[发明专利]锂电池用粘结剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于储能电池技术领域，涉及一种锂离子电池用粘结剂制备方法。

背景技术

目前，锂离子电池是商用电池中能量密度最高，特别在小型的电子产品中被广泛的使用。近来，人们期待锂离子电池作为动力电池应用于电动汽车、储能设备中。因此，锂离子电池要求具有高容量、长寿命、高倍率性及安全性等性能。电池容量受电极活性物质填充量的影响。倍率性受电子移动难易程度的影响，因而导电剂的增加可以提高倍率性。在有限的电池内部空间里，对于电极材料与导电剂的增加，粘结剂量的减少是非常必要的。但是，粘结剂量的减少，电极活性物质与基底之间的粘结性会减弱，不断的充放电导致电极活性物质的脱落，最终造成循环性恶化。因此，人们强烈要求一种使用量减少仍具有较强粘结性的粘结剂。

锂离子电池用粘结剂主要是聚氟乙烯（PVDF）等氟化高分子。使用氟化高分子制备电极比较容易，但是粘结力和柔软性都较差，从而提高电池的容量及倍率特性比较困难。作为上述氟化高分子缺点改进的方法，橡胶系高分子粘结剂的使用提案被采用（日本专利文献1：4-255670号）。虽然粘结力和柔软性得到了改善，但是电极活性物质被橡胶高分子粘结剂覆盖隐藏，电池反应受限问题的产生。因此，尝试混合使用氟化高分子和橡胶高分子，例如、水系丁晴橡胶、聚丙烯晴及丙烯酸酯共用（日本专利文献2:2003-282061号），丁二烯系高分子共用（日本专利文献3：6-215761号）等方案。

上述专利2、3都是2种不同种类的高分子机械混合而成，所以高分子不能均一的、充分的分散。使用这种粘结剂的浆料约1天静置后，发生分相有沉淀物产生，浆料长时间保存成为问题，根据电池制造程序需要逐步的调制浆料是必要的，妨碍了工序的连续性，而且构成粘结剂的高分子不能充分的互溶，电极内粘结剂引起相分离、高分子析出现象。最终，电极活性物质层的柔软性破坏。使用该粘结剂的电池，由于高分子析出原因，倍率性、循环性等电池特性受到很大影响，而且该粘结剂的调制较难，制造的成本也比较高。

例如第201180034619.9号发明申请提供的二次电池用水系电极粘结剂，为含有水溶性高分子的二次电池用水系电极粘结剂，在该水溶性高分子中，相对于水溶性高分子所具有的结构单元的总量100质量%，含有50质量%～95质量%的(a)来自烯键式不饱和羧酸酯单体的结构单元、5质量%～50质量%的(b)来自烯键式不饱和羧酸盐单体的结构单元；该水溶性高分子的重均分子量为50万以上。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有高强度粘结性、可塑性的锂电池用粘结剂，且使用该粘结剂的电池具有优越的循环性、高倍率性等效果；同时提供低成本、简单的该锂电池用粘结剂的制备方法。

本发明采用的技术方案如下：

上述的锂电池用粘结剂，所述粘结剂为水系粘结剂，由含羧基官能团的高分子A与含羟基官能团的高分子B制备而成；所述含羧基官能团高分子A的质量百分比含量为59-94%，含羟基官能团高分子B的质量百分比含量为5-40%。

所述的锂电池用粘结剂，其中：所述含羧基官能团高分子A为聚马来酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸、聚乳酸和羧甲基纤维素钠中的一种，其数均分子量大于30000。所述含羟基官能团高分子B为聚乙二醇、甲壳质、聚乙烯醇、淀粉和纤维素中的一种，该含羟基官能团高分子B的数均分子量大于10000。

所述的锂电池用粘结剂，其中：所述粘结剂添加有反应引发剂C，该引发剂C的质量百分比含量为0.5-1%。所述引发剂C包括过氧化二苯甲酰、过氧化二碳酸酯类、过硫酸钾和/或过硫酸铵。

上述的锂电池用粘结剂的制备方法，是将含羧基官能团的高分子聚合物A与含羟基官能团的高分子聚合物B分别在容器中搅拌溶解，再按质量百分比，以含羧基官能团高分子A占59-94%、含羟基官能团高分子B占5-40%的比例放入反应器内，再添加反应引发剂C，在40℃~70℃的恒温条件下不断搅拌10~12h，冷却至室温即制得锂离子电池用水系粘结剂。

所述的锂电池用粘结剂制备方法，其中：所述含羧基官能团高分子A为聚马来酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸、聚乳酸和羧甲基纤维素钠中的一种，其数均分子量大于30000；所述含羟基官能团高分子B为聚乙二醇、甲壳质、聚乙烯醇、淀粉和纤维素中的一种，该含羟基官能团高分子B的数均分子量大于10000；所述引发剂C质量百分比含量为0.5-1%，包括过氧化二苯甲酰、过氧化二碳酸酯类、过硫酸钾和/或过硫酸铵。