一种复合粘结剂、负极及二次电池的制作方法

本发明涉及电池，具体涉及一种复合粘结剂、负极及二次电池。

背景技术：

1、极片柔韧性对于电池性能好坏具有重要决定作用，如何制造在应变状态下具有耐久性和高性能的高柔韧性电极引起了人们的极大兴趣。锂离子电池的生产过程中，极片的性能对于电池性能影响非常大，而极片的性能受到浆料性质的影响是极大的。一般来说，制备极片包括浆料制备、在集流体上涂覆、干燥、辊压工艺过程等。这些工艺对锂电池的成品性能有很大影响。而其中负极材料浆料特性和相关的加工工艺是极片制备中最重要的影响因素。

2、常见的提高负极极片柔韧性解决方案有：专利cn115117351 a提供了一种提高paa体系负极片剥离强度和极片柔韧性的方法。通过配方和工艺的优化提高负极片的粘结性能和柔韧性，解决了涂布时开裂掉料的问题，极片柔韧性较好进而提高了辊压、激光切、卷绕和热压的良品率和生产效率。专利cn 111326738a提供了一种硅基负极材料用水性粘结剂，粘结剂各组分的互溶性良好，可以减少硅基负极材料的团聚、提高电极柔韧性，同时提高电极剥离强度和循环性能和提高锂电池的首次库伦效率。

3、但是在负极极片制备过程中，会出现高压实辊压极片掉粉，弯曲极片有开裂现象，这种粉料粘结性差、韧性强引起的极片柔韧性差主要是由于电极浆料的原因，所以重点在于改善负极浆料分散性和粘结性等特性。

4、通过资料及文献查阅可知：如果浆料分散不均，有严重的团聚现象，浆料需要具有良好的沉降稳定性和流变特性，满足极片涂布工艺的要求，并得到厚度均一的涂层，要求电池极片中心的厚度要和边缘处的厚度尽量保持一致，这是电池浆料涂布工艺的难点，羧甲基纤维素钠(cmc)溶液需要在低剪切速率范围内具有高粘度，有助于悬浮固体颗粒，降低颗粒的沉降速率。但是在高剪切速率范围下，需要有较小的剪切粘度，便于涂布。

5、鉴于此，提出本申请。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种复合粘结剂、负极及二次电池，所述的复合粘结剂能够有效的改善浆料分散性和粘结性，解决了涂布时开裂掉料的问题，涂布时具有浆料保湿性，解决了极片剥离强度低，卷绕后棱边掉粉严重的问题，提高负极极片柔韧性性，同时还能够提高极片保液量，从而改善二次电池的电化学性能。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、一种复合粘结剂，包括羧甲基壳聚糖、辅助粘结剂和聚乙烯醇；所述辅助粘结剂包括甲基羟丙基纤维素、羟丙基纤维素、聚氨酯、聚阴离子纤维素醚、羟丙基淀粉醚、羟乙基纤维素醚中的至少一种；

4、所述羧甲基壳聚糖、辅助粘结剂和聚乙烯醇的质量比为(1.8～2.2)：(0.1～0.5)：(0.4～0.8)。

5、本发明创造性的将羧甲基壳聚糖、粘结剂和聚乙烯醇按照特定的质量比进行组合，将其作为粘结剂，能够有效的改善浆料分散性和粘结性，解决了涂布时开裂掉料的问题，涂布时具有浆料保湿性，解决了极片剥离强度低，卷绕后棱边掉粉严重的问题，提高负极极片柔韧性性，同时还能够提高极片保液量，从而改善二次电池的电化学性能，其中所述的羧甲基壳聚糖、粘结剂和聚乙烯醇具有协同增效作用，在本发明特定的配比下，三者协同提高负极极片柔韧性性、提高剥离强度，改善掉粉问题。

6、优选地，所述辅助粘结剂为羟乙基纤维素醚。

7、本发明的发明人研究发现，当采用羟乙基纤维素醚为辅助粘结剂时，溶胀小，有利于电解液吸收，提高动力学性能，ph显中性，减少了粘结剂对箔材的腐蚀，能够更进一步改善掉粉问题，提高极片剥离强度，更进一步提高负极极片柔韧性性，改善二次电池的电化学性能。

8、优选地，所述羧甲基壳聚糖、辅助粘结剂和聚乙烯醇的质量比为2：0.3：0.5。

9、本发明还提供了一种负极，包括负极集流体以及设置在负极集流体至少一个表面上的负极活性材料层，所述负极活性材料层包括负极活性材料、复合粘结剂、导电剂和分散剂，所述复合粘结剂为上述所述的复合粘结剂；所述复合粘结剂在负极活性材料层中的质量百分含量为2.3～3.5％。

10、优选地，所述羧甲基壳聚糖在负极活性材料层中的质量百分含量为1.8～2.2％；

11、所述辅助粘结剂在负极活性材料层中的质量百分含量为0.1～0.5％；

12、所述聚乙烯醇在负极活性材料层中的质量百分含量为0.4～0.8％。

13、本发明的发明人研究发现，所述的复合粘结剂在负极活性材料层的质量百分含量具有显著影响，通过控制在本发明的范围内，能够极大的改善了电池极片涂布效果和辊压极片掉粉现象，提高极片保液量和剥离强度，从而改善电池的电化学性能。

14、优选地，所述羧甲基壳聚糖在负极活性材料层中的质量百分含量为2％；

15、所述辅助粘结剂在负极活性材料层中的质量百分含量为0.3％；

16、所述聚乙烯醇在负极活性材料层中的质量百分含量为0.5％。

17、优选地，所述负极活性材料在负极活性材料层中的质量百分含量为94～96％；

18、所述导电剂在负极活性材料层中的质量百分含量为1～2％；

19、所述分散剂在负极活性材料中的质量百分含量为0.1～0.3％。

20、优选地，所述负极活性材料为石墨粉；

21、所述导电剂为导电炭黑；

22、所述分散剂为羧甲基纤维素钠。

23、本发明还提供了所述的负极的制备方法，包括以下步骤：

24、(1)将羧甲基壳聚糖分为两部分，第一部分羧甲基壳聚糖占总量的40～60％，第二部分羧甲基壳聚糖占总量的40～60％；

25、将分散剂分为两部分，第一部分分散剂占总量的40～60％，第二部分分散剂占总量的40～60％；

26、(2)将负极活性材料、导电剂在搅拌机能够混合均匀，向搅拌机中加入第一部分羧甲基壳聚糖、第一部分分散剂，并加入适量溶剂控制固含量为73～75％，搅拌均匀；

27、(3)向搅拌机中加入第二部分羧甲基壳聚糖、第二部分分散剂，搅拌均匀；

28、(4)向搅拌机中辅助粘结剂，并加入适量溶剂，控制粘度为1500～2500mp·s，

29、(5)向搅拌机中加入聚乙烯醇，搅拌均匀，得到负极浆料；

30、(6)将负极浆料涂敷于负极集流体，使负极集流体的双面面密度达到0.18～0.2g/1256.64mm2，辊压，干燥，剪切，得到负极。

31、本发明还提供了一种二次电池，包括负极，所述负极为上述所述的负极。

32、本发明的有益效果在于：本发明将羧甲基壳聚糖、粘结剂和聚乙烯醇按照特定的质量比进行组合，将其作为粘结剂，能够有效的改善浆料分散性和粘结性，解决了涂布时开裂掉料的问题，涂布时具有浆料保湿性，解决了极片剥离强度低，卷绕后棱边掉粉严重的问题，提高负极极片柔韧性性，同时还能够提高极片保液量，从而改善二次电池的电化学性能。

技术特征：

1.一种复合粘结剂，其特征在于，包括羧甲基壳聚糖、辅助粘结剂和聚乙烯醇；所述辅助粘结剂包括甲基羟丙基纤维素、羟丙基纤维素、聚氨酯、聚阴离子纤维素醚、羟丙基淀粉醚、羟乙基纤维素醚中的至少一种；

2.根据权利要求1所述的复合粘结剂，其特征在于，所述辅助粘结剂为羟乙基纤维素醚。

3.根据权利要求1所述的复合粘结剂，其特征在于，所述羧甲基壳聚糖、辅助粘结剂和聚乙烯醇的质量比为2：0.3：0.5。

4.一种负极，其特征在于，包括负极集流体以及设置在负极集流体至少一个表面上的负极活性材料层，所述负极活性材料层包括负极活性材料、复合粘结剂、导电剂和分散剂，所述复合粘结剂为权利要求1～3任一所述的复合粘结剂；所述复合粘结剂在负极活性材料层中的质量百分含量为2.3～3.5％。

5.根据权利要求4所述的负极，其特征在于，所述羧甲基壳聚糖在负极活性材料层中的质量百分含量为1.8～2.2％；

6.根据权利要求4所述的负极，其特征在于，所述羧甲基壳聚糖在负极活性材料层中的质量百分含量为2％；

7.根据权利要求4所述的负极，其特征在于，所述负极活性材料在负极活性材料层中的质量百分含量为94～96％；

8.根据权利要求7所述的负极，其特征在于，所述负极活性材料为石墨粉；

9.权利要求4～8任一所述的负极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.一种二次电池，其特征在于，包括负极，所述负极为权利要求4～8任一所述的负极。

技术总结本发明公开了一种复合粘结剂、负极及二次电池，属于电池技术领域，所述的复合粘结剂，包括羧甲基壳聚糖、辅助粘结剂和聚乙烯醇；所述辅助粘结剂包括甲基羟丙基纤维素、羟丙基纤维素、聚氨酯、聚阴离子纤维素醚、羟丙基淀粉醚、羟乙基纤维素醚中的至少一种；所述羧甲基壳聚糖、辅助粘结剂和聚乙烯醇的质量比为(1.8～2.2)：(0.1～0.5)：(0.4～0.8)，本发明所述的复合粘结剂能够有效的改善浆料分散性和粘结性，解决了涂布时开裂掉料的问题，涂布时具有浆料保湿性，解决了极片剥离强度低，卷绕后棱边掉粉严重的问题，提高负极极片柔韧性性，同时还能够提高极片保液量和剥离强度，从而改善二次电池的电化学性能。技术研发人员：陈士朋,张伶俐,王康,李纾黎,夏信德,宋颖颖,蔺茂森受保护的技术使用者：广州鹏辉能源科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/12