一种锂离子电池用粘结剂及使用该粘结剂的锂离子电池制造技术

本发明专利技术属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池用粘结剂及使用该粘结剂的锂离子电池。该粘结剂包括含锂盐支链的聚合物，作为一种导电型粘结剂，其除了具有较好的粘结强度外，它的突出特点是，具有大的电导率，由于其支链中含有‑COOLi，能够解离出锂离子，使粘结剂在电场作用下变成了可导电的聚合物，其可以加速离子的传输速度，这样一方面提高了离子电导率，另一方面提高了大电流充放电下的电池容量和电池充放电循环的倍率性能；而且，其在低温下仍能保持较低的粘度，使粘结剂的粘结阻力相应下降，这样有利于Li+在粘结剂中的快速传导，从而起到改善低温性能的效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锂离子电池
，尤其涉及一种锂离子电池用粘结剂及使用该粘结剂的锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池是目前研究最广泛、最深入的能量存储装置之一，因其具有高容量密度、高循环寿命、绿色环保、使用温度范围宽及安全性能高等优点，被广泛的应用到智能手机、平板电脑、电动汽车等领域。而锂离子电池的电极片性能是决定锂离子电池性能的关键因素之一，其主要由电极活性材料、导电剂、粘结剂及集流体(铜箔或铝箔等)组成；其中粘结剂用于粘结电极活性材料和导电剂颗粒，同时将它们粘结在金属集流体表面。因此粘结剂力学性能的优劣与电池的循环寿命密切相关，如果力学性能不佳，容易引起电极片在电化学循环过程中粉化，导致电极材料从集流体表面脱落，失去电化学储能性能。此外，当粘结剂的电化学稳定性不好时，在电极电化学过程中粘结剂的一些功能基团可与锂离子发生不可逆的化学反应，从而导致电池的可逆容量下降。也就是说，粘结剂是锂离子电池的重要组成部分，其直接影响到锂离子电池的电化学性能；优异的粘结剂可以提高锂离子电池的循环性能和倍率性能；否则会造成锂离子电池性能的衰减，甚至无法工作。目前锂离子电池最常用的粘结剂主要有聚偏氟乙烯(PVDF)、羧甲基纤维素钠(CMC)和丁苯橡胶(SBR)等。PVDF粘结剂是工艺技术上较为成熟的一种粘结剂，具有较好的粘结性能，但是使用这种粘结剂制备电极片需要消耗大量的较高沸点的N-甲基吡咯烷酮(NMP)有机溶剂，成本高，环境污染大，而且PVDF粘结剂在一些常用的电解液中容易溶胀，导致电极稳定性下降。CMC和SBR粘结剂通常配合使用，这类粘结剂常以水为溶剂，成本低、环境友好、应用广泛，但该类粘结剂力学性能不好，导电性能差。特别地，对于一些在充放电循环过程中具有显著体积变化的高容量电极材料(如硅，二氧化锡负极等)，这些常用的粘结剂是无法满足实际需要的。有鉴于此，确有必要研发一种力学性能好、稳定性好的新型粘结剂以提升锂离子电池的循环性能、倍率性能和低温性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对现有粘结剂导电性和稳定性差的不足，而提供一种锂离子电池用粘结剂，以提升锂离子电池的循环性能、倍率性能和低温性能。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种锂离子电池用粘结剂，所述粘结剂包括含锂盐支链的聚合物，所述含锂盐支链的聚合物选自式(Ⅰ)、式(Ⅱ)和式(Ⅲ)中的至少一种，其中，R1、R2各自独立的选自氢原子、卤素原子、氰基、羟基、C1-20烷基、C1-10芳香基、C1-10烷氧基、C1-10烷酰氧基或C1-10烷酰胺基；m为1～100的整数，n为50～2500的整数，X为0～50的整数。本专利技术含锂盐支链的聚合物可通过羧酸锂及其衍生物与含有碳碳双键的丁苯橡胶发生加成反应获得，即在现有粘结剂丁苯橡胶上引入了有机锂盐支链，其中，有机锂盐支链可通过加成反应形成在丁苯橡胶的2号位(式Ⅰ)或3号位(式Ⅱ)，也可以通过先加成再取代的方式在丁苯橡胶的2号位和3号位形成双锂盐支链(式Ⅲ)。相比于单锂盐支链，双锂盐支链由于含有两个-COOLi，因而具有更加优异的电子、离子导电性，能够促进Li+的传递。因此，锂盐支链的引入一方面能够起到强连接作用，它有助于高效网状结构的生成，使粘结剂具有良好的粘结强度；另一方面，由于支链含有-COOLi，能够解离出锂离子，使粘结剂具有大的电导率，可以起到传输电子和Li+的作用，从而改善锂离子电池的倍率性能和循环性能。此外，将该粘结剂应用于锂离子电池中还能够大大的减少粘结剂的用量，减小电极的内部阻抗以及减少环境污染等。其中，所述C1-20烷基包括但不限于：-CH3，-CH2CH3，-(CH2)2CH3，-CH(CH3)2，-(CH2)3CH3，-CH2CH(CH3)2，-CH(CH3)CH2CH3，-CH2CH(CH3)2，-C(CH3)3，-(CH2)4CH3，-CH2CH2CH(CH3)2，-CH(CH3)CH2CH2CH3，-CH2CH(CH3)CH2CH3，-CH2C(CH3)3，正庚基，环丙基，环丁基、环己基，正辛基，2-乙基己基，-(CH2)9CH3，-(CH2)10CH3，-(CH2)11CH3，-(CH2)12CH3，-(CH2)13CH3，-(CH2)14CH3，-(CH2)15CH3，-(CH2)16CH3，-(CH2)17CH3，-(CH2)18CH3，-(CH2)19CH3；所述C1-10烷氧基包括但不限于：-OCH3，-OCH2CH3，-O(CH2)2CH3，-OCH(CH3)2，-O(CH2)3CH3，-OCH2CH(CH3)2，-OCH(CH3)CH2CH3，-OCH2CH(CH3)2，-OC(CH3)3，-O(CH2)4CH3，-OCH2CH2CH(CH3)2，-OCH(CH3)CH2CH2CH3，-OCH2CH(CH3)CH2CH3，-OCH2C(CH3)3，-O(CH2)5CH3，-O(CH2)6CH3，-O(CH2)7CH3，-O(CH2)8CH3，-O(CH2)9CH3；所述C1-10烷酰氧基包括但不限于：-COOCH3，-COOCH2CH3，-COO(CH2)2CH3，-COOCH(CH3)2，-COO(CH2)3CH3，-COOCH2CH(CH3)2，-COOCH(CH3)CH2CH3，-COOCH2CH(CH3)2，-COOC(CH3)3，-COO(CH2)4CH3，-COOCH2CH2CH(CH3)2，-COOCH(CH3)CH2CH2CH3，-COOCH2CH(CH3)CH2CH3，-COOCH2C(CH3)3，-COO(CH2)5CH3，-COO(CH2)6CH3，-COO(CH2)7CH3，-COO(CH2)8CH3；所述C1-10烷酰胺基包括但不限于：-CONHCH3，-CONHCH2CH3，-CONH(CH2)2CH3，-CONHCH(CH3)2，-CONH(CH2)3CH3，-CONH(CH2)3CH3，-CONHCH2CH(CH3)2，-CONHC(CH3)3，-CONHCH(CH3)CH2CH3，-CONH(CH2)4CH3，-CONHCH2C(CH3)3，-CONH(CH2)5CH3，-CONHCH2CH(CH3)CH2CH3，-CONH(CH2)6CH3，-CONH(CH2)7CH3，-CONH(CH2)8CH3；所述C1-10芳香基包括但不限于：-ph，-ph-CH3，-ph-CH2CH3，-ph-(CH2)2CH3，-ph-CH(CH3)2，-ph-(CH2)3CH3，-ph-C(CH3)3，-ph-(CH2)4CH3，-ph-(CH2)5CH3，-ph-(CH2)6CH3，-ph-(CH2)7CH3，-ph-(CH2)8CH3，-ph-(CH2)9CH3；其中-ph代表苯基。优选的，所述m为40～60的整数，所述n为500～1000的整数，X为0～20的整数。优选的，所述粘结剂还包括羧甲基纤维素锂，所述羧甲基纤维素锂与所述含锂盐支链的聚合物的质量比为(0.1～0.5):(0.5～1)。羧甲基纤维素锂(CMC-Li)中-OH产生的氢键的强连接作用，它有助于高效网状结构的生成；而且亲水的羧甲基纤维素锂在有机电解液中不会溶解，因此在电池内部有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池用粘结剂，其特征在于：所述粘结剂包括含锂盐支链的聚合物，所述含锂盐支链的聚合物选自式(Ⅰ)、式(Ⅱ)和式(Ⅲ)中的至少一种，其中，R1、R2各自独立的选自氢原子、卤素原子、氰基、羟基、C1‑20烷基、C1‑10芳香基、C1‑10烷氧基、C1‑10烷酰氧基或C1‑10烷酰胺基；m为1～100的整数，n为50～2500的整数，X为0～50的整数。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池用粘结剂，其特征在于：所述粘结剂包括含锂盐支链的聚合物，所述含锂盐支链的聚合物选自式(Ⅰ)、式(Ⅱ)和式(Ⅲ)中的至少一种，其中，R1、R2各自独立的选自氢原子、卤素原子、氰基、羟基、C1-20烷基、C1-10芳香基、C1-10烷氧基、C1-10烷酰氧基或C1-10烷酰胺基；m为1～100的整数，n为50～2500的整数，X为0～50的整数。2.根据权利要求1所述的锂离子电池用粘结剂，其特征在于：所述m为40～60的整数，所述n为500～1000的整数，所述X为0～20的整数。3.根据权利要求1所述的锂离子电池用粘结剂，其特征在于：所述粘结剂还包括羧甲基纤维素锂，所述羧甲基纤维素锂与所述含锂盐支链的聚合物的质量比为(0.1～0.5):(0.5～1)。4.根据权利要求1所述的锂离子电池用粘结剂，其特征在于：所述粘结剂的重均分子量为50～250万。5.根据权利要求1所述的锂离子电池用粘结剂，其特征在于：所述粘结剂的数均分子量为20～200万。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：江柯成，徐大伟，谭少希，邹立，李龙，
申请(专利权)人：东莞塔菲尔新能源科技有限公司，深圳塔菲尔新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44