[发明专利]可交联的负极用粘结剂组合物、负极活性材料浆料、负极、负极制备方法和锂离子电池

说明书

本发明涉及锂离子电池负极材料用粘结剂领域，公开了可交联的负极用粘结剂组合物、负极活性材料浆料、负极、负极制备方法和锂离子电池。可交联的负极用粘结剂组合物包含聚丙烯酸类聚合物、含羧基弹性体和多元醇交联剂；其中，通过所述多元醇交联剂含有的羟基与所述聚丙烯酸类聚合物含有的羧基、所述含羧基弹性体含有的羧基发生反应生成酯基，所述多元醇交联剂能够连接所述聚丙烯酸类聚合物和含羧基弹性体形成交联聚合物。此组合物形成的交联聚合物强度弹性兼备，克服膨胀收缩对硅负极的影响。

技术领域

本发明涉及锂离子电池负极材料用粘结剂领域，具体涉及可交联的负极用粘结剂组合物、负极活性材料浆料、负极、负极制备方法和锂离子电池。

背景技术

硅成为近年来新一代高能量密度锂离子电池负极材料的研究热点。然而，硅在循环过程中会产生巨大的体积变化，会导致硅颗粒粉化，进而导致硅颗粒与导电剂之间失去电接触，破坏了整个电极结构，从而造成容量的衰减和不良循环性能，限制了硅在锂离子电池中良好性能的发挥。虽然改性的硅基材料可以有效地缓解体积变化所产生的机械应变，但硅固有的体积变化效应是始终存在的，一种合适的粘结剂对于保持电极结构的完整性起到至关重要的作用。

常见的粘结剂聚丙烯酸、CMC/SBR、海藻酸钠、壳聚糖、PI、PAI等，但使用聚丙烯酸型粘结剂的电池循环性能差。

发明内容

本发明的目的是为了克服使用聚丙烯酸型粘结剂的电池循环性能差的问题，提供可交联的负极用粘结剂组合物、负极活性材料浆料、负极、负极制备方法和锂离子电池。该负极用粘结剂组合物可在制得的负极中形成聚丙烯酸类聚合物、含羧基弹性体和多元醇交联剂的交联结构，适用于膨胀收缩体积变化大的硅负极。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种可交联的负极用粘结剂组合物，包含聚丙烯酸类聚合物、含羧基弹性体和多元醇交联剂；其中，通过所述多元醇交联剂含有的羟基与所述聚丙烯酸类聚合物含有的羧基、所述含羧基弹性体含有的羧基发生反应生成酯基，所述多元醇交联剂能够连接所述聚丙烯酸类聚合物和含羧基弹性体形成交联聚合物。

本发明第二方面提供一种负极活性材料浆料，包含：活性物质、导电剂和本发明的可交联的负极用粘结剂组合物。

本发明第三方面提供一种负极，包括负极集流体和在所述集流体表面由本发明的负极活性材料浆料形成的负极活性材料层。

本发明第四方面提供一种负极的制备方法，包括：

(1)将含有聚丙烯酸类聚合物、多元醇交联剂的水溶液与导电剂、活性物质混合，得到分散液；

(2)将所述分散液与含羧基弹性体混合并过筛得到浆料；

(3)将所述浆料涂覆于集流体上并进行烤干和烘烤，形成负极活性材料层，得到负极。

本发明第五方面提供一种锂离子电池，包含本发明的负极或本发明的制备方法制得的负极。

通过上述技术方案，本发明提供的可交联的负极用粘结剂组合物的组成中，能够用多元醇作为交联剂，通过与羧基脱水缩合连接聚丙烯酸类聚合物、含羧基弹性体形成交联聚合物，聚丙烯酸类聚合物丰富的羧基与硅负极表面的羟基形成氢键结合，羧基丁苯橡胶提供良好的弹性，此交联聚合物强度弹性兼备，适用于膨胀收缩体积变化大的硅负极。

附图说明

图1为本发明实施例1获得的负极片进行耐磨性测试后表面状态照片；

图2为本发明实施例2获得的负极片进行耐磨性测试后表面状态照片；

图3为本发明实施例3获得的负极片进行耐磨性测试后表面状态照片；

图4为本发明实施例4获得的负极片进行耐磨性测试后表面状态照片；

图5为本发明实施例5获得的负极片进行耐磨性测试后表面状态照片；