用于锂离子电池负极的流变改良剂及其制备方法、锂离子电池负极技术

本发明专利技术公开了用于锂离子电池负极的流变改良剂及其制备方法、锂离子电池负极。一种锂离子电池负极，其包括流变改良剂。所述流变改良剂由以下组分通过乳液聚合得到：占乳液总重量20～51wt％的混合单体、占乳液总重量48～79.8wt％的去离子水、占混合单体总重量0.02～3wt％的乳化剂和占混合单体总重量0.01～1wt％的引发剂；所述混合单体由以下单体通过乳液聚合制成：占混合单体20～44.5wt％的至少一种不饱和羧酸单体、占混合单体55～79.8wt％的至少一种丙烯酸C1‑

【技术实现步骤摘要】
用于锂离子电池负极的流变改良剂及其制备方法、锂离子电池负极


[0001]本专利技术涉及铝电池材料
，尤其是涉及一种用于锂离子电池负极的流变改良剂及其制备方法和锂离子电池负极。

技术介绍

[0002]锂离子电池是一种应用前景广阔的可充电电池，其能量密度高、寿命长、体积小、无维护、环境友好，受到各行业的青睐，已经从手机、笔记本电脑等领域走向电动自行车、电动汽车、储能以及各类便携式设备领域，是一种理想的移动电源。锂离子电池主要由正极、负极、隔膜以及电解液组成。锂离子电池主要由正极、负极、隔膜以及电解液组成。正极以及负极均是由活性材料、导电剂以及粘接剂等混合成浆料以后涂布于集流体上形成。负极活性物质通常为碳素材料。正极活性物质通常是含锂的化合物。常用的电池隔膜则为聚乙烯、聚丙烯等具有微孔的聚合物薄膜。常用的电解液是锂盐，如六氟磷酸锂等，溶解在碳酸酯类有机溶剂中配制而成的。
[0003]在锂离子电池电极中，电极活性材料决定了电池的能量密度。导电剂则会影响电池的比容量和倍率充放电能力。粘接剂的作用是将电极活性材料，导电剂粘附于金属集流体上，保证形成稳定的极片结构。虽然粘接剂的用量通常在3%以内，但是对电池的实际容量、倍率能力和循环寿命有很大的影响。
[0004]在锂离子电池负极极片的制备过程中，目前所用的粘接剂主要为丁苯胶乳（SBR）以及羧甲基纤维素（CMC），如中国专利技术专利CN105098190A公开了用于可再充电锂电池的负极，其包括负极活性物质和粘结剂，其中粘结剂可以包括羧甲基纤维素、聚乙烯醇和苯乙烯
‑
丁二烯橡胶。在一些实施方式中，可通过混合两种或更多种这些材料来获得粘结剂，其可以改善负极的柔性、粘附性和浸渍性，即使负极是厚的。具体地，丁苯胶乳则对石墨等负极活性材料具有较好的粘接能力，并且其具有较好的柔韧性。羧甲基纤维素在电极制备过程中的主要作用是避免活性物质沉淀，稳定浆料以及流变调节。羧甲基纤维素与丁苯胶乳复配使用可以提供良好的电化学性能，但是由于上述复配粘合剂在电解液中，羧甲基纤维素由于其溶胀倍数偏低，会阻碍锂离子传输，造成锂离子电池内阻偏高。

技术实现思路

[0005]为了弥补已有技术的缺陷，本专利技术提供一种用于锂离子电池负极的流变改良剂及其制备方法、锂离子电池负极。
[0006]本专利技术所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：本专利技术的第一个目的提供一种锂离子电池负极，其由以下原料按重量百分比组成：95~98wt%的活性材料、0.1~2wt%的导电剂、0.5~2wt%的流变改良剂和1~2wt%的粘结剂；其中，所述流变改良剂由以下组分通过乳液聚合得到：占乳液总重量20~51wt%的混合单
体、占乳液总重量48~79.8wt%的去离子水、占混合单体总重量0.02~3 wt%的乳化剂和占混合单体总重量0.01~1wt%的引发剂；所述混合单体由以下组分组成：占混合单体20~44.5wt%的至少一种不饱和羧酸单体、占混合单体55~79.8wt%的至少一种丙烯酸C1‑
C8烷基酯和占混合单体0.1~2wt%的交联单体。
[0007]所述负极活性物质选自人造石墨、天然石墨、硅碳、钛酸锂、石墨烯、锡氧化物、锡基复合氧化物、锡基合金、硅基合金、锗基合金、铝基合金、锑基合金、镁基合金中的至少一种。
[0008]所述导电剂选自石墨、碳黑、乙炔黑、石墨烯、碳纤维和碳纳米管中的至少一种。
[0009]本专利技术的第二个目的提供一种用于锂离子电池负极的流变改良剂，其由以下组分通过乳液聚合得到：占乳液总重量20~51wt%的混合单体、占乳液总重量48~79.8wt%的去离子水、占混合单体总重量0.02~3 wt%的乳化剂和占混合单体总重量0.01~1wt%的引发剂；所述混合单体由以下组分组成：占混合单体20~44.5wt%的至少一种不饱和羧酸单体、占混合单体55~79.8wt%的至少一种丙烯酸C1
‑
C8烷基酯和占混合单体0.1~2wt%的交联单体。
[0010]进一步地，在本专利技术中，所述不饱和羧酸单体选自丙烯酸和/或甲基丙烯酸。
[0011]进一步地，在本专利技术中，所述丙烯酸C1‑
C8烷基酯选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸丙酯和丙烯酸异辛酯中的至少一种。
[0012]进一步地，在本专利技术中，所述交联单体选自（甲基）丙烯酸烯丙酯、邻苯二甲酸二烯丙酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯以及季戊四醇三烯丙酯中的任一种。
[0013]进一步地，在本专利技术中，所述乳化剂为阴离子型乳化剂。
[0014]进一步地，在本专利技术中，所述阴离子型乳化剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠和十二烷基醚硫酸钠中的至少一种。
[0015]进一步地，在本专利技术中，所述引发剂选自水溶性无机过硫酸盐、过氧化物、过氧酸以及偶氮化合物中的一种或者多种。
[0016]进一步地，在本专利技术中，所述水溶性无机过硫酸盐选自过硫酸钠、过硫酸钾和过硫酸铵中的至少一种。
[0017]本专利技术的第三个目的提供上述流变改良剂的制备方法，其包括以下步骤：步骤1：将部分离子水、部分乳化剂、单体加入到预乳化瓶中，通氮气并开启搅拌进行乳化，配制成预乳液；步骤2：将剩余去离子水、剩余乳化剂加入到圆底烧瓶中，通氮气，搅拌并升温至70~90℃；步骤3：待温度上升至70~90℃后，向步骤2圆底烧瓶中加入引发剂；步骤4：向步骤3圆底烧瓶中滴加步骤1预乳化瓶中的预乳液，滴加时间为60分钟至300分钟。
[0018]步骤5：预乳液滴加完成后，继续保温30分钟至300分钟，保温完成后降温过滤得到所述流变改良剂。
[0019]本专利技术具有如下有益效果：
根据本专利技术所得到的流变改良剂在电解液中具有较高的溶胀倍数，不阻碍锂离子传导，有利于降低电池内阻。
具体实施方式
[0020]本专利技术中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本专利技术中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
[0021]如无特殊说明，本说明书中的术语的含义与本领域技术人员一般理解的含义相同，但如有冲突，则以本说明书中的定义为准。
[0022]本文中“包括”、“包含”、“含”、“含有”、“具有”或其它变体意在涵盖非封闭式包括，这些术语之间不作区分。术语“包含”是指可加入不影响最终结果的其它步骤和成分。术语“包含”还包括术语“由
…
组成”和“基本上由
…
组成”。本专利技术的组合物和方法/工艺包含、由其组成和基本上由本文描述的必要元素和限制项以及本文描述的任一的附加的或任选的成分、组分、步骤或限制项组成。
[0023]在说明书和权利要求书中使用的涉及组分量、工艺条件等的所有数值或表述在所有情形中均应理解被“约”修饰。涉及相同组分或性质的所有范围均包括端点，该端点可独立地组合。由于这些范围是连续的，因此它们包括在最小值与最大值之间的每一数值。还应理解的是，本申请引本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池负极，其特征在于，其由以下原料按重量百分比组成：95～98wt％的负极活性材料、0.1～2wt％的导电剂、0.5～2wt％的流变改良剂和1～2wt％的粘结剂；其中，所述流变改良剂由以下组分通过乳液聚合得到：占乳液总重量20～51wt％的混合单体、占乳液总重量48～79.8wt％的去离子水、占混合单体总重量0.02～3wt％的乳化剂和占混合单体总重量0.01～1wt％的引发剂；所述混合单体由以下组分组成：占混合单体20～44.5wt％的至少一种不饱和羧酸单体、占混合单体55～79.8wt％的至少一种丙烯酸C1‑
C8烷基酯和占混合单体0.1～2wt％的交联单体。2.一种用于锂离子电池负极的流变改良剂，其特征在于，其由以下组分通过乳液聚合得到：占乳液总重量20～51wt％的混合单体、占乳液总重量48～79.8wt％的去离子水、占混合单体总重量0.02～3wt％的乳化剂和占混合单体总重量0.01～1wt％的引发剂；所述混合单体由以下组分组成：占混合单体20～44.5wt％的至少一种不饱和羧酸单体、占混合单体55～79.8wt％的至少一种丙烯酸C1‑
C8烷基酯和占混合单体0.1～2wt％的交联单体。3.根据权利要求2所述用于锂离子电池负极的流变改良剂，其特征在于，所述不饱和羧酸单体选自丙烯酸和/或甲基丙烯酸。4.根据权利要求2所述用于锂离子电池负极的流变改良剂，其特征在于，所述丙烯酸C1‑
C8烷基酯选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸丙酯和丙烯酸异辛酯中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：佟锐，曾锐明，贾宝泉，
申请(专利权)人：深圳好电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：