[发明专利]电池材料、电池极片及其制备方法和电池

说明书

本发明公开了一种电池材料、电池极片及其制备方法和电池，电池材料包括电池活性材料、纤维化粘结剂和热熔型高分子材料，所述热熔型高分子材料的软化点温度为90℃～180℃。使用的纤维化粘结剂和热熔型高分子材料配合使用能够同时实现后续电池活性材料与集流体之间的粘结、电池材料与电解液的充分接触，进而同时提升制得电池极片的粘结性能和电化学性能。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其是涉及一种电池材料、电池极片及其制备方法和电池。

背景技术

随着能源短缺问题的日益严峻和人们环境保护意识的不断提高，发展绿色环保能源已成为当今社会发展的重点。锂离子电池因其具有高工作电压、长循环寿命、高能量密度等优点，已广泛应用于手机、电脑等移动设备，电动汽车、电动轮船等新交通方式以及储能电站等大型储能领域。

传统的锂离子电池电极制备是通过活性材料、导电剂、粘结剂等与溶剂混合制成浆料，经过涂布、干燥等工艺后制成。整个制备过程因需使用有机溶剂，不仅消耗大量的能量用于极片干燥和溶剂回收，而且溶剂自身具有一定的毒性，易危害人员健康，造成环境污染。此外现有制备的电池极片还存在电池材料易开裂脱落的问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种电池材料、电池极片及其制备方法和电池，该电池材料不需要使用溶剂，利用该电池材料制备形成的电池极片具有较强的粘结力，不易开裂脱落。

本发明的第一方面，提出了一种电池材料，包括电池活性材料、纤维化粘结剂和热熔型高分子材料，所述热熔型高分子材料的软化点温度为90℃～180℃。

根据本发明实施例的电池材料，至少具有如下有益效果：

本发明实施例提供的电池材料为非溶剂体系，其中的纤维化粘结剂提供了纤维化的粘结网络，能够使电池材料具有良好的柔性，后续与集流体的粘结力较好，同时将电池活性材料包覆在纤维化的网络内，为电池活性材料与电解液的充分接触和湿润提供了网络空间。使用的热熔型高分子材料能够在后续制备电池极片的过程中受热熔融，实现电池活性材料颗粒点对点的粘结，减少材料的脱落，从而提高电池极片粘结力和机械强度，控制热熔型高分子材料的软化点温度在90～180℃利于提升后续形成的电池极片的粘结性能和电池性能，当热熔型高分子材料的软化点温度过低时，后续在电池高温运行中，电池中的热熔型高分子材料容易发生软化、形变，从而导致电池极片粘结强度下降，从而引起电池活性材料脱落，进而严重影响电池性能，当热熔型高分子材料的软化点温度过高时，在制备电池极片的过程中，热熔型高分子材料无法有效软化，会影响电池的粘结性能。使用的纤维化粘结剂和热熔型高分子材料配合使用能够同时实现后续电池活性材料与集流体之间的粘结、电池材料与电解液的充分接触，进而同时提升制得电池极片的粘结性能和电化学性能。

在本发明的一些实施方式中，所述纤维化粘结剂通过剪切力对高分子聚合物粘结剂进行纤维化制得。对高分子聚合物粘结剂进行剪切形成纤维化的网络结构，能够在保证粘结能力的同时提高粘结的电池活性材料与电解液浸润的面积，利于提升电池材料的电化学性能。

在本发明的一些实施方式中，所述剪切力通过球磨、机械搅拌、辊压、螺杆挤出、气流粉碎中的至少一种方式实现。

在本发明的一些实施方式中，所述高分子聚合物粘结剂选自聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)中的至少一种。

在本发明的一些实施方式中，所述热熔型高分子材料选自聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、乙烯基共聚物、乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)、聚酯类高分子、聚酰胺、聚氨酯(PU)以及聚苯乙烯基嵌段共聚物中的至少一种。乙烯基共聚物可以例举的有由丙烯、丙烯酸酯、马来酸酐、氯乙烯等一种及以上的共聚单体与乙烯单体进行共聚得到。聚酯类高分子是指主链中含有酯基-COO-的一类高分子，聚酰胺的主链中含有酰胺基-CONH-。聚苯乙烯基嵌段共聚物可以例举的有苯乙烯-丁二烯-苯乙烯，苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯等一种或多种的组合。