一种粘结剂及应用该粘结剂的锂离子电池的制作方法
[0072] 粘结剂样品B2~B17的制各：
[0073] 具体步骤同B1的制备，改变乳化剂的种类和用量、单体的种类和用量、引发剂的 种类和用量或者聚合的温度和时间，所得样品分别记为B2~B17。
[0074] 所得粘结剂编号与乳化剂的种类和用量、单体的种类和用量、引发剂的种类和用 量以及聚合的温度和时间的关系如表1所示。
[0075] 表 1
[0076]
[0077]
[0078] 对比例1
[0079] 粘结剂DB1的制各
[0080] 具体步骤同B1的制备，不同之处在于，乳化剂采用2. 3重量份十二烷基硫酸钠和 〇. 8重量份辛烷基酚聚氧乙烯醚，所得粘结剂记为DB1。
[0081] 实施例2粘结剂中聚合物分子量和玻璃化温度的测定
[0082] 采用凝胶渗透色谱法，对实施例1所得粘结剂B1~B17和对比例1所得粘结剂 DB1中聚合物的重均分子量进行测定/计算，具体步骤/方法参考GB/T21863-2008。
[0083] 采用差示扫描量热法，对实施例1所得粘结剂B1~B17和对比例1所得粘结剂 DB1中聚合物的玻璃化温度进行测定/计算，具体步骤/方法参考GB/T19466《塑料差示 扫描量热法（DSC)》。
[0084] 结果如表2所示。
[0085] 表2
[0086]
[0087] 实施例3电极片及锂离子电池的制作
[0088] |H极片的制作:
[0089]将正极活性材料钴酸锂（分子式LiC〇02)、导电剂导电炭黑Super-P、粘结剂在溶 剂N-甲基吡咯烷酮（简写为NMP)中分散均匀，制成正极浆料。正极浆料中固体含量为 75wt%，固体成分中包含97wt%的钴酸锂、1. 6wt%粘结剂聚合物和1. 4wt%的导电炭黑 Super-P。将正极衆料均勾地涂布在厚度为12ym的正极集流体错箔上，涂布量为0. 018g/ cm2。随后在85°C下烘干后进行冷压、切边、裁片、分条，之后在85°C真空条件下干燥4h，焊 接极耳，即得正极片。
[0090] 负极片的制作
[0091] 将负极活性材料人造石墨、导电剂导电炭黑Super-P、粘结剂在去离子水中混合均 勾，制成负极衆料。负极衆料中固体含量为50wt%，固体成分中包含96. 5wt%的人造石墨、 1.Owt%的导电炭黑Super-P、2. 5wt%的粘结剂聚合物。将负极衆料均勾地涂布在厚度为 8ym的负极集流体铜箔上，涂布量为0. 0089g/cm2,随后在85°C下烘干后进行冷压、切边、裁 片、分条，之后在ll〇°C真空条件下干燥4h，焊接极耳，即得负极片。
[0092] 电解液的制作
[0093] 在干燥房中，将碳酸乙烯酯（简写为EC)、碳酸丙烯酯（简写为PC)和碳酸二乙酯 (简写为DEC)按质量比EC:PC:DEC= 30 : 30 : 40的比例混合均匀，得到非水有机溶 剂。向非水有机溶剂中加入LiPF6,得到LiPF6浓度为lmol/L的溶液，即为电解液。
[0094] 锂离子电池的制作:
[0095] 以12ym的聚乙烯薄膜作为隔离膜。
[0096] 具体步骤为：
[0097] 将正极片、隔离膜、负极片按顺序叠好，使隔离膜处于正阳极中间起到隔离的作 用，然后卷绕成厚度为8mm、宽度为60mm、长度为130mm的方形裸电芯。将裸电芯装入错 箔包装袋，在75°C下真空烘烤10h，注入非水电解液Ll#、经过真空封装、静置24h，之后用 0. 1C(160mA)的恒定电流充电至4. 35V，然后以4. 35V恒压充电至电流下降到0. 05C(80mA)， 然后以0.lC(160mA)的恒定电流放电至3.0V，重复2次充放电，最后以0.lC(160mA)的恒定 电流充电至3. 85V，即完成锂离子二次电池的制备。
[0098] 电池编号与电极片中所采用的粘结剂的关系如表3所示。
[0099] 表 3
[0102] 实施例4锂离子充电性能的测定
[0103] 分别对实施例3制备的锂离子二次电池C1~C19和DC1的充电性能进行测试。
[0104] 具体方法为：
[0105] 在25°C下先以6C的恒定电流对锂离子二次电池充电至4. 35V，再以4. 35V恒定电 压充电至电流为0. 05C，取点时间间隔为5s，通过原始数据查看50%，80%，100%S0C时，所 需要的时间。
[0106] 结果详见表4。
[0107]表 4
[0108]
[0109]
[0110] 实施例5锂离子循环性能测试
[0111] 分别对实施例3制备的锂离子二次电池C1~C19和DC1的循环性能进行测试。
[0112] 具体方法为：在25°C下先以6C的恒定电流对锂离子二次电池充电至4. 35V，再以 4. 35V恒定电压充电至电流为0. 05C，然后以1C的恒定电流对锂离子二次电池放电至3. 0V， 此为一个充放电循环过程，此次的放电容量为第一次循环的放电容量。静置半个小时后，将 锂离子二次电池按上述方式进行循环充放电测试，分别记录第100次、200次、300次、400次 和500次循环的放电容量，并计算容量保持率。
[0113] 锂离子二次电池第N次循环后的容量保持率（％ )=[第N次循环的放电容量/ 第一次循环的放电容量]X100%。
[0114] 拆解各个经过500次循环的锂离子电池，分别测量阳极片的厚度，计算厚度增加 率。
[0115] 阳极片的厚度增加率（％)=(第500次循环后的厚度-初始厚度）/初始厚 度X100%〇
[0116] 测试结果如表5所不。
[0117]表 5
[0118]
[0119]
[0120] 由表4数据可以看出，C1~C19与DC1相比，充电至相同S0C时，所需的时间较短， 充至80%S0C，至少可以提升8%。反应性乳化剂相比传统乳化剂在动力学方面具有优势， 充电速度可以提升。比较C4~C6,随着聚合物分子量增长，充至80 %S0C充电速度有25 % 的提升，这是由于长分子链更利于锂离子的传导。比较几款反应性乳化剂，充电速度区别不 大。C18、C19与C1相比，由于丁苯橡胶和聚偏二氟乙烯的导离子性能不如丙烯酸脂类粘接 剂，充电速度较慢。
[0121] 由表5数据可以看出，C1~C19与DC1相比，循环性能及极片厚度增加率均优于对 比组。500圈时C1~C19容量保持率都在88. 7%以上，对比组为86. 5%，高出2. 2%。500 圈时C1~C19厚度增加率都在16. 8%以下，对比组为17. 6%，低0. 8%。C9~C12之间相 比，随着玻璃化温度的提高，阳极厚度增加率呈现逐渐增长的趋势，这是由于玻璃化温度提 高，塑性增强，韧性减弱，粘接剂的回弹性能变弱，颗粒之间在分离之后不能被粘接剂拉回， 从而导致极片厚度增加。
[0122] 以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申 请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱 离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等 效实施案例，均属于技术方案范围内。
【主权项】
1. 一种锂离子电池用粘结剂，其特征在于，含有聚合物；所述聚合物由单体在反应性 乳化剂存在下，通过乳液聚合得到； 所述反应性乳化剂含有碳碳双键C = C ; 所述单体中包括至少一种如式I所示化学结构式的化合物：其中，R11是氢或R11选自碳原子数为1~20的烷基；R12是氢或R 12选自碳原子数为1~ 20的烷基；R13是氢或R 13选自碳原子数为1~20的烷基；R 14是氢或R 14选自碳原子数为 1~20的烷基。2. 根据权利要求1所述的粘结剂，其特征在于，所述反应性乳化剂选自化学结构式中 含有如式II所示的结构单元、如式III所示的结构单元、如式IV所示的结构单元中至少一 种的化合物：其中，R21是氢或R21选自碳原子数为1~20的烷基；R22是氢或R 22选自碳原子数为1~ 20的烷基；R23是氢或R 23选自碳原子数为1~20的烷基；R 24是氢或R 24选自碳原子数为 1~20的烷基；R25是氢或R 25选自碳原子数为1~20的烷基；其中，R31是氢或R31选自碳原子数为1~20的烷基；R32是氢或R 32选自碳原子数为1~ 20的烷基；R33是氢或R 33选自碳原子数为1~20的烷基；其中，R41是氢或R41选自碳原子数为1~20的烷基；R42是氢或R 42选自碳原子数为1~ 20的烷基。3. 根据权利要求2所述的粘结剂，其特征在于，R21、R22、R23、R 24、R25、R31、R32、R33、R 41和 R42均是氢。4. 根据权利要求1所述的粘结剂，其特征在于，所述反应性乳化剂选自烯丙基羟烷基 磺酸盐、烯丙氧基烷基苯氧基聚氧乙烯醚硫酸盐、烯丙氧基磺酸盐、丙烯酰胺基磺酸盐、马 来酸盐及其衍生物、烯丙基琥珀酸烷基酯磺酸盐中的至少一种。5. 根据权利要求1所述的粘结剂，其特征在于，所述反应性乳化剂与单体的质量比为 1 ~3 : 100〇6. 根据权利要求1所述的粘结剂，其特征在于，所述聚合物的玻璃化温度为0~50°C。7. 根据权利要求1所述的粘结剂，其特征在于，所述聚合物的重均分子量为30~150 万。8. 根据权利要求1所述的粘结剂，其特征在于，所述粘结剂中的固含量为25wt%~ 50wt %。9. 一种电极片，其特征在于，含有权利要求1至8任一项所述的粘结剂中的至少一种。10. -种锂离子电池，其特征在于，含有权利要求1至8任一项所述的粘结剂。
【专利摘要】本申请公开了一种锂离子电池用粘结剂，含有聚合物；所述聚合物由单体在反应性乳化剂存在下，通过乳液聚合得到。该粘结剂用于锂离子电极片的制作，消除了电极膜片成膜过程中，传统乳化剂在电极膜片表面形成的薄膜和电极膜片中形成的细小通道，提高了电极膜片的锂离子传导性能；同时，反应性乳化剂的使用，能够提高粘结剂的粘结效果和电极膜片的稳定性，从而大幅提高了锂离子电池的充电速度和循环寿命。
【IPC分类】C08F220/14, C08F212/08, H01M4/62, H01M4/131, C08F220/06, H01M10/0525, C08F220/18
【公开号】CN104882612
【申请号】CN201510160413
【发明人】申红光, 骆福平, 高潮, 郑强, 王升威
【申请人】宁德新能源科技有限公司, 东莞新能源科技有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年4月7日
文档序号 :
【 8906934 】
技术研发人员：申红光,骆福平,高潮,郑强,王升威
技术所有人：宁德新能源科技有限公司,东莞新能源科技有限公司
备 注：该技术已申请专利，仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
声 明 ：此信息收集于网络，如果你是此专利的发明人不想本网站收录此信息请联系我们，我们会在第一时间删除
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