[发明专利]一种粘结剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种粘结剂及其制备方法和应用，所述粘结剂由邻苯二甲酸醋酸纤维素和聚偏氟乙烯组成。应用所述的粘结剂制备的电极片和锂离子电池。本发明制得的粘结剂相比于现有技术中的聚偏氟乙烯粘结剂，具有粘结剂性力强、电化学稳定性好、来源广泛、可再生可降解以及非晶聚合物的特点。本发明应用于锂离子电池正极中，可以显著提高锂离子电池的电池容量，改善电池的循环稳定性，提高锂离子电池的倍率性能，具有较高的性价比和较好的市场潜力。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种粘结剂及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池因其工作电压高、比容量高、循环性能好、可快速充电、无记效应、绿色环保等优点，在许多领域得到了广泛应用。锂离子电池是一种通过锂离子在正负极材料间脱出嵌入，实现离子的传递和电子的转移，将化学能转化为电能的储能装置。在正常的充放电情况下，锂离子在层状结构的碳材料和层状结构的氧化物的层间嵌入与脱出，只引起材料层面间距的变化，不破坏晶体结构，具有良好的可逆性。但由于电化学反应与电解液腐蚀的影响，锂离子电池正负极材料往往会出现体积膨胀收缩，涂层结构开裂、剥落等问题，从而导致电池内部短路，缩短电池使用寿命。其中，粘结剂在解决这方面问题中起到尤为重要的作用。

目前广泛应用于锂离子电池粘结剂的是聚偏氟乙烯(PVDF)粘结剂，其具有良好的热化学、电化学稳定性、优良的机械性能和加工性能。但PVDF为结晶性聚合物，结晶度一般为50％左右，结晶熔融温度在140℃附近，因此电池在正常使用温度下，PVDF的结晶性会使电解液难以流通，与活性物质、导电剂接触不良，增大充放电负荷；PVDF的结晶性导致其体积收缩率与集流体相差较大，含活性物质的涂膜易从集流体上剥落，造成短路继而导致电池寿命缩短。此外，F元素会与嵌锂石墨反应产生化学稳定的LiF，造成活性物质不可逆和电池充放电性能劣化。因此，许多研究者致力于寻找一种性能良好的PVDF粘结剂替代品，同时也对PVDF粘结剂进行改进。

发明内容

为解决上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的是提供一种粘结剂。

本发明的另一目的是提供上述粘结剂的制备方法。

本发明的再一目的是提供上述粘结剂的应用。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种粘结剂，其特征在于，包括以下质量百分数的组分：12.5％～50％邻苯二甲酸醋酸纤维素，50％～87.5％聚偏氟乙烯。

优选的，所述的粘结剂包括以下质量百分数的组分：25％邻苯二甲酸醋酸纤维素，75％聚偏氟乙烯。

上述粘结剂的制备方法，包括以下步骤：取聚偏氟乙烯和邻苯二甲酸醋酸纤维素混合均匀，即得到所述粘结剂。

上述粘结剂的应用，该粘结剂应用于制备锂离子电池和钠离子电池。

上述粘结剂在制备锂离子电池和钠离子电池中的应用，包括以下步骤:

(1)取聚偏氟乙烯和邻苯二甲酸醋酸纤维素溶于N-甲基吡咯烷酮中，以80～85℃烘5～10min，再以200～250转/分的速度球磨3～5min，制得粘结液，其中，按质量计，N-甲基吡咯烷酮：聚偏氟乙烯和邻苯二甲酸醋酸纤维素的总质量＝3.084～3.598：0.2；

(2)将镍锰酸锂和乙炔黑混合10～15min，得到混合料；将混合料加入步骤(1)制得的粘结液中，再加入N-甲基吡咯烷酮，在以200～250转/分的速度球磨5～6h，制得锂离子电池正极浆料，其中按质量比计，镍锰酸锂：乙炔黑：N-甲基吡咯烷酮＝1.6：0.2：2.57～3.084；

(3)将步骤(2)中所得的锂离子电池正极浆料涂布在铝箔上，115～120℃下烘干，裁剪成电极片，再与隔膜、金属锂片制成扣式电池或软包电池。