[发明专利]一种锂电池/钠电池/钾电池正极用PVDF粘结剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种锂电池/钠电池/钾电池正极用PVDF粘结剂，包括溶剂、PVDF、聚乙烯亚胺、聚四氟乙烯、无机导电剂和相容剂；相容剂为四氟乙烯与偏氟乙烯的共聚物。其能够提高粘结强度，延长电池寿命。本发明还提供了一种锂电池/钠电池/钾电池正极用PVDF粘结剂的制备方法，制备得到的粘结剂各组分交联效果好，提高了粘结剂的粘接性能。

技术领域

本发明涉及锂电池/钠电池/钾电池电池技术领域，具体而言，涉及一种锂电池/钠电池/钾电池正极用PVDF粘结剂及其制备方法。

背景技术

锂电池/钠电池/钾电池电池具有电压高、比能量高、循环使用次数多、存储时间长等优点，广泛应用于消费类电子产品、新能源汽车和小微型电子产品的供能等领域，锂离子电池的电性能、使用寿命及安全性能的研究及其重要。

对于传统的锂电池/钠电池/钾电池电池，正极上的活性物质都是通过粘结剂粘接在集流体上的，而正极用的粘结剂通常是聚偏氟乙烯(PVDF)，然而它在多次循环充电时，由于活性物质的膨胀，容易发生脱粘，导致活性物质的脱落，使得锂电池的寿命下降。而且随着锂离子电池的发展，电池的能量密度受到越来越大的挑战，粘结剂的导电性能还需要进一步提升。

因此，需要制备一种能够提高粘接性能的粘结剂，提高电池的充放电性能和循环寿命。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种锂电池/钠电池/钾电池正极用PVDF粘结剂，其能够提高粘结强度，延长电池寿命；

本发明的第二个目的在于提供一种锂电池/钠电池/钾电池正极用PVDF粘结剂的制备方法，其制备得到的粘结剂具有上述优点。

本发明通过以下技术方案实现：

一种锂电池/钠电池/钾电池正极用PVDF粘结剂，包括溶剂、PVDF、聚乙烯亚胺、聚四氟乙烯、无机导电剂和相容剂；相容剂为四氟乙烯与偏氟乙烯的共聚物。

本发明提供的粘结剂在现有的PVDF粘结剂上，加入了聚乙烯亚胺和聚四氟乙烯，PVDF、聚乙烯亚胺和聚四氟乙烯形成三元共混粘结剂，聚乙烯亚胺里面的极性基团(氨基)和PVDF分子链之间会由于取向力作用，使PVDF分子链链节发生转动，使得三种组分分子链之间相互缠结，让电负性较强的氟原子，氮原子与氢原子的相对距离减少，从而产生更多的氢键，提高粘接性能。并且在电池充放电循环过程中，集流体上通过的高电压和强电流会激发聚四氟乙烯分子链端电离，产生自由基，然后和主链上产生的不饱和双键发生交联反应。

本发明选择的相容剂为四氟乙烯与偏氟乙烯的共聚物，相容剂能够与PVDF和聚四氟乙烯很好地相似相容，并且聚乙烯亚胺能使得相容剂脱去氟化氢后与其发生反应交联，使不同组分间的相容性提高，由此，各组分形成交联网状结构能够更好地包覆粘接的活性物质，不仅增强了粘结强度，同时能够抑制活性物质在充放电过程中的膨胀，使活性物质能够更好地通过粘结剂粘接在集流体上。

并且，由于聚四氟乙烯的加入，提升了PVDF单一组分粘结剂的耐电解液性能，降低了粘结剂的成本。

进一步地，包括以下重量份成分：

溶剂160～200份，PVDF8～12份，聚乙烯亚胺1～3份，聚四氟乙烯4～8份，无机导电剂0.35～0.4份，相容剂2～4份。

进一步地，包括以下重量份成分：

溶剂182份，PVDF10份，聚乙烯亚胺2份，聚四氟乙烯6份，无机导电剂0.375份，相容剂3份。

进一步地，溶剂为N甲基吡洛烷酮(NMP)。

进一步地，无机导电剂包括Super-P和KS-6。

进一步地，Super-P的中值粒径为0.2～0.6μm，比表面积为30～50；