[发明专利]一种导电粘结剂及一种锂离子电池

说明书

技术领域

本发明属于新能源锂电池领域，特别涉及一种导电粘结剂及一种锂离子电池。

背景技术

随着智能手机和笔记本电脑等移动互联网设备的普及,电动自行车和电动摩托车等电动交通工具的推广,以及无人机和太空探测器等航空航天技术的发展,锂离子电池性能面临着更高的发展要求,而体积小，能量密度高已成为高性能锂离子电池的研究方向.

由于高能量型锂离子电池在先进信息处理终端.设备和电动汽车等重要战略领域里至关重要,倍受人们的关注尽管目前已商品化的锂离子电池的能量密度已达到150～200W h/kg,但传统锂离子电池粘结剂的缺点：

1.只具备物理粘结性能；

2.只作为一种粘结组分，不具备充放电特性；

3.固定正负极重量的前提下，粘结剂只作为辅料参与组成电池电极，所占重量百分比越高，相应正负极活性材料会相应减少，降低锂离子电池的比容量；

4.粘结剂本身不具备导电性能，需要额外添加导电添加剂。

导电共轭聚合物作为一种新型的功能材料，其电磁光等特性，决定其在不同领域的应用，并且通过对其掺杂电导率急剧提高，可增加几个甚至几十个数量级，由于共轭导电聚合物同时具有聚合物、无机半导体、金属导体的特性，具有巨大的潜在商业应用前景，其中聚对苯撑乙烯和聚对苯撑乙炔及其衍生物，具有良好的电子流动性，虽然其本身溶解性差，但可以通过引入长链柔性基团，如烷基和烷氧基，来提高聚合物在有机溶剂中的溶剂性。经掺杂的导电共轭导电聚合物有氧化-还原催化功能，基本原理就是导电共轭聚合物自身的得失电子，本身存在的电势差，导电共轭聚合物作为锂电池粘结剂中的主要成分，在不增加活性物质的前提下，聚合物自身的氧化还原充放电可以作为活性物质，提高电池的循环容量。

发明内容

本发明的目的是提供一种具备充放电功能的粘结剂和高容量的锂离子电池。

为实现以上目的，本发明的技术方案为：

一种导电粘结剂，包括：常规粘结剂、导电共轭聚合物、掺杂剂和有机溶剂，其重量百分比为：常规粘结剂0.5-5％；导电共轭聚合物0.5-5％；掺杂剂0.001-2％；有机溶剂89-98％。

所述常规粘结剂为锂离子电池传统用粘结剂PVDF和PTFE一种及以上。

所述导电共轭聚合物为聚对苯撑乙烯和聚对苯撑乙炔及其衍生物任一种及以上。

所述掺杂剂为含有十二烷基苯磺酸的长链柔性基团的化合物。

所述有机溶剂为含有苯胺、噻吩、吡咯任一种的溶剂。

所述导电共轭聚合物的制备方法为：以对苯撑乙烯或对苯撑乙炔为原料，添加掺杂剂于原料中，通过加入引发剂，在加热条件下，发生聚合反应，生成导电共轭聚合物聚对苯撑乙烯或聚对苯撑乙炔。

所述引发剂为硫代硫酸盐的一种及以上。

一种锂离子电池正极片，包括正极活性物质和本发明所述的导电粘结剂，制备方法为：1、在溶剂中加入PVDF和PTFE一种或两种混合的干燥粉末和导电共轭聚合物聚对苯乙烯或聚对苯撑乙炔或两种混合，其中PVDF和PTFE一种及以上的常规粘结剂和导电共轭聚合物占粘结剂的重量比分别为0.1-5％、0.1-10％，配制成4-8wt％的导电粘结剂溶液；2、往粘结剂溶液中加入正极活性物质混合100-300min，配制成固含量为65-75％的浆料，以转移涂布或挤压涂布的方式制成正极片。

所述粘结剂溶液和正极活性物质的重量比为1：1.8-3。

一种锂离子电池，包括负极、隔膜、外壳、电解液以及本发明所述的正极片。

本发明的有益效果是：

1、本发明使用成熟的导电聚合物体系制备锂离子电池用导电粘结剂；除具备粘结性外，还具有电子导电性，而且导电粘结剂本身的氧化还原特性，既能发挥粘结的作用又能在锂离子电池正负极中起到导电的作用，从而在减少传统导电添加剂的用量，还能提高锂离子电池的比容量。

2、本发明以PVDF、PTFE等锂离子电池传统用粘结剂与具备导电特性的聚对苯撑乙烯和聚对苯撑乙炔及其衍生物机械混合，通过十二烷基苯磺酸等长链柔性基团对导电共轭聚合物的掺杂，使导电共轭聚合物掺杂后溶于有机溶剂中，作为粘结剂使用，可以利用传统工艺制程和设备制备锂离子电池正极片和锂离子电池，导电粘结剂锂离子电池不需要改变现有锂离子电池的生产加工工艺，可以完全利用现有设备。

3、本发明导电共轭聚合物掺杂过程中电子数目不发生改变，而是由掺杂的长链柔性基团质子酸分解产生氢离子和阴离子进入主链，从而使导电共轭聚合物呈现有机溶液中的可溶性。

具体实施方式