[发明专利]一种电池电极粘结剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种电池电极粘结剂及其制备方法，按照重量份计由以下成分制成：水性聚氨酯乳液10‑15份、水性醋酸乙烯酯乳液10‑15份、麦芽糖精1‑5份、羧基萘酰亚胺基碳酸酯类共聚物40‑50份、水溶性壳聚糖5‑10份、去离子水10‑20份。本发明还公开了所述电池电极粘结剂的制备方法。本发明公开的电池电极粘结剂具有制备成本低廉，较好的粘结性能，良好的加工匹配和涂布性能，优异的电池动力学性能，优越的常高温循环性能，且耐金属离子腐蚀的优点。

技术领域

本发明涉及电子粘结材料技术领域，尤其涉及一种电池电极粘结剂及其制备方法。

背景技术

伴随着社会经济飞速发展，能源作为最基本的动力源得到了更加广泛的应用与需求。而动力电池则是其中的一个关键研发部分。近年来，在电子设备中常用的动力电池是可通过充电而反复使用的锂离子二次电池、镍氢二次电池、镍镉二次电池等二次电池。电极是这些电池的重要元件之一，其性能直接决定电池效率及循环使用寿命。电池电极主要由电极活性材料、导电剂、粘结剂及金属集流体(铜箔或铝箔等)组成；其中粘结剂用于粘结电极活性材料和导电剂颗粒，同时将它们粘结在金属集流体表面，它的功能是保障活性物质与导电剂、活性物质与集流体以及活性物质与活性物质之间的良好接触，以及保障整个电极在充放电循环过程中保持结构稳定性，从而保障电池使用过程中良好的电子通路和稳定的电性能。

优良的粘结剂应具备较强的粘结能力，在电解液中保持结构、性质稳定；具有足够的柔韧性以缓冲活性颗粒在收缩和膨胀中的体积变化；对电解液具有适中的溶胀率，既保证电极内部能被电解液浸润而形成离子传输通道，又不能损失过多的粘结强度。电池电极粘结剂在充放电过程中，能有效地维持电极结构完整，确保电池正常运行。现有技术中常见的电池电极材料的粘结剂为聚偏二氟乙烯(PVDF)。这类粘结剂与电解液(主要是碳酸酯)成分不同，降低了与电极材料和SEI膜的兼容性。此外，这类材料弹性模量较高，不能很好地缓冲活性物质在充放电过程中产生的体积变化，并且其制备过程中使用的有机溶剂毒性较大且价格昂贵，随着电池的长时间使用，不但不能保障电极的结构稳定性，而且存在活性物质易从电极脱落的风险。

水性电池电极粘结剂有着与传统油性粘结剂一样甚至更好的性能，选择合适的用量，会使电池性能得到提高，而且由于其更安全，更环保，成本更低等优点，成为电池电极粘结剂研究的趋势和热点。在水性粘结剂中，丁苯胶乳是一类常见的负极粘结剂，但由于其阻抗较大，限制了它的应用。

因此，研究和开发具有较好粘结性能，良好的加工匹配和涂布性能、优异的电池动力学性能、优越的常高温循环性能，且耐金属离子腐蚀的电池电极粘结剂符合市场需求，具有广泛的市场价值和应用前景，对促进电池电极行业的发展具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种电池电极粘结剂及其制备方法，该制备方法具有操作简便，原料易得，对设备依赖小，适于进行大规模批量化生产等特点；通过这种制备方法制备得到的电池电极粘结剂具有制备成本低廉，较好的粘结性能，良好的加工匹配和涂布性能，优异的电池动力学性能，优越的常高温循环性能，且耐金属离子腐蚀的优点，制备得到的电极表现出优异的倍率性能和循环性能。同时，在电池浆料的制备过程中，以水作为分散介质，过程安全环保。

本发明可以通过以下技术方案来实现：

根据本发明所述的一种电池电极粘结剂及其制备方法，按照重量份计由以下成分制成：水性聚氨酯乳液10-15份、水性醋酸乙烯酯乳液10-15份、麦芽糖精1-5份、羧基萘酰亚胺基碳酸酯类共聚物40-50份、水溶性壳聚糖5-10份、去离子水10-20份；所述羧基萘酰亚胺基碳酸酯类共聚物是碳酸2,5-二氧代-1-吡咯烷基2-(乙烯基磺酰基)乙酯、二(2-氨基乙基)(Z)-十八碳-9-烯基磷酸酯、二锂4-氨基-N-[3-(乙烯基磺酰)苯基]萘酰亚胺-3,6-二磺酸、2,3-环氧-3,7,11-三甲基十二碳-10-烯酸乙酯、2-氟-3-脲基丙烯酸通过共聚反应制成。