一种聚吲哚交联聚偏氟乙烯粘结剂以及应用该粘结剂的锂离子电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及锂电池技术领域，具体是一种聚吲哚交联聚偏氟乙烯粘结剂以及应用 该粘结剂的锂离子电池。
【背景技术】
[0002] 锂电池生产制造广泛应用的粘结剂有聚偏氟乙烯以及羧甲基纤维素钠和聚苯丙 橡胶的组合等。用量较大占据了锂电池中组分较多比例，影响容量的发挥问题，并且由于介 电常数高影响锂电池内阻，放电容量，放电时温度等问题。此交联粘结剂除具备粘结性外， 还具有电子导电性，而且导电粘结剂本身的氧化还原特性，既能发挥粘结的作用又能在锂 离子电池正负极中起到导电的作用，从而在减少传统导电添加剂的用量，还能提高锂离子 电池的容量。
[0003] 所谓导电高分子是由具有共辄π键的高分子经化学或电化学"掺杂"使其由绝缘 体转变成导体的一类高分子材料。它完全不同于金属和碳粉末与高分子共混而制成的导电 塑料。通常导电高分子的结构是由有高分子链结构和与链非键合的一价阴离子或阳离子共 同组成。即在导电高分子中，除了具有高分子链外，还含有由"掺杂"而引入的一价对阴离 子（Ρ型掺杂）或对阳离子（η型掺杂）。因此导电高分子不仅具有由于掺杂而带来的金属 (高电导率）和半导体（ρ型和η型）的特性，还具有高分子结构的可分子设计性、可加工性 和密度小等特点。常见的导电高分子有以下几种：聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩、聚苯、聚对苯乙 烯撑、聚苯胺等、聚吲哚等。
[0004] 有机高分子材料成为导体的必要条件是具有能使其内部某些电子或空穴具有跨 键离域移动能力的大η键共辄结构。电子导电聚合物的特征是分子内含有大的共辄η电 子体系。随着η电子共辄体系的增大，离域性增强，当共辄结构达到足够大时，化合物才可 提供电子或空穴等载流子，然后在电场的作用下，载流子可以沿聚合物链作定向运动，从而 使高分子材料导电。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的问题是：克服现有技术的不足，提供一种聚吲哚交联聚偏氟乙烯 粘结剂，能够解决由于粘结剂的介电常数高所导致锂电池内阻高从而影响放电容量，放电 时温度高等实际问题。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种聚吲哚交联聚偏氟乙烯粘 结剂，所述的粘结剂由聚吲哚和聚偏氟乙烯交联聚合而成。
[0007] 进一步地，所述聚吲哚与聚偏氟乙烯的质量比为2~5:5~8。
[0008] 上述聚吲哚交联聚偏氟乙烯粘结剂的制备方法，包括如下步骤：
[0009] (1)将聚吲哚与聚偏氟乙烯用三维搅拌机预混合3_4h，得到混合粉A;
[0010] ⑵将混合粉A冷却至室温（25°C)后，倒入N-甲基吡咯烷酮中，边加入边搅拌， 维持温度在40-60°C，搅拌完成后真空-0.IMPa，并保持压力维持0. 5h，得到混合胶体B;
[0011] (3)向胶体B内加入偶联剂，搅拌2h，维持温度在40-60°C，得到混合胶体C;
[0012] (4)称取交联剂二异氰酸酯和N-甲基吡咯烷酮，室温下搅拌5-10min，得到溶液 D；
[0013] (5)将溶液D迅速加入混合胶体C中，搅拌lh，得到粘结剂F。
[0014] 进一步地，所述步骤（2)中混合粉A的加入时间为0· 5h，整体搅拌时间为4h。
[0015] 进一步地，所述步骤（2)中使用使用双星真空搅拌机，公转转速35-50rpm，分散转 速 800-1000rpm。
[0016] 进一步地，所述步骤（3)中胶体B与偶联剂的质量比为99.9 :0. 1。
[0017] 进一步地，所述步骤（3)中公转转速35-50rpm。
[0018] 进一步地，所述步骤（4)中交联剂二异氰酸酯与N-甲基吡咯烷酮的质量比为1 : 9〇
[0019] 进一步地，所述步骤（4)中公转转速35_50rpm。
[0020] 本发明还提供了应用上述粘结剂的锂离子电池的制备方法，包括如下步骤：
[0021] (1)正负极浆料的制备：
[0022] 正极浆料的制备：称取三元镍钴锰酸锂、粘结剂F、Super-P和KS-6石墨导电剂，先 加入粘结剂F，然后加入KS-6石墨导电剂，搅拌lh;后加入Super-P，搅拌lh;再加入一半的 三元镍钴锰酸锂，搅拌0. 5h;最后加入剩余一半的三元镍钴锰酸锂，搅拌2. 5h;
[0023] 负极衆料的制备：称取人工石墨、粘结剂F和Super-P，先加入粘结剂F，然后加入 Super-P，搅拌lh;再加入一半的人工石墨，搅拌0. 5h;最后加入剩余一半的人工石墨，搅拌 2. 5h；
[0024] (2)正、负极极片的制备：将上述制成的正极浆料涂覆在铝箱上，在80°C下真空烘 烤6h，将负极浆料涂敷在铜箱上，在80°C下真空烘烤8h，后用压片机碾压并滚切成正、负极 极片；
[0025] (3)电池装配：将上述正、负极极片与20μπι厚的聚乙烯隔膜卷绕成圆柱形锂离子 电池电芯，收置于圆柱镀镍电池壳中并进行底部焊接，辊槽。随后，注入电解液，焊接正极 耳，封口，再使用酒精与纯净水清洗电池表面，热风烘干表面水渍，制成测试电池；
[0026] (4)电池化成：将制作好的电池室温静置12h后，按照第一步，恒流0.02C充电 0. 5h;第二步，恒流0. 1C充电2h;第三步，恒流0. 5C充电4h;第四步，恒流恒压使用0. 5C充 电，截止电压3. 95V，截止电流0. 02C;第五步，静置6h后，0. 5C恒流恒压充电至4. 2V截止 电压，截止电流0. 02C。
[0027] 进一步地，所述三元镍钴猛酸锂：粘结剂F:Super-P:KS_6石墨导电剂= 95.5:52.4:1:1，所述人工石墨：粘结剂？：5即6广卩 ：=95.5:52.4:1.5〇
[0028] 进一步地，加入KS-6石墨导电剂，公转转速35rpm，分散800rpm;加入Super-P，公 转转速35rpm，分散lOOOrpm;加入一半的三元镍钴猛酸锂，公转转速35rpm，分散lOOOrpm; 加入剩余一半的三元镍钴猛酸锂，公转转速35rpm，分散600rpm。
[0029] 进一步地，加入Super-P，公转转速50rpm，分散lOOOrpm;加入一半的人工石墨，公 转转速50rpm，分散lOOOrpm;加入剩余一半的人工石墨公，转转速50rpm，分散800rpm。
[0030] 进一步地，所述电解液为L0mol/LLiPF6AEC+EMC+DMC)，所述EC、EMC和DMC的 质量比为1 : 1 : 1。
[0031] 本发明还提供了上述聚吲哚交联聚偏氟乙烯粘结剂在锂离子电池中的应用。
[0032] 本发明具有的优点和积极效果是：
[0033] (1)本发明将具有导电性能的聚B引噪和粘结性较好的聚偏氟乙烯进行化学交联得 至IJ粘结性基本不变但导电性能得到提升的粘结剂，从而提高电池的性能。
[0034] (2)本发明有效地降低了电池内阻，减缓电池内部极化，降低电池放电时候电池本 身欧姆内阻消耗的容量，从而提高放电容量，降低电池放电温度。
【具体实施方式】
[0035] 对比试验
[0036] 只使用聚偏氟乙烯作为粘结剂，不进行交联。
[0037] 聚偏氟乙烯粘结剂的制备方法，包括如下步骤：
[0038] (1)将5kg聚偏氟乙烯，倒入95kgN-甲基吡咯烷酮中，边加入边搅拌，加入时间 为0. 5h，整体搅拌时间为4h，使用使用双星真空搅拌机，公转转速35-50rpm，分散转速 800-1000rpm，维持温度在40-60°C，搅拌完成后真空-0.IMPa，并保持压力维持0. 5h，得到 混合胶体B0。
[0039] 应用上述粘结剂的锂离子电池的制备方法，包括如下步骤：
[0040] (1)正负极浆料的制备：
[0041] 正极衆料的制备：称取95. 5kg三元镍钴猛酸锂、50kg混合胶体BO、lkgSuper-P 和lkgKS-6石墨导电剂，三元镍钴猛酸锂：混合胶体BO:Super-P:KS-6石墨导电剂 =95. 5:50:1:1，先加入混合胶体B0,然后加入KS-6石墨导电剂，公转转速35rpm，分散 800rpm，搅拌lh;后加入Super-P，公转转速35rpm，分散lOOOrpm，搅拌lh;再加入一半的三 元镍钴锰酸锂，公转转速35rpm，分散lOOOrpm，搅拌0· 5h;最后加入剩余一半的三元镍钴锰 酸锂，公转转速35rpm，分散600rpm，搅拌2. 5h;
[0042] 负极浆料的制备：称取95. 5kg人工石墨、50kg混合胶体B0和1. 5kgSuper-P，人工 石墨：混合胶体B0 :Super-P:= 95. 5:50:1. 5,先加入粘结剂F，然后加入Super-P，公转转 速50rpm，分散lOOOrpm，搅拌lh;再加入一半的人工石墨，公转转速50rpm，分散lOOOrpm， 搅拌0· 5h;最后加入剩余一半的人工石墨，转转速50rpm，分散800rpm，搅拌2. 5h;
[0043] (2)正、负极极片的制备：将上述制成的正极浆料涂覆在铝箱上，在80°C下真空烘 烤6h，将负极浆料涂敷在铜箱上，在80°C下真空烘烤8h，后用压片机碾压并滚切成正、负极 极片；
[0044] (3)电池装配：将上述正、负极极片与20μπι厚的聚乙烯隔膜卷绕成圆柱形锂离子 电池电芯，收置于圆柱镀镍电池壳中并进行底部焊接，辊槽。随后，注入电解液，电解液为 1.0mol/LLiPF6パEC+EMC+DMC)，EC、EMC和DMC的质量比为l:l:l，焊接正极耳，封口， 再使用酒精与纯净水清洗电池表面，热风烘干表面水渍，制成测试电池；
[0045](4)电池化成：将制作好的电池室温静置12h后，按照第一步，恒流0.02C充电 0. 5h;第二步，恒流0. 1C充电2h;第三步，恒流0. 5C充电4h;第四步，恒流恒压使用0. 5C充 电，截止电压3. 95V，截止电流0. 02C;第五步，静置6h后，0. 5C恒流恒压充电至4. 2V截止