[发明专利]一种锂离子电池用粘结剂组合物及制备方法

说明书

一种锂离子电池用粘结剂组合物及制备方法，属于粘结剂技术领域。在常规粘结剂材料中引入主链结构柔顺性好的聚合物组分和共混相容剂进行共混，有效解决了PVDF粘结剂材料柔性不足和防止火焰扩散能力不够的问题。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池用粘结剂及其制备方法。通过在常规粘结剂PVDF材料中引入主链结构柔顺性好的聚合物组分进行共混，有效解决了PVDF粘结剂材料柔性不足和防止火焰扩散能力不够的问题。属于粘结剂技术领域。

背景技术

粘结剂是锂离子电池重要的组成材料之一，具有：保证活性物质制浆时的均匀性和安全性；对活性物质颗粒间起到粘接作用；将活性物质粘接在集流体上；保持活性物质间以及和集流体间的粘接作用；是锂离子电池材料中技术含量较高的附加材料。

尽管粘结剂在电极片中用量较少，但粘结剂性能的优劣直接影响电池的容量、寿命及安全性。

目前广泛得到应用的锂离子电池粘结剂主要有三大类：聚偏氟乙烯(PVDF)、丁苯橡胶(SBR)乳液和羧甲基纤维素，其它包括聚丙烯酸、聚丙烯腈(PAN)和聚丙烯酸酯也有少量应用。

聚偏氟乙烯(PVDF)是最早被商业化也是目前使用最广泛的锂离子电池粘结剂，突出的特点是抗氧化还原能力强，热稳定性好，易于分散，然而这种粘结剂材料存在以下问题：

A:模量大，导致极片的柔韧性不足；

B:易被电解液溶胀，导致活性物质在集流体上附着性变差；

C:容易和金属锂形成碳化锂，影响电池的使用寿命和安全性能；

D电子和离子电导性差；

E:储存及使用时对环境的湿度要求高。

由于PVDF粘结剂材料存在的问题，加之锂离子电池产业的不断发展，对粘结剂提出了更高的性能要求：能够满足高能量电池安全性热防护需求；要具有优异的力学性能；具有良好的弹性缓冲，能够适应高能量密度型锂离子电池的正负极活性物质脱嵌锂的过程中的大体积变化，维持电极结构的稳定性；具有良好粘结性的同时还应具有较好的电子和离子电导性。

发明内容

为了克服PVDF粘结剂材料存在的不足，本发明的目的是开发出粘结性好、高低温弹性性能优异、阻燃性更好的一种锂离子电池用粘结剂材料。

本发明解决上述问题所采用的技术方案：

一种锂离子电池用粘结剂组合物，其特征在于，包含PVDF在内的一种混合物，所述组合物包含PVDF、增韧剂(主链结构柔顺性好的聚合物)、共混相容剂和阻燃剂；其中PVDF重量占比～75-95％、增韧剂重量占比～3-20％、共混相容剂重量占比～0.5-2％和阻燃剂重量占比～0.5％-3％。

所述PVDF为偏氟乙烯均聚物或偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物；

所述增韧剂为主链结构柔顺性好的聚合物，选自一般硅氧聚合物、含氟硅氧聚合物、含氟磷氮聚合物、一般的磷氮聚合物、氟碳聚合物一种或几种物质复配。

优选的，所述一般硅氧聚合物为二甲基聚硅氧烷、二乙基聚硅氧烷、甲基乙烯基聚硅氧烷一种或两种复配。

优选的，所述含氟硅氧聚合物为三氟丙基甲基聚硅氧烷、

优选的，所述含氟磷氮聚合物为五氟苯氧基聚磷腈、三氟乙氧基聚磷腈一种或两种复配。

优选的，所述一般磷氮聚合物为苯氧基聚磷腈、乙氧基聚磷腈一种或两种复配。

优选的，所述氟碳聚合物为偏氟乙烯和三氟氯乙烯的共聚物、四氟乙烯和丙烯的共聚物、偏氟乙烯和四氟乙烯与六氟丙烯的三元共聚物中的一种或几种复配。