一种锂离子电池用添加剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种锂离子电池用添加剂及其制备方法和应用，所述锂离子电池用添加剂包括中空乳胶颗粒，其与电解液的亲和性良好，基于中空结构而具有良好的溶胀性能。所述锂离子电池用添加剂用于电池极片，能有效提升极片的吸液性能，缩短电池注液工序时长，提升产能，并改善极片浸润电解液的一致性。而且，所述锂离子电池用添加剂具有大量的空隙存储电解液，可提升极片的保液能力，增强锂离子传导，从而有效提升电池的综合性能。提升电池的综合性能。提升电池的综合性能。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池用添加剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于锂离子电池材料
，具体涉及一种锂离子电池用添加剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]目前，锂离子电池在移动电子产品、电动汽车行业和其他循环能源系统中被认为是最具前景的移动储能电池。为了适应未来电动化的需求，锂离子电池的性能提升也面临巨大的挑战。目前，市场不仅对锂离子电池的需求量越来越大，而且对锂离子电池的性能要求也逐步提高，包括电池容量的提升、能量密度的提高、电池循环寿命的增加、充电时间的缩短等。
[0003]常用的锂离子电池由正极片、负极片、隔膜和电解液装配而成，极片的品质直接影响了锂离子电池的性能。商用锂离子电池的极片通常采用湿法工艺制备得到，即通过在集流体表面涂覆浆料再干燥而成；浆料中含有活性物质、导电添加剂和粘结剂等。为了获得性能更好的锂离子电池，采用厚度较大的极片是一种行之有效的方法，例如CN110061222A公开了一种锂电池浆料制备方法及其应用，将导电剂分别分批次加入到胶液和活性材料中得到导电浆料和预混料，将导电浆料加入到预混料中进行捏合，真空脱泡，得到电池浆料；该电池浆料用于制备正负极片，尤其是厚极片，具有长寿命和较高的倍率充放电性能。除了制备厚极片之外，业内改善极片性质的方法还包括提高活性物质在浆料中的占比、提高极片的密实度等，从而提高锂离子电池的容量和能量密度。但是，能量密度高的极片通常存在浸润性不佳的问题，导致电解液浸润困难，阻碍离子传输，在使用后会产生锂金属析出现象，从而导致电池的循环性能和倍率性能降低，并带来一定的安全隐患。
[0004]为了提升极片的浸润性和保液性能，研究人员提出向浆料中加入保液剂的方法，例如CN113571673A公开了一种负极极片的制备方法，具体包括：将负极活性材料、炭黑和悬浮剂进行干混，再加入粘结剂、保液剂和溶剂，混合搅拌均匀，达到黏度2000
‑
4000mPa
·
s，制成负极浆料；在铜箔上涂覆所述负极浆料，烘干，得到厚度200μm以上的负极极片。该负极浆料中的保液剂为聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯中的一种，与普通的极片相比，保液剂的加入能够在一定程度上改进浸润性和保液性，但效果比较局限，不能很好地解决极片和电池的循环性能问题。
[0005]电池极片对电池性能的影响还表现在制程工艺中。在锂离子电池的生产过程中，有一道工序是向电池内部注入电解液。注液工序是锂离子电池生产中非常重要的工序，注液量的精度及注液效率的高低直接决定着锂离子电池的一致性和生产效率。在目前的工艺中，极片因卷绕、叠片、挤压等因素，导致其吸液效率较低，需要较长的时间注液，且容易发生吸液不均匀的情况，严重影响电池生产效率和良品率。而且，由于极片的保液能力有限，电池循环过程中电解液的消耗速度快，导致电池循环性能不佳。
[0006]因此，提升电解液对极片的浸润性和极片的吸液、保液能力，是本领域的重要研究方向。

技术实现思路

[0007]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种锂离子电池用添加剂及其制备方法和应用，所述锂离子电池用添加剂包括中空乳胶颗粒，具有良好的电解液亲和性和溶胀性能，其用于电池极片，能够显著提升极片的浸润性、吸液性能和保液能力，从而提升锂离子电池的综合性能。
[0008]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供一种锂离子电池用添加剂，所述锂离子电池用添加剂包括中空乳胶颗粒。
[0010]本专利技术中，所述“中空乳胶颗粒”意指内部含有至少一个空腔结构的乳胶颗粒，空腔结构的形状不做限定，示例性地空腔结构为球形空腔结构。所述中空乳胶颗粒的内部含有多个(2个以上)的空腔时，相邻的空腔之间可选地连通或不连通。
[0011]本专利技术提供的锂离子电池用添加剂包括中空乳胶颗粒，其与电解液的亲和性良好，而且基于中空结构而具有良好的溶胀性能。所述锂离子电池用添加剂用于电池极片，能够有效提升极片的吸液性能，缩短电池注液工序时长，从而提升产能；同时，所述锂离子电池用添加剂的引入改善了极片的浸润性质，提升极片浸润电解液的一致性。而且，所述中空乳胶颗粒的溶胀性能优良，具有大量的空隙存储电解液，可以提升极片的保液能力，增强锂离子传导，提升电池的循环性能。
[0012]优选地，所述中空乳胶颗粒的外径为50
‑
1500nm，例如可以为80nm、100nm、150nm、200nm、250nm、300nm、350nm、400nm、450nm、500nm、550nm、600nm、650nm、700nm、750nm、800nm、850nm、900nm、950nm、1000nm、1050nm、1100nm、1150nm、1200nm、1250nm、1300nm、1350nm、1400nm或1450nm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值，进一步优选200
‑
1300nm。
[0013]优选地，所述中空乳胶颗粒的内径为10
‑
1200nm，例如可以为20nm、30nm、50nm、80nm、100nm、150nm、200nm、250nm、300nm、350nm、400nm、450nm、500nm、550nm、600nm、650nm、700nm、750nm、800nm、850nm、900nm、950nm、1000nm、1050nm、1100nm或1150nm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值，进一步优选100
‑
900nm。
[0014]本专利技术中，所述“中空乳胶颗粒的外径”即为中空乳胶颗粒的外部尺寸(直径)，所述“中空乳胶颗粒的内径”即为中空乳胶颗粒内部空腔的尺寸。
[0015]优选地，所述中空乳胶颗粒的溶胀率为100％
‑
10000％，例如可以为200％、300％、500％、700％、900％、1000％、2000％、3000％、4000％、5000％、6000％、7000％、8000％或9000％，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
[0016]示例性地，所述溶胀率意指中空乳胶颗粒在电解液(DMC电解液)中85℃浸泡24h后的质量变化率。
[0017]优选地，所述中空乳胶颗粒为聚合物中空乳胶颗粒，其壳层由聚合物组成。
[0018]优选地，所述中空乳胶颗粒采用含有酸性基团的核乳液与成壳单体聚合成核壳结构乳液、再经碱性物质处理得到。
[0019]作为本专利技术的优选技术方案，所述中空乳胶颗粒通过含有酸性基团的核乳液与成
壳单体聚合成核壳结构乳液、再经碱性物质处理得到；其中，含有酸性基团的核乳液与成壳单体聚合，在核乳胶粒的外层包覆形成聚合物疏水壳层。形成核壳结构乳胶颗粒(核壳结构乳液)；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池用添加剂，其特征在于，所述锂离子电池用添加剂包括中空乳胶颗粒。2.根据权利要求1所述的锂离子电池用添加剂，其特征在于，所述中空乳胶颗粒的外径为50
‑
1500nm；优选地，所述中空乳胶颗粒的内径为10
‑
1200nm；优选地，所述中空乳胶颗粒的溶胀率为100％
‑
10000％。3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池用添加剂，其特征在于，所述中空乳胶颗粒采用含有酸性基团的核乳液与成壳单体聚合成核壳结构乳液、再经碱性物质处理得到；优选地，所述核乳液的聚合单体包括酸性单体和疏水性单体的组合；优选地，所述酸性单体为含有羧基、磺酸基或磷酸基中的至少一种的可聚合单体；优选地，所述酸性单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸或乙烯基磺酸中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述疏水性单体包括苯乙烯和/或(甲基)丙烯酸酯；优选地，所述核乳液的聚合单体中酸性单体的质量百分含量为10
‑
60％。4.根据权利要求3所述的锂离子电池用添加剂，其特征在于，所述成壳单体包括苯乙烯、(甲基)丙烯酸酯、醋酸乙烯酯、丁二烯或丙烯腈中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述核乳液的聚合单体与成壳单体的质量比为1.0:(0.2
‑
5.0)。5.一种如权利要求1
‑
4任一项所述的锂离子电池用添加剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：含有酸性基团的核乳液与成壳单体在引发剂的存在下进行反应，得到核壳结构乳液；将所述核壳结构乳液与碱性物质混合进行处理，得到所述锂离子电池用添加剂。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂包括水溶性偶氮类引发剂和/或过硫酸盐；优选地，以所述成壳单体的质量为100％计，所述引发剂的质量为0.05
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳敏，王伟华，刘俊，
申请(专利权)人：宣城研一新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：