[发明专利]粘结剂及其制备方法、锂离子电池负极片

说明书

本发明公开了一种粘结剂的制备方法，首先将聚丙烯酸加入去离子水中搅拌至溶解完全，制得聚丙烯酸水溶液；然后向聚丙烯酸水溶液中加入芘基取代物，将体系保持在惰性气氛中，搅拌并缓慢升温至120~180℃，继续反应6~10h，制得产物；最后将产物离心水洗后，烘干，制得粘结剂。通过在PAA中引入芘基官能团提高了PAA与活性物质之间的粘结力，同时提高了活性物质与导电碳之间的相互作用力，从了提高了锂离子电池的循环性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池生产领域，具体涉及一种粘结剂及其制备方法，还涉及一种锂离子电池负极片。

背景技术

随着便携电子设备和电动汽车的发展，人们对锂离子电池的能量密度的要求也在日益提高。目前商业化应用最广的石墨类负极材料的理论比容量只有372mAh/g，已不能满足高能量密度锂离子电池的发展需求，此外它的嵌锂电位非常接近锂的沉积电势，给电池带来了巨大的安全隐患。近几年大量的工作集中在硅基负极材料上，原因是硅超高的理论容量(4200mAh/g)，但是纳米硅作为负极材料的缺陷是电池在充放电过程中伴随很大的体积效应导致硅颗粒的粉化，从而与导电剂之间失去了电接触，破坏了整个电极结构，造成了电池容量的衰减和极差的循环性能。为了提高硅负极的性能及它的循环寿命，选择一款合适的高性能粘结剂是一种非常重要的方法，目前常见的粘结剂有PAA(聚丙烯酸)、CMC(羧甲基纤维素)/SBR(丁苯橡胶)、海藻酸钠、壳聚糖、PI(聚酰亚胺)、PAI等，其中PAA、PVA和海藻酸钠型的粘结剂分子链上含有大量的羧基，与活性物质和集流体之间的可以形成很强的相互作用，且有利于形成稳定的SEI膜，从而可应用在高容量的硅基负极体系中。但是为了提高电极的导电性，通常加入导电碳，对于体积效应比较明显的硅电池体系，在硅的脱嵌锂过程中，导电碳很容易与活性物质之间脱离接触，使得导电网络崩塌，从而引起容量迅速衰减。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种粘结剂的制备方法，通过在PAA中引入芘基官能团提高了PAA与活性物质之间的粘结力，同时提高了活性物质与导电碳之间的相互作用力，从了提高了锂离子电池的循环性能。

本发明为了实现上述目的，采用以下技术方案：

一种粘结剂的制备方法，包括以下步骤：

a、将聚丙烯酸加入去离子水中搅拌至溶解完全，制得聚丙烯酸水溶液；

b、向聚丙烯酸水溶液中加入芘基取代物，将体系保持在惰性气氛中，搅拌并缓慢升温至120～180℃，继续反应6～10h，制得产物；

c、将产物离心水洗后，烘干，制得粘结剂。

优选的，所述聚丙烯酸的分子量为5000～100000，所述聚丙烯酸与所述芘基取代物的重量比为3:1～5:1。

进一步的，所述聚丙烯酸水溶液的质量分数为5～20％。

进一步的，所述芘基取代物为芘基取代的烷基醇、芘基取代的含有氨基的脂肪烃或芘基取代的含有环氧基团的脂肪烃。

优选的，所述芘基取代的烷基醇中碳原子数4≤n≤10，羟基的数目1≤n≤3；所述芘基取代的含有氨基的脂肪烃中碳原子数4≤n≤10，氨基的数目1≤n≤3；所述芘基取代的含有环氧基团的脂肪烃中碳原子数目3≤n≤8，环氧基团的数目为1。

本发明的另一个目的在于提供一种用上述制备方法制备的粘结剂。

本发明的第三个目的在于提供一种含有粘结剂的锂离子电池负极片。

进一步的，所述锂离子电池负极片还包括负极材料、导电剂，各组分按重量计，其添加量为：

负极材料 85～97份；

导电剂 1～10份；

粘结剂 2～5份。