[发明专利]负极粘结剂、负极片及其锂离子电池

说明书

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，更具体地说，本发明涉及一种负极粘结剂、负极片及其锂离子电池。

背景技术

商业化的锂离子电池负极材料主要为石墨，其克容量高达370mAh/g，负极还原电位与金属Li接近，层状结构稳定，使得锂离子电池具有能量密度大、循环性能好、无记忆效应等优点，但石墨负极材料锂离子电池在循环过程中容易出现负极掉粉、析锂而导致容量衰减，尤其是圆柱形电池的内圈负极片掉粉更严重。

石墨负极材料掉粉的原因主要为：石墨负极片内部的共聚力/粘附力小；粘结剂弹性模量小，负极充放电过程中对膨胀的抑制作用小，导致电子迁移路径大以及石墨剥落；粘结剂对电解液的溶胀较大，其力学强度降低，导致粘结剂失效；同时粘结剂直流内部阻抗大，导致电子从表面粘结剂进入石墨内部的电荷转移阻抗较大，造成石墨负极析锂，从而引起高倍率下容量衰减快。

目前石墨负极主要采用的粘结剂是苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)，未经改性的SBR与箔材的粘结性、导电性差，不利于锂离子电池的倍率性能、长循环性能。

有鉴于此，确有必要提供一种粘结力强并能显著改善电池性能的负极粘结剂、负极片及其锂离子电池。

发明内容

本发明的发明目的在于：提供一种粘结力强并能显著改善电池性能的负极粘结剂、负极片及其锂离子电池。

为了实现上述发明目的，本发明提供一种负极粘结剂，由苯乙烯、丁二乙烯、环状酰胺和丙烯腈体通过聚合反应得到的链状共聚物，其化学式为：

其中，m1<8。

作为本发明负极粘结剂的一种改进，所述环状酰胺为环丁内酰胺、环己内酰胺中的一种。

作为本发明负极粘结剂的一种改进，所述烯腈类单体为含丙烯腈。

作为本发明负极粘结剂的一种改进，所述烯腈类单体为丙烯腈。

作为本发明负极粘结剂的一种改进，所述负极粘结剂的数均分子量范围为2×10⁵～3×10⁵，粒径范围为100～300nm。

本发明还提供了一种负极片，其包括负极集流体、负极活性物质、导电剂和本申请所述的负极粘结剂。

作为本发明负极片的一种改进，所述负极粘结剂的质量为负极活性物质质量的1.0～8.0％。

作为本发明负极片的一种改进，所述负极活性物质为石墨。

作为本发明负极片的一种改进，所述导电剂为SP、KS-6、CNT中的一种或者两种。

本发明还提供一种锂离子电池，其包括正极片、负极片以及位于正极片和负极片之间的隔离膜，其中所述负极片为本申请所述负极片。

相对于现有技术，本发明具有以下有益技术效果：

酰胺类官能团增大了负极粘结剂与石墨、导电剂、集流体之间的分子间作用力，提升了锂离子电池负极材料的粘结力，并且引入强极性的烯腈官能团，有利于Li+的传输，显著改善了石墨负极掉粉的现象，提升了锂离子电池长循环的容量保持率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明进行详细说明，其中：

图1为实施例1和对比例1负极片的粘结力测试对比图。

图2为实施例1和对比例1电池充放电循环性能对比图。

具体实施方式

为了使本发明的发明目的、技术方案及其技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。

实施例1

如：本实施例1中使用的负极粘结剂为苯乙烯、丁二乙烯、环丁内酰胺请具体选一种)和丙烯腈的链状共聚物，数均分子量为2×10⁵(请给出一个具体的数值，不能为范围)，粒径为300nm(请给出一个具体的数值，不能为范围)。

1)将羧甲基纤维素钠(CMC)按照浆料粉体质量1.5wt.％加入去离子水溶剂中搅拌溶解形成胶液，胶液呈现透明状、无气泡、无团聚；

2)往胶液中加入2wt.％导电剂SP、KS-6，搅拌均匀；

3)加入96wt.％石墨，高速搅拌至浆料均匀、无颗粒、流动性好；

4)将本发明负极粘结剂SBR 1.5wt.％加入到浆料中，搅拌均匀；

5)涂布、干燥、辊压、裁片分条、卷绕、入壳、注液封口后制成电池；

对比例1

对比例1与实施例1基本相同，不同之处在于：采用的负极粘结剂为未改性的常规苯乙烯-丁二烯橡胶SBR。

性能测试