本發(fā)明涉及鋰離子電池制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種鋰離子電池高安全負(fù)極漿料粘結(jié)劑。

背景技術(shù)：

近年來，便攜式電子產(chǎn)品、電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能電站等領(lǐng)域的快速發(fā)展，對(duì)能量貯存技術(shù)提出了更高的要求。鋰離子電池由于其高的能量密度而成為這些領(lǐng)域的首要選擇，并且其能量密度也越來越高。伴隨著鋰離子電池能量密度越來越高，它面臨的安全問題越來越嚴(yán)峻，已經(jīng)嚴(yán)重限制了高能量密度鋰離子電池的終端使用。

鋰離子電池的安全問題主要是由于電池?zé)崾Э禺a(chǎn)生的。電池內(nèi)部因?yàn)楫惓．a(chǎn)熱反應(yīng)，導(dǎo)致電池內(nèi)部溫度持續(xù)升高，繼而引發(fā)更多產(chǎn)熱副反應(yīng)，導(dǎo)致電池起火甚至爆炸，從而嚴(yán)重威脅使用者的生命財(cái)產(chǎn)安全。

為了改善這一問題，人們采用各種策略來提高鋰離子電池的安全特性。可以采用如下方法，1、是通過陶瓷涂層提高隔膜的熱穩(wěn)定性，避免因?yàn)楦裟崾湛s而引起正負(fù)極接觸，從而減緩熱失控反應(yīng)；2、在隔膜上涂覆在特定溫度下融化的聚合物，利用聚合物的融化，阻斷電池內(nèi)部正負(fù)極之間的鋰離子傳導(dǎo)通道，從而避免電池?zé)崾Э氐募觿　?/p>

目前方法1已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，并且能夠顯著改善鋰離子電池的安全特性。但是由于涂覆陶瓷的隔膜僅能提高隔膜的熱穩(wěn)定性，并不能阻斷產(chǎn)熱副反應(yīng)，因此其改善效果有限。目前僅能解決能量密度不超過200wh/kg電池的安全問題；方法2 可以部分遏制電池的熱失控反應(yīng)，但是由于鋰離子電池電極通常都是多孔電極，電解液填充在豐富的電極空隙中；雖然正負(fù)極之間的鋰離子傳導(dǎo)被阻斷，但是電極內(nèi)部活性物質(zhì)與電解液的反應(yīng)仍然在繼續(xù)進(jìn)行，會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致熱量積累引發(fā)熱失控反應(yīng)，方法2不能適用于高能量兼高功率的鋰離子電池體系。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種能夠增加鋰離子電池負(fù)極安全性能并能夠改善負(fù)極漿料中各活性物質(zhì)粘結(jié)性能的負(fù)極漿料粘結(jié)劑。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種鋰離子電池高安全負(fù)極漿料粘結(jié)劑，由以下重量份的原料制得：

羧甲基纖維素鈉2～4份，丁苯橡膠5～7份，海藻酸鈉3～4份，粘結(jié)劑添加劑1.5～2.5份。

由于羧甲基纖維素鈉和丁苯橡膠的協(xié)同粘接強(qiáng)度較低，此種粘接劑制造的負(fù)極片存在面密度低，不能滿足高容量電池的要求、使用該負(fù)極片制造的制得的電池不可逆容量高、循環(huán)性能不好等不足，因此在羧甲基纖維素鈉和丁苯橡膠之外在添加穩(wěn)定性好、粘結(jié)性能高的海藻酸鈉協(xié)同作用，改善粘結(jié)劑的性能，使其能夠防止電極粉化，提高電池循環(huán)性能。

作為優(yōu)選，粘結(jié)劑添加劑由6～8重量份聚偏氟乙烯、2～4重量份導(dǎo)電劑和1～2重量份分散劑制得。

聚偏氟乙烯也可以作為一種改善粘結(jié)劑粘結(jié)性能的添加劑添加到粘結(jié)劑中，增進(jìn)粘結(jié)劑的親和性；同時(shí)，聚偏氟乙烯是一種具有正溫度系數(shù)效應(yīng)的有機(jī)高分子聚合物，在溫度升高時(shí)電阻迅速增大；另外，在聚偏氟乙烯中添加適量的導(dǎo)電劑可以增進(jìn)聚偏氟乙烯在正常溫度下的導(dǎo)電性能，具體到本發(fā)明中，可以避免在粘結(jié)劑/粘結(jié)劑添加劑添加到漿料中后產(chǎn)生的降低負(fù)極漿料導(dǎo)電性能降低的問題；此外，在聚偏氟乙烯中添加合適種類合適添加量的導(dǎo)電劑還能夠調(diào)節(jié)其正溫度系數(shù)效應(yīng)的特性，使其電阻激增的溫度符合使用需求；分散劑的添加是為了使導(dǎo)電劑和聚偏氟乙烯能夠更好的結(jié)合，同時(shí)選用分散劑也應(yīng)當(dāng)選擇實(shí)現(xiàn)分散目的后能夠在一定溫度條件下?lián)]發(fā)的特性。

由于本發(fā)明中負(fù)極粘結(jié)劑的添加劑具有正溫度系數(shù)效應(yīng)，正常情況下，其不會(huì)影響負(fù)極的導(dǎo)電性能，能夠使得電池正常運(yùn)行，當(dāng)鋰離子電池內(nèi)部由于某些原因溫度升高時(shí)（溫度升高到120℃以上時(shí)），負(fù)極粘結(jié)劑添加劑的正溫度系數(shù)效應(yīng)發(fā)揮作用，使得負(fù)極的電阻迅速上升，從而降低鋰離子電池內(nèi)部的電流，進(jìn)而降低鋰離子電池內(nèi)部的產(chǎn)熱反應(yīng)，從而保證鋰離子電池使用的安全；此外，在異常發(fā)熱問題解決后，可以恢復(fù)正常的使用，有利于問題電池的回收修復(fù)和再使用，為環(huán)保做貢獻(xiàn)。

作為優(yōu)選，粘結(jié)劑添加劑中的導(dǎo)電劑為導(dǎo)電石墨或科琴黑中的一種。

作為優(yōu)選，粘結(jié)劑添加劑中的導(dǎo)電劑為200～400目。

作為優(yōu)選，粘結(jié)劑添加劑中的分散劑為聚丙烯酸甲酯或聚丙烯酰胺水溶液中的一種。其中聚丙烯酰胺水溶液可采用10～15wt%的聚丙烯酰胺水溶液。

作為優(yōu)選，粘結(jié)劑添加劑由以下步驟制得：

a）將聚偏氟乙烯在190～230℃下烘烤10～50分鐘，然后在10～50℃水中淬火；

b）將淬火后的聚偏氟乙烯在1～3MV/cm極化電場(chǎng)下極化5～20分鐘，然后粉碎至200～300目；

c）將導(dǎo)電劑和分散劑混合并混合均勻，然后加入經(jīng)上述步驟處理后的聚偏氟乙烯，繼續(xù)混合均勻，得到混合物；

d）向混合物中持續(xù)通入干燥熱空氣10～15分鐘，冷卻后制得鋰離子電池用負(fù)極漿料粘結(jié)劑的添加劑。

市售的聚偏氟乙烯通常是α晶型的聚偏氟乙烯，而且α晶型的聚偏氟乙烯也通常便宜一些，但是α晶型的聚偏氟乙烯沒有正溫度系數(shù)效應(yīng)，只有β晶型的聚偏氟乙烯具有正溫度系數(shù)效應(yīng)，因此聚偏氟乙烯需要在使用前進(jìn)行預(yù)處理，即將α晶型的聚偏氟乙烯盡量多的轉(zhuǎn)換成β晶型的聚偏氟乙烯，高溫處理后的淬火處理就是為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的；熱處理+淬火的處理只能使部分α晶型的聚偏氟乙烯發(fā)生晶型轉(zhuǎn)換，同時(shí)所獲得的β晶型聚偏氟乙烯在效果和晶粒尺寸方面較差，因此需要在添加電場(chǎng)計(jì)劃步驟，進(jìn)一步改善聚偏氟乙烯的相關(guān)特性。

作為優(yōu)選，粘結(jié)劑添加劑制備步驟d中，通入的干燥熱空氣的溫度為50～60℃。

因此，本發(fā)明具有以下有益效果：

（1）本發(fā)明中的負(fù)極漿料粘結(jié)劑具有較好的粘結(jié)性能，能夠使負(fù)極活性物質(zhì)更好的更均勻的粘結(jié)在一起，同時(shí)也可以適用于需要更高循環(huán)性能的電池；

（2）本發(fā)明中的負(fù)極漿料粘結(jié)劑能夠改善負(fù)極漿料的安全性能，使得組裝而成的鋰離子電池在高溫下能夠自動(dòng)停止產(chǎn)熱反應(yīng)保證鋰離子電池使用中的安全。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明。

顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例1

一種鋰離子電池高安全負(fù)極漿料粘結(jié)劑，由以下重量份的原料制得：

羧甲基纖維素鈉3份，丁苯橡膠6份，海藻酸鈉3.5份，粘結(jié)劑添加劑2份；

其中，粘結(jié)劑添加劑由7重量份聚偏氟乙烯、3重量份導(dǎo)電劑和1.5重量份分散劑制得；粘結(jié)劑添加劑中的導(dǎo)電劑為導(dǎo)電石墨，粘結(jié)劑添加劑中的導(dǎo)電劑為300目；粘結(jié)劑添加劑中的分散劑為聚丙烯酸甲酯；

粘結(jié)劑添加劑通過以下步驟制得：

a）將聚偏氟乙烯在220℃下烘烤30分鐘，然后在30℃水中淬火；

b）將淬火后的聚偏氟乙烯在2MV/cm極化電場(chǎng)下極化12分鐘，然后粉碎至250目；

c）將導(dǎo)電劑和分散劑混合并混合均勻，然后加入經(jīng)上述步驟處理后的聚偏氟乙烯，繼續(xù)混合均勻，得到混合物；

d）向混合物中持續(xù)通入55℃的干燥熱空氣12分鐘，冷卻后制得鋰離子電池用負(fù)極漿料粘結(jié)劑的添加劑。

實(shí)施例2

一種鋰離子電池高安全負(fù)極漿料粘結(jié)劑，由以下重量份的原料制得：

羧甲基纖維素鈉2份，丁苯橡膠5份，海藻酸鈉3份，粘結(jié)劑添加劑1.5份；

其中，粘結(jié)劑添加劑由6重量份聚偏氟乙烯、2重量份導(dǎo)電劑和1重量份分散劑制得；粘結(jié)劑添加劑中的導(dǎo)電劑為導(dǎo)電石墨，粘結(jié)劑添加劑中的導(dǎo)電劑為200目；粘結(jié)劑添加劑中的分散劑為10wt%聚丙烯酰胺水溶液；

粘結(jié)劑添加劑通過以下步驟制得：

a）將聚偏氟乙烯在190℃下烘烤10分鐘，然后在10℃水中淬火；

b）將淬火后的聚偏氟乙烯在1MV/cm極化電場(chǎng)下極化5分鐘，然后粉碎至200目；

c）將導(dǎo)電劑和分散劑混合并混合均勻，然后加入經(jīng)上述步驟處理后的聚偏氟乙烯，繼續(xù)混合均勻，得到混合物；

d）向混合物中持續(xù)通入50℃的干燥熱空氣10分鐘，冷卻后制得鋰離子電池用負(fù)極漿料粘結(jié)劑的添加劑。

實(shí)施例3

一種鋰離子電池高安全負(fù)極漿料粘結(jié)劑，由以下重量份的原料制得：

羧甲基纖維素鈉3份，丁苯橡膠6份，海藻酸鈉3.5份，粘結(jié)劑添加劑2份；

其中，粘結(jié)劑添加劑由7重量份聚偏氟乙烯、3重量份導(dǎo)電劑和1.5重量份分散劑制得；粘結(jié)劑添加劑中的導(dǎo)電劑為科琴黑，粘結(jié)劑添加劑中的導(dǎo)電劑為300目；粘結(jié)劑添加劑中的分散劑為13wt%聚丙烯酰胺水溶液；

粘結(jié)劑添加劑通過以下步驟制得：

a）將聚偏氟乙烯在220℃下烘烤30分鐘，然后在30℃水中淬火；

b）將淬火后的聚偏氟乙烯在2MV/cm極化電場(chǎng)下極化15分鐘，然后粉碎至250目；

c）將導(dǎo)電劑和分散劑混合并混合均勻，然后加入經(jīng)上述步驟處理后的聚偏氟乙烯，繼續(xù)混合均勻，得到混合物；

d）向混合物中持續(xù)通入55℃的干燥熱空氣13分鐘，冷卻后制得鋰離子電池用負(fù)極漿料粘結(jié)劑的添加劑。

實(shí)施例4

一種鋰離子電池高安全負(fù)極漿料粘結(jié)劑，由以下重量份的原料制得：

羧甲基纖維素鈉4份，丁苯橡膠7份，海藻酸鈉4份，粘結(jié)劑添加劑2.5份；

其中，粘結(jié)劑添加劑由8重量份聚偏氟乙烯、4重量份導(dǎo)電劑和2重量份分散劑制得；粘結(jié)劑添加劑中的導(dǎo)電劑為科琴黑，粘結(jié)劑添加劑中的導(dǎo)電劑為400目；粘結(jié)劑添加劑中的分散劑為15wt%聚丙烯酰胺水溶液；

粘結(jié)劑添加劑通過以下步驟制得：

a）將聚偏氟乙烯在230℃下烘烤50分鐘，然后在50℃水中淬火；

b）將淬火后的聚偏氟乙烯在3MV/cm極化電場(chǎng)下極化20分鐘，然后粉碎至300目；

c）將導(dǎo)電劑和分散劑混合并混合均勻，然后加入經(jīng)上述步驟處理后的聚偏氟乙烯，繼續(xù)混合均勻，得到混合物；

d）向混合物中持續(xù)通入60℃的干燥熱空氣15分鐘，冷卻后制得鋰離子電池用負(fù)極漿料粘結(jié)劑的添加劑。

上述各實(shí)施例中，未提及的負(fù)極粘結(jié)劑制備方法均采用現(xiàn)有的工藝技術(shù)，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解其制備工藝。

本發(fā)明中的負(fù)極粘結(jié)劑的添加劑在粘結(jié)劑中可增進(jìn)粘結(jié)劑的粘結(jié)性能；同時(shí)也是最重要的是，由添加該種添加劑的粘結(jié)劑制得的負(fù)極漿料具有一定的安全性能，能夠抑制電池的產(chǎn)熱反應(yīng)，從而保證制備而得的鋰離子電池具有優(yōu)良效果的安全性能，降低產(chǎn)生生產(chǎn)使用危險(xiǎn)的概率；其具體原理如下：由于本發(fā)明中負(fù)極粘結(jié)劑的添加劑具有正溫度系數(shù)效應(yīng)，正常情況下，其不會(huì)影響負(fù)極的導(dǎo)電性能，能夠使得電池正常運(yùn)行，當(dāng)鋰離子電池內(nèi)部由于某些原因溫度升高時(shí)（溫度升高到120℃以上時(shí)），負(fù)極粘結(jié)劑添加劑的正溫度系數(shù)效應(yīng)發(fā)揮作用，使得負(fù)極的電阻迅速上升，從而降低鋰離子電池內(nèi)部的電流，進(jìn)而降低鋰離子電池內(nèi)部的產(chǎn)熱反應(yīng)，從而保證鋰離子電池使用的安全；此外，在異常發(fā)熱問題解決后，可以恢復(fù)正常的使用，有利于問題電池的回收修復(fù)和再使用，為環(huán)保做貢獻(xiàn)。

應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。