[发明专利]一种水系粘结剂和包含该粘结剂的锂电池

说明书

本发明涉及一种水系粘结剂和包含该粘结剂的锂电池。所述粘结剂包括组份A和组份B，所述组份A包括式I所示的聚谷氨酸和/或其衍生物中的一种或多种；所述组份A的质量分数为0.01％‑100％，所述组份B的质量分数为0％‑99.99％；该粘结剂为水溶性，绿色环保，能够提高锂电池的首周效率和循环性能；采用该粘结剂的锂电池具有更高的首周效率和更久的循环寿命。

技术领域

本发明涉及电化学和新能源材料技术领域，尤其涉及一种水系粘结剂和包含该粘结剂的锂电池。

背景技术

目前，锂离子电池是商用电池中能量密度最高的电池，被广泛应用与各种小型电子产品以及电动汽车等。近年来，快速发展的电动汽车和储能行业对锂离子电池寿命和倍率提出了更高的要求。

粘结剂是锂离子电池的重要组成部分，其用量虽然很少，但在锂离子电池中起着至关重要的作用。粘结剂可以将活性物质和导电剂与集流体粘结在一起，减少在电极材料脱嵌锂过程中的体积变化对极片带来的不利影响，稳定极片的内部结构。

目前锂离子电池主要应用的粘结剂是有机溶剂型粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)，PVDF的溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)易挥发、毒性大，污染环境。与有机溶剂型粘结剂相比，水系粘结剂无溶剂释放，具有成本低，不燃，使用安全等特点，成为锂离子电池粘结剂的重要发展方向。

发明内容

第一方面，本发明实施例提供了一种水系粘结剂，所述粘结剂包括组份A，所述组份A包括式I所示的聚谷氨酸和/或其衍生物中的一种或多种；

组份A的质量分数为0.01％-100％。

所述粘结剂还包括组份B，所述组份B为羧甲基纤维素、羧甲基纤维素衍生物、海藻酸、海藻酸衍生物、聚丙烯酸、聚丙烯酸衍生物、聚酰胺酸、聚酰胺酸衍生物、聚乙烯醇、聚乙烯醇衍生物、淀粉、淀粉衍生物、羟丙基纤维素、羟丙基纤维素衍生物、苯酚树脂、苯酚树脂衍生物、环氧树脂、环氧树脂衍生物、聚酰亚胺、聚酰亚胺衍生物、聚酰胺酰亚胺、聚酰胺酰亚胺衍生物、丁苯橡胶、丁苯橡胶衍生物中的一种或多种；所述组份A的质量分数为0％-99.99％。

优选地，所述组份A的分子量在10000-100000000之间，更优选地，所述组份A的分子量在100000-100000000之间。

优选地，所述粘结剂的溶剂为去离子水。

第二方面，本发明实施例提供了包含所述粘结剂的锂电池，所述锂电池包括负极、正极、位于所述负极和所述正极之间的电解质以及隔膜；所述负极、所述正极中的至少一个包含所述粘结剂。

所述负极包含负极活性物质，优选地，所述负极活性物质包括天然石墨、人造石墨、中间相微碳球(MCMB)、软碳、硬碳、碳纤维、多孔碳、炭黑、石墨烯、碳纳米管、钛酸锂、纳米硅、硅碳复合物、SiOx、单质锡、SnOx、锡钴碳中的一种，或两种及两种以上构成的混合物或复合物，其中0X≤2。

所述正极包含正极活性物质，优选地，所述正极活性物质包括锰酸锂、钴酸锂、磷酸铁锂、Li_aCo_bNi_cMn_dO₂、Li_a’Ni_b’Co_c’Al_d’O₂、Li₂MnO₃、LiNi_0.5Mn_1.5O₄、硫、硫碳复合物、硫化锂中的一种，或两种及两种以上构成的混合物或复合物，其中，0.5a1.5，0b1，0c1，0d1，0.5a’1.5，0b’1，0c’1，0d’1。

优选地，所述负极包含所述粘结剂、所述负极活性物质和导电剂。