[发明专利]锂离子电池用正极复合导电粘结剂的制备方法

说明书

本发明属于导电粘结剂技术领域，具体的涉及一种锂离子电池用正极复合导电粘结剂的制备方法。该方法采用聚偏氟乙烯为基体，将羧基化的碳纳米管通过溶液共混形成MWCNTs/PVDF复合悬浮液，然后将导电聚合物单体聚合在其表面，最后经干燥、粉碎制备出复合粘结剂材料。本发明所述的锂离子电池用正极复合粘结剂的制备方法，首先将羧基化的碳纳米管与聚偏氟乙烯混合，其中碳纳米管中羧基化3％‑10％，可使碳纳米管在不破坏其本身网络结构，保持良好的力学性能前提下，引入羧基，提高复合导电粘结剂的黏附性能。

技术领域

本发明属于导电粘结剂技术领域，具体的涉及一种锂离子电池用正极复合导电粘结剂的制备方法。

背景技术

锂离子电池由于其工作电压高，比能量大，可快速充电和循环寿命长等诸多优点，目前已广泛用作手机、电脑、电动汽车等移动设备的电源。它主要由正负极、电解液、隔膜和外壳组成。其中电极主要由活性材料、导电剂、粘结剂和集流体组成。锂离子电池的性能与电极制作工艺有很大的关系，如粘结剂的性能以及活性材料、导电剂、粘结剂的比例等。

锂离子电池粘结剂是一类具有粘结作用的高分子材料。在整个电极中，粘结剂将活性物质、导电剂及集流体连接起来，保证了电极在充放电行为中的结构以及电化学稳定性。锂离子电池粘结剂通常需要良好的机械性能、热稳定性、电化学稳定性以及易于加工等特性。现有的锂离子电池常用的粘结剂为聚偏氟乙烯树脂，聚偏氟乙烯由于稳定的电化学窗口，且易形成浆料，在商品锂离子电池中得到广泛的应用，但聚偏氟乙烯为高结晶性聚合物，结晶度一般为50％左右，高的结晶度使其在电解液中很难流通，充放电负荷增大，导致电池内阻较大；再者，导电剂和聚偏氟乙烯在锂离子电池充放电中不提供任何容量，过多使用会降低电极的有效容量，进而影响锂离子电池的性能。

目前，研究人员对锂电用聚偏氟乙烯粘结剂的改性做了很多的工作，涉及的专利有：

专利CN106340613A公开了一种锂离子电池用导电粘结剂及其制备方法，包括石墨烯以及接枝在石墨烯表面的粘结剂，该粘结剂实现了粘结剂与导电剂的合二为一，但此方法并未增加电极的有效容量。

专利CN104282909B公开了一种锂离子电池正极用导电粘结剂制备方法，该粘结剂包括含氟磺酰亚胺锂离子聚合物。以该粘结剂作为正极粘结剂的锂离子电池的电化学性能稳定，有效延长电池寿命，但此方法制备工艺复杂，成本较高，无法实现量产。

专利CN104861897A公开了一种导电粘结剂及一种锂离子电池的制备方法。该粘结剂包含导电共轭聚合物，除具备粘结剂性能外，还具有导电性，且该导电粘结剂本身具备氧化还原特性，还提升了锂离子电池的比容量。但该导电粘结剂化学稳定性较差，导致充放电过程衰减较大，降低了电极的循环寿命。

总之，正极粘结剂的改性研究主要通过与其他功能单体共聚或与其他物质共混展开，其目的主要是降低结晶度、提高粘结性和导电性。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种锂离子电池用正极复合导电粘结剂的制备方法。该制备方法简化了锂离子电池的加工工艺，同时导电聚合物兼具一定的比容量，有效提高了正极片的容量性能；采用该方法制备的粘结剂导电性能、热力学性能及整个极片的电化学稳定性好。

本发明所述的锂离子电池用正极复合导电粘结剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将碳纳米管置于混酸中超声分散1～2h后，加入到三口烧瓶中，在70～90℃恒温冷浴锅中冷却回流6～8h，得羧基化的碳纳米管，然后将羧基化的碳纳米管洗涤至中性，干燥后备用；

(2)将步骤(1)中羧基化的碳纳米管和聚偏氟乙烯按照一定比例混合，加入到HCl溶液中，机械搅拌条件下形成悬浮液；