[发明专利]锂离子电池、电池极片及其制备方法

说明书

本发明揭示了提出一种锂离子电池、电池极片及其制备方法，其中，电池极片包括电极活性材料和主粘结剂；所述主粘结剂为氯乙烯‑丙烯酸酯共聚物的溶液，所述氯乙烯‑丙烯酸酯共聚物的分子结构式为：其中，R为‑H、‑CH₃、‑CH₂CH₃、‑CH₂CH₂CH₃中的一种。本发明通过使用氯乙烯‑丙烯酸酯共聚物用作硅基负极材料的电池极片中的粘结剂，有效抑制了硅基负极材料在充放电循环中由于体积的膨胀收缩引起的极片反弹问题，抑制了硅基负极材料在充放电循环中的掉粉和/或脱离集流体的现象，大幅度地提升硅基负极材料锂离子电池的循环性能。

技术领域

本发明涉及到新能源领域，特别是涉及到锂离子电池、电池极片及其制备方法。

背景技术

锂离子电池自上世纪九十年代问世以来，已成功应用于手机、笔记本和电子数码产品，近几年更是在国家政策的引导下，迅速成为电动车的动力来源，未来市场潜力不可限量。锂离子电池主要由正极、负极、电解液、隔膜四大主材构成。其中，影响电芯能量和功率密度的因素是正负极材料。目前商业化的锂离子电池正极主材主要以三元、钴酸锂、磷酸铁锂等为主；负极主材以石墨、钛酸锂为主，随着锂离子电池向着高能量密度方向发展，纯的负极石墨已经很难满足对于容量的需求。

硅凭借极高的理论克容量(4200mAh/g)，和丰富、低廉的原材料储备，已经越来越受到锂电厂家的重视，成为负极主材重要的发展方向。但是，由于硅基负极材料在脱嵌锂离子过程中体积变化巨大，导致电池循环性能的下降，导致难以大规模应用于锂离子电池。现有技术通过表面包覆硅基负极材料等技术手段，改进硅基负极材料的循环性能，但依然难以达到大规模应用的循环性能要求。而且现有石墨负极的加工工艺直接应用于硅基负极材料上，也存在很大缺陷，比如：石墨负极常用的SBR(丁苯橡胶)、CMC(羧甲基纤维素)，以及新型的PAA(聚丙烯酸)、PI(聚酰亚胺)粘结剂等，难以满足涂布硅基负极材料的要求：PAA类粘结剂相较于SBR和/或CMC能够提升低含量硅基负极材料的电池极片的电化学性能，但是不能满足高含量硅基负极材料的电池极片；而粘结剂PI虽然具有非常优异的机械性能，能够明显抑制硅基负极材料在充放电循环下的体积膨胀，但是其需要近300℃的磺化温度对电池厂家造成巨大的成本和加工难题，制约了粘结剂PI在硅负极电池极片中应用。

因此，现有技术还有待改进。

发明内容

本发明的主要目的为提供一种电池极片，旨在解决现有粘结剂体系不能满足维持硅基负极材料更长久的循环性能的技术问题。

本发明提出一种电池极片，包括电极活性材料和主粘结剂；所述主粘结剂为氯乙烯-丙烯酸酯共聚物的溶液，所述氯乙烯-丙烯酸酯共聚物的分子结构式为：其中，R为-H、-CH₃、-CH₂CH₃、-CH₂CH₂CH₃中的一种。

优选地，还包括配合粘结剂；所述配合粘结剂包括：羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素锂、海藻酸钠、海藻酸锂、丁苯橡胶、苯丙橡胶的一种或几种。

优选地，所述氯乙烯-丙烯酸酯共聚物与配合粘结剂的质量比例为3:1至1:3。

优选地，所述电极活性材料包括硅基负极材料；所述硅基负极材料包括：纳米硅粉体、纳米硅氧粉体、纳米硅碳粉体中的一种或几种。

优选地，所述氯乙烯-丙烯酸酯共聚物溶液的浓度为20wt％，其余为水；所述氯乙烯-丙烯酸酯共聚物的平均分子量为400000～600000。

本发明还提供了一种电池极片的制备方法，制备上述的电池极片，包括：

将所述电极活性材料与导电剂按照第一质量比例进行预混合，得到混合粉体；