[发明专利]一种锂电池复合粘结剂及其应用

说明书

本发明涉及一种锂电池复合粘结剂及其应用，所述锂电池复合粘结剂由柔性粘结剂聚四氟乙烯和刚性粘结剂组成；所述刚性粘结剂为聚丙烯酸酯类、丙烯腈多元共聚物、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠中的至少一种；二者质量比为(6‑16):(1‑4)。本发明通过采用“柔性”粘结剂PTFE与“刚性”粘结剂复合，利用了这两种粘结剂性质互补的特性，减缓了锂‑二氧化锰电池放电末期脉冲能力下降的趋势；同时聚丙烯酸酯类、丙烯腈多元共聚物、天然纤维素改性物质等的有机官能团能与Mn原子进行配位，可减少正极二氧化锰表面的反应位点，降低由二氧化锰催化的副反应的发生，提高锂‑二氧化锰电池体系内部的稳定性，延长锂锰电池的储存寿命。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种锂电池复合粘结剂及其应用。

背景技术

对商业化的锂-二氧化锰一次电池而言，其正极通常由活性物质二氧化锰与导电炭黑(乙炔黑、石墨、科琴黑等)，粘结剂(聚四氟乙烯，以及四氟乙烯与其他氟代单体的共聚物)组成。这类粘结剂易于形成网络状结构，包裹正极活性物质和导电炭黑，形成如图1所示的结构。但电池在放电过程中，随着锂离子不断嵌入正极二氧化锰中，二氧化锰晶格不断膨胀，最终导致正极活性物质与集流体以及导电炭黑形成的导电网络接触变差；从而导致电池的接触电阻变大，电池放电末期放电平台下降速率较快。

因此如何改进锂电池的正极浆料组成，以使其降低由二氧化锰催化的副反应的发生，提高锂-二氧化锰电池体系内部的稳定性，从而提高锂锰电池的储存寿命，已成为目前研究的热点。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种锂电池复合粘结剂，本发明通过采用“柔性”粘结剂PTFE与“刚性”粘结剂聚丙烯酸酯类、丙烯腈多元共聚物、天然纤维素改性物质等组成复合粘结剂，利用两种粘结剂性质互补的特性，减缓锂-二氧化锰电池放电末期脉冲能力下降的趋势。同时聚丙烯酸酯类、丙烯腈多元共聚物、天然纤维素改性物质等的有机官能团能与Mn原子进行配位，可在一定程度上减少正极二氧化锰表面的反应位点，降低由二氧化锰催化的副反应的发生，提高锂-二氧化锰电池体系内部的稳定性，从而提高锂锰电池的储存寿命。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种锂电池复合粘结剂，其由“柔性”粘结剂聚四氟乙烯(PTFE)与“刚性”粘结剂组成，其中“刚性”粘结剂为聚丙烯酸酯类、丙烯腈多元共聚物、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠中的任意一种或至少两种的混合物。

本发明通过采用软硬粘结剂相结合的方式，极大地延缓了电池放电过程中正极膨胀问题，减缓了锂-二氧化锰电池放电末期脉冲能力下降的趋势，同时可在一定程度上减少正极二氧化锰表面的反应位点，降低由二氧化锰催化的副反应的发生，提高锂-二氧化锰电池体系内部的稳定性，延长锂锰电池的储存寿命。

根据本发明，所述“柔性”粘结剂聚四氟乙烯(PTFE)与“刚性”粘结剂的质量比为(6-16):(1-4)，例如6:1、6:2、6:3、6:4、6:5、6:6、8:1、10:1、12:1、14:1、15:2或16:3，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

本发明对“柔性”粘结剂聚四氟乙烯(PTFE)与“刚性”粘结剂的质量进行了特定配合，通过将其质量比设置为(6-16):(1-4)，能够最大程度地延缓电池放电过程中的正极膨胀问题，进一步提高锂-二氧化锰电池体系内部的稳定性，从而延长锂锰电池的储存寿命。

本发明中，所述聚四氟乙烯和刚性粘结剂的质量比优选为(4-12):(1-2)，进一步优选为(5-10):(1-2)。

第二方面，本发明还提供了一种锂电池正极浆料，其包含如第一方面所述的复合粘结剂。

本发明所述锂电池正极浆料，具体地，按重量百分含量包含以下组分：

(1)电解二氧化锰：85％～95％；