一种复合粘结剂及应用复合粘结剂的电池电容正极浆料的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种粘结剂，尤其涉及一种复合粘结剂及应用复合粘结剂的电池电容正极浆料。
【背景技术】
[0002]锂离子混合超级电容器兼具锂离子电池和超级电容器的双重特性，它比常规超级电容器的能量密度大，比锂离子电池功率密度高，寿命长，安全性高，有望应用于电动汽车、电气设备、军事和航空航天设施等高能量大功率型电子产品领域。
[0003]尖晶石Li4Ti5012理论比容量为177mAh/g，在锂离子脱嵌过程中几乎为零应变材料，在锂离子电池中表现出极好的循环性能和倍率性能。但因平均锂脱嵌电位较高(1.55Vvs.Li/Li+)，相对于其他负极材料并没有表现出太多的能量密度优势，限制其作为商用锂离子电池负极材料的应用。LiMn204廉价易得，容易制备且无毒，可以用作正极材料。使用LiMnA/LiJi^^系组装混合电池电容具有安全性高、循环寿命长、成本低和快速充放等优异的性能。
[0004]但是，LiMn204/Li4Ti5012体系中两者的导电性都比较差，因此需要在体系中加入导电剂。而粘结剂作为电池电容正负极的重要组成部分，它不仅可以将活性物质与导电剂牢固的粘结在集流体上还能帮助活性物质和导电剂之间形成良好的导电网络。一般粘结剂需要粘结性好、不易在电解液中溶解、不发生不可逆的化学和电化学反应、有限度的溶胀和膨胀。目前，在电池电容中常用的粘结剂有PVDF，PTFE，CMC，SBR等。但是PVDF需要溶解在有机溶剂中，毒性大，价格高，且其在有机电解液中易溶胀；PTFE是乳液状态，分散性较差；CMC，SBR—般只适用于负极中，在高电位的正极中容易分解。因此有必要寻找安全、廉价、尚效的水系粘结剂。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提出了一种粘结性好、安全、成本低、能够帮助活性物质和导电剂之间构建良好的导电网络且在有机溶剂中稳定存在、能有效提高电池电容的能量密度和功率密度的复合粘结剂。
[0006]本发明的目的可通过下列技术方案来实现:一种复合粘结剂，该复合粘结剂为将粘结剂溶于分散介质中形成的浓度为0.5-2(^1:%的溶液，
[0007]其中，分散介质为去离子水，粘结剂为LA132、PEO、PEG、PAAS、明胶中的一种或多种。
[0008]本发明复合粘结剂属于水系粘结剂，它的粘结性好、安全、成本低、能够帮助活性物质和导电剂之间构建良好的导电网络且在有机溶剂中稳定存在、能有效提高电池电容的能量密度和功率密度。
[0009]另外，本发明粘结剂不仅能包覆在活性物质和导电剂表面，形成弹性空间，可以适应电极充放电过程中的体积变化，同时还能提高浆料分散性，使电极形成良好的导电网络。
[0010]在上述的一种复合粘结剂中，PEO的相对分子质量为105-107。本发明相对分子质量范围内的ΡΕ0具有更好的粘结性。
[0011]在上述的一种复合粘结剂中，PEG为 PEG-200、PEG-400、PEG-6000、PEG-8000、PEG-10000, PEG-20000中的一种或多种。本发明所选取的PEG具有更好的粘结性。
[0012]本发明另一个目的在于提供应用上述复合粘结剂的电池电容正极浆料，正极浆料为活性炭、导电剂、粘结剂、LiMn204溶于分散介质中形成的溶液，活性炭、导电剂、粘结剂和LiMn204的质量比为(1-10): (1-10): (1-10): 100。
[0013]在上述的应用复合粘结剂的电池电容正极浆料中，活性炭、导电剂、粘结剂和LiMn204的质量比为(3-8): (4-7): (5-10): 100。
[0014]在上述的应用复合粘结剂的电池电容正极浆料中，正极浆料的制备方法为:先将粘结剂溶于分散介质中形成浓度为0.5-20wt%的溶液，然后按质量比添加活性炭、导电剂和LiMn204配制成正极楽料。
[0015]在上述的应用复合粘结剂的电池电容正极浆料中，导电剂为导电炭黑、导电石墨、碳纳米管中的一种或多种。
[0016]本发明正极浆料中含有上述复合粘结剂，复合粘结剂能够帮助正极活性物质LiMn204和导电炭黑之间构建良好的导电网络，且在有机溶剂中稳定存在，能有效提高电池电容的能量密度和功率密度。另外，本发明复合粘结剂还能包覆在正极活性物质LiMn204和导电炭黑表面，形成弹性空间，可以适应电极充放电过程中的体积变化，同时还能提高浆料分散性，使电极形成良好的导电网络。
[0017]作为优选，本发明电池电容的负极浆料为活性炭、导电剂、粘结剂、Li4Ti5012溶于分散介质中形成的溶液，活性炭、导电剂、粘结剂和1^4115012的质量比为
(1-10):(1-10):(1-10):100ο
[0018]作为优选，活性炭、导电剂、粘结剂和1^4115012的质量比为(3-8): (4-7):(5-10):100ο
[0019]作为优选，负极浆料的制备方法为:先将粘结剂溶于分散介质中形成浓度为
0.5-20wt%的溶液，然后按质量比添加活性炭、导电剂和Li4Ti5012配制成负极浆料。
[0020]作为优选，导电剂为导电炭黑、导电石墨、碳纳米管中的一种或多种。
[0021 ] 本发明负极浆料中也含有上述复合粘结剂，复合粘结剂能够帮助负极活性物质1^4115012和导电炭黑之间构建良好的导电网络，且在有机溶剂中稳定存在，能有效提高电池电容的能量密度和功率密度。另外，本发明复合粘结剂还能包覆在负极活性物质1^4115012和导电炭黑表面，形成弹性空间，可以适应电极充放电过程中的体积变化，同时还能提高浆料分散性，使电极形成良好的导电网络。
[0022]与现有技术相比，本发明具有以下几个优点:
[0023]1.本发明复合粘结剂是一种粘结性好、安全、成本低的水系粘结剂，不仅能够帮助活性物质和导电剂之间构建良好的导电网络且在有机溶剂中稳定存在，还能有效提高电池电容的能量密度和功率密度。
[0024]2.本发明复合粘结剂不仅能包覆在活性物质和导电剂表面，形成弹性空间，可以适应电极充放电过程中的体积变化，同时还能提高浆料分散性，使电极形成良好的导电网络。
[0025]3.本发明正、负极浆料中添加了复合粘结剂，复合粘结剂能够帮助活性物质和导电炭黑之间构建良好的导电网络，且在有机溶剂中稳定存在，能有效提高电池电容的能量密度和功率密度。
【具体实施方式】
[0026]以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
[0027]实施例1:
[0028]在100ml去离子水中加入(λ 5g PPAS，机械搅拌40min，制得PPAS溶液。在100ml去离子水中加入15g PEG-200，机械搅拌40min，制得PEG胶。然后将PEG胶、活性炭、导电炭黑、LiMn204混合，并进行高速搅拌lh，搅拌速度为4000r/min，再加入PPAS溶液，高速搅拌30min，制成正极楽料。其中正极楽料中粘结剂、活性炭、导电炭黑、LiMn204的质量比为5:6:8:100ο
[0029]以Li4Ti5012作为负极活性物质，用相同的方法制备成负极浆料，其中负极浆料中活性炭、导电炭黑、粘结剂、Li4Ti5012的质量比为5:6:8:100。
[0030]最后将正极浆料形成于集流体上制备成正极，负极浆料形成于集流体上制备成负极，再与电解液、隔膜、外壳组装成软包装电池，测试其在0.5C倍率下(1C= 150mAh/g)放比容量为119.2mAh/g。
[0031]实施例2:
[0032]在100ml去离子水中加入16g LA132，机械搅拌30min，制得LA132乳液。在100ml去离子水中加入0.3g ΡΕ0，机械搅拌30min，制得PEO胶，其中，ΡΕ0为相对分子质量在105-107范围内白色流动粉末。然后将ΡΕ0胶、活性炭、导电炭黑、LiMn 204混合，并进行高速搅拌lh，搅拌速度为4000r/min。再加入LA132乳液，高速搅拌30min，搅拌速度为4000r/min，制成正极楽料。其中正极楽料中粘结剂、活性炭、导电炭黑、LiMn204的质量比为5:6:8:100。
[0033]以Li4Ti5012作为负极活性物质，用相同的方法制备成负极浆料，其中负极浆料中活性炭、导电炭黑、粘结剂、Li4Ti5012的质量比为5:6:8:100。
[0034]最后将正极浆料形成于集流体上制备成正极，负极浆料形成于集流