[发明专利]一种用于锂电池负极的涂料及制备方法

说明书

本发明公开了一种用于锂电池负极的涂料及制备方法，属于锂电池电极技术领域，其特征在于包括粘结剂1的锂化制备、粘结剂2的锂化制备、粘结剂3的制备和负极涂料的制备；本发明的有益效果是：添加了改性羧甲基纤维素纳，与粘结剂1和粘结剂2产生交联聚合的效果，从而使粘接力进一步提高；负极涂料的制备过程中利用浓硫酸和双氧水洗涤纳米硅后，意外的发现：纳米硅在经过强氧化剂的表面处理后，表面会留下丰富的羟基，而经过锂化反应的粘结剂1和粘结剂2具有丰富的羧基，经长时期搅拌反应后相互之间可以形成强的氢键，从而极大增加粘接力，与改性羧甲基纤维素纳的交联聚合的共同作用，粘合强度大幅度提高。

技术领域：

本发明属于锂电池电极技术领域，更具体地涉及一种用于锂电池负极的涂料及制备方法。

背景技术：

随着社会发展与科技进步,锂离子电池(LIBs)作为能量转换和存储设备，广泛应用于信息技术、电动汽车、航空航天等各个领域。锂离子电池(LIBs)具有能量密度大、循环寿命长、体积小、重量轻、低污染等优点，是未来电力存储的绝佳方式。

锂离子电池(LIBs)主要包括正极、负极、隔膜、电解液和电池外壳五大部分。其工作原理为，在充电过程中，电池处于负极富锂、正极贫锂的状态；放电过程中，电池处于负极贫锂、正极富锂的状态。也就是说，锂离子电池(LIBs)的充放电过程就是锂离子不断在正、负极间嵌入和脱出的过程。

负极材料在锂离子电池(LIBs)中起到至关重要的作用，其特性直接影响到电池的电化学性能。石墨作为最常用的负极材料，成本低、有平衡的嵌锂电位(0.01～0.2V)、环境友好，一般六个碳可容纳一个锂(LiC6),理论质量比容量为372m Ah·g^-1。然而，随着社会的发展，尤其是新能源汽车的兴起，石墨作为负极的锂电池已经不再满足需求。硅是地球储量第二丰富的元素，理论上讲，1个硅可与4.4个锂发生合金化反应，理论质量比容量为4200mAh·g^-1,是碳的10倍。但是，硅作为负极材料，在嵌锂的过程中会产生超高的体积膨胀(300％)，巨大的体积变化会导致负极结构破坏，从而使负极容量快速衰退。

硅负极主要包括集流体、活性物质(Si)、导电剂和粘接剂。在硅负极的制作过程中，先要通过合理的工艺将活性物质(Si)、导电剂和粘接剂制成特殊的涂料，再涂敷于集流体上，其中最重要的环节是粘接剂的选择，要求具有超强的机械性能、超高的粘度以及优秀的导电性。

目前锂离子电池负极用粘结剂主要是苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、丙烯酸/丙烯酸酯类聚合物(PAA)等材料。这类粘结剂主要作用均为实现活性物质-活性物质的粘结、活性物质-箔材的粘结，也有部分用于改善硅基负极体积膨胀带来的容量衰减问题。

专利号为202010442480.2的国家发明专利公开了锂离子电池用锂化功能聚合物及其制备方法和应用，利用了锂化的功能聚合物和锂化的全氟磺酸树脂(Nafion-Li)混合可用于制备锂离子电池用粘结剂，该粘结剂赋予锂离子电池快速充电能力，但是该粘结剂粘合强度大较差，机械性能不足。

发明内容：

为解决上述问题，克服现有技术的不足，本发明提供了一种用于锂电池负极的涂料，能够有效的解决粘结剂粘合强度大较差，机械性能不足的问题。

本发明解决上述技术问题的具体技术方案为：用于锂电池负极的涂料，其特征在于包括粘结剂，粘结剂包括粘结剂1、粘结剂2、粘结剂3；

所述粘结剂1包括聚丙烯酸、去离子水和氢氧化锂；

所述粘结剂2包括全氟磺酸树脂、去离子水和氢氧化锂；

所述粘结剂3包括羧甲基纤维素钠和双氧水。

一种用于锂电池负极的涂料的制备方法，包括粘结剂1的锂化制备、粘结剂2的锂化制备、粘结剂3的制备和负极涂料的制备。

所述的粘结剂1的锂化制备：