负极材料组合物、锂离子电池用负极和锂离子电池制造技术

本发明专利技术涉及一种负极材料组合物，包括以下组分：负极活性材料、导电剂、粘结剂以及添加剂；其中，所述添加剂包括改性阻燃乙烯基酯树脂，所述改性阻燃乙烯基酯树脂由包括乙烯基酯树脂、磷杂菲阻燃剂和固化剂的组合物交联固化得到；所述改性阻燃乙烯基酯树脂占所述负极材料组合物的0.1wt％～10wt％。本发明专利技术还涉及一种锂离子电池用负极，其中的负极活性材料层包含所述的负极材料组合物。本发明专利技术进一步还涉及一种锂离子电池，其负极为所述的锂离子电池用负极。负极。

【技术实现步骤摘要】
负极材料组合物、锂离子电池用负极和锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，特别是涉及一种负极材料组合物、锂离子电池用负极和锂离子电池。

技术介绍

[0002]随着传统能源的衰竭及环保的需求，锂离子电池被广泛应用，尤其是近年来新能源汽车有了飞速的发展。随着新能源汽车的逐步发展，对锂电池的比能量要求也逐渐提高。然而锂电池比能量的提升，却带来了严重的安全性问题，特别是在滥用条件(如加热、过充、过放、短路、振动、挤压等)会出现发热、着火、甚至爆炸等热失控问题，如果热失控严重会造成人员伤亡等事件。因此，电池安全性是制约高容量动力电池发展的主要因素。
[0003]锂离子电池的热失控，主要是由正负电极材料和电解液间的反应而直接导致的。目前所用的传统电解液的溶剂为有机碳酸酯类化合物，活性较高，极易燃烧。而充电态电池材料中，正极材料具有强氧化性，负极材料具有强还原性。此时若发生过充、过热和短路等滥用情况，则高氧化性的正极材料由于较差的稳定性，会释放出氧气，产生的氧气极易与电解液的碳酸酯反应，从而放出大量反应热和气体，产生的热量使正极的分解进一步加速，更多的氧气产生，放热反应被进一步促进。与此同时负极具有较强的还原性，与氧接触会立即燃烧，从而引燃电解液、隔膜等发生热失控。
[0004]目前对锂离子电池安全性的防控，主要是对外部电路进行保护措施，但这并不能从根本上解决热失控问题。而从电池材料层面的改进研究，主要围绕电解液的阻燃添加剂进行开展。但是很多电解液阻燃剂的添加，会一定程度上增大电池内阻，阻燃的同时也损失了电池循环性能。
[0005]因此，如何在不损失电池电化学性能的同时，有效控制电池热失控是我们亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]基于此，有必要提供一种负极材料组合物、锂离子电池用负极和锂离子电池，能够在不损失电池电化学性能的同时，有效控制电池热失控。
[0007]本专利技术的一个方面，提供了一种负极材料组合物，包括以下组分：负极活性材料、导电剂、粘结剂以及添加剂；其中，所述添加剂包括改性阻燃乙烯基酯树脂，所述改性阻燃乙烯基酯树脂由包括乙烯基酯树脂、磷杂菲阻燃剂和固化剂的组合物交联固化得到；所述改性阻燃乙烯基酯树脂占所述负极材料组合物的0.1wt％～10wt％。
[0008]在其中一个实施例中，所述乙烯基酯树脂选自双酚A环氧乙烯基酯树脂、酚醛环氧乙烯基酯树脂和双酚A/酚醛环氧乙烯基酯树脂中的任意一种。
[0009]在其中一个实施例中，所述磷杂菲阻燃剂为磷杂菲/三嗪三酮类化合物。
[0010]在其中一个实施例中，所述固化剂选自过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过氧化苯甲酰、过苯甲酸叔丁酯和异丙苯过氧化氢中的一种或多种。
[0011]在其中一个实施例中，所述改性阻燃乙烯基酯树脂由60份～93份乙烯基酯树脂、5份～30份磷杂菲阻燃剂和1份～20份交联固化剂交联固化得到。
[0012]在其中一个实施例中，所述添加剂还包括聚磷酸铵和/或四溴双酚A。
[0013]在其中一个实施例中，所述添加剂的粒径为1nm～500nm。
[0014]在其中一个实施例中，所述导电剂为导电炭黑Super P，所述粘结剂为聚偏氟乙烯PVDF。
[0015]本专利技术的又一个方面，提供了一种锂离子电池用负极，包括集流体和设于所述集流体上的负极活性材料层，所述负极活性材料层包含所述的负极材料组合物。
[0016]本专利技术的再一个方面，还提供一种锂离子电池，其负极为所述的锂离子电池用负极。
[0017]本专利技术提供的负极材料添加有改性阻燃乙烯基酯树脂，该改性阻燃乙烯基酯树脂由包含乙烯基酯树脂、磷杂菲阻燃剂和固化剂的组合物交联固化得到。一方面，该改性阻燃乙烯基酯树脂具有优异的吸热性能，可以抑制高还原性负极材料的吸热析氧，另一方面，该改性阻燃乙烯基酯树脂吸热后会软化从而包覆在负极活性材料表面，起到隔绝作用，切断离子和电子通道，阻断热失控的一系列反应。因此，本专利技术提供的负极材料应用于电池可以有效的提高电池的安全性。
具体实施方式
[0018]为了便于理解本专利技术，下面将对本专利技术进行更全面的描述并给出了本专利技术的较佳实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。
[0019]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0020]除了在操作实施例中所示以外或另外表明之外，所有在说明书和权利要求中表示成分的量、物化性质等所使用的数字理解为在所有情况下通过术语“约”来调整。例如，因此，除非有相反的说明，否则上述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均是近似值，本领域的技术人员能够利用本文所公开的教导内容寻求获得的所需特性，适当改变这些近似值。用端点表示的数值范围的使用包括该范围内的所有数字以及该范围内的任何范围，例如，1至5包括1、1.1、1.3、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5等等。
[0021]本专利技术实施例提供一种负极材料组合物，包括以下组分：
[0022]负极活性材料、导电剂、粘结剂以及添加剂；
[0023]其中，所述添加剂包括改性阻燃乙烯基酯树脂，所述改性阻燃乙烯基酯树脂由包括乙烯基酯树脂、磷杂菲阻燃剂和固化剂的组合物交联固化得到；
[0024]所述改性阻燃乙烯基酯树脂占所述负极材料组合物的0.1wt％～10wt％。
[0025]本专利技术实施例提供的负极材料添加有改性阻燃乙烯基酯树脂，该改性阻燃乙烯基酯树脂由包含乙烯基酯树脂、磷杂菲阻燃剂和固化剂的组合物交联固化得到。一方面，该改性阻燃乙烯基酯树脂具有优异的吸热性能，可以抑制高还原性负极材料的吸热析氧，另一
方面，该改性阻燃乙烯基酯树脂吸热后会软化从而包覆在负极活性材料表面，起到隔绝作用，切断离子和电子通道，阻断热失控的一系列反应。本专利技术提供的负极材料应用于电池可以有效的提高电池的安全性。
[0026]所述乙烯基酯树脂为通过环氧树脂和不饱和一元羧酸反应而获得的树脂。其为热固性树脂。
[0027]典型地，所述环氧树脂可以为双酚A环氧树脂，还可使用酚醛清漆环氧树脂以及酚醛清漆和双酚A环氧树脂的共混物，并且所述一元羧酸为甲基丙烯酸，也可以使用丙烯酸及其衍生物。
[0028]典型地，所述成分以1当量的环氧树脂对1摩尔的酸的比率进行反应。
[0029]在一些优选实施方式中，所述乙烯基酯树脂选自双酚A环氧树脂和甲基丙烯酸反应得到的双酚A环氧乙烯基酯树脂、酚醛清漆环氧树脂和甲基丙烯酸反应得到的酚醛环氧乙烯基酯树脂以及酚醛清漆和双酚A环氧树脂的共混物和甲基丙烯酸反应得到的双酚A/酚醛环氧乙烯基酯树脂中的任意一种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负极材料组合物，其特征在于，包括以下组分：负极活性材料、导电剂、粘结剂以及添加剂；其中，所述添加剂包括改性阻燃乙烯基酯树脂，所述改性阻燃乙烯基酯树脂由包括乙烯基酯树脂、磷杂菲阻燃剂和固化剂的组合物交联固化得到；所述改性阻燃乙烯基酯树脂占所述负极材料组合物的0.1wt％～10wt％。2.根据权利要求1所述的负极材料组合物，其特征在于，所述乙烯基酯树脂选自双酚A环氧乙烯基酯树脂、酚醛环氧乙烯基酯树脂和双酚A/酚醛环氧乙烯基酯树脂中的任意一种。3.根据权利要求1所述的负极材料组合物，其特征在于，所述磷杂菲阻燃剂为磷杂菲/三嗪三酮类化合物。4.根据权利要求1所述的负极材料组合物，其特征在于，所述固化剂选自过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过氧化苯甲酰、过苯甲酸叔丁酯和异丙苯过氧化氢中的一种或多种。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永玲，吴宇，张伟峰，李岩，冯旭宁，王莉，何向明，韩雪冰，卢兰光，欧阳明高，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：