一种新型负极粘合剂制作方法及其在电池制造中的应用的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种具有高效的负极粘合剂的制作方法，包括将聚丙烯腈和甲基吡咯烷酮按照比例混合制备胶体和将胶体与负极活性物质、导电剂按比例混合制得浆料两大步骤。本发明还提供了上述负极粘合剂在电池制造中的应用。对用本发明制备的负极扣式电池方法进行测试结果显示，此新型材料在负极浆料制备过程中，形成网状结构，与负极活性物质形成高键能的氢键，具有优良的电子导电性和优异的电化学性能；聚丙烯腈摩尔质量低，加工性能良好，适用于制备多循环的锂离子储能电池。
【专利说明】一种新型负极粘合剂制作方法及其在电池制造中的应用
【技术领域】
[0001]本发明属于电池制造【技术领域】，具体涉及一种新型负极粘合剂制作方法及其在电池制造中的应用。
【背景技术】
[0002]锂离子电池在手机、笔记本电脑、摄像机等电子通讯领域得到了广泛应用并占据了主导地位。负极作为锂离子电池的重要组成部分，其负极中的粘合剂在最近的10年里，越来越受到广泛的重视，是锂离子电池今后发展的重点。在锂离子电池中，由高分子组成的粘合剂将活性物质与集流体很好的粘合，为电子的转移提供轨道。由于粘合剂材料被发现是加强负极材料，特别是高理论容量例如硅及其复合物的电化学性能表现能力的主要因素；寻求高效的粘合剂就越来越值得重视。
[0003]目前，大量的高分子被测试开发，研究其是否有作为粘合剂的潜在可能性。其中，这些高分子都是基于与活性物质形成强力的氢键，将其很好的粘合在集流体上；其氢键的形成多基于高分子的羟基或羧基官能团。现有的生产应用的高分子粘合剂其本身粘合作用需要高分子量的高分子胶粘剂才能达到发挥其作用的目标，但其成本较高。
[0004]而聚丙烯腈作为一种新型粘合剂的应用时由于其腈基官能团的存在，使其不但能形成高键能的氢键同时由于它自身结构的特点，可以形成网状结构加强粘合剂的性能。因此，采用聚丙烯腈作为一种新型的负极粘合剂应用到负极的制备过程中，该材料本身的强氢键，和网状结构不仅可以加强原有负极活性物质材料的电化学表现能力，而且针对一些易变性的高理论容量的负极活性物质，如纳米硅及其复合物都能很好地改善其性能，延长其循环性能。实用与各种负极活性物质共同制备负极极片，加强性能，延长循环使用期。是一种十分具有潜能的新型高分子粘合剂材料。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是弥补现有技术的不足，提供一种具有高效的负极粘合剂的制作方法。
[0006]本发明的另一个目的是提供上述负极粘合剂在电池制造中的应用。
[0007]为了实现上述目的，本发明的技术方案为，一种新型负极粘合剂制作方法，包括以下步骤:
[0008]步骤1，制胶，将聚丙烯腈和甲基吡咯烷酮按照5:95的质量比搅拌混合成胶体；
[0009]步骤2，制浆，将步骤I制得的胶体与负极活性物质、导电剂按3?25:70?95:2?5球磨混合，制得浆料，其黏度在2000-4500cP，即为负极粘合剂。
[0010]所述步骤2中，负极活性物质为石墨、纳米硅或钛酸锂中的一种或几种，导电剂为碳纤维、乙炔黑或导电碳黑中的一种或几种。
[0011]所述步骤2中，负极活性物质为石墨，导电剂为碳纤维时，胶体、负极活性物质和导电剂的质量比为3-10:95-88:2，优选为8:90:2。
[0012]所述步骤2中，负极活性物质为纳米硅和石墨混合物，导电剂为导电碳黑时，胶体、负极活性物质和导电剂的质量比为10-25:85-70:5 ;更优选的，胶体、石墨、纳米硅、导电碳黑的配比为15:60:20:5。
[0013]所述步骤2中，负极活性物质为钛酸锂，导电剂为乙炔黑时，胶体、负极活性物质和导电剂的质量比为2-10:93-85:5，优选为5:90:5。
[0014]上述负极粘合剂在电池制造中的应用，其方式为将制备好的浆料均匀地涂在集流体上，烘干之后即为负极极片。
[0015]本发明通过应用新型粘合剂聚丙烯腈，制备负极极片。采用标准制备负极扣式电池方法进行测试。此新型材料在负极浆料制备过程中，形成网状结构，与负极活性物质形成高键能的氢键，具有优良的电子导电性和优异的电化学性能；聚丙烯腈摩尔质量低，加工性能良好，适用于制备多循环的锂离子储能电池。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为根据实施例1方法制备的粘合剂样品的XRD图；
[0017]图2为根据实施例1方法制备的粘合剂样品的FT-1R图；
[0018]图3为根据实施方法制备的粘合剂样品的充放电曲线；
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和实施例对本发明进行进一步描述。
[0020]实施例1
[0021]步骤I，将聚丙烯腈溶于甲基吡咯烷酮(NMP)中，制备成质量浓度5%的胶体；
[0022]步骤2，将胶体，负极活性物质石墨，及导电剂碳纤维按固体质量比8:90:2的比例放入球磨罐中进行球磨搅拌；
[0023]步骤3，将搅拌均匀的浆料涂在铜箔集流体上，烘干。
[0024]
【权利要求】
1.一种新型负极粘合剂制作方法，其特征在于包括以下步骤: 步骤1，制胶，将聚丙烯腈和甲基吡咯烷酮按照5:95的质量比搅拌混合成胶体； 步骤2，制浆，将步骤I制得的胶体与负极活性物质、导电剂按3?25:70?95:2?5球磨混合，制得浆料，其黏度在2000-4500cP，即为负极粘合剂。
2.一种使用权利要求1所述的新型负极粘合剂在电池制造中的应用，其方式为将制备好的浆料均匀地涂在集流体上，烘干之后即为负极极片。
3.如权利要求1所述的一种新型负极粘合剂制作方法，其特征在于步骤2中负极活性物质为石墨、纳米硅或钛酸锂中的一种或几种，导电剂为碳纤维、乙炔黑或导电碳黑中的一种或几种。
4.如权利要求3所述的一种新型负极粘合剂制作方法，其特征在于步骤2中负极活性物质为石墨,导电剂为碳纤维时,胶体、负极活性物质和导电剂的质量比为3?10:95?88: 2 ο
5.如权利要求4所述的一种新型负极粘合剂制作方法，其特征在于步骤2中胶体、负极活性物质和导电剂的质量比为8:90:2。
6.如权利要求3所述的一种新型负极粘合剂制作方法，其特征在于步骤2中负极活性物质为纳米硅和石墨、导电剂为导电碳黑时，胶体、负极活性物质和导电剂的质量比为10 ?25:85 ?70:5。
7.如权利要求6所述的一种新型负极粘合剂制作方法，其特征在于步骤2中胶体、石墨、纳米硅、导电碳黑的配比为15:60:20:5。
8.如权利要求3所述的一种新型负极粘合剂制作方法，其特征在于步骤2中负极活性物质为钛酸锂，导电剂为乙炔黑时，胶体、负极活性物质和导电剂的质量比为2?10:93?85:5。
9.如权利要求8所述的一种新型负极粘合剂制作方法，其特征在于步骤2中胶体、负极活性物质和导电剂的质量比为5:90:5。
10.一种权利要求1所述新型负极粘合剂在电池制造中的应用，其特征在于将制备好的浆料均匀地涂在集流体上，烘干之后即为负极极片。
【文档编号】H01M4/62GK104201387SQ201410364145
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年7月28日 优先权日:2014年7月28日
【发明者】宫丽媛, 陈坤 申请人:北京万源工业有限公司