本发明专利技术公开了一种粘结剂及含有该粘结剂的锂离子电池。该粘结剂包含结构式为‑A‑B‑C‑的交联型聚合物；其中，链段A由单体A提供，链段B由单体B提供，链段C至少由单体C提供；所述单体A为赋予低玻璃化转变温度的聚合物单体，所述单体B为亲水性功能单体，所述单体C为交联单体。该聚合物具有低玻璃化转变温度，与SBR乳液组合形成粘结剂。粘结剂应用于硅基负极时，锂离子电池循环性能明显改善，从而延长了锂离子电池的循环寿命。
【技术实现步骤摘要】
一种粘结剂及含有该粘结剂的锂离子电池
本专利技术属于锂离子电池领域，具体属于锂离子电池用粘结剂领域，具体涉及一种粘结剂及含有该粘结剂的锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池中的粘结剂作为一种聚合物，既起到活性材料层间的粘结作用，又可以用于活性材料层与极片基材之间的粘结，在电池的制造和性能方面起重要作用，是电池的重要组分之一。目前使用最多的粘结剂是聚偏氟乙烯(PVDF)，苯乙烯与丁二烯的共聚物((SBR)。硅基负极粘结剂多采用的玻璃化转变温度较高的水溶液聚合物，能在一定程度抑制硅负极膨胀，但由于聚合物刚性太强，无弹性，极片的加工性能不好，且硅负极膨胀后不能可逆恢复，电池的循环寿命依然有限。尽管搭配一般的SBR乳液(粒径150-200nm左右)有一定改善，但SBR乳液粒子对极片的作用仅为点接触，未能充分包覆极片。综上，亟需开发抑制硅基负极膨胀的高性能粘结剂。
技术实现思路
为了改善现有技术的不足，特别是现有技术中粘结剂抑制锂离子电池膨胀存在的问题，本专利技术提供了一种硅基负极粘结剂及含有该粘结剂的锂离子电池，本专利技术使用硅基负极粘结剂是一种交联型可溶性聚合物与SBR乳液的组合，利用“软硬兼施”的原理可以显著抑制锂离子电池的膨胀率，延长锂离子电池的循环寿命。同时所述含有该粘结剂的锂离子电池的倍率性能、低温性能也得到较明显的改进。本专利技术目的是通过如下技术方案实现的：本专利技术提供一种交联型聚合物，其结构式为-A-B-C-；其中，链段A由单体A提供，链段B由单体B提供，链段C至少由单体C提供；所述单体A为赋予低玻璃化转变温度的聚合物单体，所述单体B为亲水性功能单体，所述单体C为交联单体。根据本专利技术的实施方案，所述链段A在交联型聚合物中的质量占比为60-80％，链段B在交联型聚合物中的质量占比为19.5-40％，链段C在交联型聚合物中的质量占比为0.01-4％，所有比例之和始终为100％。根据本专利技术的实施方案，所述交联型聚合物为水溶性聚合物。根据本专利技术的实施方案，所述交联型聚合物的玻璃化转变温度为-10℃～110℃。本专利技术还提供上述交联型聚合物的制备方法，包括如下步骤：(1)使单体A、单体B和单体C在溶剂体系中发生聚合反应；(2)所述聚合反应完成后，调节体系pH值，任选加入或不加入二胺类物质，得到所述交联型聚合物；所述单体A、单体B和单体C具有如上文所述的含义。本专利技术还提供上述交联型聚合物在粘结剂中的应用，优选在锂离子电池用粘结剂中的应用，更优选在锂离子电池的正极和/或负极用粘结剂中的应用，进一步优选在硅基负极用粘结剂中的应用。本专利技术还提供一种粘结剂，所述粘结剂包含所述交联型聚合物与SBR乳液。根据本专利技术的实施方案，所述SBR乳液中的粒子的粒径范围为50～150nm，为表述简单起见，如本领域技术人员所理解，在本文中提及SBR乳液时所述粒径均为其中的粒子的粒径。根据本专利技术的实施方案，所述交联型聚合物与SBR乳液的质量比为1:5～5:1。根据本专利技术的实施方案，所述的粘结剂还任选包含水溶性纤维素锂。例如，所述水溶性纤维素锂的加入量为所述交联型聚合物与SBR乳液质量之和的0-80％。根据本专利技术的实施方案，所述粘结剂的剥离强度在50N/m以上，例如在55N/m以上，优选在60N/m以上；和/或，所述粘结剂的离子电导率为4×10-4～5×10-4S·cm-1。本专利技术还提供上述粘结剂在锂离子电池用粘结剂中的应用，优选在锂离子电池的正极和/或负极用粘结剂中的应用，进一步优选在硅基负极用粘结剂中的应用。本专利技术提供了一种正极和/或负极的极片，所述极片包含上述粘结剂。本专利技术还提供上述极片的制备方法，包括如下步骤：在集流体一侧或两侧的表面涂覆含有所述粘结剂的浆料，制备得到所述极片。本专利技术还提供上述正极和/或负极的极片在制备锂离子电池中的应用。本专利技术还提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池包括上述的极片。本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种交联型水溶性聚合物，其具有低玻璃化转变温度，该聚合物与SBR乳液组合形成粘结剂。该低玻璃化转变温度的水溶性聚合物交联后韧性得以提升，且搭配小粒径的SBR乳液使用，利用“软硬兼施”的原理，实现对活性物质充分包覆。所述粘结剂应用于硅基负极时，锂离子电池循环性能明显改善，从而延长了锂离子电池的循环寿命；与常规的硅基负极粘结剂相比，使得锂离子电池的循环容量保持率更高，且循环后锂离子电池的膨胀率更低，由此能够显著抑制锂离子电池长期使用之后的膨胀率。且由于膨胀率受到抑制，使用所述粘结剂的锂离子电池的倍率性能、低温性能也同时得到明显的改进。附图说明图1为实施例1-8和对比例1-3制备得到的电池的倍率性能。图2为用于进行粘结剂的剥离强度测试装置的结构示意图。图3为实施例1中制备的交联型聚合物的红外光谱图。具体实施方式[交联型聚合物]如上文所述的交联型聚合物，其结构式为-A-B-C-；其中，链段A由单体A提供，链段B由单体B提供，链段C至少由单体C提供。根据本专利技术的实施方案，所述单体A为赋予低玻璃化转变温度的聚合物单体，例如选自丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯和聚乙二醇甲醚丙烯酸酯中的至少一种。优选地，所述聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯的平均分子量为400-600，例如450-500，示例性为475。优选地，所述聚乙二醇甲醚丙烯酸酯的平均分子量为400-600，例如450-500，示例性为480。根据本专利技术的实施方案，所述单体B为亲水性功能单体，其一方面可以调节交联型聚合物的玻璃化转变温度，另一方面可以增加整个交联型聚合物的水溶性。优选地，所述亲水性功能单体可以选自丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸钠、丙烯酸锂、甲基丙烯酸钠、甲基丙烯酸锂、衣康酸、丁二酸、N-羟甲基丙烯酰胺、对苯乙烯磺酸钠、乙烯基磺酸钠、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸、甲基丙烯磺酸钠和烯丙基磺酸钠中的至少一种。根据本专利技术的实施方案，所述单体C为交联单体。通过交联单体的引入，一方面可以得到枝状大分子，使聚合物的分子量增大，增加粘结剂分子的内聚力，提高极片的机械强度；另一方面枝状大分子可以提供更多的活性作用位点，能够对极片更充分地包覆。根据本专利技术的实施方案，所述单体C可以选自仅含有一种不饱和键的自交联单体或者含有两种不饱和键的交联单体。根据本专利技术的实施方案，所述仅含有一种不饱和键的自交联单体为丙烯酰胺类交联单体；例如，所述丙烯酰胺类交联单体选自N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟甲基甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺(任选搭配二胺类物质使用)中的至少一种。所述二胺类物质可以选自己二酸二酰肼、乙二胺、丁二胺、己二胺中的至少一种，但不限于上述所列出物质。当所述的单体C为仅含有一种不饱和键的自交联单体时，其参与聚合之后本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种交联型聚合物，其结构式为-A-B-C-；其中，链段A由单体A提供，链段B由单体B提供，链段C至少由单体C提供；/n所述单体A为赋予低玻璃化转变温度的聚合物单体，所述单体B为亲水性功能单体，所述单体C为交联单体。/n
【技术特征摘要】
1.一种交联型聚合物，其结构式为-A-B-C-；其中，链段A由单体A提供，链段B由单体B提供，链段C至少由单体C提供；
所述单体A为赋予低玻璃化转变温度的聚合物单体，所述单体B为亲水性功能单体，所述单体C为交联单体。
2.根据权利要求1所述的交联型聚合物，其特征在于，所述链段A在交联型聚合物中的质量占比为60-80％，链段B在交联型聚合物中的质量占比为19.5-40％，链段C在交联型聚合物中的质量占比为0.01-4％，所有比例之和始终为100％。
3.根据权利要求1或2所述的交联型聚合物，其特征在于，所述单体A选自丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯和聚乙二醇甲醚丙烯酸酯中的至少一种。
优选地，所述单体B选自丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸钠、丙烯酸锂、甲基丙烯酸钠、甲基丙烯酸锂、衣康酸、丁二酸、N-羟甲基丙烯酰胺、对苯乙烯磺酸钠、乙烯基磺酸钠、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸、甲基丙烯磺酸钠和烯丙基磺酸钠中的至少一种。
优选地，所述单体C选自仅含有一种不饱和键的自交联单体或者含有两种不饱和键的交联单体。
4.根据权利要求1-3任一项所述的交联型聚合物，其特征在于，所述交联型聚合物为水溶性聚合物。
优选地，所述交联型聚合物的玻璃化转变温度为-10℃～110℃。
优选地，所述交联型聚合物的固含量为1-15wt％。
优选地，所述交联型聚合物的粘度为1000-30000mPa·s。
优选地，所述交联型聚合物的重均分子量为10～100万。
5.根据权利要求1-4任一项...
【专利技术属性】
技术研发人员：储霖，李素丽，陈伟平，李俊义，
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
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