本发明专利技术提供一种粘结剂、正极极片及锂离子电池，所述粘结剂包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯亚胺和多元醛的组合。所述粘结剂中构建了基于动态氢键和动态共价键双重作用的三维交联网络，这种三维交联网络能够承受更大的内应力，使粘结剂具有自修复的能力，且修复速度快。具有快速自修复性能的粘结剂能够将正极活性物质、导电剂等组分限制于三维交联网络中，在锂离子电池的充放电循环中提供稳定可靠的粘结性能，防止正极活性物质和导电剂发生粉化、脱落，从而使正极极片及包含其的电芯、锂离子电池在循环中保持较高的容量，提升锂离子电池的循环性能。循环性能。循环性能。
【技术实现步骤摘要】
一种粘结剂、正极极片及锂离子电池
[0001]本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种粘结剂、正极极片及锂离子电池。
技术介绍
[0002]锂离子电池通常由正极、负极、隔膜和电解液等装配而成，电池的电化学性能与每个部分息息相关，尤其正极和负极对锂离子电池的电化学性能具有决定性的影响。粘结剂是制备正极和负极所不可或缺的辅助性材料，其能够将电极活性物质和导电剂粘附在集流体上，使它们之间具有整体的连接性，从而减小电极的阻抗，更好地稳定电极片结构。目前常用于正极的粘结剂为高分子材料，主要包括聚四氟乙烯(PFA)、聚四氟乙烯(PTFE)和聚偏氟乙烯(PVDF)等，该类粘结剂具有良好的抗氧化性、耐化学腐蚀性和耐高温性，能够满足正极和电池的基本性能要求。
[0003]随着锂离子电池技术的不断发展，人们对电池的电化学性能提出了更高的要求，粘结剂的性能缺陷也随之暴露。具体而言，一般在锂离子电池充电过程中，随着循环周数的增加，正极粘结剂在充放电过程中由于锂离子的嵌入和脱出而产生体积形变，使得粘结剂结构不断被破坏，粘结力衰减，从而引起正极活性物质发生粉化、脱落，最终导致电芯容量在循环过程中不断降低，电池循环性能恶化。因此，开发一种粘结性能稳定的粘结剂，以提升电芯和锂离子电池的循环性能，是本领域亟待解决的问题。
技术实现思路
[0004]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种粘结剂、正极极片及锂离子电池。本专利技术的粘结剂中包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯亚胺和多元醛的组合，能够形成基于动态氢键和动态共价键的交联网络，赋予其快速自修复的能力，从而在循环过程中始终提供稳定可靠的粘结性能，避免活性物质粉化和脱落，提升锂离子电池的循环性能。
[0005]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种粘结剂，所述粘结剂包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯亚胺和多元醛的组合。
[0007]作为本专利技术的优选技术方案，所述聚乙烯吡咯烷酮与聚乙烯亚胺的质量比为(0.3
‑
5):1，进一步优选(1
‑
2):1。
[0008]作为本专利技术的优选技术方案，所述聚乙烯亚胺和多元醛的质量比为1:(0.5
‑
1)，进一步优选1:(0.6
‑
0.8)。
[0009]作为本专利技术的优选技术方案，所述聚乙烯吡咯烷酮的重均分子量为50000
‑
2000000。
[0010]作为本专利技术的优选技术方案，所述聚乙烯亚胺的数均分子量为5000
‑
30000。
[0011]作为本专利技术的优选技术方案，所述多元醛包括芳香族多元醛和/或脂肪族多元醛，进一步优选芳香族多元醛。
[0012]作为本专利技术的优选技术方案，所述芳香族多元醛包括对苯二甲醛、间苯二甲醛、邻
苯二甲醛、均苯三甲醛中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选对苯二甲醛。
[0013]作为本专利技术的优选技术方案，所述脂肪族多元醛包括丁二醛和/或戊二醛。
[0014]第二方面，本专利技术提供一种正极材料组合物，所述正极材料组合物包括如第一方面所述的粘结剂、正极活性物质和导电剂的组合。
[0015]作为本专利技术的优选技术方案，所述正极活性物质包括磷酸铁锂、镍钴锰三元材料、锰酸锂、钴酸锂、富锂锰基材料中的任意一种或至少两种的组合。
[0016]作为本专利技术的优选技术方案，所述导电剂包括炭黑、乙炔黑、科琴黑、碳纳米管、石墨烯、石墨、碳纤维、金属纤维中的任意一种或至少两种的组合。
[0017]第三方面，本专利技术提供一种正极极片，所述正极极片包括集流体和设置于所述集流体表面的活性物质层，所述活性物质层包括如第二方面所述的正极材料组合物。
[0018]第四方面，本专利技术提供一种如第三方面所述的正极极片的制备方法，所述制备方法包括：
[0019]将粘结剂、正极活性物质、导电剂和醇类溶剂混合，得到正极浆料；
[0020]将所述正极浆料涂布于集流体上，经干燥、碾压，得到所述正极极片。
[0021]作为本专利技术的优选技术方案，所述正极浆料的制备方法具体包括：将粘结剂与醇类溶剂混合制成胶液；将所述胶液、正极活性物质和导电剂混合，得到所述正极浆料。
[0022]作为本专利技术的优选技术方案，所述制成胶液的打胶时间为3
‑
5h。
[0023]作为本专利技术的优选技术方案，所述胶液的固含量为5
‑
15％。
[0024]作为本专利技术的优选技术方案，所述醇类溶剂包括乙醇。
[0025]第五方面，本专利技术提供一种电芯，所述电芯包括如第三方面所述的正极极片。
[0026]第六方面，本专利技术提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括如第五方面所述的电芯。
[0027]相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：
[0028](1)本专利技术提供的粘结剂中，一方面，聚乙烯吡咯烷酮中的羰基C＝O与聚乙烯亚胺中的氨基
‑
NH
‑
之间形成动态氢键网络，另一方面，聚乙烯亚胺与多元醛能够交联形成作用力较强的C
‑
N动态共价键，使粘结剂中构建了基于动态氢键和动态共价键双重作用的三维交联网络，这种三维交联网络能够承受更大的内应力，使粘结剂具有自修复的能力，且修复速度快。具有快速自修复性能的粘结剂能够将正极活性物质、导电剂等组分限制于三维交联网络中，在锂离子电池的充放电循环中提供稳定可靠的粘结性能，防止正极活性物质和导电剂发生粉化、脱落，从而使正极极片及包含其的电芯、锂离子电池在循环中保持较高的容量，提升锂离子电池的循环性能。
[0029](2)本专利技术的粘结剂中，通过聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯亚胺和多元醛的设计和复配，使其具有稳定可靠的粘结性能和快速自修复能力，通过组分配比的调整和优化，使正极极片的自修复时间≤25min。本专利技术提供的正极极片用于锂离子电池中，电池循环300周的容量保持率≥95.5％，循环600周的容量保持率≥93.2％，循环900周的容量保持率≥91.4％，使锂离子电池的循环容量保持率明显提升，循环性能得以有效改善。
附图说明
[0030]图1为实施例3、5、8和对比例1提供的电池极片的锂离子电池的循环性能曲线图。
具体实施方式
[0031]下面通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本专利技术，不应视为对本专利技术的具体限制。
[0032]在一个具体实施方式中，本专利技术提供一种粘结剂，所述粘结剂包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯亚胺和多元醛的组合。
[0033]需要说明的是，本专利技术的术语“多元醛”意指分子结构中含有至少2个醛基(
‑
CHO)的化合物。
[0034]本专利技术提供的粘结剂包括聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯亚胺(PEI)和多元醛的组合。一方面，PVP中的羰基C＝O与PEI中的氨基
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种粘结剂，其特征在于，所述粘结剂包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯亚胺和多元醛的组合。2.根据权利要求1所述的粘结剂，其特征在于，所述聚乙烯吡咯烷酮与聚乙烯亚胺的质量比为(0.3
‑
5):1，优选(1
‑
2):1；优选地，所述聚乙烯亚胺和多元醛的质量比为1:(0.5
‑
1)，进一步优选1:(0.6
‑
0.8)。3.根据权利要求1或2所述的粘结剂，其特征在于，所述聚乙烯吡咯烷酮的重均分子量为50000
‑
2000000；优选地，所述聚乙烯亚胺的数均分子量为5000
‑
30000。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的粘结剂，其特征在于，所述多元醛包括芳香族多元醛和/或脂肪族多元醛，优选芳香族多元醛；优选地，所述芳香族多元醛包括对苯二甲醛、间苯二甲醛、邻苯二甲醛、均苯三甲醛中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选对苯二甲醛；优选地，所述脂肪族多元醛包括丁二醛和/或戊二醛。5.一种正极材料组合物，其特征在于，所述正极材料组合物包括如权利要求1
‑
4任一项所述的粘结剂、...
【专利技术属性】
技术研发人员：鲍二蓬，何爱勤，孟瑜，高秀玲，马华，
申请(专利权)人：天津市捷威动力工业有限公司，
类型：发明
国别省市：
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