复合粘结剂、负极浆料、硅负极片及锂离子电池.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113258071A(43)申请公布日2021.08.13(21)申请号202110605545.5(22)申请日2021.05.31(71)申请人蜂巢能源科技有限公司地址213200江苏省常州市金坛区鑫城大道8899号(72)发明人常兴奇李树人(74)专利代理机构北京康信知识产权代理有限责任公司11240代理人梁文惠(51)Int.Cl.H01M4/62(2006.01)H01M4/134(2010.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书1页说明书9页(54)发明名称复合粘结剂、负极浆料、硅负极片及锂离子电池(57)摘要本发明提供了一种复合粘结剂、负极浆料、硅负极片及锂离子电池。该复合粘结剂包括全氟磺酸、聚偏二氟乙烯及溶剂。全氟磺酸作为一种柔性粘结剂能有效增强极片的韧性，减少电极开裂的现象，从而维持硅负极结构的完整性，减少活性物种的损失，提升电池的循环性能。且全氟磺酸本身能与硅负极材料表面形成较强的氢键，因此全氟磺酸对Si材料具有优良的粘结作用，同时，全氟磺酸能有效缓解PVDF在电解液中的溶胀效应，保证极片的3D粘结网络结构，进而使锂电池具有较高的容量保持率，因而，将全氟磺酸和PVDF结合作为复合粘结剂使用能够使二者之间更充分地进行协同，从而既提高了粘结剂对硅材料的粘结强度，又提高了锂电池的整体电学性能。CN113258071ACN113258071A权利要求书1/1页1.一种复合粘结剂，其特征在于，所述复合粘结剂包括全氟磺酸、聚偏二氟乙烯及溶剂。2.根据权利要求1所述的复合粘结剂，其特征在于，所述全氟磺酸和所述聚偏二氟乙烯的质量比为2:1～4:1，优选为3:1。3.根据权利要求1或2所述的复合粘结剂，其特征在于，所述全氟磺酸为C3～C10的全氟磺酸，优选所述全氟磺酸选自全氟丁基磺酸、全氟戊基磺酸、全氟己基磺酸、全氟庚基磺酸、全氟辛基磺酸中的任意一种或多种。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的复合粘结剂，其特征在于，所述复合粘结剂中的所述全氟磺酸的质量浓度为0.2～10wt％。5.根据权利要求1所述的复合粘结剂，其特征在于，所述溶剂选自N‑甲基吡咯烷酮、丙酮、四氢呋喃、二甲基亚砜中的任意一种或多种。6.一种负极浆料，所述负极浆料包括胶液、硅材料以及导电剂，其特征在于，所述胶液为权利要求1至5中任一项所述的复合粘结剂。7.根据权利要求6所述的负极浆料，其特征在于，所述硅材料与所述导电剂的质量比为40～50:20～30，所述硅材料与所述复合粘结剂中全氟磺酸的质量比为2～5:100。8.根据权利要求6或7所述的负极浆料，其特征在于，所述导电剂选自导电炭黑、石墨、乙炔黑、碳纳米管、石墨烯中的任意一种或多种，所述硅材料包括Si、SiC、SiO2、SiO中的任意一种或多种。9.一种硅负极片，包括集流体和负极主体，其特征在于，所述负极主体由权利要求6至8中任一项所述的负极浆料制备而成。10.一种锂离子电池，包括正极片、负极片以及电解液，其特征在于，所述负极片为权利要求9所述的硅负极片。2CN113258071A说明书1/9页复合粘结剂、负极浆料、硅负极片及锂离子电池技术领域[0001]本发明涉及锂离子电池技术领域，具体而言，涉及一种复合粘结剂、负极浆料、硅负极片及锂离子电池。背景技术[0002]锂离子电池具有能量密度高、无记忆效应、宽的使用温度、高的电压窗口等优势而被广泛用于高能量密度的电池产品中。随着人们对电池能量密度需求日益增长，采用叠片工艺的锂离子电池崭露头角，具有更高的能量密度以及更好的循环性能。随着电器产业智能化发展以及电动汽车的普及，人们对锂离子电池的需求呈爆炸式增长，但电池的安全性的问题日益突出、电池的生产成本也在快速地提升。[0003]其中，随着电动汽车的发展，对电动汽车的里程数的需求持续上升，车企纷纷推出高里程电动汽车，从500公里一直到1000公里的电动汽车在市场上层出不穷。各种电池企业也推出能量密度高达300Wh/kg的单体电池，以期望电动汽车的里程数能超过1000公里，从成本的角度上讲，电池的里程数超过1000公里，充放电1500次的电动汽车的使用成本远低于燃油汽车，且有更好的用户体验感。而通过采用硅碳负极材料和高镍正极材料的匹配才能提升电池的整体能量密度，取得大于300Wh/kg的能量密度的电池。问题是硅的理论比容量虽可达4200mAh/g，但是在嵌锂过程中体积膨胀高达300％，这不仅会造成Si材料自身的粉化和破碎，同时也会造成电极极片的脱落和裂纹的产生，从而导致锂电池的电学性能较差。[0004]PVDF(聚偏二氟乙烯)作为锂电池的标准粘结剂，其本身在材料表面表现出很好的稳定性。但是，一方面PVDF对硅材料表面仅能依