[发明专利]负极粘结剂及其制备方法、负极片的制备方法、锂离子电池

说明书

本发明涉及锂离子电池技术领域，公开了一种负极粘结剂及其制备方法、负极片的制备方法和锂离子电池。本发明的负极粘结剂为具有核壳结构的有机无机复合乳液，其包括有机内核和无机外壳，无机外壳包覆在有机内核外部，有机内核为丁苯共聚乳液，无机外壳为改性的水合氧化物溶胶和少量有机物的混合物，改性的水合氧化物溶胶为硅溶胶、铝溶胶、钛溶胶和锆溶胶中的一种或多种。利用本发明，能够提高锂离子电池的快充性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种负极粘结剂及其制备方法、负极片的制备方法、锂离子电池。

背景技术

随着数码产品和电动汽车的普及应用，锂离子电池获得快速的发展。如今，为了适应未来电动化的需求，特别是手机和电动汽车行业的进一步发展，锂离子电池的性能提升也面临巨大的挑战。目前，市场不仅对锂离子电池的能量密度提升的要求越来越高，而且对快速充电的功能需求也愈发重要。

锂离子电池由基本单元结构卷绕或者叠加构成，基本单元结构为正极/隔膜/负极。其中正极和负极是发生电化学反应的地方，通过正极和负极中的集流体，将电化学反应生成的电流收集并导出；隔膜负责将正极和负极分隔开，避免正负极发生接触出现短路。

粘结剂是锂离子电池电极片中的非活性成分，是制备锂离子电池电极片的重要材料之一。粘结剂的主要作用是连接电极活性物质、导电剂和电极集流体，使它们之间具有整体的连接性。在充放电过程中，粘结剂有效地维持电极结构完整，确保电极材料能够可重复地嵌脱锂，所以粘结剂是锂离子电池正常运行的一个至关重要的因素，对提高硅基负极材料的循环性能也有着重要的作用。常见的粘结剂有PAA（聚丙烯酸）、CMC/SBR（羧甲基纤维素钠/丁苯橡胶）、海藻酸钠、壳聚糖等，其中SBR型的粘结剂因在体系中的添加量少、与活性物质和集流体之间的粘结力强而被广泛应用在碳基石墨和低硅/石墨复合负极体系中。但是，SBR粘结剂的成分都为低极性组分，与强极性的电解液亲和性较差，应用其作为负极粘接剂的锂离子电池动力学性能较差，无法实现满意的快速充电性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中的SBR粘结剂与电解液亲和性差，导致锂离子电池无法实现较好的快充性能的技术问题，本发明提供一种负极粘结剂及其制备方法、负极片的制备方法、锂离子电池，负极粘结剂为具有核壳结构的有机无机复合乳液，使得负极粘结剂表面具有更多的极性基团，与强极性的电解液亲和性更好，从而使得负极片具有较好的电解液浸润性和保液性，使得锂离子电池具有良好的快充性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种负极粘结剂，所述负极粘结剂为具有核壳结构的有机无机复合乳液，其包括有机内核和无机外壳，所述无机外壳包覆在所述有机内核外部，所述有机内核为丁苯共聚乳液，所述无机外壳为改性的水合氧化物溶胶和少量有机物的混合物，所述改性的水合氧化物溶胶为硅溶胶、铝溶胶、钛溶胶和锆溶胶中的一种或多种。

本发明的负极粘结剂，通过改性的水合氧化物溶胶（无机物）为主的外壳与丁苯共聚乳液（有机物）为主的内核相结合，使得负极粘结剂表面具有更多的极性基团，使得负极粘结剂与电解液的亲和性更好，负极粘结剂具有很强的吸液能力；本发明的负极粘结剂具有良好的电导率，能够承载更多的锂离子，有利于锂离子在正负极之间的往返传输，从而使得锂离子电池具有更好的快充性能。

进一步地，所述负极粘结剂的粒径范围为100-1000nm，所述负极粘结剂的粘度范围为10-1000mPa.s。

进一步地，所述无机外壳中的改性的水合氧化物溶胶的质量占所述负极粘结剂总质量的5%-20%。以改性的水合氧化物溶胶为主的无机外壳可以将有机内核表面完全包覆，或者只包覆有机内核的部分表面，无机外壳中含有的少量有机物可以使得无机外壳与有机内核有更好的界面相容性。