一种负极粘结剂及其应用制造技术

本发明专利技术提供一种负极粘结剂及其应用，所述负极粘结剂包括由1‑乙烯基‑3‑丁基咪唑六氟磷酸盐作为单体之一的聚合物。该负极粘结剂用于锂离子电池中，不仅能够有效改善锂离子电池的安全性能以及低温充放电性能，还能够优化锂离子电池的高温存储性能和高温稳定性能。

【技术实现步骤摘要】
一种负极粘结剂及其应用
本专利技术涉及一种粘结剂，尤其涉及一种负极粘结剂及其应用，属于电池

技术介绍
负极是锂离子电池的重要组成部分，负极中的粘结剂是影响锂离子电池的整体动力学性能的重要因素之一，通过选用性能更为优异的负极粘结剂是提升电芯性能的重要途径。目前锂离子电池所使用的负极粘结剂大部分采用由丁二烯和苯乙烯共聚得到的丁苯橡胶及其改性材料，如通过丙烯酸、丙烯腈、丁腈、丙烯酸酯改性或共聚的SBR等。相对纯的丁苯橡胶来说，虽然通过改性能够提升极片粘接性能和离子电导性能，但是锂离子电池电性能的改善还是不尽如人意。现阶段公开了一种核壳结构的丙烯酸类粘结剂，其能够提升电池的低温充放电性能。但是，对于高温条件下的电性能并没有明显的提升效果。
技术实现思路
本专利技术提供一种负极粘结剂，该负极粘结剂用于锂离子电池中，不仅能够有效改善锂离子电池的安全性能以及低温充放电性能，还能够优化锂离子电池的高温存储性能和高温稳定性能。本专利技术还提供一种负极片，含有上述负极粘结剂，因此负极片具有导离子性能高、高温抗膨胀性能佳且粘结性能强的特点。本专利技术还提供一种锂离子电池，包括上述负极片，因此该锂离子电池具有较为优异的安全性能、低温充放电性能、高温存储性能和高温稳定性能。本专利技术提供一种负极粘结剂，包括由1-乙烯基-3-丁基咪唑六氟磷酸盐作为单体之一的共聚物。如上所述的负极粘结剂，其中，所述负极粘结剂的粘度为1-50000mpa.s。如上所述的负极粘结剂，其中，所述负极粘结剂包括含有羰基的不饱和单体与所述1-乙烯基-3-丁基咪唑六氟磷酸盐的共聚物。如上所述的负极粘结剂，其中，所述含有羰基的不饱和单体包括含有酸性基团的不饱和单体，不饱和酰胺单体以及不饱和氟化羧酸烷基酯单体。如上所述的负极粘结剂，其中，所述负极粘结剂的重均分子量为20万-1000万。如上所述的负极粘结剂，其中，所述负极粘结剂通过包括以下过程的方法制备得到：加热所述含有羰基的不饱和单体、1-乙烯基-3-丁基咪唑六氟磷酸盐、引发剂以及表面活性剂的体系使进行聚合反应，所述聚合反应结束后调节反应体系的pH为6-8，得到所述负极粘结剂。如上所述的负极粘结剂，其中，基于所述不饱和单体、1-乙烯基-3-丁基咪唑六氟磷酸盐以及引发剂的总质量，所述含有酸性基团的不饱和单体的质量分数为73-97.3％，所述不饱和酰胺单体的质量分数为2-10％，所述不饱和氟化羧酸烷基酯单体的质量分数为0.1-2％，所述1-乙烯基-3-丁基咪唑六氟磷酸盐的质量分数为0.5-5％，所述引发剂的质量分数为0.1-10％；所述表面活性的质量为所述不饱和单体、1-乙烯基-3-丁基咪唑六氟磷酸盐以及引发剂的总质量的0.1-5％。如上所述的负极粘结剂，其中，所述含有酸性基团的不饱和单体选自(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸钠、(甲基)丙烯酸钠、丙烯酸、丁烯酸、马来酸、衣康酸及各自衍生物中的至少一种；和/或，所述不饱和酰胺单体选自丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟甲基甲基丙烯酰胺及N,N-二甲基丙烯酰胺中的至少一种；和/或，所述不饱和氟化羧酸烷基酯单体选自氟化甲基丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸氟化烷基酯。本专利技术还提供一种负极片，所述负极片包括上述所述的负极粘结剂。本专利技术还提供一种锂离子电池，所述锂离子电池的负极片为上述所述的负极片。本专利技术的负极粘结剂，通过1-乙烯基-3-丁基咪唑六氟磷酸盐对聚合物进行改性，使得负极粘结剂的导离子率、粘结性能以及抗膨胀性能有了明显改善，因此将其应用于锂离子电池时有利于提升锂离子电池的安全性能、低温充放电性能、高温存储性能和高温稳定性能。本专利技术的负极片，由于包括了前述负极粘结剂，因此导离子率、粘结性能以及抗膨胀性能得到了明显的改善。本专利技术的锂离子电池，由于包括了前述的负极片，因此该锂离子电池的安全性能、低温充放电性能、高温存储性能和高温稳定性能得到了有效的提升。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术的实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术第一方面是提供一种负极粘结剂，该负极粘结剂包括由1-乙烯基-3-丁基咪唑六氟磷酸盐作为单体之一的共聚物。在一种实施方式中，本专利技术的负极粘结剂可以为下述式1所示。其中，R为其他不饱和单体聚合得到的共聚物。本专利技术的负极粘结剂用于为制备负极片的材料，例如负极活性材料、导电剂、增稠剂等之间提供一定的粘结力，从而便于得到用于涂布于负极集流体表面的浆料。根据本专利技术提供的技术方案，通过使用上述负极粘结剂制备负极片，可使包含该负极片的锂离子电池的安全性能、低温充放电性能、高温存储性能和高温稳定性能。专利技术人基于此现象进行分析，认为可能是：本专利技术的负极粘结剂包括1-乙烯基-3-丁基咪唑六氟磷酸盐作为单体之一的聚合物，由于1-乙烯基-3-丁基咪唑六氟磷酸盐具备离子液体特性、离子电导率高且对锂离子有络合能力和解络合能力，因此能够有效改善负极片的离子电导率得到进一步提升，从而大幅提高使用含有该负极片的锂离子电池的低温充放电和倍率性能，解决锂离子电池在低温条件下充放电过程中因负极片反复膨胀、收缩而导致电池的形变和局部析锂的问题，有利于延缓电池循环寿命的衰减且抑制锂枝晶导致的电池短路的问题；同时，1-乙烯基-3-丁基咪唑六氟磷酸盐具有优异的热稳定性和宽的电化学窗口，因此能够提升含有该负极片的锂离子电池的高温循环性能和高温存储性能。进一步地，可以通过监测反应过程控制本专利技术的负极粘结剂的粘度为1-50000mpa.s。为了进一步保证负极粘结剂对锂离子电池低温充放电和倍率性能的改善，负极粘结剂包括含有羰基的不饱和单体与所述1-乙烯基-3-丁基咪唑六氟磷酸盐的共聚物。本专利技术的含有羰基的不饱和单体可以为一个或多个。当不饱和单体为一个时，负极粘结剂可以是该含有羰基的不饱和单体均聚得到的嵌段与1-乙烯基-3-丁基咪唑六氟磷酸盐聚合得到，也可以是该含有羰基的不饱和单体与1-乙烯基-3-丁基咪唑六氟磷酸盐聚合得到；当不饱和单体为多个时，负极粘结剂可以是多种含有羰基的不饱和单体各自均聚后的均聚嵌段组合得到组合嵌段与1-乙烯基-3-丁基咪唑六氟磷酸盐聚合得到，也可以是多种含有羰基的不饱和单体互相共聚后得到的共聚嵌段与1-乙烯基-3-丁基咪唑六氟磷酸盐聚合得到，还可以是多种含有羰基的不饱和单体与1-乙烯基-3-丁基咪唑六氟磷酸盐共同混合聚合得到。具体含有羰基的不饱和单体的选择可以根据应用对象的具体需求以及成本确定。专利技术人发现，当不饱和单体包括含有酸性基团的不饱和单体，不饱和酰胺单体以及不饱和氟化羧酸烷基酯单体时，有利于进一步提升负极粘结剂的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负极粘结剂，其特征在于，包括由1-乙烯基-3-丁基咪唑六氟磷酸盐作为单体之一的共聚物。/n

【技术特征摘要】
1.一种负极粘结剂，其特征在于，包括由1-乙烯基-3-丁基咪唑六氟磷酸盐作为单体之一的共聚物。


2.根据权利要求1所述的负极粘结剂，其特征在于，所述负极粘结剂的粘度为1～50000mPa.s。


3.根据权利要求1-2任一项所述的负极粘结剂，其特征在于，所述负极粘结剂包括含有羰基的不饱和单体与所述1-乙烯基-3-丁基咪唑六氟磷酸盐的共聚物。


4.根据权利要求3所述的负极粘结剂，其特征在于，所述含有羰基的不饱和单体包括含有酸性基团的不饱和单体，不饱和酰胺单体以及不饱和氟化羧酸烷基酯单体。


5.根据权利要求3或4所述的负极粘结剂，其特征在于，所述负极粘结剂的重均分子量为20万-1000万。


6.根据权利要求3-5任一项所述的负极粘结剂，其特征在于，所述负极粘结剂通过包括以下过程的方法制备得到：
加热所述含有羰基的不饱和单体、1-乙烯基-3-丁基咪唑六氟磷酸盐、引发剂以及表面活性剂的体系使进行聚合反应，所述聚合反应结束后调节反应体系的pH为6-8，得到所述负极粘结剂。


7.根据权利要求6所述的负极粘结剂，其特征在于，基于所述不饱和单体、1-乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟平，李素丽，郭盼龙，储霖，李俊义，徐延铭，
申请(专利权)人：珠海冠宇电池股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44