[发明专利]粘结剂、正极浆料及其制备方法、锂离子电池

说明书

本发明公开了一种粘结剂、正极浆料及其制备方法、锂离子电池，所述粘结剂包括四氟乙烯/偏氟乙烯共聚物和聚偏氟乙烯，所述正极浆料包括所述粘结剂、三元正极材料和导电剂。本发明实施例通过TFE/VDF共聚物与聚偏氟乙烯共混，形成共混物，作为锂离子电池的粘结剂。由于TFE为四氟，减少了脱去HF的几率，因此降低了所述粘结剂的凝胶化程度，在一定程度上弱化了混浆时锂离子正极浆料的凝胶化问题。TFE/VDF共聚物是耐氧化性强的氟聚合物，可以提高锂离子电池的循环性能；由于TFE/VDF共聚物的加入解决了正极浆料的凝胶化问题，使得锂离子电池具有更高的离子电导率，从而可以提高锂离子电池的倍率性能。

技术领域

本发明涉及电池材料技术领域，特别是指一种粘结剂、正极浆料及其制备方法、锂离子电池。

背景技术

锂离子电池作为一种新型绿色高能电池，因具有工作电压高、比容量大、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应及对环境友好等优点，被广泛应用于手机、摄像机、笔记本电脑等便携式电子仪器设备。随着在电动汽车、无线电动工具及军事上的应用，对锂离子电池的能量密度提出了更高的要求，而LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂与其它高镍的三元材料能够在较高的电压(大于4.3V)下发生锂离子的脱嵌反应，因此为提高锂离子电池的能量密度带来了新的希望。

在正常的充放电情况下，锂离子在层状结构的碳材料(负极)和层状结构的氧化物(正极)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的粘结剂是聚偏氟乙烯(PVDF)，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在碱性条件下容易脱去氟化氢(HF)形成双键，然后发生凝胶化，其凝胶化原理如图1所示。而对于高镍的锂离子电极三元正极材料Li[Ni_xCo_yMn_z]O₂、Li[Ni_xCo_yAl_z]O₂等，尤其是x＞0.7的材料，其表面碱性物质，如氢氧化锂(LiOH)和碳酸锂(Li₂CO₃)，的含量很高，从而使得采用PVDF作为三元正极材料的粘结剂时，会发生很严重的浆料凝胶化。而且，正极浆料的凝胶化问题，一方面会降低正极浆料涂布工艺的可操作性(需要在手套箱里涂布正极浆料)，另一方面会降低离子电导率，继而导致锂离子电池的倍率性能降低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种粘结剂、正极浆料及其制备方法、锂离子电池，以解决正极浆料凝胶化的技术问题。

在本发明的第一个方面，本发明实施例提供了一种粘结剂，包括四氟乙烯/偏氟乙烯共聚物和聚偏氟乙烯。

在本发明的一些实施例中，按照质量百分比计，所述粘结剂包括：4.5～50％四氟乙烯/偏氟乙烯共聚物，50～95.5％聚偏氟乙烯。

在本发明的一些实施例中，所述四氟乙烯/偏氟乙烯共聚物的聚合度为1000～50000。

在本发明的一些实施例中，在所述四氟乙烯/偏氟乙烯共聚物中，所述四氟乙烯与偏氟乙烯的摩尔比为0.05～20:1。

在本发明的第二个方面，本发明实施例提供了一种正极浆料，包括上述任一个实施例中所述的粘结剂、三元正极材料和导电剂。

在本发明的一些实施例中，所述粘结剂、三元正极材料和导电剂的质量比为0.2～2:6～10:1。

在本发明的第三个方面，本发明实施例提供了一种正极浆料的制备方法，包括以下步骤：