水性苯乙烯丁二烯共聚物類、羧甲基纖維素鈉、水性聚丙烯酸(酯)類、水性聚酰亞胺類、聚乙烯醇、水性聚偏氟乙烯類、水性聚氨酯、水性聚酯、水性聚醚、聚丙烯腈類型水性粘結(jié)劑、聚乙烯吡咯烷酮類粘結(jié)劑中的一種或幾種。

進(jìn)一步的，所述功能性粘結(jié)劑為含有多羥基結(jié)構(gòu)的聚丙烯酸粘結(jié)劑乳液，多羥基結(jié)構(gòu)的聚丙烯酸粘結(jié)劑乳液的單體包括含有羥基的單體以及不含羥基的其他單體，所述含有羥基的單體包括丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸羥乙酯，所述不含羥基的其他單體為丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯。

進(jìn)一步的，所述含有多羥基結(jié)構(gòu)的聚丙烯酸粘結(jié)劑乳液的固含量為20-50％，其中羥基含量在3％-10％。

進(jìn)一步的，所述本征導(dǎo)電聚合物為聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚對苯撐乙烯及上述各類物質(zhì)的衍生物中的至少一種。

進(jìn)一步的，所述改性碳納米管為經(jīng)過羧基化、羥基化、氨基化處理的單壁碳納米管或多壁碳納米管。

進(jìn)一步的，所述助劑為中和劑及水性異氰酸酯固化劑。

一種鋰離子電池用水性導(dǎo)電粘結(jié)劑的制備方法，包括如下步驟：