[发明专利]锂离子电池正极用高分散性复合粘结剂的制备方法

说明书

本发明属于新能源材料的技术领域,具体涉及锂离子电池正极用高分散性复合粘结剂的制备方法。该制备方法包括以下步骤：将聚乙烯吡咯烷酮接枝改性的导电碳材料和聚偏氟乙烯混合，聚偏氟乙烯质量占混合料总质量的40％‑60％，聚偏氟乙烯的重均分子量范围在90‑110万；将混合料加以150‑300转/分的速度球磨1‑5h，制得高分散性复合粘结剂。本发明制得的复合粘结剂相比于现有技术中的聚偏氟乙烯粘结剂，具有粘附力强、分散性高、电化学稳定性好、加工性能优异等特点。该复合粘结剂应用于锂离子电池正极中，可以简化锂离子电池加工工艺，显著提升生产效率，提高锂离子电池的电池容量、倍率性能，改善电池的循环稳定性。

技术领域

本发明属于新能源材料的技术领域,具体涉及锂离子电池正极用高分散性复合粘结剂的制备方法。

背景技术

锂离子电池由于其工作电高，比能量大，可快速充电和循环寿命长等诸多优点、目前己被广泛用作手机，电脑，电动汽车等移动设备的电源。它要由正负极，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，活性材料、导电剂、粘结剂的比例等。

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。现行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，在商品锂离子电池中得到广泛的应用。

为实现更高的能量密度，超细磷酸铁锂正极材料以及导电剂被广泛研究应用。但粒度小，比表面积大，在匀浆过程中很难均匀分散，从而导致浆料黏度过高或固含量过低，进而导致涂布困难甚至无法涂布。如何改善匀浆过程中各材料的分散性，成为研究的重点。

目前，研究人员对锂电池用聚偏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，但此方法并未改善浆料的分散性。

专利CN1042829098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。

专利CN109935756A公开了一种锂离子电池复合隔膜制备方法及含有该复合隔膜的锂离子电池。该专利中涂碳铜箔的涂层中导电剂为聚乙烯吡咯烷酮接枝改性的炭黑，并提供一种聚乙烯吡咯烷酮接枝方法，接枝改性后的炭黑涂覆在铜箔表面具有较高的分散稳定性，提高了电极的性能。

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。本专利制得的复合粘结剂相比于现有技术中的聚偏氟乙烯粘结剂，具有分散性好、粘附力强、电化学稳定性好、加工性能优异等特点。

发明内容