[發明專利]一種復合粘結劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110498750.6
• 申請日: 2021-05-08
• 公開（公告）號: CN112909261B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 劉穎;支巖輝;姚洋洋;竇洋;婁帥賓
• 申請（專利權）人: 蜂巢能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/131;H01M4/133;H01M4/1391;H01M4/1393;H01M4/04;H01M10/0525
• 代理公司: 北京遠智匯知識產權代理有限公司 11659
• 代理人: 王巖

本發明提供了一種復合粘結劑及其制備方法和應用。所述粘結劑包括橡膠和腈類化合物，所述橡膠和腈類化合物的質量比為1:2?1:10。所述負極片包括集流體和涂布在集流體上的負極涂層，所述負極涂層中包所述復合粘結劑、導電劑和負極活性物質，所述負極活性物質中包括硅氧材料。本發明提供的復合粘結劑特別適用于硅氧體系，在提升能量密度的同時，可對電池低溫循環性能實現明顯改善。

技術領域

本發明屬于電池技術領域，涉及一種粘結劑及其制備方法和應用，尤其涉及一種復合粘結劑及其制備方法和應用。

背景技術

隨著電池產業發展，電芯能量密度要求提高，硅氧材料（SiOx，其中0＜x＜2）由于克容量高的明顯優勢，開始作為添加劑少量添加至負極石墨中，為提升電芯能量密度提供思路；但硅氧材料在低溫環境下，其動力學性能明顯變差，致使添加少量硅氧材料，也會使得電芯低溫性能變差，低溫循環過程中析鋰。

傳統的鋰離子電池負極常采用丁苯橡膠及羧甲基纖維素鈉作為粘結劑，而在使用過程中，粘結劑除了起到粘結作用外，粘結劑自身阻抗會對電池阻抗產生影響；在電池循環過程中，隨著電池充放電過程，極片隨之膨脹與收縮，粘結劑對極片膨脹束縛力較弱，導致SEI膜的破壞、生成過程不斷進行，電池阻抗明顯增加，對電芯壽命產生不利影響，甚至直接發生跳水現象。

CN112349898A公開了一種鋰離子電池硅負極及電池，涉及鋰離子電池技術領域。其包括相互混合的硅活性材料、電解質材料和粘結劑；所述電解質材料為三層復合結構的顆粒材料，所述電解質材料包括多孔內核、中間層的陶瓷快離子導體層和外層的保護層。

CN111952574A公開了一種改性硅基活性物質、其制備方法及用途。所述改性硅基材料包括硅基活性物質及接枝在所述硅基活性物質表面的含二硫鍵化合物。該方案中，采用含二硫鍵化合物對硅基活性物質進行修飾改性，得到改性硅基材料。所述修飾改性的方法包括：將硅基活性物質和含二硫鍵化合物分散在溶劑中，得到改性硅基材料；或者，將硅基活性物質、導電劑、粘結劑、含二硫鍵化合物和溶劑混合，得到負極漿料，所述負極漿料中分散有改性硅基材料。

CN112467079A公開了一種含硅負極片及包含該負極片的鋰離子電池，所述負極片包括集流體、第一活性層和第二活性層，所述第二活性層設置于所述集流體和所述第一活性層之間，其中，第一活性層中的活性物質為硅氧材料和石墨，第二活性層中的活性物質為石墨。所述第一活性層活性物質與非水溶劑的接觸角為θ1，其孔隙率為a，所述底層活性物質與非水溶劑的接觸角為θ₂，其孔隙率為b，則100θ₁/aθ₂/b450。

但是上述方案均存在能量密度和電池低溫循環性能有待進一步改善的問題。

發明內容

針對現有技術中存在的上述不足，本發明的目的在于提供一種復合粘結劑及其制備方法和應用。本發明提供的復合粘結劑特別適用于硅氧體系，在提升能量密度的同時，可對電池低溫循環性能實現明顯改善。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供一種復合粘結劑，所述復合粘結劑包括橡膠和腈類化合物，所述橡膠和腈類化合物的質量比為1:2-1:10。

本發明中，所述橡膠和腈類化合物的質量比可以為1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9或1:10等。

本發明中，橡膠（例如丁苯橡膠）由于表面缺乏足夠多的官能團，與活性物質、導電劑和集流體之間的相互作用力差，而在硅氧體系中，極片的膨脹較大，純用橡膠作為粘結劑對極片束縛力較弱，在循環后期，粘結作用明顯降低，造成活性物質脫落，影響電芯循環壽命。

腈類化合物（例如丙烯腈共聚物）含有氰基，對極片束縛能力較強，且自身阻抗較低，尤其在低溫環境下更加明顯。