本發(fā)明涉及鋰離子電池，尤其涉及一種粘結(jié)劑、其制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、鋰離子電池因其長(zhǎng)壽命、設(shè)計(jì)靈活性以及便攜性等優(yōu)勢(shì)，已成為現(xiàn)代儲(chǔ)能解決方案的首選。在鋰離子電極中，粘結(jié)劑扮演著至關(guān)重要的角色，它不僅負(fù)責(zé)將活性材料、導(dǎo)電劑與集流體緊密連接起來，還維持了整個(gè)電極結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，確保形成連續(xù)且完整的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，從而保證電池能夠高效穩(wěn)定地運(yùn)行。

2、當(dāng)前，針對(duì)硅基負(fù)極材料的應(yīng)用，市面上常見的幾種粘結(jié)劑類型包括海藻酸鈉（sa）、羧甲基纖維素鈉（cmc-na）及聚丙烯酸（paa）。其中，paa和sa以其良好的界面粘附性能著稱。然而，這些線性結(jié)構(gòu)的聚合物在面對(duì)高機(jī)械應(yīng)力時(shí)容易發(fā)生位移或滑動(dòng)，特別是在硅顆粒膨脹收縮過程中，這種不穩(wěn)定可能導(dǎo)致電極內(nèi)部結(jié)構(gòu)逐漸瓦解，進(jìn)而影響電池循環(huán)壽命和性能表現(xiàn)。

3、為了克服上述挑戰(zhàn)，研究人員探索了一系列新型復(fù)合型粘結(jié)劑方案，譬如：

4、中國(guó)專利cn113851653a公開了一種用于鋰離子電池的改性天然粘結(jié)劑，該粘結(jié)劑為聚丙烯酰胺接枝的瓜爾膠(gg-g-pam)，即瓜爾膠和丙烯酸的改性粘結(jié)劑。

5、中國(guó)專利cn108232109a公開了一種鋰離子電池硅基負(fù)極極片的制備方法，該粘結(jié)劑為魔芋葡甘聚糖。

6、中國(guó)專利cn112133916a公開了一種鋰離子電池硅基負(fù)極材料粘結(jié)劑及其制備方法和應(yīng)用，其為將海藻酸鈉和聚丙烯酰胺共聚的粘結(jié)劑。

7、中國(guó)專利cn114142040a公開了一種鋰電池負(fù)極硅基材料粘結(jié)劑，其為將魔芋膠-丙烯酸接枝共聚物、瓜爾膠、海藻酸鈉、端羥基聚丁二烯等常用粘結(jié)劑的整體揉聚在一起的粘結(jié)劑。

8、盡管如此，現(xiàn)有技術(shù)條件下開發(fā)出的這些粘結(jié)劑仍存在一定局限性，尤其是在長(zhǎng)期循環(huán)使用后，其對(duì)硅基負(fù)極材料的固定能力不足，容易造成活性物質(zhì)從電極上粉化脫落的現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致電池容量快速衰減。

9、因此，開發(fā)更加堅(jiān)固耐用且能有效抑制負(fù)極材料的膨脹力和粉碎度帶來的負(fù)面影響的新型粘結(jié)劑仍是鋰離子電池領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵課題之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何提高粘結(jié)劑的粘結(jié)強(qiáng)度，從而抑制負(fù)極材料的膨脹力和粉碎度，進(jìn)而提高硅基負(fù)極的循環(huán)性能。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種粘結(jié)劑，所述粘結(jié)劑應(yīng)用于鋰離子電池，所述粘結(jié)劑的原料為塔拉膠。

3、可選的，所述粘結(jié)劑由塔拉膠與酰胺類單體在引發(fā)劑的引發(fā)下進(jìn)行共聚反應(yīng)制得。

4、進(jìn)一步的，按制備所述粘結(jié)劑的原料的質(zhì)量份計(jì)，所述化合物的原料包括所述塔拉膠3-5份、所述酰胺類單體18-22份、所述引發(fā)劑5-8份以及沉淀劑480-520份。

5、可選的，所述酰胺類單體為丙烯酰胺、雙烯烴酰胺、聚醚-聚丙烯酰胺中的一種或多種。

6、可選的，所述引發(fā)劑為硝酸鈰銨、苯甲酰過氧化物中的一種或多種。

7、可選的，所述沉淀劑為無水乙醇、異丙醇、丙酮、乙酸乙酯中的一種或多種。

8、可選的，所述粘結(jié)劑還包括溶劑，所述溶劑為去離子水、乙酸芐酯、丁酸己酯、甲苯、二甲苯、異丁酸異丁酯、丁酸丁酯中的一種或多種。

9、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述的粘結(jié)劑的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

10、s1、取純化的塔拉膠，得到粘結(jié)劑a；

11、s2、將所述粘結(jié)劑a配制成第一溶液，與所述酰胺類單體混合進(jìn)行接枝共聚反應(yīng)，得到第二溶液；

12、s3、在所述第二溶液中以至多5ml/min的速率滴入所述引發(fā)劑，得到第三溶液；

13、s4、在所述第三溶液中加入所述沉淀劑得到固體產(chǎn)物，將所述固體產(chǎn)物洗滌、干燥，得到所述粘結(jié)劑。

14、進(jìn)一步的，所述s3還包括將所述引發(fā)劑滴入完畢后的溶液置于40-50℃水浴中反應(yīng)10-14h。

15、進(jìn)一步的，所述純化的塔拉膠通過提取制得，所述提取所使用的提取劑為無水乙醇、甲醇或異丙醇中的一種或多種。

16、進(jìn)一步的，所述在所述第三溶液中加入所述沉淀劑得到固體產(chǎn)物，還包括：

17、在所述第三溶液中加入所述沉淀劑以萃取出合成產(chǎn)物，以將所述成產(chǎn)物留沉淀劑層；

18、使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀去除所述提取劑，得到所述固體產(chǎn)物。

19、一種負(fù)極漿料，包括負(fù)極活性材料、導(dǎo)電劑以及所述的粘結(jié)劑。

20、進(jìn)一步的，還包括氧化亞硅或硅碳粉、cmc(2%膠液），其中：

21、所述負(fù)極活性材料、所述氧化亞硅或硅碳粉、所述導(dǎo)電劑、所述cmc(2%膠液）、所述粘結(jié)劑的質(zhì)量比為（89.09-95.8）：（5.27-6.71）：1.5：0.5：2.2。

22、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種負(fù)極極片，所述負(fù)極極片由集流體和負(fù)載在所述集流體上的所述的負(fù)極漿料制成。

23、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種鋰離子電池，包括正極極片和所述的負(fù)極極片。

24、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例具有以下有益效果：

25、由于塔拉膠的多羥基、多醚基的存在，提供更多位點(diǎn)和離子傳輸?shù)哪芰?；同時(shí)，塔拉膠的多羥基作用提供更多的力的束縛點(diǎn)，形成更加致密的保護(hù)層，約束活性物質(zhì)的位移和碎化趨勢(shì)，提高電芯的循環(huán)性能；此外，由于本發(fā)明提供的粘結(jié)劑提高了約束力，提供強(qiáng)的剝離力，所以可以在原有基礎(chǔ)上減少總的粘結(jié)劑的用量，進(jìn)而更好地提高電芯動(dòng)力學(xué)性能。

技術(shù)特征：

1.一種粘結(jié)劑，其特征在于，所述粘結(jié)劑應(yīng)用于鋰離子電池，所述粘結(jié)劑的原料為塔拉膠。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘結(jié)劑，其特征在于，所述粘結(jié)劑由塔拉膠與酰胺類單體在引發(fā)劑的引發(fā)下進(jìn)行共聚反應(yīng)制得。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的粘結(jié)劑，其特征在于，按制備所述粘結(jié)劑的原料的質(zhì)量份計(jì)，所述化合物的原料包括所述塔拉膠3-5份、所述酰胺類單體18-22份、所述引發(fā)劑5-8份以及沉淀劑480-520份。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的粘結(jié)劑，其特征在于，

5.如權(quán)利要求2-4任一項(xiàng)所述的粘結(jié)劑的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的粘結(jié)劑的制備方法，其特征在于，所述s3還包括將所述引發(fā)劑滴入完畢后的溶液置于40-50℃水浴中反應(yīng)10-14h。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的粘結(jié)劑的制備方法，其特征在于，所述純化的塔拉膠通過提取制得，其中，提取所使用的提取劑為無水乙醇、甲醇或異丙醇中的一種或多種。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的粘結(jié)劑的制備方法，其特征在于，所述在所述第三溶液中加入所述沉淀劑得到固體產(chǎn)物，還包括：

9.一種負(fù)極漿料，其特征在于，包括負(fù)極活性材料、導(dǎo)電劑以及權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的粘結(jié)劑。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的負(fù)極漿料，其特征在于，還包括氧化亞硅或硅碳粉、cmc(2%膠液），其中：

11.一種負(fù)極極片，其特征在于，所述負(fù)極極片由集流體和負(fù)載在所述集流體上的如權(quán)利要求9-10任一項(xiàng)所述的負(fù)極漿料制成。

12.一種鋰離子電池，其特征在于，包括正極極片和如權(quán)利要求11所述的負(fù)極極片。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種粘結(jié)劑、其制備方法及應(yīng)用，涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，該粘結(jié)劑為提純的塔拉膠或提純的塔拉膠與酰胺類單體在引發(fā)劑的引發(fā)下進(jìn)行共聚反應(yīng)制得的組合物。以制備所述粘結(jié)劑的原料的質(zhì)量份計(jì)，所述粘結(jié)劑包括提純的所述塔拉膠3?5份、所述酰胺類單體18?22份、所述引發(fā)劑5?8份以及沉淀劑480?520份。由于塔拉膠的多羥基、多醚基的存在，提供更多位點(diǎn)和離子傳輸?shù)哪芰?；同時(shí)，塔拉膠的多羥基作用提供更多的力的束縛點(diǎn)，形成更加致密的保護(hù)層，約束活性物質(zhì)的位移和碎化趨勢(shì)，提高電芯的循環(huán)性能。

技術(shù)研發(fā)人員：陳樹,黃衛(wèi)國(guó),李洋,朱冠楠
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海軒邑新能源發(fā)展有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2