一種鋰離子電池用導(dǎo)電粘結(jié)劑及其制備方法

摘要

該導(dǎo)電粘結(jié)劑實(shí)現(xiàn)粘結(jié)劑與導(dǎo)電劑合二為一，從而可提高極片活性物質(zhì)的含量，進(jìn)一步提升電芯能量密度。

12月25日，華為的一項(xiàng)鋰電池相關(guān)專利獲得國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授權(quán)，發(fā)明名稱為“一種鋰離子電池用導(dǎo)電粘結(jié)劑及其制備方法、鋰離子電池電極極片及制備方法和鋰離子電池”。

根據(jù)描述，該導(dǎo)電粘結(jié)劑兼具良好的導(dǎo)電性能和粘結(jié)性能，且具有一定的強(qiáng)度，不但能提高電極極片導(dǎo)電性，而且在低添加量下，能實(shí)現(xiàn)更好地與活性物質(zhì)（例如鈷酸鋰、石墨、硅等）結(jié)合的效果，可大大降低電芯內(nèi)阻，并能有效抑制活性物質(zhì)的粉化。

此外，該導(dǎo)電粘結(jié)劑實(shí)現(xiàn)粘結(jié)劑與導(dǎo)電劑合二為一，從而可提高極片活性物質(zhì)的含量，進(jìn)一步提升電芯能量密度。

專利顯示，這種鋰離子電池用導(dǎo)電粘結(jié)劑由石墨烯以及接枝在石墨烯表面的第一粘結(jié)劑和第二粘結(jié)劑組成。

其中石墨烯用量占總質(zhì)量的0.1%~10%，石墨烯粒子厚度為5nm~50nm，D50粒徑50nm~5000nm。第一粘結(jié)劑質(zhì)量占比20%~50%，第二粘結(jié)劑采用聚丙烯酸和聚酰亞胺等材料，通過(guò)化學(xué)鍵與第一種粘結(jié)劑結(jié)合。

當(dāng)前，顯著提升鋰離子電池能量密度的技術(shù)方案之一，是將現(xiàn)有的石墨負(fù)極材料替換為硅等合金材料。然而硅在循環(huán)過(guò)程中會(huì)發(fā)生體積膨脹從而脫落，導(dǎo)致電池壽命迅速衰減。

華為這項(xiàng)專利描述了導(dǎo)電粘結(jié)劑抑制硅顆粒粉化膨脹的效果，如下圖，1為硅顆粒，2為石墨烯，3為接枝在石墨烯上的粘結(jié)劑分子鏈。

（導(dǎo)電粘結(jié)劑抑制硅顆粒粉化膨脹的效果示意圖）

硅顆粒被限制在這個(gè)中空結(jié)構(gòu)中，即使發(fā)生膨脹，也不會(huì)損失性能。當(dāng)硅顆粒嵌鋰膨脹時(shí)，粘結(jié)劑高分子鏈伸展，為體積膨脹提供應(yīng)力釋放空間；當(dāng)硅顆粒脫鋰收縮時(shí)，粘結(jié)劑高分子鏈再次纏繞收縮，使得石墨烯與硅始終保持接觸。

（首次充放電效率和容量保持率的測(cè)試結(jié)果）

通過(guò)這項(xiàng)專利制成的兩種扣式原型電池，在經(jīng)過(guò)50次循環(huán)之后，容量保持率均達(dá)到90%以上，放電效率達(dá)到97%、98%。

專利提到，制備得到的鋰離子電池用導(dǎo)電粘結(jié)劑可以有效緩沖充放電過(guò)程中活性材料的體積變化帶來(lái)的負(fù)面影響，提高電池的循環(huán)特性，且該鋰離子電池用導(dǎo)電粘結(jié)劑同時(shí)作為導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑，可提高正負(fù)極嵌鋰活性物質(zhì)含量，進(jìn)而提升電芯能量密度。

參考文獻(xiàn)：

華為技術(shù)有限公司.一種鋰離子電池用導(dǎo)電粘結(jié)劑及其制備方法、鋰離子電池電極極片及制備方法和鋰離子電池:中國(guó),CN107369835B[P].2020-12-25.

責(zé)任編輯：lq