同的是所用粘结剂为采用原料G制备出的30 %固含量水性粘结剂。
[0078]分容电池实际容量为4018mAh，0.3C充1C循环500周保持率80%以上，2C倍率放电为0.2C放电容量的93.1%。
[0079]对比例1
[0080]采用与实施例1相同的方式制备正极极片和电池，不同是，负极极片采用如下方式制作:
[0081 ] 将94.5wt%的硅碳负极活性物质(硅碳材料克容量为500mAh/g) ,2.0wt%的S-P导电剂，1.5wt % CMC和2.0wt % SBR混合成负极浆料。将所制备的浆料均匀的涂覆在8μπι铜箔上，经烘烤、辊压、焊接极耳后制得负极极片，其中负极极片压实为1.70g/cm3;
[0082]分容后，电池能量密度为700WH/L，4.35V负极极片膨胀为21.4%，1C/1C循环200周保持率80%，循环电池厚度膨胀8.6%，具体循环曲线见图1。相比实施例1，负极极片膨胀明显增加，循环性能明显变差，表明该三维导电水性粘结剂的使用的可以显著地改善硅碳材料在高容量电池上的膨胀和循环性能。
[0083]对比例2
[0084]采用与实施例1相同的方式制备正极极片和电池，不同是，负极极片采用如下方式制作:
[0085]将95.5wt%的硅碳负极活性物质(硅碳材料克容量为500mAh/g) ,0.5wt%的原料A和1.0 %的原料B ,3.0%的海藻酸钠混合均匀后，加入水性粘结剂重量25 %的氯化钙，高速搅拌30min后将粘结剂原位交联。将所制备的浆料均匀的涂覆在8μπι铜箔上，经烘烤、辊压、焊接极耳后制得负极极片，其中负极极片压实为1.70g/cm3;
[0086]分容后，电池能量密度为750WH/L，4.35V负极极片膨胀为20.4%，1C/1C循环300周保持率80 %，循环电池厚度膨胀7.6 %。
[0087]对比例3
[0088]采用与实施例2相同的方式制备正极极片和电池，不同是，负极极片采用如下方式制作:
[0089]将94.0wt %的硅碳负极活性物质(硅碳材料克容量为650mAh/g) ,2.0wt%的S-P导电剂，4.0wt%海藻酸钠与去离子水均匀混合，随后加入导电水性粘结剂重量15%的氯化钙，高速搅拌40min后将粘结剂原位交联形成三维粘结剂网络。将所制备的浆料均匀的涂覆在8μπι铜箔上，经烘烤、辊压、焊接极耳后制得负极极片，其中负极极片压实为1.70g/cm3;
[0090]分容后，电池容量为3840mAh，0.3C充1C循环300周保持率80%以上，2C倍率放电为
0.2C放电容量的65.4%,相比实施例2，电池的循环和倍率性能明显变差。
[0091]本发明通过上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，即不意味着本发明必须依赖上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。
[0092]以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【主权项】
1.一种导电水性粘结剂，其特征在于，所述导电水性粘结剂包括石墨烯、碳纳米管、交联聚合物以及多价金属离子水溶性盐溶液，其中，所述石墨烯与所述碳纳米管分别与所述交联聚合物通过化学键键合形成三维导电网络结构，所述交联聚合物与所述多价金属离子水溶性盐溶液交联形成三维粘结网络结构。2.根据权利要求1所述的导电水性粘结剂，其特征在于，所述石墨烯和所述碳纳米管为表面含有羟基、羧基以及氯酰基中的至少一种的石墨烯和碳纳米管;所述交联聚合物为海藻酸钠以及海藻酸钾中的至少一种;所述多价金属离子水溶性盐溶液为Ca2+、Al3+、Ba2+、Zn2+、Fe3+、Cu2+水溶性盐中的至少一种。3.根据权利要求1所述的导电水性粘结剂，其特征在于，所述导电水性粘结剂中，所述交联聚合物的质量百分比含量为5-50%，所述石墨烯的质量百分比含量为0.1-5%，所述碳纳米管质量百分比含量为0.3-15%，所述多价金属离子水溶性盐与所述交联聚合物质量比为&，其中，0〈&〈0.5。4.根据权利要求1所述的导电水性粘结剂，其特征在于，所述碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管、多壁碳纳米管以及束型碳纳米管中的至少一种;其中，所述碳纳米管具有5-50nm的直径和30-100μηι的长度;所述石墨稀的片层为单层和/或2-8层。5.根据权利要求1所述的导电水性粘结剂，其特征在于，所述导电水性粘结剂的粘度为200-20000mPa.So6.一种导电水性粘结剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括: 向交联聚合物中加入具有官能团的石墨烯和碳纳米管，混合形成导电聚合物； 往所述导电聚合物中加入多价金属离子盐溶液，搅拌交联反应形成所述导电水性粘结剂。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述官能团为羧基、羟基以及氯酰基中的至少一种，所述向交联聚合物中加入具有官能团的石墨烯和碳纳米管，混合形成导电聚合物之前，还包括: 对所述石墨烯和所述碳纳米管进行表面预处理，使所述石墨烯和所述碳纳米管表面含有羧基和羟基，然后通过亚硫酰氯作用使所述羧基被改性成为氯酰基，从而形成所述具有官能团的石墨烯和碳纳米管。8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述交联聚合物为海藻酸钠以及海藻酸钾中的至少一种;所述多价金属离子水溶性盐溶液为Ca2+、Al3+、Ba2+、Zn2+、Fe3+、Cu2+水溶性盐中的至少一种;所述导电水性粘结剂中，所述交联聚合物的质量百分比含量为5-50%，所述石墨烯的质量百分比含量为0.1-5%，所述碳纳米管质量百分比含量为0.3-15%，所述多价金属离子水溶性盐与所述交联聚合物质量比为a，其中，0〈a〈0.5。9.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池由锂离子电池负极极片、正极极片、隔膜、电解液以及外壳组成，其中，所述锂离子电池负极极片是由权利要求1-5任一项所述的导电水性粘结剂与负极活性物质混合配置的浆料经涂布并烘干形成。10.根据权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，所述浆料中，所述导电水性粘结剂的质量为所述浆料固体总质量的0.5-10 %。
【专利摘要】本发明公开了一种导电水性粘结剂及其制备方法、锂离子电池。导电水性粘结剂包括石墨烯、碳纳米管、交联聚合物以及多价金属离子水溶性盐溶液，其中，石墨烯与碳纳米管分别与交联聚合物通过化学键键合形成三维导电网络结构，交联聚合物与多价金属离子水溶性盐溶液交联形成三维粘结网络结构。通过上述方式，本发明能够有效提高粘结剂的粘附力，同时能使锂离子电池同时具有高能量密度、长循环、快充、高安全性优势。
【IPC分类】H01M10/0525, H01M4/62
【公开号】CN105489898
【申请号】CN201511032994
【发明人】刘成, 闫慧青, 陈春天
【申请人】深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月31日