一类磺化聚合物作为粘结剂应用于锂电池电极的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一类磺化聚合物作为粘结剂应用于锂电池电极及相应方法制备的锂电池电极。本发明将磺化聚合物作为制备锂电池电极的电极浆料中的粘结剂使用，将得到的锂电池电极用于组装锂电池，锂电池具有较长的充放电循环寿命，并能够在很高的电流密度下稳定工作。带有磺酸基团的磺化聚合物具有对锂离子的优异的传导能力，使得锂离子能够在电极活性材料和电解液之间快速来回传输，从而得到能够在快速充放电条件下稳定运行的锂电池。磺化聚合物作为粘结剂有足够的附着力和粘结强度，将电极活性材料和导电介质粘结在集流体上，不易开裂、掉粉，使锂电池有足够的容量和循环性能，以及优异的倍率性能。
【专利说明】-类横化聚合物作为粘结剂应用于裡电池电极
【技术领域】
[0001] 本发明设及裡电池电极浆料，特别设及横化聚合物在裡电池电极的电极浆料的制 备过程中作为粘结剂的应用，W及使用该横化聚合物粘结剂的裡电池电极。
【背景技术】
[0002] 随着化石能源的逐渐消耗，新型可再生能源的开发和有效利用成为人类的重要课 题。近年来，智能电网，纯电动汽车W及混合动力汽车等设施的普及和推广的脚步不断加 大，使得相应的能够与之相匹配的能量储存设备的研究与开发成为亟需攻克的技术难题之 一。裡电池作为能量密度高、循环性能良好、电压高等优点，成为目前最佳的储能方案。目 前，裡电池在小到智能手表、智能手机W及笔记本电脑，大到新能源动力汽车，都有广泛的 应用，该依赖于其高的能量密度W及良好的工作稳定性。
[0003] 一般裡电池电极在制备的过程中包括混合于有机溶剂中形成电极浆料的电极活 性材料、导电介质W及粘结剂，此电极浆料涂覆于集流体上，烘干。粘结剂起到的作用是将 电极活性材料与导电介质粘结在一起，并且将它们粘附在集流体上，从而得到具备良好电 子导通网络的电极。目前，人们对于裡电池的研究，大多集中在电极活性材料，电解液和隔 膜等方面，粘结剂的研究相对较少。然而，尽管粘结剂在整个电极上所占的比例较少，但其 发挥的作用却非常大，常常在很大程度上影响电池的循环性能。
[0004] 聚偏氣己締（PVD巧是目前应用最为广泛的粘结剂，通过在N-甲基化咯烧酬溶剂 中的溶解，起到将电极活性材料粘合在集流体上的作用。然而，PVDF由于其对电子和裡离 子的电阻性，一方面起到粘结电极活性材料使得电导网络完整；但另一方面，其弱的导电性 又在一定程度上阻碍了电极活性材料和导电介质W及集流体之间的电导，因为均匀分散的 粘结剂会存在于电极活性材料和导电介质之间，集流体上，W及包覆在它们的表面。因此， 开发新型的能够增强电极导电性的粘结剂，能够使得电池有更好的循环性能和倍率特性， 是科研人员亟待解决的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种可显著改善裡电池性能的制备裡电池电极的方法，其 中一系列带有横酸基团的横化聚合物在裡电池电极的电极浆料的制备过程中作为粘结剂 的应用，W极大程度地提高裡电池的循环性能W及倍率特性。
[0006] 本发明通过W下技术方案实现。
[0007] 一种制备裡电池电极的方法，包括W下步骤：
[000引将电极活性材料、粘接剂和导电介质混合后分散在溶剂中得到电极浆料；
[0009] 将所述电极浆料涂覆于集流体上；
[0010] 加热烘干，得到裡电池电极；
[0011] 其特征在于，所述的电极浆料中的粘结剂为横化聚合物。
[0012] 优选地，所述的电极活性材料、横化聚合物和导电介质的混合是按照电极活性材 料：横化聚合物：导电介质的质量比为40?98 ; 30?1 ; 30?1混合。
[0013] 优选地，所述的溶剂的用量为电极活性材料、横化聚合物W及导电介质S者总重 量的1?50倍。
[0014] 优选地，所述的电极活性材料包括正极材料和负极材料，分别选自LiCo〇2等层状 材料、LiNii/3Mni/3C〇i/3〇2等S元复合材料、LiMri2〇4等尖晶石材料、LiFeP〇4等橄揽石结构、慈 酿等有机分子、S、LigS、化、Si、Sn、石墨，FeS2等金属硫化物，化0等金属氧化物中的一种。
[0015] 优选地，所述的横化聚合物是横化度大于2%的横化聚合物。
[0016] 优选地，所述的横化聚合物选自横化聚苯己締、横化聚苯己诀、横化聚己締醇、横 化聚碳酸醋、横化聚芳姪、横化聚離讽、横化聚芳離讽、横化联苯聚離離讽、横化聚讽、横化 聚苯并咪（唾）挫、横化聚芳離、横化聚苯離、横化聚苯胺、横化聚芳離酬、横化聚芳離膳酬、 横化聚芳離膳酬讽、横化聚芳離膳酬酬、横化聚芳離酬讽、横化聚芳離酬酬讽、横化聚苯胺、 横化聚離酬、横化聚離酬酬、横化聚離離酬、横化聚離離酬酬、横化聚酷亚胺中的一种或其 任意组合。
[0017] 优选地，所述的导电介质选自导电石墨、炭黑、己诀黑、碳纳米椿、碳纳米管中的一 种或其任意组合。
[001引优选地，所述的溶剂选自N-甲基化咯烧酬、N，N-二甲基甲酷胺、N，N-二甲基己酷 胺，二甲基亚讽、己醇、丙酬、异丙醇W及水中的一种。
[0019] 优选地，所述的集流体选自铜巧、侣巧、包覆碳的铜巧、包覆碳的侣巧、镶网、铜网、 侣网、不诱钢网、泡沫镶、碳布中的一种。
[0020] 本发明还提供了一种根据W上技术方案中任一项所述的方法制备的裡电池电极。
[0021] 本发明中的横化聚合物在应用于电极浆料的制备过程中作为粘结剂使用所得到 的裡电池电极用于组装裡电池，能够极大程度地提高裡电池的循环性能W及倍率特性。
[0022] 本发明设及可显著改善裡电池性能的带有横酸基团的横化聚合物，带有横酸基团 的横化聚合物具有对裡离子的优异的传导能力，使得裡离子能够在电极活性材料和电解液 之间快速来回传输，从而得到能够在快速充放电条件下稳定运行的裡电池。横化聚合物作 为粘结剂有足够的附着力和粘结强度，将电极活性材料和导电介质粘结在集流体上，不易 开裂、掉粉，使裡电池有足够的容量和循环性能；并且由于横化聚合物上的横酸根具有良好 的离子导通能力，相对于传统的聚偏氣己締粘结剂，使用横化聚合物作为粘结剂得到的裡 电池的倍率性能有极大的提高。将所述的横化聚合物作为粘结剂材料应用于制备裡电池电 极的电极浆料中，得到的裡电池电极用于组装裡电池，裡电池具有较长的充放电循环寿命， 并能够在很高的电流密度下稳定工作。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 图1.本发明实施例1的横化聚離離酬的液体iH-NMR图谱。
[0024] 图2.本发明实施例1的裡硫电池利用不同粘结剂所制备得到的电极的放电循环 曲线。
[0025] 图3.本发明实施例5的慈酿在0. 5A/g电流密度下电池循环性能。
【具体实施方式】
[0026] 下面通过具体实施例的方式对本发明做进一步的详述，但不应理解为是对本发明 保护范围的限制，凡基于上述技术思想，利用本领域普通技术知识和惯用手段所做的修改、 替换、变更均属于本发明的范围。
[0027] 实施例1
[002引步骤1 ;制备横化聚離離酬
[0029] 取2g聚離離酬溶解于60血硫酸（质量浓度为95%?98% )中，40°C水浴加热， 剧烈揽拌反应20小时，然后将溶液倒入水中，抽滤，水洗至中性；烘箱加热干燥，得到固体 产物，为横化度75%的横化聚離離酬。见图1横化度75%的横化聚離離酬的iH-NMR图谱。 通过该谱图，W及结合横化聚離離酬分子中不同化学环境的氨原子个数，可W计算得到横 化度为75%，即75%的重复单元上连有横酸基团。
[0030] 制备横化聚離離酬的合成反应方程式
[0031]
【权利要求】
1. 一种制备裡电池电极的方法，包括w下步骤： 将电极活性材料、粘接剂和导电介质混合后分散在溶剂中得到电极浆料； 将所述电极浆料涂覆于集流体上； 加热烘干，得到裡电池电极； 其特征在于，所述的电极浆料中的粘结剂为横化聚合物。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的电极活性材料、横化聚合物和导 电介质的混合是按照电极活性材料：横化聚合物：导电介质的质量比为40?98 : 30? 1 : 30?1混合。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的溶剂的用量为电极活性材料、横化 聚合物W及导电介质S者总重量的1?50倍。
4. 根据权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，所述的电极活性材料包括正极材 料和负极材料，分别选自层状材料、=元复合材料、尖晶石材料、橄揽石结构、有机分子、S、 〇2、Si、Sn、石墨、金属硫化物、金属氧化物中的一种。
5. 根据权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，所述的横化聚合物的横化度大于 2%。
6. 根据权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，所述的横化聚合物选自横化聚苯 己締、横化聚苯己诀、横化聚己締醇、横化聚碳酸醋、横化聚芳姪、横化聚離讽、横化聚芳離 讽、横化联苯聚離離讽、横化聚讽、横化聚苯并咪（唾）挫、横化聚芳離、横化聚苯離、横化聚 苯胺、横化聚芳離酬、横化聚芳離膳酬、横化聚芳離膳酬讽、横化聚芳離膳酬酬、横化聚芳離 酬讽、横化聚芳離酬酬讽、横化聚苯胺、横化聚離酬、横化聚離酬酬、横化聚離離酬、横化聚 離離酬酬、横化聚酷亚胺中的一种或其任意组合。
7. 根据权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，所述的导电介质选自导电石墨、炭 黑、己诀黑、碳纳米椿、碳纳米管中的一种或其任意组合。
8. 根据权利要求1-3之一所述的方法，其特征是；所述的溶剂选自N-甲基化咯烧酬、 N，N-二甲基甲酷胺、N，N-二甲基己酷胺、二甲基亚讽、己醇、丙酬、异丙醇W及水中的一种。
9. 根据权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，所述的集流体选自铜巧、侣巧、包 覆碳的铜巧、包覆碳的侣巧、镶网、铜网、侣网、不诱钢网、泡沫镶、碳布中的一种。
10. -种根据权利要求1-9中任一项所述的方法制备的裡电池电极。
【文档编号】H01M4/62GK104466112SQ201410758771
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月12日 优先权日:2014年12月12日
【发明者】潘跃德, 周亚红, 赵庆, 陈军, 江雷, 窦士学 申请人:北京天恒盛通科技发展有限公司