一種新型負極粘合劑制作方法及其在電池制造中的應用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種具有高效的負極粘合劑的制作方法，包括將聚丙烯腈和甲基吡咯烷酮按照比例混合制備膠體和將膠體與負極活性物質、導電劑按比例混合制得漿料兩大步驟。本發(fā)明還提供了上述負極粘合劑在電池制造中的應用。對用本發(fā)明制備的負極扣式電池方法進行測試結果顯示，此新型材料在負極漿料制備過程中，形成網(wǎng)狀結構，與負極活性物質形成高鍵能的氫鍵，具有優(yōu)良的電子導電性和優(yōu)異的電化學性能；聚丙烯腈摩爾質量低，加工性能良好，適用于制備多循環(huán)的鋰離子儲能電池。
【專利說明】一種新型負極粘合劑制作方法及其在電池制造中的應用
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于電池制造【技術領域】，具體涉及一種新型負極粘合劑制作方法及其在電池制造中的應用。
【背景技術】
[0002]鋰離子電池在手機、筆記本電腦、攝像機等電子通訊領域得到了廣泛應用并占據(jù)了主導地位。負極作為鋰離子電池的重要組成部分，其負極中的粘合劑在最近的10年里，越來越受到廣泛的重視，是鋰離子電池今后發(fā)展的重點。在鋰離子電池中，由高分子組成的粘合劑將活性物質與集流體很好的粘合，為電子的轉移提供軌道。由于粘合劑材料被發(fā)現(xiàn)是加強負極材料，特別是高理論容量例如硅及其復合物的電化學性能表現(xiàn)能力的主要因素；尋求高效的粘合劑就越來越值得重視。
[0003]目前，大量的高分子被測試開發(fā)，研究其是否有作為粘合劑的潛在可能性。其中，這些高分子都是基于與活性物質形成強力的氫鍵，將其很好的粘合在集流體上；其氫鍵的形成多基于高分子的羥基或羧基官能團?，F(xiàn)有的生產(chǎn)應用的高分子粘合劑其本身粘合作用需要高分子量的高分子膠粘劑才能達到發(fā)揮其作用的目標，但其成本較高。
[0004]而聚丙烯腈作為一種新型粘合劑的應用時由于其腈基官能團的存在，使其不但能形成高鍵能的氫鍵同時由于它自身結構的特點，可以形成網(wǎng)狀結構加強粘合劑的性能。因此，采用聚丙烯腈作為一種新型的負極粘合劑應用到負極的制備過程中，該材料本身的強氫鍵，和網(wǎng)狀結構不僅可以加強原有負極活性物質材料的電化學表現(xiàn)能力，而且針對一些易變性的高理論容量的負極活性物質，如納米硅及其復合物都能很好地改善其性能，延長其循環(huán)性能。實用與各種負極活性物質共同制備負極極片，加強性能，延長循環(huán)使用期。是一種十分具有潛能的新型高分子粘合劑材料。
【發(fā)明內容】
[0005]本發(fā)明的目的是彌補現(xiàn)有技術的不足，提供一種具有高效的負極粘合劑的制作方法。
[0006]本發(fā)明的另一個目的是提供上述負極粘合劑在電池制造中的應用。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案為，一種新型負極粘合劑制作方法，包括以下步驟:
[0008]步驟1，制膠，將聚丙烯腈和甲基吡咯烷酮按照5:95的質量比攪拌混合成膠體；
[0009]步驟2，制漿，將步驟I制得的膠體與負極活性物質、導電劑按3?25:70?95:2?5球磨混合，制得漿料，其黏度在2000-4500cP，即為負極粘合劑。
[0010]所述步驟2中，負極活性物質為石墨、納米硅或鈦酸鋰中的一種或幾種，導電劑為碳纖維、乙炔黑或導電碳黑中的一種或幾種。
[0011]所述步驟2中，負極活性物質為石墨，導電劑為碳纖維時，膠體、負極活性物質和導電劑的質量比為3-10:95-88:2，優(yōu)選為8:90:2。
[0012]所述步驟2中，負極活性物質為納米硅和石墨混合物，導電劑為導電碳黑時，膠體、負極活性物質和導電劑的質量比為10-25:85-70:5 ;更優(yōu)選的，膠體、石墨、納米硅、導電碳黑的配比為15:60:20:5。
[0013]所述步驟2中，負極活性物質為鈦酸鋰，導電劑為乙炔黑時，膠體、負極活性物質和導電劑的質量比為2-10:93-85:5，優(yōu)選為5:90:5。
[0014]上述負極粘合劑在電池制造中的應用，其方式為將制備好的漿料均勻地涂在集流體上，烘干之后即為負極極片。
[0015]本發(fā)明通過應用新型粘合劑聚丙烯腈，制備負極極片。采用標準制備負極扣式電池方法進行測試。此新型材料在負極漿料制備過程中，形成網(wǎng)狀結構，與負極活性物質形成高鍵能的氫鍵，具有優(yōu)良的電子導電性和優(yōu)異的電化學性能；聚丙烯腈摩爾質量低，加工性能良好，適用于制備多循環(huán)的鋰離子儲能電池。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為根據(jù)實施例1方法制備的粘合劑樣品的XRD圖；
[0017]圖2為根據(jù)實施例1方法制備的粘合劑樣品的FT-1R圖；
[0018]圖3為根據(jù)實施方法制備的粘合劑樣品的充放電曲線；
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進行進一步描述。
[0020]實施例1
[0021]步驟I，將聚丙烯腈溶于甲基吡咯烷酮(NMP)中，制備成質量濃度5%的膠體；
[0022]步驟2，將膠體，負極活性物質石墨，及導電劑碳纖維按固體質量比8:90:2的比例放入球磨罐中進行球磨攪拌；
[0023]步驟3，將攪拌均勻的漿料涂在銅箔集流體上，烘干。
[0024]
【權利要求】
1.一種新型負極粘合劑制作方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟1，制膠，將聚丙烯腈和甲基吡咯烷酮按照5:95的質量比攪拌混合成膠體； 步驟2，制漿，將步驟I制得的膠體與負極活性物質、導電劑按3?25:70?95:2?5球磨混合，制得漿料，其黏度在2000-4500cP，即為負極粘合劑。
2.一種使用權利要求1所述的新型負極粘合劑在電池制造中的應用，其方式為將制備好的漿料均勻地涂在集流體上，烘干之后即為負極極片。
3.如權利要求1所述的一種新型負極粘合劑制作方法，其特征在于步驟2中負極活性物質為石墨、納米硅或鈦酸鋰中的一種或幾種，導電劑為碳纖維、乙炔黑或導電碳黑中的一種或幾種。
4.如權利要求3所述的一種新型負極粘合劑制作方法，其特征在于步驟2中負極活性物質為石墨,導電劑為碳纖維時,膠體、負極活性物質和導電劑的質量比為3?10:95?88: 2 ο
5.如權利要求4所述的一種新型負極粘合劑制作方法，其特征在于步驟2中膠體、負極活性物質和導電劑的質量比為8:90:2。
6.如權利要求3所述的一種新型負極粘合劑制作方法，其特征在于步驟2中負極活性物質為納米硅和石墨、導電劑為導電碳黑時，膠體、負極活性物質和導電劑的質量比為10 ?25:85 ?70:5。
7.如權利要求6所述的一種新型負極粘合劑制作方法，其特征在于步驟2中膠體、石墨、納米硅、導電碳黑的配比為15:60:20:5。
8.如權利要求3所述的一種新型負極粘合劑制作方法，其特征在于步驟2中負極活性物質為鈦酸鋰，導電劑為乙炔黑時，膠體、負極活性物質和導電劑的質量比為2?10:93?85:5。
9.如權利要求8所述的一種新型負極粘合劑制作方法，其特征在于步驟2中膠體、負極活性物質和導電劑的質量比為5:90:5。
10.一種權利要求1所述新型負極粘合劑在電池制造中的應用，其特征在于將制備好的漿料均勻地涂在集流體上，烘干之后即為負極極片。
【文檔編號】H01M4/62GK104201387SQ201410364145
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月28日 優(yōu)先權日:2014年7月28日
【發(fā)明者】宮麗媛, 陳坤 申請人:北京萬源工業(yè)有限公司