[发明专利]一种复合粘结剂、采用该复合粘结剂制备的极片及其制备方法、应用

说明书

本发明涉及一种复合粘结剂、采用该复合粘结剂制备的极片及其制备方法、应用，属于储能器件技术领域。本发明的复合粘结剂由如下重量百分比的组分组成：磷酸1％～13％、聚偏氟乙烯20％～45％、酚醛树脂5％～9％、氨基树脂2％～3％、聚丙烯酸酯6％～11％、丙烯酸酯类三元共聚物乳胶10％～30％、羧甲基纤维素钠1％～4％、聚酰亚胺3％～17％、乙醇2％～4％、N‑甲基吡咯烷酮6％～18％。本发明的复合粘结剂能够降低锂离子电池或超级电容器的内阻和极片体积膨胀引发的电极粉化、剥离等问题，提高电极材料利用率和循环寿命。

技术领域

本发明涉及一种复合粘结剂、采用该复合粘结剂制备的极片及其制备方法、应用，属于储能器件技术领域。

背景技术

粘结剂是锂离子电池和超级电容器的电极材料中非常重要的组成部分，粘结剂的主要作用是粘结和保持活性物质，增强电极活性材料与导电剂以及活性材料与集流体之间的电子接触，更好地稳定极片的结构。而且，对于锂离子电池电极在充放电过程中的体积膨胀/收缩，粘结剂可以起到一定地缓冲作用。一般而言，粘结剂的性能，如粘结力、柔韧性、耐碱性、亲水性等，直接影响着锂离子电池或者超级电容器的性能，粘结剂的类型和和含量影响着锂离子电池或超级电容器的容量、循环寿命和内阻，合适的粘结剂对提高电池的循环性能、快速充放能力以及降低电池的内阻等具有促进作用。

目前锂离子电池和超级电容器常用的粘结剂主要包括聚偏氟乙烯(PVDF)、羧甲基纤维素(CMC)、聚丁苯橡胶乳液(SBR)、CMC-SBR混合体系、海藻酸钠、聚丙烯酸(PAA)等。近年来研究发现，对于高容量电极材料，特别是硅基负极材料，在充放电过程中体积膨胀达到300％以上，剧烈的体积变化所产生的内应力易导致电极的粉化、剥落，导致电池性能急剧恶化。而对于多孔及表面积大的电极材料而言，一味地提升电极材料中粘结剂的含量，将会增加极片电阻，大大降低锂离子电池或超级电容器的能量密度及其综合性能(如功率、库伦效率、循环寿命等)的发挥。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够降低极片内阻且粘结性强的复合粘结剂。本发明的目的还在于提供采用上述复合粘结剂的极片以及该极片的制备方法、在制备锂离子电池或者超级电容器方面的应用。

为实现上述目的，本发明的复合粘结剂的技术方案是：

本发明的复合粘结剂，由如下重量百分比的组分组成：磷酸1％～13％、聚偏氟乙烯20％～45％、酚醛树脂5％～9％、氨基树脂2％～3％、聚丙烯酸酯6％～11％、丙烯酸酯类三元共聚物乳胶10％～30％、羧甲基纤维素钠1％～4％、聚酰亚胺3％～17％、乙醇2％～4％、N-甲基吡咯烷酮6％～18％。

所述磷酸的质量浓度为10-30％。

所述氨基树脂为甲醚化三聚氰胺树脂、乙醚化三聚氰胺树脂中的一种。

所述聚丙烯酸酯为聚甲基丙烯酸甲酯、含氟聚甲基丙烯酸酯中的一种。

所述丙烯酸酯类三元共聚物乳胶为甲基丙烯酸甲酯类三元共聚物乳胶、含氟甲基丙烯酸酯类三元共聚物乳胶中的一种。

上述复合粘结剂的制备方法包括：将所述磷酸、聚偏氟乙烯、酚醛树脂、氨基树脂、聚丙烯酸酯、丙烯酸酯类三元共聚物乳胶、羧甲基纤维素钠、聚酰亚胺、乙醇、N-甲基吡咯烷酮混合均匀即得。

所述丙烯酸酯类三元共聚物乳胶为甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-丙烯酸三元共聚物乳胶、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-含氟甲基丙烯酸酯三元共聚物乳胶中的一种。其中甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-含氟甲基丙烯酸酯三元共聚物乳胶可采用《含氟三元丙烯酸酯乳液共聚物的合成及性能》(纪晓丽等，应用化学，2004(9))。

本发明的极片的技术方案是：

一种采用上述复合粘结剂制备的极片。