CN111710864A - 一种锂离子电池电极粘结剂及其应用 - Google Patents
一种锂离子电池电极粘结剂及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111710864A CN111710864A CN202010598101.9A CN202010598101A CN111710864A CN 111710864 A CN111710864 A CN 111710864A CN 202010598101 A CN202010598101 A CN 202010598101A CN 111710864 A CN111710864 A CN 111710864A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lithium ion
- ion battery
- electrode
- binder
- lithium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 57
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 57
- 239000011883 electrode binding agent Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 claims abstract description 21
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims abstract description 19
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims abstract description 17
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 claims abstract description 12
- IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-2,4-dioxo-1,3-diazinane-5-carboximidamide Chemical compound CN1CC(C(N)=N)C(=O)NC1=O IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 claims abstract description 8
- 239000000661 sodium alginate Substances 0.000 claims abstract description 7
- 235000010413 sodium alginate Nutrition 0.000 claims abstract description 7
- 229940005550 sodium alginate Drugs 0.000 claims abstract description 7
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 4
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims abstract description 3
- 229920003063 hydroxymethyl cellulose Polymers 0.000 claims abstract description 3
- 229940031574 hydroxymethyl cellulose Drugs 0.000 claims abstract description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000011267 electrode slurry Substances 0.000 claims description 25
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 15
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 claims description 9
- 239000013543 active substance Substances 0.000 claims description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000002003 electrode paste Substances 0.000 claims description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 6
- KFDQGLPGKXUTMZ-UHFFFAOYSA-N [Mn].[Co].[Ni] Chemical compound [Mn].[Co].[Ni] KFDQGLPGKXUTMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N dilithium;dioxido(dioxo)manganese Chemical compound [Li+].[Li+].[O-][Mn]([O-])(=O)=O QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 4
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 4
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 3
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 3
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 28
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 24
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 21
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 18
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 15
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 10
- DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N acetic acid;2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanal;sodium Chemical compound [Na].CC(O)=O.OCC(O)C(O)C(O)C(O)C=O DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N butadiene-styrene rubber Chemical class C=CC=C.C=CC1=CC=CC=C1 MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 235000019812 sodium carboxymethyl cellulose Nutrition 0.000 description 8
- 229920001027 sodium carboxymethylcellulose Polymers 0.000 description 8
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 7
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 7
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 7
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- NWZSZGALRFJKBT-KNIFDHDWSA-N (2s)-2,6-diaminohexanoic acid;(2s)-2-hydroxybutanedioic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)CC(O)=O.NCCCC[C@H](N)C(O)=O NWZSZGALRFJKBT-KNIFDHDWSA-N 0.000 description 6
- 239000011884 anode binding agent Substances 0.000 description 6
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 6
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- IKDUDTNKRLTJSI-UHFFFAOYSA-N hydrazine monohydrate Substances O.NN IKDUDTNKRLTJSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 6
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 6
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 2
- 238000004537 pulping Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- 239000003232 water-soluble binding agent Substances 0.000 description 2
- 229910001290 LiPF6 Inorganic materials 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002174 Styrene-butadiene Substances 0.000 description 1
- HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N [C].[Si] Chemical compound [C].[Si] HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000002085 irritant Substances 0.000 description 1
- 231100000021 irritant Toxicity 0.000 description 1
- 239000004816 latex Substances 0.000 description 1
- 229920000126 latex Polymers 0.000 description 1
- 150000002641 lithium Chemical class 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000005543 nano-size silicon particle Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021384 soft carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/621—Binders
- H01M4/622—Binders being polymers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明公开了一种锂离子电池电极粘结剂及其应用，所述锂离子电池电极粘结剂通过对含不饱和键的粘接剂进行氢化处理得到，所述氢化处理用于将所述含不饱和键的粘接剂中的不饱和键，部分或全部变成饱和键，以形成所述锂离子电池电极粘结剂；其中，所述含不饱和键的粘接剂包括丁苯橡胶、羟甲基纤维素钠、聚丙烯酸锂、聚丙烯腈、海藻酸钠中一种或者几种的结合。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池粘结剂技术领域，尤其涉及一种锂离子电池电极粘结剂及其应用。
背景技术
目前，正极材料性能提升除了通过掺杂、包覆、调整微观结构、控制材料形貌、尺寸分布、比表面积、杂质含量来提高其比容量、倍率、循环性、压实密度、电化学、化学及热稳定性外，最关键的依然是提高材料的容量或电压。这就要求粘接剂能够在较宽电位范围内工作。目前的技术仅使用水性粘接剂材料来避免有毒有刺激的有机溶剂体系及提高极片力学性能，但是尚不能完全适用于高电压的正极体系，然而不提高正极电压就不能提高电池的容量，这就对粘接剂的耐压性提出了更高的要求。
目前商业化的锂电池正极材料主要有钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂和三元镍钴锰材料，上述类型的正极材料均使用聚偏氟乙烯PVDF/N-甲基吡咯烷酮NMP有机溶剂体系，该体系可有效保证制浆时的均匀性和安全性，起到活性物质颗粒间的粘接作用，将活性物质粘接到集流体上等作用。目前很少有水溶性粘结剂应用于正极体系中，常用的水溶性粘结剂丁苯橡胶SBR含有不饱和双键，在电压高于4V时，容易被氧化；水性粘接剂对高镍体系，会造成锂溶出厉害；水相体系很难干燥等问题。这对正极体系制浆，极片干燥，电化学性能发挥都产生了很多消极的影响。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种锂离子电池电极粘结剂及其应用，通过减少不饱键，有效避免或降低高电压环境下不饱和双键氧化的状况，以有效避免因此影响粘接剂的粘接效果，避免活性物质与活性物质、活性物质与辅材、活性物质与箔材之间粘接性能下降，从而有效控制电极的内阻，保持电池的比容量、倍率、循环性、化学及热稳定性。应用本发明粘结剂的锂离子电池具有较好的循环稳定性、存储寿命、高温性能、安全性能以及其倍率性能。
有鉴于此，本发明实施例提供了一种锂离子电池电极粘结剂，所述锂离子电池电极粘结剂通过对含不饱和键的粘接剂进行氢化处理得到，所述氢化处理用于将所述含不饱和键的粘接剂中的不饱和键，部分或全部变成饱和键，以形成所述锂离子电池电极粘结剂；
其中，所述含不饱和键的粘接剂包括丁苯橡胶、羟甲基纤维素钠、聚丙烯酸锂、聚丙烯腈、海藻酸钠中一种或者几种的结合。
优选的，所述锂离子电池电极粘结剂用于电极浆料中；所述锂离子电池电极粘结剂占所述电极浆料的(0.1wt％-10wt％]。
第二方面，本发明实施例提供了一种电极浆料，所述电极浆料包括：电极活性物质、导电剂和上述权利要求1所述的锂离子电池电极粘结剂；或者，所述电极浆料包括：电极活性物质、导电剂、含不饱和键的粘接剂和上述权利要求1所述的锂离子电池电极粘结剂。
优选的，所述电极活性物质包括钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂和三元镍钴锰材料中的一种或者几种的组合；
所述导电剂包括导电炭黑、碳纤维、导电石墨、碳纳米管中一种或者几种的组合。
优选的，所述电极浆料还包括溶剂。
优选的，所述溶剂为水。
第三方面，本发明实施例提供了一种电极极片，包括上述第二方面所述的电极浆料。
优选的，所述电极极片中，电极浆料的厚度为1-300μm。
第四方面，本发明实施例提供了一种锂离子电池，包括上述第三方面所述的电极浆料。
优选的，所述锂离子电池包括液态锂离子电池、混合固液锂离子电池、混合固液金属锂电池、全固态锂离子电池及固态金属锂电池。
本发明提供了一种锂离子电池电极粘结剂及其应用，通过减少不饱键，有效避免或降低高电压环境下不饱和双键氧化的状况，以有效避免因此影响粘接剂的粘接效果，避免活性物质与活性物质、活性物质与辅材、活性物质与箔材之间粘接性能下降，从而有效控制电极的内阻，保持电池的比容量、倍率、循环性、化学及热稳定性。应用本发明粘结剂的锂离子电池具有较好的循环稳定性、存储寿命、高温性能、安全性能以及其倍率性能。
附图说明
下面通过附图和实施例，对本发明实施例的技术方案做进一步详细描述。
图1为本发明实施例提供的实施例1与对比例1的电池在高电压4.5V，0.2C下100周循环性能对比图；
图2为本发明实施例提供的实施例1与对比例1的电池在高电压4.6V，0.2C、1C、2C、3C、5C、7C、10C下的倍率充放电性能对比图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种锂离子电池电极粘结剂，通过对含不饱和键的粘接剂进行氢化处理得到，氢化处理用于将含不饱和键的粘接剂中的不饱和键，部分或全部变成饱和键，以形成本发明实施例的锂离子电池电极粘结剂。在本例中，含不饱和键的粘接剂包括丁苯橡胶、羟甲基纤维素钠、聚丙烯酸锂、聚丙烯腈、海藻酸钠中一种或者几种的结合。
本发明的锂离子电池电极粘结剂用于电极浆料中；在应用中，锂离子电池电极粘结剂占电极浆料的(0.1wt％-10wt％]。
在电极浆料中，除上述锂离子电池电极粘结剂之外，还包括电极活性物质、导电剂，或者，还包括电极活性物质、导电剂以及含不饱和键的粘接剂。
其中，电极活性物质包括钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂和三元镍钴锰材料中的一种或者几种的组合；导电剂包括导电炭黑、碳纤维、导电石墨、碳纳米管中一种或者几种的组合。
另外，电极浆料中还包括溶剂。溶剂优选为水。
以上电极浆料涂布在电极极片上使用，优选的，电极浆料的厚度为1-300μm。
本发明的电极浆料可以用于锂离子电池的电极极片，尤其是正极极片上。这里所说的锂离子电池可以具体包括：液态锂离子电池、混合固液锂离子电池、混合固液金属锂电池、全固态锂离子电池及固态金属锂电池。
本发明中，以上所述的锂离子电池电极粘结剂优选的是正极粘结剂，也可以作为负极粘结剂使用。在用于负极材料体系时，可适用的负极材料包括纳米硅、硅氧、硅碳、石墨、软碳、硬碳等负极材料。在本实施例中重点说明其作为正极粘结剂的性能。
下面结合实施例，对本发明进行进一步的详细说明，但并不意于限制本发明的保护范围。
实施例1
本实施例提供一种锂离子电池正极粘结剂，其制备方法包括以下步骤：将30g丁苯橡胶乳液(其中固体含量40wt％)加入到带有冷凝管、机械搅拌器和温度计的四口烧瓶中，进行机械搅拌，转速为500r/min，待丁苯橡胶乳液升温至55℃以上时加入水合肼；称取2g的硼酸，用去离子水溶解后加入到四口烧瓶内的反应体系中；量取30mL的过氧化氢溶液(含量75％)，用蠕动泵以1mL/min滴加到四口烧瓶内的反应体系中，滴加过程持续30min，滴加结束后，维持原有的温度与压力等反应条件，继续按500r/min的速度机械搅拌反应1小时，停止加热，维持原有搅拌速度，待溶液降低温度至室温时，停止搅拌，停止反应。即得本实施例的正极粘结剂--氢化丁苯橡胶。
按照质量比钴酸锂材料：导电碳黑：氢化丁苯橡胶：羧甲基纤维素钠(CMC)＝90：5：2.5：2.5配制正极浆料。
为方便对比，还是用传统丁苯橡胶，按照质量比钴酸锂材料：导电碳黑：丁苯橡胶：羧甲基纤维素钠(CMC)＝90：5：2.5：2.5配制对比例1的正极浆料。
将使用氢化丁苯橡胶的正极极片与使用丁苯橡胶的正极极片分别进行剥离测试对比(结果见表1)，-30℃下四探针法测得的面电阻对比(结果见表2)。
| 粘接剂 | 剥离强度(N/cm) | 剥离力(N) |
| 氢化丁苯橡胶 | 0.0105 | 0.2619 |
| 丁苯橡胶 | 0.0072 | 0.1790 |
表1
| 粘接剂 | 面电阻(mΩ) |
| 氢化丁苯橡胶 | 5.87 |
| 丁苯橡胶 | 6.32 |
表2
可见采用本发明实施例制备的氢化丁苯橡胶制备的粘结剂，在粘接能力的表现上优于传统的丁苯橡胶制备的粘接剂，同时具有更小的面电阻，有利于电极内阻的降低。
将上述两种正极极片分别制作扣式电池作性能对比。采用Celgard2300型号隔膜，金属为锂负极，碳酸乙烯酯(EC)/碳酸二甲酯(dimethyl carbonate,DMC)+1M LiPF6为电解液。经测试，采用氢化丁苯橡胶制备的电极在高电压4.5V，0.1C下100周循环性能比传统丁苯橡胶的提升了69％(见图1)，倍率充放电性能也是有提升(见图2)。
实施例2
本实施例提供一种锂离子电池正极粘结剂，其制备方法包括以下步骤：将30g聚丙烯酸锂乳液(其中固体含量40wt％)加入到带有冷凝管、机械搅拌器和温度计的四口烧瓶中，进行机械搅拌，转速为400r/min，待聚丙烯酸锂乳液升温至75℃以上时加入水合肼；称取2g的硼酸，用去离子水溶解后加入到四口烧瓶内的反应体系中；量取20mL的过氧化氢溶液(含量75％)，用蠕动泵以0.5mL/min的速度滴加到四口烧瓶内的反应体系中，滴加过程持续40min，滴加结束后，维持原有的温度与压力等反应条件，继续按400r/min的速度机械搅拌反应1.5小时，停止加热，维持原有搅拌速度，待溶液降低温度至室温时，停止搅拌，停止反应。即得本实施例的正极粘结剂--氢化聚丙烯酸锂乳液。
按照质量比锰酸锂材料：导电碳黑：氢化聚丙烯酸锂乳液：羧甲基纤维素钠(CMC)＝88：6：3：3配制正极浆料。
实施例3
本实施例提供一种锂离子电池正极粘结剂，其制备方法包括以下步骤：将20g聚丙烯腈乳液(其中固体含量20wt％)加入到带有冷凝管、机械搅拌器和温度计的四口烧瓶中，进行机械搅拌，转速为300r/min，待聚丙烯腈乳液升温至65℃以上时加入水合肼；称取2g的硼酸，用去离子水溶解后加入到四口烧瓶的反应体系中；量取40mL的过氧化氢溶液(含量50％)，用蠕动泵以1mL/min滴加到反应体系中，滴加过程持续40min，滴加结束后，维持原有的温度与压力等反应条件，继续按300r/min的速度机械搅拌反应0.5小时，停止加热，维持原有搅拌速度，待溶液降低温度至室温时，停止搅拌，停止反应。即得本实施例的正极粘结剂--氢化聚丙烯腈乳液。
按照质量比三元镍钴锰材料：导电碳黑：氢化聚丙烯腈乳液：羧甲基纤维素钠(CMC)＝80：10：5：5配制正极浆料。
实施例4
本实施例提供一种锂离子电池正极粘结剂，其制备方法包括以下步骤：将10g海藻酸钠乳液(其中固体含量15wt％)加入到带有冷凝管、机械搅拌器和温度计的四口烧瓶中，进行机械搅拌，转速为350r/min，待海藻酸钠乳液升温至55℃以上时加入水合肼；称取2g的硼酸，用去离子水溶解后加入到四口烧瓶内的反应体系中；量取70mL的过氧化氢溶液(含量75％)，用蠕动泵以1mL/min滴加到四口烧瓶内的反应体系中，滴加过程持续70min，滴加结束后，维持原有的温度与压力等反应条件，继续按350r/min的速度机械搅拌反应1.5小时，停止加热，维持原有搅拌速度，待溶液降低温度至室温时，停止搅拌，停止反应。即得本实施例的正极粘结剂--氢化海藻酸钠乳液。
按照质量比富锂锰基材料：导电碳黑：氢化海藻酸钠乳液：羧甲基纤维素钠(CMC)＝80：10：5：5配制正极浆料。
实施例5：
本实施例提供一种锂离子电池正极粘结剂，其制备方法包括以下步骤：将10g海藻酸钠乳液(其中固体含量15wt％)加入到带有冷凝管、机械搅拌器和温度计的四口烧瓶中，进行机械搅拌，转速为350r/min，待胶乳升温至55℃以上时加入水合肼；称取2g的硼酸，用去离子水溶解后加入到四口烧瓶的反应体系中；量取140mL的过氧化氢溶液(含量50％)，用蠕动泵以2mL/min滴加到反应体系中，滴加过程持续70min，滴加结束后，维持原有的温度与压力等反应条件，继续按350r/min的速度机械搅拌反应1.5小时，停止加热，维持原有搅拌速度，待溶液降低温度至室温时，停止搅拌，停止反应。即得本实施例的正极粘结剂--氢化海藻酸钠乳液。
按照质量比钴酸锂材料：导电碳黑：氢化海藻酸钠乳液：羧甲基纤维素钠(CMC)＝80：10：5：5。
实施例6
本实施例提供一种锂离子电池正极粘结剂，其制备方法包括以下步骤：将20g聚丙烯腈乳液(其中固体含量20wt％)加入到带有冷凝管、机械搅拌器和温度计的四口烧瓶中，进行机械搅拌，转速为300r/min，待聚丙烯腈乳液升温至65℃以上时加入水合肼；称取2g的硼酸，用去离子水溶解后加入到四口烧瓶内的反应体系中；量取20mL的过氧化氢溶液(含量75％)，用蠕动泵以0.5mL/min滴加到四口烧瓶内的反应体系中，滴加过程持续40min，滴加结束后，维持原有的温度与压力等反应条件，继续按300r/min的速度机械搅拌反应0.5小时，停止加热，维持原有搅拌速度，待溶液降低温度至室温时，停止搅拌，停止反应。即得本实施例的正极粘结剂--聚丙烯腈乳液。
按照质量比钴酸锂材料：导电碳黑：氢化聚丙烯腈乳液：羧甲基纤维素钠(CMC)＝80：10：5：5配制正极浆料。
本发明所提供的电极材料粘接剂及应用该电极材料粘接剂的锂离子二次电池与现有技术相比具有如下优点：
1.在应用该粘结剂的情况下，正极打浆过程中无有机溶剂，避免了有毒有害的气味，更安全；
2.锂离子电池电极涂层与集流体粘接性能得到提升；
3.锂离子电池电极内阻下降，相应的倍率性能变好；
4.锂离子电池正极在高电压下可以稳定工作。
因此所述应用本发明实施例提供的锂离子电池正极粘接剂的锂离子电极材料具有较好的循环稳定性、存储寿命、高温性能、安全性能以及其倍率性能。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种锂离子电池电极粘结剂，其特征在于，所述锂离子电池电极粘结剂通过对含不饱和键的粘接剂进行氢化处理得到，所述氢化处理用于将所述含不饱和键的粘接剂中的不饱和键，部分或全部变成饱和键，以形成所述锂离子电池电极粘结剂；
其中，所述含不饱和键的粘接剂包括丁苯橡胶、羟甲基纤维素钠、聚丙烯酸锂、聚丙烯腈、海藻酸钠中一种或者几种的结合。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池电极粘结剂，其特征在于，所述锂离子电池电极粘结剂用于电极浆料中；所述锂离子电池电极粘结剂占所述电极浆料的(0.1wt％-10wt％]。
3.一种电极浆料，其特征在于，所述电极浆料包括：电极活性物质、导电剂和上述权利要求1所述的锂离子电池电极粘结剂；或者，
所述电极浆料包括：电极活性物质、导电剂、含不饱和键的粘接剂和上述权利要求1所述的锂离子电池电极粘结剂。
4.根据权利要求3所述的电极浆料，其特征在于，
所述电极活性物质包括钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂和三元镍钴锰材料中的一种或者几种的组合；
所述导电剂包括导电炭黑、碳纤维、导电石墨、碳纳米管中一种或者几种的组合。
5.根据权利要求3所述的电极浆料，其特征在于，所述电极浆料还包括溶剂。
6.根据权利要求5所述的电极浆料，其特征在于，所述溶剂为水。
7.一种电极极片，其特征在于，所述电极极片包括上述权利要求3-6任一所述的电极浆料。
8.根据权利要求7所述的电极浆料，其特征在于，所述电极极片中，电极浆料的厚度为1-300μm。
9.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括上述权利要求7所述的电极极片。
10.根据权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括液态锂离子电池、混合固液锂离子电池、混合固液金属锂电池、全固态锂离子电池及固态金属锂电池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010598101.9A CN111710864A (zh) | 2020-06-28 | 2020-06-28 | 一种锂离子电池电极粘结剂及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010598101.9A CN111710864A (zh) | 2020-06-28 | 2020-06-28 | 一种锂离子电池电极粘结剂及其应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111710864A true CN111710864A (zh) | 2020-09-25 |
Family
ID=72544235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010598101.9A Withdrawn CN111710864A (zh) | 2020-06-28 | 2020-06-28 | 一种锂离子电池电极粘结剂及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111710864A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023074356A1 (ja) * | 2021-10-29 | 2023-05-04 | 日本ゼオン株式会社 | 非水系二次電池負極用バインダー組成物、非水系二次電池負極用スラリー組成物、非水系二次電池用負極、及び非水系二次電池 |
| CN116613321A (zh) * | 2023-07-18 | 2023-08-18 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 复合阴极材料、添加剂、阴极极片、二次电池及用电装置 |
-
2020
- 2020-06-28 CN CN202010598101.9A patent/CN111710864A/zh not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023074356A1 (ja) * | 2021-10-29 | 2023-05-04 | 日本ゼオン株式会社 | 非水系二次電池負極用バインダー組成物、非水系二次電池負極用スラリー組成物、非水系二次電池用負極、及び非水系二次電池 |
| CN116613321A (zh) * | 2023-07-18 | 2023-08-18 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 复合阴极材料、添加剂、阴极极片、二次电池及用电装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111384381B (zh) | 一种锂离子电池用硅@碳/MXene三元复合材料及其制备方法 | |
| CN113036106A (zh) | 一种复合补锂添加剂及其制备方法和应用 | |
| CN108417777B (zh) | 一种多孔三元复合正极片及其制备方法及其应用 | |
| CN111600020B (zh) | 一种锂离子电池及其制备方法 | |
| CN108470884B (zh) | 一种水基粘结剂制备的锂离子电池电极 | |
| CN115425304B (zh) | 一种复合补锂剂及其制备方法和应用 | |
| CN111129457A (zh) | 一种水性三元正极浆料及其制备方法 | |
| CN114204002B (zh) | 一种用于固态电池的高压实高镍层状正极材料的复合包覆方法 | |
| CN107851802B (zh) | 锂离子二次电池正极用浆料、正极、电池及其制造方法 | |
| CN110600680A (zh) | 一种正极浆料及包括该正极浆料的正极片、锂离子电池 | |
| CN112490394A (zh) | 锂离子电池石墨电极的化学预锂化方法 | |
| CN111710864A (zh) | 一种锂离子电池电极粘结剂及其应用 | |
| CN113707858A (zh) | 一种多孔碳硅复合负极材料及制备方法 | |
| CN110190258B (zh) | 硅碳复合材料水性复合浆料及其制备方法、锂离子电池 | |
| CN115295802A (zh) | 一种胶粘剂及其制备方法和在锂离子电池中的应用 | |
| CN114512708A (zh) | 一种锂离子复合固态电解质的制备方法及应用 | |
| JP2012074167A (ja) | リチウムイオン二次電池用電極及びその製造方法、並びにリチウムイオン二次電池 | |
| CN116565168A (zh) | 一种磷银硅共掺杂硬碳复合材料及其制备方法 | |
| CN109309228B (zh) | 正极活性材料、制备方法、正极和高比能量动力电池 | |
| CN110993953B (zh) | 正极片、固态化学电源及制备方法 | |
| CN110120499B (zh) | 一种石墨纳米片及其制备方法和用途 | |
| CN113937254A (zh) | 电池正极补锂添加剂、正极片、其制备方法及锂离子电池 | |
| CN112103475A (zh) | 一种利用超临界集流体制备锂电池电极的方法和电极 | |
| CN213278153U (zh) | 石墨烯改性五氧化二钒电池 | |
| CN115810731B (zh) | 硅基负极材料及其制备方法和应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20200925 |
|
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |