负极浆料的制备方法及电池技术

本发明专利技术提供一种负极浆料的制备方法及电池。该负极浆料的制备方法，包括：S1，将包含增塑剂和添加剂的物料混合形成预混浆料A；及S2，将丁苯橡胶(SBR)乳液与预混浆料A混合；其中，增塑剂包括第一官能团，第一官能团包含羟基、碳酸酯基、酮基中的至少一种，添加剂包括第二官能团，第二官能团包含羧基、腈基、酰胺基中的至少一种。本发明专利技术通过先将增塑剂与添加剂混合再与SBR乳液混合，在增塑剂与添加剂混合阶段增塑剂预先与添加剂形成分子间偶极作用力，再与SBR乳液混合，可以避免增塑剂分子与SBR乳液中表面活性剂烷基磺酸钠之间形成分子间作用力而导致SBR破乳，可以维持SBR乳液的结构稳定，进而改善电池循环性能。

【技术实现步骤摘要】
负极浆料的制备方法及电池
本申请属于电池
，具体涉及负极浆料的制备方法和电池。
技术介绍
为了改善浆料涂布极片开裂现象，添加增塑剂是一种比较行之有效的方式，通过在电池浆料中加入增塑剂，如碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、1,3-丁二醇、氮甲基吡咯烷酮(NMP)等小分子溶剂，增塑剂进入粘接剂聚合物分子链之间，降低聚合物分子间应力，降低聚合物分子链的结晶度，提高聚合物的塑性的同时提高电池极片的柔韧性，改善浆料涂布极片开裂现象，提高浆料的加工性能，同时能适应更快速的涂布工艺。行业在含有SBR(丁苯橡胶)乳液粘接剂的负极浆料合浆工艺中，增塑剂的添加步骤通常在SBR乳液加入之后，或者同时加入增塑剂与SBR乳液进行搅拌，未关注增塑剂与SBR乳液的添加步骤对浆料性能的影响。这种工艺方式使得极性增塑剂容易与SBR乳液中烷基磺酸钠之间产生分子偶极作用力，导致SBR乳液破乳，破坏SBR结构，导致电池性能降低。
技术实现思路
为克服上述缺陷，本专利技术提供一种负极浆料的制备方法和包含该方法制备的负极浆料形成的负极及电池。本专利技术一方面提供一种负极浆料的制备方法，包括：S1，将包含增塑剂和添加剂的物料混合形成预混浆料A；及S2，将SBR乳液与所述预混浆料A混合；其中，所述增塑剂包括第一官能团，所述第一官能团包含羟基、碳酸酯基、酮基中的至少一种，所述添加剂包括第二官能团，所述第二官能团包含羧基、腈基、酰胺基中的至少一种。本专利技术另一方面提供一种电池，包括上述制备方法制备的负极浆料形成的负极。本专利技术通过先将增塑剂与添加剂混合再与SBR乳液混合，在增塑剂与添加剂混合阶段增塑剂预先与添加剂形成分子间偶极作用力，再与SBR乳液混合，可以避免增塑剂分子与SBR乳液中表面活性剂烷基磺酸钠之间形成分子间作用力而导致SBR破乳，可以维持SBR乳液的结构稳定，从而维持浆料性能稳定，进而改善电池循环性能。附图说明图1是含有羟基的增塑剂与SBR乳液中表面活性剂形成作用力的示意图。图2是含有碳酸酯基的增塑剂与SBR乳液中表面活性剂形成作用力的示意图。图3是含有酮基的增塑剂与SBR乳液中表面活性剂形成作用力的示意图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作详细说明。本文中所述步骤的标号S1、S2、S11、S12、S13是为了便于区别不同的步骤，不意在限定步骤的顺序和连续性，即其中任何步骤之间还可以包括其他辅助步骤等。本专利技术的负极浆料的制备方法，包括：S1，将包含增塑剂和添加剂的物料混合形成预混浆料A；及S2，将丁苯橡胶乳液与预混浆料A混合。其中，增塑剂包括第一官能团，第一官能团包含羟基、碳酸酯基、酮基中的至少一种，添加剂包括第二官能团，第二官能团包含羧基、腈基、酰胺基中的至少一种。本专利技术通过先将增塑剂与添加剂混合再与SBR乳液混合，在增塑剂与添加剂混合阶段增塑剂预先与添加剂形成分子间偶极作用力，再与SBR乳液混合，可以避免增塑剂分子与SBR乳液中表面活性剂的烷基磺酸钠之间形成分子间作用力而导致SBR破乳，维持SBR乳液的结构稳定，维持浆料性能稳定，改善电池循环性能。图1示出含有羟基的增塑剂与SBR乳液中表面活性剂烷基磺酸钠形成偶极作用力的示意图，图中以1,3-丁二醇为例解释说明增塑剂与表面活性剂如何形成偶极作用力。如图1所示，1,3-丁二醇的羟基容易与磺酸基形成氢键，从而破坏SBR乳液的稳定性导致破乳。图2示出含有碳酸酯基的增塑剂与SBR乳液中表面活性剂烷基磺酸钠形成偶极作用力的示意图，图中以PC为例解释说明增塑剂与表面活性剂如何形成偶极作用力。从图2中可以看出，增塑剂中的碳酸酯基容易与磺酸基形成静电作用力，从而破坏SBR乳液的稳定性导致破乳。图3示出含有酮基的增塑剂与SBR乳液中表面活性剂烷基磺酸钠形成偶极作用力的示意图，图中以NMP为例解释说明增塑剂与表面活性剂如何形成偶极作用力。从图3中可以看出，增塑剂中的酮基容易与磺酸基形成静电作用力，从而破坏SBR乳液的稳定性导致破乳。本专利技术通过先将具有特定官能团的添加剂与增塑剂混合，使增塑剂预先与添加剂形成偶极作用力，再与SBR乳液混合时，可以避免增塑剂分子与SBR乳液中表面活性剂烷基磺酸钠之间形成分子间作用力而导致SBR破乳，可以维持SBR结构稳定，维持浆料性能稳定，改善电池循环性能。本专利技术中添加剂可以是任何适用于电池中的、不与电池中材料发生反应且在电池工作电压不发生副反应的任何添加剂，可以是粘结剂、阻燃剂、成膜剂等，也可以不参与电池反应仅用于与增塑剂发生作用力的任何适当的添加剂。在一些可选的实施例中，添加剂可以选自羧甲基纤维素钠(CMC)、聚丙烯酸(PAA)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺(PA)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚丙烯腈(PAN)中的一种或多种。4、根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述增塑剂选自1,3-丁二醇、十二碳醇酯、中的一种或多种。在一些可选的实施例中，增塑剂可以任何适当的具有羟基、碳酸酯基、酮基中的至少一种官能团的增塑剂，例如但不限于，1,3-丁二醇、十二碳醇酯、柠檬酸三乙酯(TEC)、柠檬酸三丁酯(TBC)、邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、甘油三乙酯(GTA)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)中的一种或多种。从以上的原理可以看出，当增塑剂中的官能团全部与添加剂的官能团形成作用力时，对SBR乳液的作用力最小，因此优选增塑剂中第一官能团与添加剂中第二官能团摩尔比不大于1。该实施方式仅为优选的方案，并不意在限定本专利技术，本领域技术人员应当理解只要包含特定官能团的添加剂与增塑剂先预混即可降低增塑剂对SBR乳液的破乳作用力，从而实现专利技术目的。在一些实施例中，事前混合增塑剂和添加剂的方式可以包括两种方式。方式一，S1步骤包括：S11，将包括负极活性物质、导电剂、添加剂、增塑剂和溶剂的物料混合形成预混浆料A。方式二，S1步骤包括：S12，将包含增塑剂、添加剂和溶剂的物料混合形成预混浆料B；及S13，将包含预混浆料B、负极活性物质和导电剂的物料混合形成预混浆料A。以上两种方式都可以使增塑剂与添加剂之间形成作用力，从而降低增塑剂与SBR乳液中表面活性剂的作用力，从而抑制SBR破乳，提高电池的循环性能。本专利技术负极浆料的制备方法适用于任何采用含有羟基、碳酸酯基和酮基的增塑剂和SBR乳液的负极浆料的制备。因此，本专利技术的方法对任何负极活性物质形成的浆料都适合。对于锂离子电池来说，可以使用本专利技术专利技术的负极活性物质可以是，但不限于，天然石墨、人造石墨、硅碳、氧化亚硅、钛酸锂中的一种或多种。本专利技术还提供一种包括通过上述方法制备的负极的电池。以下通过具体实例进一步描述本专利技术。不过这些实例仅仅是范例性的，并不对本专利技术的保护范围构成任何限制。在下述实施例和对比例中，所使用到的试剂、材料以及仪器如没有特殊的说明，均可商购获得。SBR乳液均为瑞翁公司型号为104A的市售产品，其中固含量为45％，以下实施例中SBR乳液的使用量是以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负极浆料的制备方法，其特征在于，包括：/nS1，将包含增塑剂和添加剂的物料混合形成预混浆料A；及/nS2，将丁苯橡胶乳液与所述预混浆料A混合；/n其中，所述增塑剂包括第一官能团，所述第一官能团包含羟基、碳酸酯基、酮基中的至少一种，所述添加剂包括第二官能团，所述第二官能团包含羧基、腈基、酰胺基中的至少一种。/n

【技术特征摘要】
1.一种负极浆料的制备方法，其特征在于，包括：
S1，将包含增塑剂和添加剂的物料混合形成预混浆料A；及
S2，将丁苯橡胶乳液与所述预混浆料A混合；
其中，所述增塑剂包括第一官能团，所述第一官能团包含羟基、碳酸酯基、酮基中的至少一种，所述添加剂包括第二官能团，所述第二官能团包含羧基、腈基、酰胺基中的至少一种。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一官能团与所述第二官能团摩尔比不大于1。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述添加剂选自羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸、聚酰亚胺、聚酰胺、聚醚酰亚胺、聚丙烯腈中的一种或多种。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述增塑剂选自1,3-丁二醇、十二碳醇酯、柠檬酸三乙酯、柠檬酸三丁酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二...

【专利技术属性】
技术研发人员：修忠勋，沈桃桃，仝俊利，
申请(专利权)人：凯博能源科技有限公司，中航锂电洛阳有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32