粘结剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及锂离子电池技术领域，尤其是涉及一种粘结剂及其制备方法

【技术实现步骤摘要】
粘结剂及其制备方法、正极片和锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，尤其是涉及一种粘结剂及其制备方法
、
正极片和锂离子电池
。

技术介绍

[0002]锂离子电池作为一种高效的电化学储能器件已被广泛用于数码
、
汽车和储能行业
。
粘结剂是锂离子电池重要的辅助功能材料之一，对电池的生产工艺和性能有着至关重要的影响
。
目前商业应用最广泛的粘结剂主要有聚偏氟乙烯
(PVDF)、
羧甲基纤维素钠
(CMC)、
丁苯橡胶
(SBR)、
聚丙烯酸
(PAA)
和聚丙烯腈
(PAN)
等
。
其中，
PVDF
由于其具有良好的耐腐蚀性
、
耐高温性且可以在电解液中适当的溶胀成为主流正极粘结剂
。
[0003]PVDF
与正极材料之间主要靠范德华力进行连接，并且作为粘结剂使用的
PVDF
结晶度较高，在电极成膜过程中无法对正极材料形成有效的包覆，正极材料暴露在电解液环境中，这对于低电压电池体系的影响可能较小，但对于高电压体系如
4.5V
中镍体系和
5V
镍锰酸锂体系，尤其是后者影响较大，有研究表明当电压
≥4.9V
时
PVDF
会发生分解并迁移到负极
。
此外，
PVDF
形成的网兜状包覆会使电解液被正极材料高氧化位点氧化，从而造成电解液快速消耗
、
正极
CEI
膜增厚和过渡金属溶出，长期循环后极片发生粉化掉料，电池性能快速衰减
。
[0004]有鉴于此，特提出本专利技术
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的一个目的在于提供一种粘结剂，在高电压条件下具有良好的稳定性和强抗氧化性，同时能够防止过渡金属的溶出
。
[0006]本专利技术的另一目的在于提供粘结剂的制备方法
。
[0007]本专利技术的又一目的在于提供一种正极片
。
[0008]本专利技术的又一目的在于提供一种锂离子电池
。
[0009]为了实现本专利技术的上述目的，本专利技术一方面提供了一种粘结剂，含有结构单元Ⅰ和结构单元Ⅱ；
[0010][0011]其中，
x
为
0、1
或2，
R1、R2、R3各自独立的选自
C1
～
C6
烷基和
C1
～
C6
烷氧基中的至少一种，且
R1、R2、R3中至少有一个为
C1
～
C6
烷氧基；
[0012]y
为
0、1
或2，
R4选自氰基
、
羧基
、
酯基和酰胺基中的至少一种，
R5选自氢和甲基中的
至少一种
。
[0013]在本专利技术的具体实施方式中，所述粘结剂为含结构单元Ⅰ和结构单元Ⅱ的无规共聚物
。
[0014]在本专利技术的具体实施方式中，所述粘结剂中，所述结构单元Ⅰ的含量为
5mol
％～
20mol
％
。
[0015]在本专利技术的具体实施方式中，所述粘结剂的重均分子量为
35
万～
120
万；所述粘结剂的玻璃化转变温度为
80
～
150℃。
[0016]在本专利技术的具体实施方式中，所述粘结剂的多分散指数为
1.5
～
2.5
，优选为
1.9
～
2.2。
[0017]本专利技术另一方面提供了上述任意一种所述粘结剂的制备方法，包括如下步骤：在引发剂的作用下，单体
A
和单体
B
于溶剂中进行聚合反应；
[0018]所述单体
A
和所述单体
B
分别具有如下结构式：
[0019][0020]在本专利技术的具体实施方式中，所述单体
A
包括乙烯基三甲氧基硅烷
、
二甲氧基甲基乙烯基硅烷
、
二甲基乙烯基一甲氧基硅烷
、
乙烯基三乙氧基硅烷
、
二甲氧基一乙氧基乙烯基硅烷
、
烯丙基三甲氧基硅烷
、
二甲氧基甲基烯丙基硅烷
、
二甲基烯丙基一甲氧基硅烷
、
烯丙基三乙氧基硅烷和二甲氧基一乙氧基烯丙基硅烷中的至少一种
。
[0021]在本专利技术的具体实施方式中，所述单体
B
包括
(
甲基
)
丙烯腈
、(
甲基
)
丙烯酸
、(
甲基
)
丙烯酸酯和
(
甲基
)
丙烯酰胺中的至少一种
。
[0022]在本专利技术的具体实施方式中，所述单体
A
和所述单体
B
的摩尔比为
1﹕(4
～
19)。
[0023]在本专利技术的具体实施方式中，所述溶剂包括乙醇
、
甲醇
、
异丙醇
、
甲苯
、
氯仿
、N
‑
甲基吡咯烷酮和二甲基亚砜中的至少一种
。
进一步地，所述单体
A
和所述单体
B
在所述溶剂中的总浓度为
0.025
～
0.05g/mL。
[0024]在本专利技术的具体实施方式中，所述引发剂包括偶氮类引发剂和过氧化物类引发剂中的至少一种
。
[0025]在本专利技术的具体实施方式中，所述引发剂的质量为所述单体
A
和所述单体
B
的质量和的5％～
15
％
。
[0026]在本专利技术的具体实施方式中，所述聚合反应的温度为
40
～
100℃
，所述聚合反应的时间为2～
6h。
[0027]在本专利技术的具体实施方式中，所述制备方法还包括：将所述聚合反应后的物料进行喷雾干燥，得到所述粘结剂
。
[0028]本专利技术又一方面提供了一种正极片，包括上述任意一种所述的粘结剂
。
[0029]在本专利技术的具体实施方式中，所述正极片中包括按质量比为
(90
～
94)﹕(3
～
5)﹕(3
～
5)
的正极活性材料
、
导电剂和所述的粘结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
粘结剂，其特征在于，含有结构单元Ⅰ和结构单元Ⅱ；其中，
x
为
0、1
或2，
R1、R2、R3各自独立的选自
C1
～
C6
烷基和
C1
～
C6
烷氧基中的至少一种，且
R1、R2、R3中至少有一个为
C1
～
C6
烷氧基；
y
为
0、1
或2，
R4选自氰基
、
羧基
、
酯基和酰胺基中的至少一种，
R5选自氢和甲基中的至少一种
。2.
根据权利要求1所述的粘结剂，其特征在于，所述粘结剂为含结构单元Ⅰ和结构单元Ⅱ的无规共聚物；优选的，所述粘结剂中，所述结构单元Ⅰ的含量为
5mol
％～
20mol
％
。3.
根据权利要求1所述的粘结剂，其特征在于，具有如下特征中的至少一个：
(1)
所述粘结剂的重均分子量为
35
万～
120
万；
(2)
所述粘结剂的玻璃化转变温度为
80
～
150℃
；
(3)
所述粘结剂的多分散指数为
1.5
～
2.5。4.
权利要求1～3任一项所述的粘结剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：在引发剂的作用下，单体
A
和单体
B
于溶剂中进行聚合反应；所述单体
A
和所述单体
B
分别具有如下结构式：
5.
根据权利要求4所述的粘结剂的制备方法，其特征在于，所述单体
A
包括乙烯基三甲氧基硅烷
、
二甲氧基甲基乙烯基硅烷
、
二甲基乙烯基一甲氧基硅烷
、
乙烯基三乙氧基硅烷
、
二甲氧基一乙氧基乙烯基硅烷
、
烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文超，师悦，刘静，盛杰，杨红新，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：