一种负极浆料及其制备方法、电极片和锂离子电池与流程

本发明涉及锂离子电池领域，具体涉及一种负极浆料及其制备方法、电极片和锂离子电池。

背景技术：

1、如今，硅基负极材料拥有极高的理论比容量(3579mah/g,li15si4)、低电压平台和来源丰富等优点已被广泛探索其作为下一代高性能锂离子电池负极材料的可能性，并开始实现硅碳体系在消费类电池与动力电池中的应用。

2、但是硅基负极材料在循环嵌锂过程中，体积膨胀可达300％，经过长时间循环后，硅颗粒严重的体积效应会导致sei膜的不断生成和电极结构的破坏，并最终导致电池容量衰减严重。硅基负极常使用线性聚合物作为粘结剂，且需要搭配增稠剂和分散剂使用，如羧甲基纤维素钠、海藻酸钠等。辅料使用量的增加不利于极片中活性物质占比的提升，且只对负极浆料的加工性能具有促进作用，对硅基负极的电性能无明显提升。

3、因此，确有必要开发一种可以限制硅基材料膨胀且具有良好循环性能的负极浆料以及对应的制备方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种负极浆料，以解决现有的负极浆料无法限制硅基材料膨胀、电池容量衰减严重且电性能无明显提升的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种负极浆料，包括负极活性物质、粘结剂和添加剂；所述粘结剂包括粘结剂单体a，所述粘结剂单体a包括丙烯酸、甲基丙烯酸、2-乙酰氨基丙烯酸、顺丁烯二酸、2-乙基丙烯酸、2-丙基丙烯酸、亚甲基丁二酸中的一种或者多种；所述添加剂为羟丙基二淀粉磷酸酯，其结构式如下：

4、

5、优选地，所述粘结剂还包括粘结剂单体b，所述粘结剂单体b包括丙烯腈、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、n-乙基丙烯酰胺、n-羟甲基丙烯酰胺、n-异丙基丙烯酰胺中的一种或多种。

6、优选地，所述粘结剂还包括粘结剂单体c，所述粘结剂单体c包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸-2-羟乙酯、丙烯酸-2-羟丙酯、丙烯酸-2-甲氧基乙酯中的一种或多种。

7、优选地，所述粘结剂单体a、粘结剂单体b和粘结剂单体c的重量份数比为(30-60)：(20-50):(0-20)。

8、优选地，所述粘结剂还包括粘结剂d，所述粘结剂d包括丁苯橡胶、苯丙橡胶、丙烯酸酯橡胶中的一种或多种。

9、优选地，所述负极浆料按重量份数计，所述负极活性物质为12-195份，所述粘结剂为1.005-9份，所述添加剂为0.01-0.5份。

10、优选地，所述负极浆料还包括导电剂和溶剂，按重量份数计，所述导电剂为0.1-4份，所述溶剂为1-400份。

11、优选地，所述粘结剂的重均分子量为20w-100w。

12、此外，本发明还提供一种粘结剂的制备方法，包括以下步骤：

13、s1、将粘结剂单体a、粘结剂单体b和粘结剂单体c与去离子水混合得到溶液a，再通入惰性气体对溶液a进行洗涤；

14、s2、将步骤s1中的溶液a置于惰性气体中，加入引发剂搅拌反应，降至室温得到复合粘结剂的水溶液；

15、s3、将活性物质与导电剂混合，加入部分添加剂、部分复合粘结剂和部分溶剂后，搅拌均匀得到溶液b；

16、s4、往溶液b中加入剩余的添加剂、复合粘结剂和溶剂，再加入粘结剂d，均匀搅拌后，即得到负极浆料。

17、优选地，所述引发剂为过硫酸铵和/或过硫酸钾，所述引发剂的用量为所述复合粘结剂质量的0.1-1％。

18、此外，本发明还提供一种负极片，包括集流体以及涂覆在所述集流体至少一面的负极浆料涂层，所述负极浆料涂层为上述的负极浆料。

19、此外，本发明还提供一种锂离子电池，包括由负极片、正极片和隔膜卷绕成的电芯、以及电解液，以及封装电芯及电解液的壳体，其中，负极片为上述的负极片。

20、相比于现有技术，本发明的有益效果在于：本发明提供的一种负极浆料，通过加入添加剂羟丙基二淀粉磷酸酯，可较精准调控负极浆料的粘度，方便在不同的加工条件下进行涂布；并在不改变负极浆料加工性能的前提下，让添加剂参与粘结剂包覆网络的构建，提高粘接力及负极的循环性能；且在后续烘烤过程中，羟丙基二淀粉磷酸酯中丰富的羟基可与粘结剂单体a中的羧基形成氢键相互作用并发生酯化交联反应，形成交联包覆网络，可更好地限制硅基负极材料的膨胀。此外，与传统增稠剂相比，该添加剂可通过更少的添加量控制粘度并且形成交联网络。

技术特征：

1.一种负极浆料，其特征在于：包括负极活性物质、粘结剂和添加剂；

2.根据权利要求1所述的负极浆料，其特征在于：按重量份数计，所述负极活性物质为12-195份，所述粘结剂为1.005-9份，所述添加剂为0.01-0.5份。

3.根据权利要求1所述的负极浆料，其特征在于：所述粘结剂还包括粘结剂单体b，所述粘结剂单体b包括丙烯腈、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、n-乙基丙烯酰胺、n-羟甲基丙烯酰胺、n-异丙基丙烯酰胺中的一种或多种。

4.根据权利要求2所述的负极浆料，其特征在于：所述粘结剂还包括粘结剂单体c，所述粘结剂单体c包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸-2-羟乙酯、丙烯酸-2-羟丙酯、丙烯酸-2-甲氧基乙酯中的一种或多种。

5.根据权利要求3所述的负极浆料，其特征在于：所述粘结剂单体a、粘结剂单体b和粘结剂单体c的重量份数比为(30-60)：(20-50)：(0-20)。

6.根据权利要求1或3所述的负极浆料，其特征在于：所述粘结剂还包括粘结剂d，所述粘结剂d包括丁苯橡胶、苯丙橡胶、丙烯酸酯橡胶中的一种或多种。

7.根据权利要求1或6所述的负极浆料，其特征在于：所述负极浆料还包括导电剂和溶剂，按重量份数计，所述导电剂为0.1-4份，所述溶剂为1-400份。

8.根据权利要求1所述的负极浆料，其特征在于：所述粘结剂的重均分子量为20w-100w。

9.一种负极浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的负极浆料的制备方法，其特征在于，所述引发剂为过硫酸铵和/或过硫酸钾，所述引发剂的用量为所述复合粘结剂质量的0.1-1％。

11.一种负极片，其特征在于：包括集流体以及涂覆在所述集流体至少一面的负极浆料涂层，所述负极浆料涂层为权利要求1～8任一项所述的负极浆料。

12.一种锂离子电池，其特征在于：包括权利要求11所述的负极片。

技术总结
本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种负极浆料及其制备方法、负极片和锂离子电池。该负极浆料包括负极活性物质、粘结剂和添加剂；粘结剂包括粘结剂单体A，所述粘结剂单体A包括丙烯酸、甲基丙烯酸、2‑乙酰氨基丙烯酸、顺丁烯二酸、2‑乙基丙烯酸、2‑丙基丙烯酸、亚甲基丁二酸中的一种或者多种，添加剂为羟丙基二淀粉磷酸酯。其中，该添加剂与粘结剂搭配使用，在不改变负极浆料加工性能的前提下，参与粘结剂包覆网络的构建，提高粘接力及负极的循环性能；且添加剂中丰富的羟基可与粘结剂单体A中的羧基形成氢键相互作用并发生酯化交联反应，形成交联包覆网络，可更好地限制硅基负极材料的膨胀。

技术研发人员：翁正,张凯,马斌
受保护的技术使用者：惠州锂威新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24