羧基纤维素钠在锂离子电池中的应用

第6卷第4期2017年7月

储能科学与技术

Energy Storage Science and Technology

Vol.6N o.4

Ju l.2017

f研究开发1

羧基纤维素钠在锂离子电池中的应用

黄庆华，秦杏，张娜

(天津力神电池股份有限公司，天津300384)

摘要：通过两种结构参数的水溶性黏结剂羧曱基纤维素钠（C M C)应用于锂离子电池，研究了对石墨负极浆 料稳定性及电化学性能的影响。结果表明：取代度较大（0.85 )、分子量高（650000 )的CM C比更低取代度（0.65 ) 和分子量（250000)的CM C具有较好的溶解性和更高的黏度，更容易完全吸附在石墨颗粒表面。吸附的CMC 之间的相互斥力使石墨颗粒在水溶液中分散均匀，从而有利于负极浆料体系的稳定和涂布，使锂离子电池具有 较好的电化学性能。

关键词：羧曱基纤维素钠（C M C);取代度；分子量；石墨负极；电化学性能

doi: 10.12028/j.issn.2095-4239.2017.0102

中图分类号：TM 921.9 文献标志码：A 文章编号：2095-4239 (2017) 04-806-04 The use of sodium carboxym ethyl cellulose in lithium-ion batteries

HUANG Qinghua,QINXing,ZHANG Na

(Tianjin Lishen Battery Joint-Stock Co., Ltd., Tianjin 300384, China)

Abstract:The influence of water-soluble binder,sodium carboxymethyl c e l l u l o s e (C M C)with two

d i f f

e r e n t s t r u c t u r e s,was investigated on the s t a b i l i t y o

f graphite anode s l u r r y f o r lithium-ion b a t t e r i e s

and the associated electrochemical performance.C M C with a higher degree of s u b s t i t u t i o n (DS)of

0.85 and a higher molecular mass of650000 was found t o be adsorbed more on the graphite p a r t i c l e

surface compared with a lower DS of0.65 and a lower molecular mass of250000. This was a t t r i b u t e d t o higher viscosity and b e t t e r s o l u b i l i t y of the higher DS and molecular mass.Based on repulsive

i n t e r a c t i o n s between the adsorbed C M C,the graphite p a r t i c l e s were well dispersed i n the aqueous

medium.I t was concluded t h a t a high DS with a high molecular mass would improve the s t a b i l i t y of graphite anode s l u r r i e s and hence enhance the electrochemical performance of Lithium-ion b a t t e r i e s.

Key words:sodium carboxymethyl c e l l;degree of s u b s t i t u t i o n;molecular weight;graphite anode;

electrochemical performance

锂离子电池自商业化以来，以其较高的能量密 度、长循环寿命等特有的电性能优势得以广泛应用。目前，在商业化的锂离子电池生产中，负极普遍釆 用了水性体系，使用羧甲基纤维素钠（C M C)和丁 苯橡胶（S B R)等水溶性黏结剂取代了油系PVDF 黏结剂。水性黏结剂降低了生产成本、对环境友好、电极易于烘干。其中C M C作为辅助黏结剂是锂离 子电池负极的重要组成部分，在负极浆料的制作过 程及电池性能上发挥了关键作用。

收稿日期：2017-05-14;修改稿日期：2017-06-20。

第一作者：黄庆华（1977— )，男，博士，工程师，主要研究方向为锂 离子电池，E-mail:hqh0583@https://www.360docs.net/doc/958470055.html,;通讯联系人：张娜，博士，高 级工程师，E-mail：Zhangna@https://www.360docs.net/doc/958470055.html,〇

羧甲基纤维素钠（C M C)是一种线性高分子纤 维素醚，作为增稠剂、黏结剂、稳定剂等在工业生 产中广泛应用。在C M C分子上既含有未经过羧基 改性的疏水主链，又含有经过羧基改性的亲水主链，在一定浓度的水性石墨负极浆料中，C M C中疏水性 的主链通过吸附包覆在石墨、导电剂等表面疏水性 的颗粒表面，吸附的C M C分子之间的相互斥力使 石墨颗粒分散均匀；同时亲水性又能使其悬浮在水 溶液中，起到分散和稳定作用[1]。C M C产品水溶液 的溶解性、黏度及与石墨的亲和性受其分子量、取 代度浓度及p H等参数影响。其中分子量和取代度 等结构参数决定了石墨颗粒表面上C M C的吸附量。分子量较大、取代度较高的C M C 具有较高的黏度