萜烯树脂基复合粘结剂在电化学储能器件中的用图
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种粘结剂，具体涉及一种砲稀树脂基复合粘结剂在电化学储能器件 中的用途。
【背景技术】
[0002] 在电池或超级电容器制造过程中，均需使用粘结剂将电极活性物质粘结加工。粘 结剂是用来将电极活性物质和导电剂粘附在集流体上的高分子化合物。长期以来，在锂离 子电池工业的规模化生产中，主要采用聚偏氟乙烯（PVDF)作粘结剂、有机溶剂N-甲基吡咯 烷酮（NMP)等作分散剂。但由于PVDF存在自身的缺点，如电子和离子导电性差，在电解液 中有一定的溶胀，且与金属锂、Li xC6在较高温度下发生放热反应，存在较大的安全隐患。此 外，PVDF的杨氏模量相对较高，极片的柔韧性不够好，吸水后分子量下降，粘性变差，因此， 对环境的湿度要求比较高，能耗大，生产成本高。同时PVDF使用的有机溶剂NMP易挥发、易 燃、易爆，且毒性大。NMP的挥发不仅严重危害生产车间工作人员的身体健康，而且会造成 严重的环境污染，回收费用高。因此，寻找可以替代有机溶剂型PVDF的新型绿色水系粘结 剂具有深远的意义，已逐渐成为锂离子电池粘结剂的重要发展方向，以满足现代社会对于 绿色节能生产的需求。萜烯树脂（C 5H8)n，又称聚萜烯或蒎烯树脂，广泛存在于植物体和海洋 生物体内的天然来源碳氢化合物，具有低气味、无毒、不结晶、耐稀酸稀碱、耐热、耐光、抗老 化、粘接力强、高附着力、热稳定性好，相容性和溶解性好等诸多优点，被广泛地用作压敏粘 合剂、热熔粘合剂、增粘剂等的基体，应用于涂料、橡胶、塑料、印刷、卫生和食品包装、离子 交换树脂、钾肥增效剂等工业中。本发明申请人于2014年提交了天然高分子萜烯树脂基水 系粘结剂及其在锂离子电池负极或超级电容器上应用的发明专利（201410229082. 7)，技术 效果良好。此外，JP5-74461采用羧甲基纤维素（CMC)与丁苯橡胶乳液（SBR)混合作为锂 离子电池负极材料的水系粘结剂，已经得到了迅速的发展，并广泛商业应用于锂离子电池 石墨负极片的制备。但在锂电池正极还未能商业化应用，其主要原因是由于正极材料电位 平台相对较高，与石墨负极材料比较正极材料通常导电性很差，还存在易团聚和难分散等 问题。此外，正极材料和负极材料对水性粘结剂的技术要求不同，与负极材料相比，正极 材料水性粘结剂需要更高的抗氧化性，能耐高电位反复充放电循环，而负极材料的水性粘 结剂则需要更好的耐还原性能。与负极材料相比，正极材料对电池的性能起着更关键的作 用。因此，正极材料用水系粘结剂是锂电池行业相关材料研发的技术前沿。然而，目前锂 离子电池正极所使用的PVDF粘结剂价格昂贵，迫切需要研究开发新型的锂离子电池正极 水系粘结剂以及降低生产成本。本发明萜烯树脂基复合粘结剂应用于锂离子电池正极或超 级电容器中，能显著提高其高倍率性能和循环稳定性，降低电化学界面阻抗。与目前锂离子 电池正极PVDF粘结剂体系比较，萜烯树脂原料来源广泛，绿色环保，成本低廉。研究开发新 型的萜烯树脂基复合粘结剂，对解决正极浆料的分散性，推动锂离子电池和超级电容器电 极片制备的绿色工艺发展，降低生产成本，以及推动锂离子电池产业的技术进步，乃至推动 电动汽车等战略新兴产业的发展具有重要意义。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供了一种萜烯树脂基复合 粘结剂在制备锂离子电池正极电极片或超级电容器电极片中的用途。本发明提供了一种锂 离子电池正极电极片，本发明还提供了一种超级电容器电极片，本发明还提供了一种锂离 子电池和一种超级电容器。
[0004] 为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：萜烯树脂基复合粘结剂在制备锂离 子电池正极电极片或超级电容器电极片中的用途。
[0005] 优选地，所述砲稀树脂基粘结剂为砲稀树脂基水系粘结剂或砲稀树脂基油性粘结 剂；
[0006] 所述萜烯树脂基水系粘结剂包含水溶性萜烯树脂乳液和水溶性高分子助剂，所述 水溶性高分子助剂为羧甲基纤维素、聚丙烯酸及其金属盐中的一种或几种，所述萜烯树脂 乳液中的萜烯树脂和所述水溶性高分子助剂的质量比为50:1~1:50 ;
[0007] 所述萜烯树脂基油性粘结剂包含油溶性萜烯树脂和油溶性高分子助剂，所述油溶 性高分子助剂为聚偏氟乙烯（PVDF)，所述油溶性萜烯树脂和聚偏氟乙烯的质量比为1:4~ 1:50〇
[0008] 本发明提供了一种锂离子电池正极电极片，所述锂离子电池正极电极片包括集流 体和负载在集流体上的锂离子电池正极浆料；所述锂离子电池正极浆料包括正极活性材 料、导电剂、粘结剂和溶剂；
[0009] 所述粘结剂为萜烯树脂基复合粘结剂；且所述正极活性材料、导电剂和粘结剂的 质量比为正极活性材料：导电剂：粘结剂=70~95:1~20:4~10。
[0010] 优选地，所述粘结剂为萜烯树脂基水系粘结剂，所述萜烯树脂基水系粘结剂包含 水溶性萜烯树脂乳液和水溶性高分子助剂，所述水溶性高分子助剂为羧甲基纤维素、聚丙 烯酸及金属盐中的一种或几种，所述萜烯树脂乳液中的萜烯树脂和所述水溶性高分子助剂 的质量比为50:1~1:50 ;所述溶剂为水。本发明所述萜烯树脂乳液为萜烯树脂和高分子表 面活性剂乳化而成，本发明所用萜烯树脂乳液或萜烯树脂固体可直接购买于市场。更优选 地，所述萜烯树脂乳液中萜烯树脂的质量浓度为55%，所述萜烯树脂乳液的粘度为3000~ 8000mPa · s〇
[0011] 优选地，所述粘结剂为砲稀树脂基油性粘结剂，所述砲稀树脂基油性粘结剂包含 油溶性萜烯树脂和油溶性高分子助剂，所述油溶性高分子助剂为聚偏氟乙烯（PVDF)，所述 油溶性萜烯树脂和聚偏氟乙烯的质量比为1:4~1:50,所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
[0012] 优选地，所述正极活性材料为磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂或三元材料的一种或多 种；所述导电剂为导电碳材料；所述集流体为铝箱集流体；
[0013] 所述锂离子电池正极浆料的固体含量为30~75%，锂离子电池正极浆料的粘度 为3000~8000mPa · s。更优选地，所述导电剂为乙炔黑。
[0014] 本发明提供了一种超级电容器电极片，所述超级电容器电极片包括集流体和负载 在集流体上的电极浆料；所述电极浆料包括活性材料、导电剂、粘结剂和溶剂；
[0015] 所述粘结剂为萜烯树脂基油性粘结剂；且所述活性材料、导电剂和粘结剂的质量 比为活性材料：导电剂：粘结剂=70~95:1~20:4~10。
[0016] 优选地，所述萜烯树脂基油性粘结剂包含油溶性萜烯树脂和油溶性高分子助剂， 所述油溶性高分子助剂为聚偏氟乙烯（PVDF)，所述油溶性萜烯树脂和聚偏氟乙烯的质量比 为1:4~1:50,所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
[0017] 优选地，所述活性材料为活性炭；所述导电剂为导电碳材料；所述集流体为铝箱 集流体；
[0018] 所述超级电容器电极片电极浆料的固体含量为30~75%，超级电容器电极片电 极浆料的粘度为3000~8000mPa · s。更优选地，所述导电剂为乙炔黑。
[0019] 本发明提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池包含上述所述的锂离子电池正极 电极片。
[0020] 本发明提供了一种超级电容器，所述超级电容器包含上述所述的超级电容器电极 片。
[0021] 本发明的有益效果在于：本发明提供了一种萜烯树脂基复合粘结剂在制备锂离子 电池正极电极片或超级电容器电极片中的用途。与现有技术相比，本发明具有以下优势：
[0022] 1)本发明提供的萜烯树脂基水系粘结