一種復合粘結劑及應用復合粘結劑的電池電容正極漿料的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種粘結劑，尤其涉及一種復合粘結劑及應用復合粘結劑的電池電容正極漿料。
【背景技術】
[0002]鋰離子混合超級電容器兼具鋰離子電池和超級電容器的雙重特性，它比常規超級電容器的能量密度大，比鋰離子電池功率密度高，壽命長，安全性高，有望應用于電動汽車、電氣設備、軍事和航空航天設施等高能量大功率型電子產品領域。
[0003]尖晶石Li4Ti5012理論比容量為177mAh/g，在鋰離子脫嵌過程中幾乎為零應變材料，在鋰離子電池中表現出極好的循環性能和倍率性能。但因平均鋰脫嵌電位較高(1.55Vvs.Li/Li+)，相對于其他負極材料并沒有表現出太多的能量密度優勢，限制其作為商用鋰離子電池負極材料的應用。LiMn204廉價易得，容易制備且無毒，可以用作正極材料。使用LiMnA/LiJi^^系組裝混合電池電容具有安全性高、循環壽命長、成本低和快速充放等優異的性能。
[0004]但是，LiMn204/Li4Ti5012體系中兩者的導電性都比較差，因此需要在體系中加入導電劑。而粘結劑作為電池電容正負極的重要組成部分，它不僅可以將活性物質與導電劑牢固的粘結在集流體上還能幫助活性物質和導電劑之間形成良好的導電網絡。一般粘結劑需要粘結性好、不易在電解液中溶解、不發生不可逆的化學和電化學反應、有限度的溶脹和膨脹。目前，在電池電容中常用的粘結劑有PVDF，PTFE，CMC，SBR等。但是PVDF需要溶解在有機溶劑中，毒性大，價格高，且其在有機電解液中易溶脹；PTFE是乳液狀態，分散性較差；CMC，SBR—般只適用于負極中，在高電位的正極中容易分解。因此有必要尋找安全、廉價、尚效的水系粘結劑。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是針對現有技術中存在的上述問題，提出了一種粘結性好、安全、成本低、能夠幫助活性物質和導電劑之間構建良好的導電網絡且在有機溶劑中穩定存在、能有效提高電池電容的能量密度和功率密度的復合粘結劑。
[0006]本發明的目的可通過下列技術方案來實現:一種復合粘結劑，該復合粘結劑為將粘結劑溶于分散介質中形成的濃度為0.5-2(^1:%的溶液，
[0007]其中，分散介質為去離子水，粘結劑為LA132、PEO、PEG、PAAS、明膠中的一種或多種。
[0008]本發明復合粘結劑屬于水系粘結劑，它的粘結性好、安全、成本低、能夠幫助活性物質和導電劑之間構建良好的導電網絡且在有機溶劑中穩定存在、能有效提高電池電容的能量密度和功率密度。
[0009]另外，本發明粘結劑不僅能包覆在活性物質和導電劑表面，形成彈性空間，可以適應電極充放電過程中的體積變化，同時還能提高漿料分散性，使電極形成良好的導電網絡。
[0010]在上述的一種復合粘結劑中，PEO的相對分子質量為105-107。本發明相對分子質量范圍內的ΡΕ0具有更好的粘結性。
[0011]在上述的一種復合粘結劑中，PEG為 PEG-200、PEG-400、PEG-6000、PEG-8000、PEG-10000, PEG-20000中的一種或多種。本發明所選取的PEG具有更好的粘結性。
[0012]本發明另一個目的在于提供應用上述復合粘結劑的電池電容正極漿料，正極漿料為活性炭、導電劑、粘結劑、LiMn204溶于分散介質中形成的溶液，活性炭、導電劑、粘結劑和LiMn204的質量比為(1-10): (1-10): (1-10): 100。
[0013]在上述的應用復合粘結劑的電池電容正極漿料中，活性炭、導電劑、粘結劑和LiMn204的質量比為(3-8): (4-7): (5-10): 100。
[0014]在上述的應用復合粘結劑的電池電容正極漿料中，正極漿料的制備方法為:先將粘結劑溶于分散介質中形成濃度為0.5-20wt%的溶液，然后按質量比添加活性炭、導電劑和LiMn204配制成正極楽料。
[0015]在上述的應用復合粘結劑的電池電容正極漿料中，導電劑為導電炭黑、導電石墨、碳納米管中的一種或多種。
[0016]本發明正極漿料中含有上述復合粘結劑，復合粘結劑能夠幫助正極活性物質LiMn204和導電炭黑之間構建良好的導電網絡，且在有機溶劑中穩定存在，能有效提高電池電容的能量密度和功率密度。另外，本發明復合粘結劑還能包覆在正極活性物質LiMn204和導電炭黑表面，形成彈性空間，可以適應電極充放電過程中的體積變化，同時還能提高漿料分散性，使電極形成良好的導電網絡。
[0017]作為優選，本發明電池電容的負極漿料為活性炭、導電劑、粘結劑、Li4Ti5012溶于分散介質中形成的溶液，活性炭、導電劑、粘結劑和1^4115012的質量比為
(1-10):(1-10):(1-10):100ο
[0018]作為優選，活性炭、導電劑、粘結劑和1^4115012的質量比為(3-8): (4-7):(5-10):100ο
[0019]作為優選，負極漿料的制備方法為:先將粘結劑溶于分散介質中形成濃度為
0.5-20wt%的溶液，然后按質量比添加活性炭、導電劑和Li4Ti5012配制成負極漿料。
[0020]作為優選，導電劑為導電炭黑、導電石墨、碳納米管中的一種或多種。
[0021 ] 本發明負極漿料中也含有上述復合粘結劑，復合粘結劑能夠幫助負極活性物質1^4115012和導電炭黑之間構建良好的導電網絡，且在有機溶劑中穩定存在，能有效提高電池電容的能量密度和功率密度。另外，本發明復合粘結劑還能包覆在負極活性物質1^4115012和導電炭黑表面，形成彈性空間，可以適應電極充放電過程中的體積變化，同時還能提高漿料分散性，使電極形成良好的導電網絡。
[0022]與現有技術相比，本發明具有以下幾個優點:
[0023]1.本發明復合粘結劑是一種粘結性好、安全、成本低的水系粘結劑，不僅能夠幫助活性物質和導電劑之間構建良好的導電網絡且在有機溶劑中穩定存在，還能有效提高電池電容的能量密度和功率密度。
[0024]2.本發明復合粘結劑不僅能包覆在活性物質和導電劑表面，形成彈性空間，可以適應電極充放電過程中的體積變化，同時還能提高漿料分散性，使電極形成良好的導電網絡。
[0025]3.本發明正、負極漿料中添加了復合粘結劑，復合粘結劑能夠幫助活性物質和導電炭黑之間構建良好的導電網絡，且在有機溶劑中穩定存在，能有效提高電池電容的能量密度和功率密度。
【具體實施方式】
[0026]以下是本發明的具體實施例，對本發明的技術方案作進一步的描述，但本發明并不限于這些實施例。
[0027]實施例1:
[0028]在100ml去離子水中加入(λ 5g PPAS，機械攪拌40min，制得PPAS溶液。在100ml去離子水中加入15g PEG-200，機械攪拌40min，制得PEG膠。然后將PEG膠、活性炭、導電炭黑、LiMn204混合，并進行高速攪拌lh，攪拌速度為4000r/min，再加入PPAS溶液，高速攪拌30min，制成正極楽料。其中正極楽料中粘結劑、活性炭、導電炭黑、LiMn204的質量比為5:6:8:100ο
[0029]以Li4Ti5012作為負極活性物質，用相同的方法制備成負極漿料，其中負極漿料中活性炭、導電炭黑、粘結劑、Li4Ti5012的質量比為5:6:8:100。
[0030]最后將正極漿料形成于集流體上制備成正極，負極漿料形成于集流體上制備成負極，再與電解液、隔膜、外殼組裝成軟包裝電池，測試其在0.5C倍率下(1C= 150mAh/g)放比容量為119.2mAh/g。
[0031]實施例2:
[0032]在100ml去離子水中加入16g LA132，機械攪拌30min，制得LA132乳液。在100ml去離子水中加入0.3g ΡΕ0，機械攪拌30min，制得PEO膠，其中，ΡΕ0為相對分子質量在105-107范圍內白色流動粉末。然后將ΡΕ0膠、活性炭、導電炭黑、LiMn 204混合，并進行高速攪拌lh，攪拌速度為4000r/min。再加入LA132乳液，高速攪拌30min，攪拌速度為4000r/min，制成正極楽料。其中正極楽料中粘結劑、活性炭、導電炭黑、LiMn204的質量比為5:6:8:100。
[0033]以Li4Ti5012作為負極活性物質，用相同的方法制備成負極漿料，其中負極漿料中活性炭、導電炭黑、粘結劑、Li4Ti5012的質量比為5:6:8:100。
[0034]最后將正極漿料形成于集流體上制備成正極，負極漿料形成于集流