[发明专利]一种锂离子电池用低溶胀水性粘结剂及电极极片

说明书

本发明公开了一种锂离子电池用低溶胀水性粘结剂及电极极片。所述的水性粘结剂包含第一组分、第二组分和第三组分，其中第一组分为乳液型粘结剂，质量占比为55～95wt％；第二组分为多羟基的糖衍生物类化合物，质量占比为5～45wt％；第三组分为线性丙烯酸类聚合物，质量占比为0～25wt％。该水性粘结剂极大地降低乳液型粘结剂在电解液中的溶胀率，有效地改善锂离子电池在充放电过程中电极极片的体积膨胀，同时有利于降低电池的交流阻抗，提高电池的可逆比容量、容量保持率和长循环性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，具体涉及一种锂离子电池用低溶胀水性粘结剂及电极极片。

背景技术

随着能源与环境问题的恶化，以及移动电子设备与电动汽车的飞速发展，人们对于储能器件的需求日益增大。锂离子电池作为当前商业化应用最为广泛且前景最好的储能器件之一，近年来受到越来越多的关注。在锂离子电池中，粘结剂是必不可少的一个组分，其用量虽小，但作用巨大，它的主要作用是粘合活性物质与集流体、增强电极极片的机械性能等。

在当前的商用水系粘结剂中，苯乙烯与丁二烯共聚物，丙烯酸酯及其多元共聚物，聚醋酸乙烯及其共聚物等乳液型粘结剂的应用较为广泛。这一类型的粘结剂具有粘附力较强、柔性好、电化学稳定性良好等优势，也有在电解液中溶胀率较高的缺点。这一缺点会导致电池充放电过程中出现电极体积膨胀加剧和电极粉化等问题，进一步造成电极的交流阻抗增大，可逆容量衰减加快，循环稳定性变差。

目前报道的锂离子电池电极粘结剂工作中尚未明确提出应对此类粘结剂溶胀率高的策略，相关的电极粘结剂标准中也未提及(姚大华，等.锂离子电池电极黏结剂材料标准解读[J].储能科学与技术.2019，8(2)：419-427.)。因此，针对乳液型粘结剂在电解液中溶胀率较高的问题，有必要开发出一种能兼顾乳液型粘结剂原有优势，同时在电解液中溶胀率低的水性粘结剂，以提高锂离子电池的可逆容量及循环性能。

发明内容

本发明的目的在于针对锂离子电池用苯乙烯与丁二烯共聚物，丙烯酸酯及其多元共聚物，聚醋酸乙烯及其共聚物等乳液型粘结剂在电解液中的高溶胀问题，提供了一种低溶胀的水性粘结剂及使用该粘结剂制备的电极极片。该水性粘结剂极大地降低乳液型粘结剂在电解液中的溶胀率，也有效地改善锂离子电池充放电过程中电极的体积膨胀。同时，该水性粘结剂有利于降低电极的交流阻抗，提高电池的可逆比容量、容量保持率和长循环性能。

本发明第一方面在于提供一种锂离子电池用低溶胀水性粘结剂，其特征在于所述的水性粘结剂包含第一组分、第二组分和第三组分，其中第一组分为乳液型粘结剂，质量占比为55～95wt％；第二组分为多羟基的糖衍生物类化合物，质量占比为5～45wt％；第三组分为线性丙烯酸类聚合物，质量占比为0～25wt％。

优选的，所述的乳液型粘结剂包括苯乙烯与丁二烯共聚物，丙烯酸酯及其多元共聚物，聚醋酸乙烯及其共聚物等乳液型粘结剂中的至少一种。

优选的，所述的多羟基的糖衍生物类化合物包括海藻酸钠，黄原胶，卡拉胶，阿拉伯胶，瓜尔豆胶，结冷胶，壳聚糖或果胶中的至少一种。

优选的，所述的线性丙烯酸类聚合物包括乙烯丙烯酸共聚物，马来酸丙烯酸共聚物，聚丙烯酸，聚丙烯酸盐及甲基丙烯酸共聚物等线性丙烯酸类聚合物中的至少一种。

优选的，所述的水性粘结剂固含量为3～40％，粘度为500～20000mPa·s。

本发明的第二方面在于提供一种锂离子电池用低溶胀水性粘结剂的制备方法，包括如下步骤：

1)将第二组分溶于去离子水中，通过搅拌，球磨，砂磨，超声及高速剪切等方式，分散至均匀，配成分散液。

2)将第三组分溶于去离子水中，通过搅拌，球磨，砂磨，超声及高速剪切等方式，分散至均匀，配成分散液。