用于锂离子电池的粘结剂、电极片和锂离子电池的制作方法

本发明涉及锂离子电池
技术领域：
，具体而言，涉及一种用于锂离子电池的粘结剂、电极片和锂离子电池。
背景技术：
：锂离子电池由于比能量大、工作电压高、循环使用寿命长、无记忆效应、自放电小、无污染绿色环保、循环寿命长等优点，已被广泛应用于便携式移动电子设备如移动电话、摄像机、笔记本电脑等，还被列为电动汽车、航天、军事及大型储能设备的候选电源。随着锂离子电池的发展，对电池的容量、耐高低温性能和循环寿命等要求越来越高，而电池浆料在电池制造过程中起着至关重要的作用。浆料的稳定性直接影响浆料涂布的质量，进而影响电池的循环寿命等性能。传统正极浆料采用pvdf作为粘结剂，浆料的稳定性较差，在搁置12小时后出现沉淀，浆料的粘度下降等不良现象，不利于浆料存放以及用于制备高质量的正极片。传统锂离子电池负极使用的负极浆料采用sbr丁苯橡胶与cmc羧甲基纤维素作为粘结剂，浆料的稳定性较差，在搁置12小时后出现沉淀，浆料的粘度下降等不良现象，不利于浆料存放以及用于制备高质量的负极片。技术实现要素：有鉴于此，本发明提供的一种用于锂离子电池的粘结剂、电极片和锂离子电池，更好的克服了上述现有技术存在的问题和缺陷，本发明的锂离子电池的电极片采用丙烯酸与交联剂经交联聚合反应得到的聚合物或其与其它粘结剂的混合物作为粘结剂，使制备锂离子电池的成本降低，且得到的锂离子电池的循环寿命更长，具有优良的循环性能。1.一种用于锂离子电池的粘结剂，所述粘结剂包括第一粘结剂，所述第一粘结剂由丙烯酸单体和交联剂经交联聚合反应得到，所述丙烯酸单体与交联剂的物质的量的比为1：1/20～1/60；所述第一粘结剂包含如下结构：。进一步地，所述交联剂包括一个或多个双键结构。进一步地，所述交联剂为烯丙基蔗糖、烯丙基蔗糖脂、季戊四醇烯丙醚和丙烯酸酯中的一种或多种。进一步地，所述粘结剂还包括第二粘结剂，所述第二粘结剂为丁苯橡胶、羧甲基纤维素、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、全氟丙基全氟乙烯基醚与聚四氟乙烯的共聚物、丙烯晴多元共聚物、海藻酸钠和壳聚糖衍生物中的一种或多种。进一步地，所述第一粘结剂占所述粘结剂总质量的1～100％。本发明还提供了一种锂离子电池电极片，使用上述的用于锂离子电池的粘结剂制作形成。本发明还提供了一种锂离子电池的电极片的制作方法，包括：将粘结剂、电极活性材料和导电剂混合均匀制浆；将制得的浆料在集流体表面涂布、干燥；所述粘结剂为上述的用于锂离子电池的粘结剂。进一步地，所述电极活性材料为正极活性材料或负极活性材料；所述正极活性材料为钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂、磷酸钒锂、磷酸锰锂、镍钴锰锂氧化物和镍钴铝锂氧化物中的一种或多种；所述负极活性材料为天然石墨、人造石墨、钛酸锂、硅碳、石墨烯、锡氧化物、锡基复合氧化物、锡基合金、硅基合金、锗基合金、铝基合金、锑基合金和镁基合金中的一种或多种。进一步地，所述导电剂为导电炭黑、导电石墨、碳纤维、碳纳米管和石墨烯中的一种或多种。本发明还提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池包括由上述的锂离子电池的电极片的制作方法制备得到的锂离子电池的电极片。与现有技术相比，本发明的一种用于锂离子电池的粘结剂、电极片和锂离子电池的有益效果是：本发明的锂离子电池的电极片采用丙烯酸与交联剂经交联聚合反应得到的聚合物或其与其它粘结剂的混合物作为粘结剂，使制备锂离子电池的成本降低，且得到的锂离子电池的循环寿命更长，具有优良的循环性能。为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本发明实施例1的锂离子电池的充放电曲线图；图2为对比例1的锂离子电池的充放电曲线图。具体实施方式为了便于理解本发明，下面结合实施例的方式对本发明的技术方案做详细说明，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。如本文所用之术语：“由……制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。连接词“由……组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由……组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1～5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1～4”、“1～3”、“1～2”、“1～2和4～5”、“1～3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。“和/或”用于表示所说明的情况的一者或两者均可能发生，例如，a和/或b包括(a和b)和(a或b)。一种用于锂离子电池的粘结剂，所述粘结剂包括第一粘结剂，所述第一粘结剂由丙烯酸单体和交联剂经交联聚合反应得到，所述丙烯酸单体与交联剂的物质的量的比为1：1/20～1/60如1：1/20、1：1/30、1：1/40、1：1/50或1：1/60等。上述第一粘结剂含有如下结构：式中n为100、101、102......720000。进一步地，所述交联剂包括一个或多个双键结构。优选地，所述交联剂为烯丙基蔗糖、烯丙基蔗糖脂、季戊四醇烯丙醚和丙烯酸酯中的一种或多种。优选地，所述粘结剂还包括第二粘结剂，所述第二粘结剂为丁苯橡胶(sbr)、羧甲基纤维素(cmc)、聚偏氟乙烯(pvdf)、聚四氟乙烯(ptfe)、羟丙基甲基纤维素(hpmc)、聚乙烯醇(pva)、聚丙烯酰胺(pam)、全氟丙基全氟乙烯基醚与聚四氟乙烯的共聚物(pfa)、丙烯晴多元共聚物、海藻酸钠和壳聚糖衍生物等中的一种或多种。上述丙烯晴多元共聚物可列举为la132、la133和la135中的一种或多种。优选地，所述第一粘结剂占所述粘结剂总质量的1～100％如1％、20％、40％、60％、80％或100％等。本发明还提供了一种使用上述的用于锂离子电池的粘结剂制作的锂离子电池的电极片。本发明还提供了一种锂离子电池的电极片的制作方法，包括：将粘结剂、电极活性材料和导电剂混合均匀制浆；将制得的浆料在集流体表面涂布、干燥；所述粘结剂为上述的用于锂离子电池的粘结剂。优选地，所述活性材料为正极活性材料，所述正极活性材料为钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂、磷酸钒锂、磷酸锰锂、镍钴锰锂氧化物和镍钴铝锂氧化物中的一种或多种。优选地，所述活性材料为负极活性材料，所述负极活性材料可为天然石墨、人造石墨、钛酸锂、硅碳、石墨烯、锡氧化物、锡基复合氧化物、锡基合金、硅基合金、锗基合金、铝基合金、锑基合金和镁基合金中的一种或多种。优选地，所述导电剂为导电炭黑、导电石墨、碳纤维、碳纳米管和石墨烯中的一种或多种。其中，导电炭黑可列举为superp或乙炔黑等；导电石墨可列举为石墨ks6等。本发明还提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池包括由上述的锂离子电池的电极片的制作方法制备得到的锂离子电池的电极片。本发明的锂离子电池的电极片采用丙烯酸与交联剂经交联聚合反应得到的聚合物或其与其它粘结剂的混合物作为粘结剂，使制备锂离子电池的成本降低，且得到的锂离子电池的循环寿命更长，具有优良的循环性能。为了便于理解本发明，下面结合实施例来进一步说明本发明的技术方案。申请人声明，本发明通过下述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明应依赖下述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属
技术领域：
的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。实施例1(1)取96.5kg人造石墨、1.5kgsuperp、1kg第一粘结剂和1.5kg丙烯晴多元共聚物la132加入到100kg水中，搅拌分散均匀，得到负极浆料；然后取该负极浆料均匀涂覆在铜箔表面，烘干后再进行辊压和裁切，得到用于锂离子电池的负极片。(3)取98kg镍钴锰酸锂、0.4kgsuperp、0.8kg碳纳米管和0.8kg聚偏氟乙烯加入到100kg水中，搅拌分散均匀得到正极浆料；然后取该正极浆料均匀涂覆在铝箔表面，烘干后再进行辊压和裁切，得到锂离子电池正极片。(3)将上述负极片、正极片及隔膜以卷绕的方式制成电芯，再将电芯置于电池钢壳内，制成锂离子电池。上述第一粘结剂由丙烯酸单体和交联剂经交联聚合反应得到，丙烯酸单体与交联剂的物质的量的比为1：1/20。实施例2(1)取95.5kg钴酸锂、2.5kg乙炔黑和2kg第一粘结剂加入到100kg水中，搅拌分散均匀得到正极浆料；取该正极浆料均匀涂覆在铝箔表面，烘干后再辊压和裁切，得到锂离子电池正极片。(2)取96kg石墨、1.5kg乙炔黑、1.5kg羧甲基纤维素和1kg丁苯橡胶加入到100kg水中，搅拌分散均匀，得到负极浆料；然后取该负极浆料均匀涂覆在铜箔表面，烘干后再进行辊压和裁切，得到用于锂离子电池的负极片。(3)将上述负极片、正极片及隔膜以卷绕的方式制成电芯，再将电芯置于电池钢壳内，制成锂离子电池。上述第一粘结剂由丙烯酸单体和交联剂经交联聚合反应得到，丙烯酸单体与交联剂的物质的量的比为1：1/40。实施例3用于锂离子电池的粘结剂的制备(1)取96.5kg天然石墨、1kgsuperp、0.5kg第一粘结剂、1kg羧甲基纤维素和1kg丁苯橡胶加入到100kg水中，搅拌分散均匀，得到负极浆料；然后取该负极浆料均匀涂覆在铜箔表面，烘干后再进行辊压和裁切，得到用于锂离子电池的负极片。(2)取70kg镍钴锰酸锂、26kg镍钴锰酸锂、1.5kg乙炔黑、1kgks6、0.5kg第一粘结剂和1kg丙烯晴多元共聚物la132加入到100kg水中，搅拌分散均匀得到正极浆料；然后取该正极浆料均匀涂覆在铝箔表面，烘干后再进行辊压和裁切，得到锂离子电池正极片。(3)将上述负极片、正极片及隔膜以卷绕的方式制成电芯，再将电芯置于电池钢壳内，制成锂离子电池。上述第一粘结剂由丙烯酸单体和交联剂经交联聚合反应得到，丙烯酸单体与交联剂的物质的量的比为1：1/60。对比例1(1)取96.5kg人造石墨、0.7kgsuperp、1.3kg羧甲基纤维素和1.5kg丁苯橡胶加入到100kg水中，搅拌分散均匀，得到负极浆料；然后取该负极浆料均匀涂覆在铜箔表面，烘干后再进行辊压和裁切，得到用于锂离子电池的负极片。(2)取96kg镍钴锰酸锂、2kg石墨、1kg碳纳米管、1kg聚偏氟乙烯加入到100kg水中，搅拌分散均匀得到正极浆料；然后取该正极浆料均匀涂覆在铝箔表面，烘干后再进行辊压和裁切，得到锂离子电池正极片。(3)将上述负极片、正极片及隔膜以卷绕的方式制成电芯，再将电芯置于电池钢壳内，制成锂离子电池。上述第一粘结剂由丙烯酸单体和交联剂经交联聚合反应得到，丙烯酸单体与交联剂的物质的量的比为1：1/60。对上述实施例1～3和对比例1的锂离子电池进行充放电测试及循环寿命，测试条件如下：恒流恒压充电：截止电压4.2v、充电电流2600ma、截止电流100ma；环境温度：25℃；恒流放电：截止电压3.0v、放电电流2600ma，环境温度25℃。本发明实施例1和对比例1的锂离子电池充放电曲线图如图1和图2所示。本发明实施例1～3和对比例1的锂离子电池进行充放电测试具体测试结果如下表1所示。表1样品充电容量/mah放电容量/mah循环寿命/次实施例124892480＞300实施例224962490＞300实施例324962492＞300对比例124932489230由上述表1可得出，本发明实施例1～3制备的锂离子电池的充、放电容量与对比例1制备的锂离子电池的充、放电容量相当；但本发明实施例1～3制备的锂离子电池的循环寿命较对比例1制备的锂离子电池的循环寿命更长。综上所述，本发明的锂离子电池的电极片采用丙烯酸与交联剂经交联聚合反应得到的聚合物或其与其它粘结剂的混合物作为粘结剂，使制备锂离子电池的成本降低，且得到的锂离子电池的循环寿命更长，具有优良的循环性能。上述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明配方及制备工艺可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12