[发明专利]疏水改性天然植物多糖水系粘结剂及其在锂离子电池负极中的应用

说明书

本发明涉及疏水改性天然植物多糖水系粘结剂及其在锂离子电池负极中的应用，利用式1的疏水改性天然植物多糖制备锂离子电池负极材料，其组成成分按质量百分比为活性材料:导电剂:粘结剂=（50‑80）:（10‑30）:（5‑20）。本发明为配合硅碎片的利用，提出的疏水改性天然植物多糖在负极片上作为粘结剂，该疏水改性天然植物多糖具有良好的粘结性及三维网状结构可将硅颗粒尽可能嵌入网络结构，防止崩碎后游离到极片材料之外，增强电池循环性能。并且所用该新型粘结剂来源广泛，具有水溶性，是绿色环保的新型粘结剂。

技术领域

本发明涉及电化学和新能源材料技术领域，具体涉及一种疏水改性天然植物多糖水系粘结剂及其在锂离子电池负极中的应用。

背景技术

随着锂离子电池在混合动力电动汽车和纯电动汽车中的使用，对高能量密度的锂离子电池的需求不断增加。Si基材料完全嵌锂形成 Li₂₂Si₅合金时的比容量高达4200 mAh/g，是目前开发的负极材料中最高的材料。然而硅在完全嵌锂状态下体积膨胀高达300%，巨大的体积变化会引起活性材料颗粒粉化、不稳定固体电解液膜( SEI) 的形成以及电极结构的破坏，从而导致硅负极的容量衰减迅速、循环寿命短。科研工作者发现可通过选择合适的粘结剂，改善Si基材料的体积膨胀效应。

发明内容

本发明的目的是提供一种疏水改性天然植物多糖水系粘结剂及其在锂离子电池负极中的应用，代替传统的PVDF和CMC，提供一种绿色环保可降解的新型锂离子电池负极用粘结剂。

本发明所采用的技术方案为：

疏水改性天然植物多糖水系粘结剂，其特征在于：

其结构如式1所示；

式1

其中，R-C₁₂H₂₅、C₁₄H₂₉、C₁₆H₃₃；

分散体系为去离子水或1%的醋酸-水混合体系。

所述的疏水改性天然植物多糖水系粘结剂的粘度范围为100-1500 mPa.s。

如所述的疏水改性天然植物多糖水系粘结剂作为锂离子电池负极材料用粘结剂的应用。

所述锂离子电池负极材料的组成成分按质量百分比为：

活性材料:导电剂:粘结剂=（50-80）:（10-30）:（5-20）；

其中，粘结剂为式1所示的疏水改性天然植物多糖水系粘结剂，分散体系为去离子水或1%的醋酸-水混合体系；

式1

其中，R-C₁₂H₂₅、C₁₄H₂₉、C₁₆H₃₃。

所述活性材料选自硅负极、石墨负极、硫化物；

所述导电剂选自乙炔黑、超导电炭黑。

锂离子电池负极材料用疏水改性天然植物多糖水系粘结剂的制备方法，其特征在于：

包括以下步骤：

步骤1：将式1的纯化的疏水改性天然植物多糖配置成0.5-2wt%的水溶液；

式1