[发明专利]电池电极粘结剂

说明书

提供了一种电池电极粘结剂，所述电池电极粘结剂包括含有选自印楝、普通小麦、粘胶和辣木中的至少一种组分的水性组合物。还提供了一种包括所述电池电极粘结剂的电池电极，一种包括所述电池电极粘结剂的电池电极的制备方法，以及一种包括所述电池电极的电池。

技术领域

本发明涉及一种电池电极粘结剂及其在电池电极中的用途。

背景技术

具有高功率密度和高能量密度的可充电锂离子电池(LIB)和钠离子电池(NIB)被认为是电动车辆(EV)和智能电网领域中应用前景广阔的能量存储装置。电池中使用的电极通常包括：(1)供锂/钠离子嵌入/脱嵌的电化学活性组分(电极活性材料)；(2)促进电子转移的导电添加剂；(3)将活性材料和导电添加剂粘结至集电体上的电池电极粘结剂；以及(4)收集电子的集电体(通常，负极为金属铜，正极为金属铝)。

由于电池电极粘结剂可维持电极的物理结构，因此在电极的配方中起着重要的作用。如果不使用粘结剂，电极将四散分开。在电池电极中，聚偏氟乙烯(PVDF)被广泛用作粘结剂材料。尽管该材料具有良好的电化学稳定性和良好的粘结能力，但是其在锂离子电池中的应用仍存在一些限制。首先，PVDF为绝缘材料。其次，PVDF需要N-甲基吡咯烷酮(NMP)等昂贵且有毒的有机溶剂才能成为溶液形式。再次，高温下，氟化聚合物与锂化石墨(LixC6)反应生成LiF和>C＝CF-双键，该反应高度放热，从而可导致安全问题。

为了克服上述限制，人们展开了对羧甲基纤维素(CMC)、丁苯橡胶(SBR)和聚四氟乙烯(PTFE)等水溶性粘结剂的研究，以作为PVDF粘结剂的替代物。然而，这些粘合剂或无法在电极材料和集电体之间提供足够的粘结力，或因严重的结块现象而导致分散度不佳或电极电阻升高。

因此，需要一种改进的水基粘合剂。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，和/或提供一种改进的电池电极粘结剂。

总体而言，本发明涉及一种水基粘结剂，该粘结剂具有低的电极电阻和良好的电化学稳定性，并且在所述电极所包括的电极活性材料和集电体之间具有更好的粘结力。此外，该水基粘结剂还包括储量丰富的天然组分。另外，制备所述水基粘结剂的工艺不需要使用无毒且易于获取的水之外的其他溶剂。这使得采用所述水基粘结剂的电极制造工艺及电池制造工艺经济且环保，从而降低了包括本发明的水基粘结剂的电池的成本。

根据第一方面，本发明提供一种电池电极粘结剂，包括含有从印楝(AzadirachtaIndica)、普通小麦(Triticum Aestivum)、粘胶和辣木(Moringa Oleifera)中的至少一种组分的水性组合物。

所述印楝、普通小麦、粘胶以及辣木中的每一者均可为任何形式，并可源自任何合适的来源。根据一个具体方面，所述印楝可以为印楝树皮提取物。根据另一具体方面，所述辣木可以为辣木树皮提取物。

所述电池电极粘结剂可包括分散于水中的所述至少一种组分，从而包括所述至少一种组分的水性组合物。所述水性组合物可尤其包括所述至少一种组分的以下组合当中的任意一种：

(1)印楝和普通小麦；

(2)普通小麦和粘胶；

(3)印楝和粘胶；

(4)粘胶和辣木；

(5)印楝和辣木；

(6)印楝、粘胶和辣木；或

(7)粘胶。

所述电池电极粘结剂可包括以合适比例分散于水中的所述至少一种组分。