[發明專利]負極粘結劑及其制備方法、負極片的制備方法、鋰離子電池

有效

• 申請號: 202110953868.3
• 申請日: 2021-08-19
• 公開（公告）號: CN113410468B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 戴靜聞;王曉明;楊浩田;劉勇標;劉其周
• 申請（專利權）人: 江蘇卓高新材料科技有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/139;H01M10/0525;C08F212/08;C08F236/06;C08F220/06;C08F220/44
• 代理公司: 常州至善至誠專利代理事務所(普通合伙) 32409
• 代理人: 王穎

本發明涉及鋰離子電池技術領域，公開了一種負極粘結劑及其制備方法、負極片的制備方法和鋰離子電池。本發明的負極粘結劑為具有核殼結構的有機無機復合乳液，其包括有機內核和無機外殼，無機外殼包覆在有機內核外部，有機內核為丁苯共聚乳液，無機外殼為改性的水合氧化物溶膠和少量有機物的混合物，改性的水合氧化物溶膠為硅溶膠、鋁溶膠、鈦溶膠和鋯溶膠中的一種或多種。利用本發明，能夠提高鋰離子電池的快充性能。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種負極粘結劑及其制備方法、負極片的制備方法、鋰離子電池。

背景技術

隨著數碼產品和電動汽車的普及應用，鋰離子電池獲得快速的發展。如今，為了適應未來電動化的需求，特別是手機和電動汽車行業的進一步發展，鋰離子電池的性能提升也面臨巨大的挑戰。目前，市場不僅對鋰離子電池的能量密度提升的要求越來越高，而且對快速充電的功能需求也愈發重要。

鋰離子電池由基本單元結構卷繞或者疊加構成，基本單元結構為正極/隔膜/負極。其中正極和負極是發生電化學反應的地方，通過正極和負極中的集流體，將電化學反應生成的電流收集并導出；隔膜負責將正極和負極分隔開，避免正負極發生接觸出現短路。

粘結劑是鋰離子電池電極片中的非活性成分，是制備鋰離子電池電極片的重要材料之一。粘結劑的主要作用是連接電極活性物質、導電劑和電極集流體，使它們之間具有整體的連接性。在充放電過程中，粘結劑有效地維持電極結構完整，確保電極材料能夠可重復地嵌脫鋰，所以粘結劑是鋰離子電池正常運行的一個至關重要的因素，對提高硅基負極材料的循環性能也有著重要的作用。常見的粘結劑有PAA（聚丙烯酸）、CMC/SBR（羧甲基纖維素鈉/丁苯橡膠）、海藻酸鈉、殼聚糖等，其中SBR型的粘結劑因在體系中的添加量少、與活性物質和集流體之間的粘結力強而被廣泛應用在碳基石墨和低硅/石墨復合負極體系中。但是，SBR粘結劑的成分都為低極性組分，與強極性的電解液親和性較差，應用其作為負極粘接劑的鋰離子電池動力學性能較差，無法實現滿意的快速充電性能。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：為了解決現有技術中的SBR粘結劑與電解液親和性差，導致鋰離子電池無法實現較好的快充性能的技術問題，本發明提供一種負極粘結劑及其制備方法、負極片的制備方法、鋰離子電池，負極粘結劑為具有核殼結構的有機無機復合乳液，使得負極粘結劑表面具有更多的極性基團，與強極性的電解液親和性更好，從而使得負極片具有較好的電解液浸潤性和保液性，使得鋰離子電池具有良好的快充性能。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種負極粘結劑，所述負極粘結劑為具有核殼結構的有機無機復合乳液，其包括有機內核和無機外殼，所述無機外殼包覆在所述有機內核外部，所述有機內核為丁苯共聚乳液，所述無機外殼為改性的水合氧化物溶膠和少量有機物的混合物，所述改性的水合氧化物溶膠為硅溶膠、鋁溶膠、鈦溶膠和鋯溶膠中的一種或多種。

本發明的負極粘結劑，通過改性的水合氧化物溶膠（無機物）為主的外殼與丁苯共聚乳液（有機物）為主的內核相結合，使得負極粘結劑表面具有更多的極性基團，使得負極粘結劑與電解液的親和性更好，負極粘結劑具有很強的吸液能力；本發明的負極粘結劑具有良好的電導率，能夠承載更多的鋰離子，有利于鋰離子在正負極之間的往返傳輸，從而使得鋰離子電池具有更好的快充性能。

進一步地，所述負極粘結劑的粒徑范圍為100-1000nm，所述負極粘結劑的粘度范圍為10-1000mPa.s。

進一步地，所述無機外殼中的改性的水合氧化物溶膠的質量占所述負極粘結劑總質量的5%-20%。以改性的水合氧化物溶膠為主的無機外殼可以將有機內核表面完全包覆，或者只包覆有機內核的部分表面，無機外殼中含有的少量有機物可以使得無機外殼與有機內核有更好的界面相容性。