[发明专利]一种锂离子电池交联型水性粘结剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池交联型水性粘结剂的制备方法，由含有机羧酸或氨基或羟基的水性高分子与含有羟基、胺基或羧基的水溶性小分子交联剂共同作为水性粘结剂原材料，在锂离子电池电极片浆料涂布烘干条件下经酯化、酰胺化反应交联，制备过程简单，不改变现有的锂离子电池生产工艺条件，且获得具有良好粘结性、柔顺性、弹性的电极，解决现有技术中电极活性物质、导电剂和集流体之间的粘结强度不高，且不具有足够的弹性来缓解锂离子电池充、放电过程中的膨胀与收缩而松胀脱落的问题。

技术领域：

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池交联型水性粘结剂的制备方法。

背景技术：

粘结剂作为锂离子电池的重要非活性成分，其性能的优劣直接影响电池的电化学性能。除具有粘结作用外，粘结剂还应具有足够的弹性能缓解电池在充、放电过程中的膨胀与收缩而松胀脱落，利于电子、离子在充放电过程中的传导，减小集流体与电极材料之间的阻抗。在锂离子电池工业的规模化生产中，主要采用聚偏氟乙烯(PVDF)作粘结剂、有机溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)等作分散剂。但由于PVDF存在电子和离子导电性差，对环境的湿度要求比较高，能耗大，生产成本高，且不具有足够的弹性。因此，寻找替代PVDF的新型绿色粘结剂成为锂离子电池粘结剂的重要发展方向。

水性粘结剂是锂离子电池粘结剂发展的一个重要方向。丁苯橡胶(SBR)/羧甲基纤维素钠(CMC)、聚丙烯酸类等水性粘结剂已经有大规模市场应用，但其粘结力但其粘结力、极片的平整性和抑制极片膨胀的效果均有限，故其使用范围受到一定的限制。一种多元功能化改性高分子锂离子电池粘结剂(CN 2016105083512)，以生物质高分子或合成高分子为底物，以亲水单体和亲油单体作为功能化改性单体，经自由基接枝共聚反应或迈克尔加成反应改性制备的水性粘接剂能提高电极浆料成膜时的均匀性和平整性，改性聚乙烯醇高分子(CN2016105041083)，通过迈克尔加成引入具有良好水溶性的丙烯酸及其盐类、良好粘结性能和电化学性能的丙烯腈类、或良好柔顺性的丙烯酰胺单体至PVA分子中，制备的具有良好的水溶性的水性粘结剂。但是在针对抑制极片的膨胀，尤其是对体积效应严重的高理论容量的Si负极来说仍有不足。

具有交联结构的聚合物，其分子内聚力大，粘结力和弹性更好，同时能有效抑制极片的膨胀。因此，研究开发锂离子电池交联型水性粘结剂来提高电极粘结性和弹性，进一步改善电池性能，降低生产成本是当前的热点。CN 104356979B公开了一种锂离子电池电极材料的聚丙烯酸酯类水性粘结剂及其制备方法，该材料由不饱和单体聚合同时交联获得，然后将交联后的高分子粘结剂再用于锂离子电池，该粘结剂的粘结力、分散性、弹性不足，且需要控制该粘结剂的交联度，否则不能起到粘接的作用，合成工艺上有一定的难度，目前尚无大规模使用。

发明内容：

本发明的目的是提供一种锂离子电池交联型水性粘结剂的制备方法，由含有机羧酸或氨基或羟基的水性高分子与含有羟基、胺基或羧基的水溶性小分子交联剂共同作为水性粘结剂原材料，在锂离子电池电极片浆料涂布烘干条件下经酯化、酰胺化反应交联，制备过程简单，无须另外的加工工艺条件，且获得具有良好粘结性、柔顺性、弹性的电极，解决现有技术中电极活性物质、导电剂和集流体之间的粘结强度不高，且不具有足够的弹性来缓解锂离子电池充、放电过程中的膨胀与收缩而松胀脱落的问题。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：