本发明专利技术属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池用粘结剂、锂离子电池正极极片及锂离子电池。本发明专利技术中的锂离子电池用粘结剂包括含有碳氧双键和碳氮键的单体一与含有硅氧键的单体二聚合得到的共聚物，共聚物中含有碳氧双键和碳氮键的链段与含有硅氧键的链段的摩尔比为1：20～20：1。锂离子电池正极极片包括锂离子电池用粘结剂、正极材料和导电剂，其质量百分比分别为2.0～10.0％、80.0～96.0％、2.0～10.0％，以含有碳氧双键和碳氮键的单体一与含有硅氧键的单体二聚合得到的共聚物作为锂离子电池用粘结剂，能够减缓锂离子电池容量的衰减，提升锂离子电池的循环性能和倍率性能。能。能。
【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池用粘结剂、锂离子电池正极极片及锂离子电池
[0001]本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种锂离子电池用粘结剂、锂离子电池正极极片及锂离子电池。
技术介绍
[0002]目前市场上主流的二次电池正极材料分别是磷酸铁锂正极和镍钴锰三元正极，以镍钴锰三元材料为正极的锂离子电池，能量密度已经能够达到300Wh/kg，磷酸铁锂为正极材料的锂离子电池，能量密度则在200Wh/kg左右。传统的三元电池浆料中，依然是传统的正极材料、聚偏氟乙烯(PVDF)粘结剂以及导电炭黑的体系，在此体系下，三元锂电正极(NCM)的衰减速度会远大于磷酸铁锂锂电正极。以电动汽车为例，一般三元正极锂离子电池循环寿命在1500次充放电循环，在800次充放电后就会出现明显的容量衰减，在1000
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1200次充放电后容量便下降到初始容量的80％甚至70％，达到电池更换的标准，1500次充放电后便出现严重衰减，必须进行更换。因此，三元正极锂离子电池仅在单次行驶里程上具有一定的优势，而对于电池的整个寿命周期来说，三元锂离子电池的循环性能欠佳。
[0003]聚偏氟乙烯粘结剂是一种高分子量的线性高分子，作为粘结剂加入时，不能很好地覆盖在正极材料表面，在电池冲放电过程中，正极材料裸露的表面与电解液直接接触，处于高电位的电极材料与电解液的溶剂接触，导致溶剂分解，在电极表面形成一层固体电解质界面层(Solid Electrolyte Interface Film，SEI层)，SEI层的形成会消耗大量活性锂离子造成容量的降低，随着充放电次数的增加，SEI层厚度上增加，从而导致容量的不可逆下降。同时电极浸润电解液的能力直接影响到电解液往电极内部渗透的能力，浸润性差时会影响溶剂化离子进入电极内部的能力，导致参加电化学反应的活性物质拘束在电极表面，引起电极厚度增加，电池比容量下降。电流增大时，电池内部浓差极化增大，充放电过程会提前满足截止电压，从而使得比容量下降。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是针对上述技术问题，提供一种锂离子电池用粘结剂及锂离子电池正极，能够减缓锂离子电池容量的衰减，提升锂离子电池的循环性能和倍率性能。
[0005]本专利技术的技术方案中的锂离子电池用粘结剂包括含有碳氧双键和碳氮键的单体一与含有硅氧键的单体二聚合得到的共聚物。
[0006]进一步地，共聚物为聚醚酰亚胺
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聚硅氧烷共聚物、聚酰亚胺
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聚硅氧烷共聚物、聚氨酯
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聚硅氧烷共聚物中的一种或多种。
[0007]聚醚酰亚胺(PEI)、聚酰亚胺(PI)和聚氨酯(PU)含有丰富的碳氧双键、氨基、苯环等活性基团，活性基团之间产生分子间作用力，能够与电池活性物质紧密结合，同时与导电炭黑形成一定的分子间作用力，加强导电炭黑在活性物质中的分散程度。聚硅氧烷(PDMS)嵌段具有良好的弹性，在单体状态下具有很高的黏度，且具有非常良好的化学稳定性，附着
在正极表面时，能够缓解正极活性物质在循环过程中产生的机械应力，减少应力对电极的破坏。此外，PDMS具有的化学惰性，能够抵御正极材料在高电位时对界面物质的氧化。PDMS也具有较好的耐高低温性能，应用在电极上，能够适应大多数情况下的温度状态。含有碳氧双键和碳氮键的单体一与含有硅氧键的单体二聚合得到的共聚物作为锂离子电池用粘结剂，结合了聚合物基团与PDMS的优势，能够有效粘合电池活性物质与导电剂，并保护电解液在高电位时不发生分解反应，可有效电池的电化学性能。
[0008]进一步地，共聚物中含有碳氧双键和碳氮键的链段与含有硅氧键的链段的摩尔比为1：20～20：1。
[0009]进一步地，上述共聚物的分子量为6000～250000。
[0010]本专利技术中的锂离子电池用粘结剂可以以任意比例与任何可以应用于锂离子电池的粘结剂复配使用，锂离子电池的粘结剂可以列举为聚偏氟乙烯、聚丙烯腈类粘结剂、聚氨酯类粘结剂、聚酰亚胺类粘结剂中的一种或多种。
[0011]本专利技术还提供一种锂离子电池正极极片，包括上述锂离子电池用粘结剂、正极材料和导电剂。
[0012]进一步地，锂离子电池用粘结剂、正极材料和导电剂的质量百分比分别为2.0～10.0％、80.0～96.0％、2.0～10.0％。
[0013]本专利技术锂离子电池正极极片中的正极材料不做限制，任何可以应用于锂离子电池的正极材料均可，正极材料可以列举为三元正极材料镍钴锰811、镍钴锰523中的一种或两种。
[0014]本专利技术锂离子电池正极极片中的导电剂不做限制，任何可以应用于锂离子电池的导电剂均可，导电剂可以列举为导电炭黑、导电石墨、碳纤维中的一种或多种。
[0015]进一步地，上述锂离子电池正极极片的制备方法，包括以下步骤：
[0016](1)将锂离子电池用粘结剂溶于有机溶剂得粘结剂溶液；
[0017](2)将正极材料、粘结剂溶液、导电剂和有机溶剂搅拌混合得到正极浆料；
[0018](3)将正极浆料涂覆至集流体表面，烘干、压实、冲片得正极极片。
[0019]进一步地，有机溶剂为聚乙烯吡咯烷酮、N
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甲基吡咯烷酮、N,N
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二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的一种或多种，优选为N
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甲基吡咯烷酮。
[0020]进一步地，步骤(1)中锂离子电池用粘结剂与有机溶剂的质量比为1:10～30。
[0021]进一步地，步骤(2)中有机溶剂质量为正极材料、粘结剂溶液和导电剂的总质量的0.5～2.0倍。
[0022]进一步地，步骤(2)中搅拌速度为800～1500rpm，时间为1～3min。
[0023]进一步地，步骤(3)中烘干的温度为100～120℃，时间为4～8h。
[0024]进一步地，步骤(3)中集流体为铝箔。
[0025]本专利技术还提供一种锂离子电池，正极极片为上述锂离子电池正极极片。
[0026]上述锂离子电池的制备方法具体为：在惰性气氛手套箱中按照从下至上分别是正极壳、正极极片、隔膜、负极极片、垫片、弹片、负极壳的顺序组装，压力机加压制备成锂离子电池。
[0027]进一步地，压力机压力为50～60MPa，压制时间为8～10s。
[0028]相比现有技术，本申请的技术方案具有如下有益效果：
[0029](1)本专利技术以含有碳氧双键和碳氮键的单体一与含有硅氧键的单体二聚合得到的共聚物作为锂离子电池用粘结剂，能够减缓锂离子电池容量的衰减，提升锂离子电池的循环性能和倍率性能；
[0030](2)共聚物中所含的活性基团，能够加强粘结剂和导电炭黑与电池活性物质的作用力，促进粘结剂和导电炭黑在电池活性物质中的分散程度，有助于提高锂离子电池的循环性能；
[0031](3)含有硅氧键的链段具有良好的弹性和化学稳定性，能够缓解正极活性物质在循环过程中产生的机械应力，减少应力对电极的破坏，减缓锂离子电池容量的衰减速度；
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池用粘结剂，其特征在于，所述锂离子电池用粘结剂包括含有碳氧双键和碳氮键的单体一与含有硅氧键的单体二聚合得到的共聚物。2.根据权利要求1所述的锂离子电池用粘结剂，其特征在于，所述共聚物中含有碳氧双键和碳氮键的链段与含有硅氧键的链段的摩尔比为1：20～20：1。3.根据权利要求1所述的锂离子电池用粘结剂，其特征在于，所述共聚物为聚醚酰亚胺
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聚硅氧烷共聚物、聚酰亚胺
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聚硅氧烷共聚物、聚氨酯
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聚硅氧烷共聚物中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的锂离子电池用粘结剂，其特征在于，所述共聚物的分子量为6000～250000。5.一种锂离子电池正极极片，其特征在于，包括权利要求1所述的锂离子电池用粘结剂、正极材料和导电剂。6.根据权利要求5所述的锂离子电池正...
【专利技术属性】
技术研发人员：程亚军，许钰滔，夏永高，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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