本发明涉及锂离子电池,具体为一种水性锂离子电池硅碳负极粘结剂及其应用。
背景技术:
1、高比容量硅碳材料被认为是最具应用前景的锂离子电池负极材料,但充/放电过程中硅的体积膨胀效应导致电极材料易粉碎和脱落,易造成电池容量快速衰减,因此开发可靠的硅碳负极粘结剂来提高电池循环稳定性尤为重要。
2、近年来,在环保理念和可持续发展战略的引导下,水性粘结剂由于其绿色无污染和粘结性强的优势备受研究者们的青睐。生漆是我国特色的优质天然产物资源,生漆在提取完漆酚后,剩余残余物占总质量的25~30%,主要组分有树胶质、漆多糖和漆酶等。由于这些成分混合复杂,难以提纯得到纯净单一的组分而常常被研究者们忽视,甚至直接丢弃,这造成了资源的严重浪费。本发明对生漆提取漆酚后的乙醇溶剂中的不溶性物质进行分离,得到了水溶性漆多糖(lps),用其作为粘结剂应用于锂离子电池,初步探索了水溶性物质漆多糖作为粘结剂对电极电化学性能的影响。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种水性锂离子电池硅碳负极粘结剂及其应用,以解决上述背景技术中提出的问题。
2、为了解决上述技术问题,本发明第一方面提供如下技术方案:
3、一种水性锂离子电池硅碳负极粘结剂,其中包括水溶性漆多糖(lps)。
4、进一步的,所述lps是从提取漆酚后的生漆剩余物中提取得到;其提取的过程具体为:(1)将提取漆酚后的生漆剩余物放置于阴凉干燥处,待乙醇挥发后,得到固体剩余物;(2)将固体剩余物和去离子水以1:1质量比混合搅拌12~36h后,重复减压抽滤3~4次,最后干燥滤液,得到lps。
5、进一步的,所述水性锂离子电池硅碳负极粘结剂中还复配包括传统粘结剂。
6、进一步的,所述传统粘结剂包括但不限于聚丙烯腈(pan)。
7、进一步的,所述lps、pan两者复配质量比为(1~3):(1~3)。
8、进一步的,所述lps、pan两者复配质量比为1:1或1:3或3:1。
9、进一步的,所述pan型号为tinctive e124,后文简称e124。
10、pan具有大量的吸电子基团-cn,可以通过氢键和双极偶极作用与被粘结物质形成强氢键,使其结合更为紧密,因此也常被用于作电极粘结剂使用。
11、本发明第二方面提出所述水性锂离子电池硅碳负极粘结剂的应用,其特征在于:将气相沉积硅碳、导电炭(super-p)、所述水性锂离子电池硅碳负极粘结剂按照3:1:1的质量比加入到球磨罐中,以150r/min的转速进行球磨,同时少量多次加入n-甲基吡咯烷酮(nmp),直至混合物呈粘稠状,最后在200r/min的转速下球磨2h,得到浆料,并将其涂覆到铝箔上,加工制成负极。
12、与现有技术相比,本发明所达到的有益效果是:
13、(1)lps可以提高粘结剂的粘结性能,避免长循环过程中活性物质从集流体铝箔上剥落,极大的提高了锂离子电池的电池寿命和电循环性能;
14、(2)本发明改进了锂离子电池的电化学性能,特别是在室温和低温下的放电容量、充放电效率和容量保持率都得到了增强。
1.一种水性锂离子电池硅碳负极粘结剂,其特征在于:所述水性锂离子电池硅碳负极粘结剂中包括水溶性漆多糖;
2.根据权利要求1所述的一种水性锂离子电池硅碳负极粘结剂,其特征在于:所述水溶性漆多糖的提取过程具体为:
3.根据权利要求1所述的一种水性锂离子电池硅碳负极粘结剂,其特征在于:所述水性锂离子电池硅碳负极粘结剂中还复配包括传统粘结剂。
4.根据权利要求3所述的一种水性锂离子电池硅碳负极粘结剂,其特征在于:所述传统粘结剂包括聚丙烯腈。
5.根据权利要求3所述的一种水性锂离子电池硅碳负极粘结剂,其特征在于:所述水溶性漆多糖、传统粘结剂两者复配质量比为(1~3):(1~3)。
6.根据权利要求5所述的一种水性锂离子电池硅碳负极粘结剂,其特征在于:所述水溶性漆多糖、传统粘结剂两者复配质量比为1:1或1:3或3:1。
7.根据权利要求4所述的一种水性锂离子电池硅碳负极粘结剂,其特征在于:所述聚丙烯腈型号为tinctive e124。
8.权利要求1~7中任意一项所述的一种水性锂离子电池硅碳负极粘结剂的应用,其特征在于:将气相沉积硅碳、导电炭、所述水性锂离子电池硅碳负极粘结剂、溶剂球磨均匀,得到浆料,并将其涂覆到铝箔上,加工制成锂离子电池硅碳负极。
9.根据权利要求8所述的一种水性锂离子电池硅碳负极粘结剂的应用,其特征在于:所述气相沉积硅碳、导电炭、所述水性锂离子电池硅碳负极粘结剂三者的质量比为3:1:1。
