一种粘结剂及包括该粘结剂的锂离子电池制造技术

本发明专利技术提供了一种粘结剂及包括该粘结剂的锂离子电池，所述粘结剂含有丰富的氨基，且耐碱能力强，不易分解。此外，所述粘结剂中丰富的氨基易形成氢键，使得该粘结剂对活性物质的包覆更充分，且可以增强活性物质和集流体之间的作用力，提高极片的剥离强度，且使用所述粘结剂的锂离子电池的循环性能、膨胀率及倍率性能也得到较明显的改进。

【技术实现步骤摘要】
一种粘结剂及包括该粘结剂的锂离子电池
本专利技术属于锂离子电池
，具体属于锂离子电池用粘结剂
，具体涉及一种粘结剂及包括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着重要的作用，是电池的重要组成之一。聚丙烯酰胺型的粘结剂中含有大量的氨基，该官能团具有很强的极性、对铜箔附着力好、很强的氢键作用。其在锂离子电池领域已得到了应用，如瑞翁的BM-1100H，成都茵地乐公司的LA133，这些产品的聚合单体中均含有酰胺基团。但是，由于聚丙烯酰胺型的粘结剂的酰胺基团在碱性条件下易分解(酰胺基团在碱性条件下容易发生水解，产生氨气和羧酸盐)，会存在耐碱性差的问题，在实际应用过程中，会存在分解、产气(氨气)的风险。为了有效解决上述问题，急需开发一种保留大量稳定的氨基基团的聚合物，并且可规避分解的风险显得尤为重要。
技术实现思路
为了解决现有技术中的聚丙烯酰胺中酰胺基团耐碱能力弱、易分解的缺点，本专利技术提供了一种粘结剂及包括该粘结剂的锂离子电池，所述的粘结剂含有丰富的自由氨基，该氨基直接与烷基相连，稳定性好，耐碱能力强，不分解；另外，自由氨基的N原子的电负性比酰胺中N原子的电负性更强，更利于形成氢键，进而提升粘结力。本专利技术目的是通过如下技术方案实现的：一种粘结剂，所述粘结剂包括至少一种聚合物，所述聚合物包括式1所示的重复单元：其中，R1、R2、R3相同或不同，彼此独立性选自C1-6烷基或氢；*为连接端。根据本专利技术的实施方式，所述聚合物还包括式2所示的重复单元、式3所示的重复单元和式4所示的重复单元中的至少一种：其中，R4为亲水基团、R5为疏水基团、R6为两亲性基团；R相同或不同，彼此独立性选自有机基团；*为连接端。根据本专利技术的实施方式，式2所述重复单元来源于亲水性单体，优选来源于含有碳碳双键的亲水性单体，还优选为含有碳碳双键的亲水性单体经自由基共聚反应后得到式2所述重复单元。根据本专利技术的实施方式，式3所述重复单元来源于疏水性单体，优选来源于含有碳碳双键的疏水性单体，还优选为含有碳碳双键的疏水性单体经自由基共聚反应后得到式3所述重复单元。根据本专利技术的实施方式，式4所述重复单元来源于两亲性单体，优选来源于含有碳碳双键的两亲性单体，还优选为含有碳碳双键的两亲性单体经自由基共聚反应后得到式4所述重复单元。示例性地，所述亲水性单体包括但不限于作为示例性的(甲基)丙烯酸、丁烯酸、衣康酸、马来酸、(甲基)丙烯酸盐、丁烯酸盐、衣康酸盐、马来酸盐、对苯乙烯磺酸钠、乙烯基磺酸钠、烯丙基磺酸钠、2-甲基烯丙基磺酸钠、甲基丙烯酸乙酯磺酸钠、(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯或二甲基二烯丙基氯化铵等中的至少一种。其中所述的盐例如为锂盐、钠盐、钾盐中的一种。示例性地，所述疏水性单体包括但不限于作为示例性的(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、醋酸乙烯酯、苯乙烯、丙烯腈等中的至少一种。示例性地，所述双亲性单体包括但不限于作为示例性的硬脂酸聚氧乙烯醚(甲基)丙烯酸酯、壬基酚聚氧乙烯醚(甲基)丙烯酸酯或十二烷基醇聚氧乙烯醚(甲基)丙烯酸酯等中的至少一种。根据本专利技术的实施方式，所述聚合物为式1所述重复单元形成的均聚物，或者为式1所述重复单元与式2所述重复单元、式3所述重复单元、式4所述重复单元中的至少一种形成的共聚物；所述式2所示的重复单元占所述共聚物总摩尔的0～65mol％；和/或，所述式3所示的重复单元占所述共聚物总摩尔的0～20mol％；和/或，所述式4所示的重复单元占所述共聚物总摩尔的0～1mol％。根据本专利技术的实施方式，所述聚合物的重均分子量为40万～1000万；和/或，所述聚合物的分解温度为320～400℃，玻璃化转变温度为120～200℃。根据本专利技术的实施方式，所述粘结剂还包括溶剂组分，所述溶剂组分选自水，如去离子水。根据本专利技术的实施方式，所述粘结剂的固含量为0.1～10wt％；和/或，所述粘结剂的粘度为100～30000mPa·s；和/或，所述粘结剂的pH值为5～7。根据本专利技术的实施方式，所述粘结剂还包括SBR乳液型粘结剂，所述SBR乳液型粘结剂的添加量为所述粘结剂总质量的0～60wt％。根据本专利技术的实施方式，所述粘结剂的剥离强度为20N/m以上。本专利技术提供了一种极片，所述极片包括上述的粘结剂。根据本专利技术的实施方案，所述极片包括集流体和位于集流体至少一侧表面的活性物质层，所述活性物质层包括上述的粘结剂，所述粘结剂的加入量占活性物质层总质量的0.5～5wt％。本专利技术提供一种锂离子电池，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粘结剂及包括该粘结剂的锂离子电池，所述的粘结剂含有丰富的自由氨基，该氨基直接与烷基相连，稳定性好，且耐碱能力强，不分解。此外，所述粘结剂中丰富的自由氨基易形成氢键，使得该粘结剂对活性物质的包覆更充分，且可以增强活性物质和集流体之间的作用力，提高极片的剥离强度，且使用所述粘结剂的锂离子电池的循环性能、膨胀率及倍率性能也得到较明显的改进。本专利技术的粘结剂通过共聚后霍夫曼降解或水解得到，制备方法简单，容易实现。附图说明图1本专利技术的极片的剥离强度的测试装置示意图。图2为实施例1中聚合物的13CNMR谱图。具体实施方式[粘结剂]如前所述，本专利技术提供一种粘结剂，所述粘结剂包括至少一种聚合物，所述聚合物包括式1所示的重复单元：其中，R1、R2、R3相同或不同，彼此独立性选自C1-6烷基或氢；*为连接端。根据本专利技术的实施方式，R1、R2、R3相同或不同，彼此独立性选自C1-3烷基或氢。根据本专利技术的实施方式，R1、R2、R3相同或不同，彼此独立性选自CH3或氢。根据本专利技术的实施方式，所述聚合物还包括式2所示的重复单元、式3所示的重复单元和式4所示的重复单元中的至少一种：其中，R4为亲水基团、R5为疏水基团、R6为两亲性基团；R相同或不同，彼此独立性选自有机基团；*为连接端。根据本专利技术的实施方式，式2所述重复单元来源于亲水性单体，优选来源于含有碳碳双键的亲水性单体，还优选为含有碳碳双键的亲水性单体经自由基共聚反应后得到式2所述重复单元。根据本专利技术的实施方式，式3所述重复单元来源于疏水性单体，优选来源于含有碳碳双键的疏水性单体，还优选为含有碳碳双键的疏水性单体经自由基共聚反应后得到式3所述重复单元。根据本专利技术的实施方式，式4所述重复单元来源于两亲性单体，优选来源于含有碳碳双键的两亲性单体，还优选为含有碳碳双键的两亲性单体经自由基共聚反应后得到式4所述重复单元。根据本专利技术的实施方式，所述R选自亲水性单体中与碳碳双键相连的基团、疏水性单体中与碳碳双本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粘结剂，所述粘结剂包括至少一种聚合物，所述聚合物包括式1所示的重复单元：/n

【技术特征摘要】
1.一种粘结剂，所述粘结剂包括至少一种聚合物，所述聚合物包括式1所示的重复单元：



其中，R1、R2、R3相同或不同，彼此独立性选自C1-6烷基或氢；*为连接端。


2.根据权利要求1所述的粘结剂，其中，所述聚合物还包括式2所示的重复单元、式3所示的重复单元和式4所示的重复单元中的至少一种：



其中，R4为亲水基团、R5为疏水基团、R6为两亲性基团；R相同或不同，彼此独立性选自有机基团；*为连接端。


3.根据权利要求2所述的粘结剂，其中，式2所述重复单元来源于亲水性单体；式3所述重复单元来源于疏水性单体；式4所述重复单元来源于两亲性单体。


4.根据权利要求3所述的粘结剂，其中，所述亲水性单体包括(甲基)丙烯酸、丁烯酸、衣康酸、马来酸、(甲基)丙烯酸盐、丁烯酸盐、衣康酸盐、马来酸盐、对苯乙烯磺酸钠、乙烯基磺酸钠、烯丙基磺酸钠、2-甲基烯丙基磺酸钠、甲基丙烯酸乙酯磺酸钠、(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯或二甲基二烯丙基氯化铵等中的至少一种；和/或，
所述疏水性单体包括(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、醋酸乙烯酯、苯乙烯、丙烯腈中的至少一种；和/或，
所述双亲性单体包括硬脂酸聚氧乙烯醚(甲基)丙烯酸酯、壬基酚聚氧乙烯醚(甲基)丙烯酸酯或十二烷...

【专利技术属性】
技术研发人员：储霖，郭盼龙，陈伟平，李素丽，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