CN108963261A - 一种锂离子电池正极粘结剂及其应用 - Google Patents

一种锂离子电池正极粘结剂及其应用 Download PDF

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马梦月
荆汝壹
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Abstract

本发明公开了一种锂离子电池正极粘结剂及其应用，属于锂离子电池粘结剂的优化选取技术领域。本发明的技术方案要点为：一种锂离子电池正极粘结剂，该粘结剂为分子量50万~70万的聚偏氟乙烯。本发明还具体公开了该锂离子电池正极粘结剂在制备锂离子电池中的应用。本发明选择特定分子量的聚偏氟乙烯粘结剂使得电池化成后的内阻相对最小、极片的离子电导率最高，能够有效提高正极材料离子和电子导电性，并增强粘结性，抑制极片的回弹性。

Description

一种锂离子电池正极粘结剂及其应用
技术领域
本发明属于锂离子电池粘结剂的优化选取技术领域，具体涉及一种锂离子电池正极粘结剂及其应用。
背景技术
锂离子电池具有比容量大、循环性能好、体积小等诸多优点，在电子领域已得到广泛的应用，成为电动汽车动力电池的最佳选择，并且随着技术的发展，对动力锂离子电池的需求日益增长。正极材料、负极材料、电解液以及隔膜是组成锂离子电池的关键。将正负极活性物质、导电剂以及粘结剂制成活性浆料，再均匀涂敷于铝箔/铜箔，经过烘烤、辊压、制片等工艺，最后经过卷绕、入壳、注液等过程形成锂离子电池。粘结剂作为正负极材料的重要组成部分之一，主要作用是保证制浆时的均匀性和安全性，在活性物质颗粒间起到与集流体有效的粘接作用，在负极碳材料表面形成稳定的固体电解质界面膜（SEI），具有较好的离子和电子导电性。锂离子电池循环过程中，随着锂离子的脱嵌，活性物质会发生一定的结构改变，如膨胀等，所以要求粘结剂对此起到缓冲作用，进而有效抑制极片的回弹。
目前，常用的粘结剂有四氟乙烯（PFA）、聚四氟乙烯（PTFE）和聚偏氟乙烯（PVDF）等。其中PVDF在锂离子电池中的需求量增长最快，PVDF的重复单元为-CH2-CF2-，由于C-H键与C-F键相互交联而成，其螺旋状围绕碳链结构使得PVDF表现出良好的稳定性。一般来说，聚合物的分子量影响分子间的作用力，且侧链随着链长的增长，其粘结性和柔韧性都将有所提高。分子量较低时，粘结力较小，分子量过大时，粘结度高但柔韧性将会降低，并且也较难溶解。因此，选择合适分子量的粘结剂才能达到良好的粘结效果，并对电池的制作和性能产生关键的影响。
发明内容
本发明的目的是提供了一种锂离子电池正极粘结剂，由该粘结剂制备的正极材料用于锂离子电池，能够有效提高正极材料离子和电子导电性，并增强粘结性，抑制极片的回弹性。
本发明为实现上述目的采用如下技术方案，一种锂离子电池正极粘结剂，其特征在于该粘结剂为分子量50万~70万的聚偏氟乙烯。
本发明所述的锂离子电池正极粘结剂的应用，其特征在于：将正极活性材料、导电剂超导炭黑（SP）和粘结剂混合均匀，其中粘结剂占整体质量的2%~4%，以NMP为溶剂制得正极浆料，再依次经过涂布、烘烤、制片、辊压、分条、卷绕、入壳、点焊、烘烤、注液，封口后形成18650锂离子电池。
本发明选择特定分子量的聚偏氟乙烯粘结剂使得电池化成后的内阻相对最小、极片的离子电导率最高，能够有效提高正极材料离子和电子导电性，并增强粘结性，抑制极片的回弹性。
附图说明
图1为不同粘结剂电池化成后内阻对比曲线；
图2为不同粘结剂电池化成后电导率对比曲线。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
将粘结剂P1（分子量为3000~5万的聚偏氟乙烯）溶于NMP中搅拌溶解形成透明、无气泡的胶液，再依次向胶液中加入导电炭黑和正极活性材料，经过高速搅拌、分散、抽滤形成均匀、粘度适中、无颗粒感且流动性好的正极浆料。
经过涂布、烘烤、制片、辊压、分条、卷绕、入壳、点焊、烘烤、注液，封口后形成18650锂离子电池。
在0.1~1C的倍率下进行化成和循环测试，并测试电池化成后的内阻电压。
实施例2
将粘结剂P2（分子量为10万~30万的聚偏氟乙烯）溶于NMP中搅拌溶解形成透明、无气泡的胶液，再依次向胶液中加入导电炭黑和正极活性材料，经过高速搅拌、分散、抽滤形成均匀、粘度适中、无颗粒感且流动性好的正极浆料。
经过涂布、烘烤、制片、辊压、分条、卷绕、入壳、点焊、烘烤、注液，封口后形成18650锂离子电池。
在0.1~1C的倍率下进行化成和循环测试，并测试电池化成后的内阻电压。
实施例3
将粘结剂P5（分子量为30万~50万的聚偏氟乙烯）溶于NMP中搅拌溶解形成透明、无气泡的胶液，再依次向胶液中加入导电炭黑和正极活性材料，经过高速搅拌、分散、抽滤形成均匀、粘度适中、无颗粒感且流动性好的正极浆料。
经过涂布、烘烤、制片、辊压、分条、卷绕、入壳、点焊、烘烤、注液，封口后形成18650锂离子电池。
在0.1~1C的倍率下进行化成和循环测试，并测试电池化成后的内阻电压。
实施例4
将粘结剂P7（分子量为50万~70万的聚偏氟乙烯）溶于NMP中搅拌溶解形成透明、无气泡的胶液，再依次向胶液中加入导电炭黑和正极活性材料，经过高速搅拌、分散、抽滤形成均匀、粘度适中、无颗粒感且流动性好的正极浆料。
经过涂布、烘烤、制片、辊压、分条、卷绕、入壳、点焊、烘烤、注液，封口后形成18650锂离子电池。
在0.1~1C的倍率下进行化成和循环测试，并测试电池化成后的内阻电压。
实施例5
将粘结剂P9（分子量为70万~110万的聚偏氟乙烯）溶于NMP中搅拌溶解形成透明、无气泡的胶液，再依次向胶液中加入导电炭黑和正极活性材料，经过高速搅拌、分散、抽滤形成均匀、粘度适中、无颗粒感且流动性好的正极浆料。
经过涂布、烘烤、制片、辊压、分条、卷绕、入壳、点焊、烘烤、注液，封口后形成18650锂离子电池。
在0.1~1C的倍率下进行化成和循环测试，并测试电池化成后的内阻电压。
本发明提供的几种粘结剂对比，由图1可知，随着粘结剂分子量的增加，电池化成后内阻先减小再增大，粘结剂P7电池化成后的内阻最小；通过测试极片的电导率，由图2可知，随着粘结剂分子量的增加，极片离子电导率先提高再降低，粘结剂P7电池化成后的极片离子电导率最高；粘结剂P7电池化成后具有较高的循环稳定性。
以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。

Claims (2)

1.一种锂离子电池正极粘结剂，其特征在于该粘结剂为分子量50万~70万的聚偏氟乙烯。
2.权利要求1所述的锂离子电池正极粘结剂的应用，其特征在于：将正极活性材料、导电剂超导炭黑和粘结剂混合均匀，其中粘结剂占整体质量的2%~4%，以NMP为溶剂制得正极浆料，再依次经过涂布、烘烤、制片、辊压、分条、卷绕、入壳、点焊、烘烤、注液，封口后形成18650锂离子电池。
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