一种硅基负极用粘结剂及含有该粘结剂的锂离子电池制造技术

本发明专利技术涉及一种硅基负极用粘结剂及含有该粘结剂的锂离子电池，属于锂离子电池技术领域，具体属于锂离子电池用粘结剂领域。本发明专利技术使用的硅基负极用粘结剂是一种水溶性嵌段共聚物与苯乙烯

【技术实现步骤摘要】
腈基乙酸基。
[0015]根据本专利技术，所述能形成低玻璃化温度聚合物的单体选自丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯和低聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯中的至少一种。
[0016]根据本专利技术，所述能形成高玻璃化温度聚合物的单体选自丙烯酸、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。
[0017]根据本专利技术，所述水溶性嵌段共聚物的玻璃化温度为-10℃～110℃。
[0018]根据本专利技术，所述水溶性嵌段共聚物的重均分子量为5-80W。
[0019]本专利技术还提供一种粘结剂，其中，所述粘结剂包括水溶性嵌段共聚物和苯乙烯-丁二烯类共聚物，所述水溶性嵌段共聚物包括能形成高玻璃化温度聚合物的单体形成的聚合物硬段和能形成低玻璃化温度聚合物的单体形成的聚合物软段。
[0020]根据本专利技术，所述水溶性嵌段共聚物为上述的水溶性嵌段共聚物。
[0021]根据本专利技术，所述苯乙烯-丁二烯类共聚物是SBR乳液。
[0022]根据本专利技术，所述SBR乳液的粒径范围为50～150nm。
[0023]根据本专利技术，所述水溶性嵌段共聚物与苯乙烯-丁二烯类共聚物的质量比为1:5～5:1。
[0024]根据本专利技术，所述的粘结剂还可以包括水溶性纤维素锂。
[0025]根据本专利技术，所述水溶性纤维素锂选自羧甲基纤维素锂和羧乙基纤维素锂中的至少一种。
[0026]根据本专利技术，所述水溶性纤维素锂的加入量为所述粘结剂总质量的0-80％。
[0027]本专利技术提供了一种硅基负极极片，所述硅基负极极片包括上述的粘结剂。
[0028]根据本专利技术，所述硅基负极极片是通过在负极集流体一侧或两侧表面涂覆浆料制备得到的，所述浆料包括负极活性物质、添加剂和上述的粘结剂，所述浆料包括0.5-5wt％的上述的粘结剂。
[0029]本专利技术提出了一种锂离子电池，所述锂离子电池包括上述的硅基负极极片。
[0030]本专利技术的有益效果：
[0031]本专利技术使用的硅基负极用粘结剂是一种水溶性嵌段共聚物与苯乙烯-丁二烯类共聚物的组合，所述水溶性嵌段共聚物中含有能形成低玻璃化温度聚合物的单体形成的重复单元和能形成高玻璃化温度聚合物的单体形成的重复单元，前者提供柔性，后者提供韧性(刚性)，再结合苯乙烯-丁二烯类共聚物，实现对负极活性物质的充分包覆，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。
附图说明
[0032]图1为实施例1-4和对比例1-3制备得到的电池的倍率性能。
[0033]图2为本专利技术的粘结剂的剥离强度测试装置的结构示意图。
[0034]图3为实施例1-4与对比例1-3制备得到的电池的常温循环性能。
具体实施方式
[0035][水溶性嵌段共聚物][0036]如前所述，本专利技术提供了一种水溶性嵌段共聚物，所述水溶性嵌段共聚物的结构式如式(1)或式(2)所示：
[0037]R-(A)
n1-b-(B)
n2-b-(A)
n3-X
ꢀꢀ
式(1)
[0038]R-(B)
n1
’-b-(A)
n2
’-b-(B)
n3
’-X
ꢀꢀ
式(2)
[0039]其中，重复单元A来自能形成高玻璃化温度聚合物的单体，重复单元B来自能形成低玻璃化温度聚合物的单体；n1、n2、n3、n1
’
、n2
’
和n3
’
为对应的单体形成的重复单元的重复单元数；X为含有双硫代酯基团的封端基团；R为能形成活泼自由基的基团；b表示嵌段形式连接。
[0040]在一个具体的实施方式中，n1、n2、n3、n1
’
、n2
’
和n3
’
相同或不同，各自独立地为30～5000之间的整数，如为50、100、150、200、250、300、350、400、450、500、1000、2000、3000、4000或5000。
[0041]在一个具体的实施方式中，式(1)中，重复单元B(来自能形成低玻璃化温度聚合物的单体，下同)的重复单元数占重复单元A(来自能形成高玻璃化温度聚合物的单体，下同)的重复单元数和重复单元B的重复单元数总和的50～90％；重复单元A的重复单元数占重复单元A的重复单元数和重复单元B的重复单元数总和的10～50％。
[0042]例如，在式(1)中，n2/(n1+n2+n3)＝50～90％；(n1+n3)/(n1+n2+n3)＝10～50％。
[0043]在一个具体的实施方式中，式(2)中，重复单元B的重复单元数占重复单元A的重复单元数和重复单元B的重复单元数总和的50～90％；重复单元A的重复单元数占重复单元A的重复单元数和重复单元B的重复单元数总和的10～50％。
[0044]例如，在式(2)中，n2
’
/(n1
’
+n2
’
+n3
’
)＝10～50％；(n1
’
+n3
’
)/(n1
’
+n2
’
+n3
’
)＝50～90％。
[0045]示例性地，在式(1)或式(2)中，重复单元B的重复单元数占重复单元A的重复单元数和重复单元B的重复单元数总和的90％、85％、80％、75％、70％、65％、60％、55％或50％；
[0046]重复单元A的重复单元数占重复单元A的重复单元数和重复单元B的重复单元数总和的10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％。
[0047]在一个具体的实施方式中，所述含有双硫代酯基团的封端基团的结构式为Z-C(＝S)-S-*，其中，*是连接键，Z是可以活化C＝S键与自由基加成反应的基团，例如，Z选自C
4-C
12
的烷基(如丁基)、C
6-C
12
的芳基(如苯基)。
[0048]在一个具体的实施方式中，R选自异丙苯基、氰异丙苯基、异丙酸基、乙酸基、2-胺基乙酸基或2-腈基乙酸基。
[0049]在一个具体的实施方式中，所述低玻璃化温度聚合物为水溶性聚合物。
[0050]在一个具体的实施方式中，所述能形成低玻璃化温度聚合物的单体选自丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯和低聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯中的至少一种。
[0051]其中，低聚乙二醇甲醚丙烯酸酯的平均分子量为400-480。所述形成低本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水溶性嵌段共聚物，其中，所述水溶性嵌段共聚物的结构式如式(1)或式(2)所示：R-(A)
n1-b-(B)
n2-b-(A)
n3-X
ꢀꢀ
式(1)R-(B)
n1
’-b-(A)
n2
’-b-(B)
n3
’-X
ꢀꢀ
式(2)其中，重复单元A来自能形成高玻璃化温度聚合物的单体，重复单元B来自能形成低玻璃化温度聚合物的单体；n1、n2、n3、n1
’
、n2
’
和n3
’
为对应的单体形成的重复单元的重复单元数；X为含有双硫代酯基团的封端基团；R为能形成活泼自由基的基团；b表示嵌段形式连接。2.根据权利要求1所述的水溶性嵌段共聚物，其中，n1、n2、n3、n1
’
、n2
’
和n3
’
相同或不同，各自独立地为30～5000之间的整数。3.根据权利要求1所述的水溶性嵌段共聚物，其中，在式(1)中，n2/(n1+n2+n3)＝50～90％；(n1+n3)/(n1+n2+n3)＝10～50％；和/或，在式(2)中，n2
’
/(n1
’
+n2
’
+n3
’
)＝10～50％；(n1
’
+n3
’
)/(n1
’
+n2
’
+n3
’
)＝50～90％。4.根据权利要求1所述的水溶性嵌段共聚物，其中，所述含有双硫代酯基团的封端基团的结构式为Z-C(＝S)-S-*，其中，*是连接键，Z选自C
4-C
12
的烷基、C
6-C
12
...

【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：