【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池领域，具体涉及一种粘结剂及其制备方法、电极片和锂离子电池。
技术介绍
1、电池粘结剂作为电极材料的重要组成部分，对电池的整体性能有着决定性的影响。目前，苯丙橡胶粘结剂因其优异的动力学性能而被广泛应用于锂离子电池中。然而，这种传统的粘结剂存在着一定的局限性，尤其是在抑制电极膨胀方面的性能不足。
2、在锂离子电池充放电过程中，电极材料会发生膨胀和收缩。若粘结剂无法有效地抑制这种膨胀，会导致电极结构的破坏，进而影响电池的循环稳定性和寿命。现有的苯丙橡胶粘结剂为了提高动力学性能，会吸收大量的电解液，导致其自身的动力学性能和粘结能力下降。这种溶胀现象不仅减弱了粘结剂的结构完整性，而且使得电极膨胀得不到有效的控制。因此，电池在高能量密度和快速充电性能方面的需求无法得到满足。
3、有鉴于此，迫切需要开发一种新型粘结剂，既能提高电池的能量密度，又能有效控制电极膨胀，从而提升电池的整体性能和寿命。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种弹性模量较高的粘结剂，能有效抑制电极膨胀反弹的同时提高电池的能量密度。
2、为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种粘结剂，包括主链单体和功能单体反应形成的聚合物；所述主链单体包括苯乙烯、甲基丙烯酸和酯类单体；所述功能单体的官能团包括磺酸基、腈基、酰胺基中的至少一种；所述聚合物的硬度由内而外逐渐减小。
4、优选地，所述酯类单体包括甲基丙烯酸酯
5、优选地，所述酯类单体占总单体的45％-55％，所述甲基丙烯酸酯类占酯类单体的15％～50％。甲基丙烯酸酯类占比高，因而甲基占比较高，由于甲基阻碍c-c主链的σ键旋转，主链的强度得到提高，进而使所述粘结剂的弹性模量较高。较高的弹性模量可以有效的抑制电极的膨胀反弹，提高电池的能量密度。
6、优选地，所述甲基丙烯酸酯类包括甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸正丁酯和甲基丙烯酸乙酯中的至少一种；所述丙烯酸酯类包括丙烯酸正丁酯、丙烯酸正丙酯和丙烯酸乙酯中的至少一种。
7、优选地，所述功能单体占总单体的5％～20％。
8、优选地，所述粘结剂的平均粒径为100nm-500nm。
9、优选地，所述粘结剂的玻璃化温度为10-50℃。
10、优选地，所述粘结剂形成的胶膜的弹性模量为5～200mpa。
11、优选地，还包括乳化剂和引发剂；所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵，所述乳化剂为十二烷基二苯醚磺酸二钠。
12、此外，本专利技术还提供一种粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
13、s1、在反应釜1中加入水、乳化剂以及部分单体加热搅拌后加入引发剂得到种子乳液a备用；
14、s2、在反应釜2、反应釜3和反应釜4中分别加入水、乳化剂以及部分单体加热搅拌，分别得到预乳化液a、预乳化液b和预乳化液c；
15、s3、将反应釜2中预乳化液a与引发剂滴入反应釜1中反应，待反应釜2中剩余30％预乳化液a时，同时将上述反应釜3中的预乳化液b与引发剂滴入反应釜2中，待反应釜3中剩余30％预乳化液b时，同时将反应釜4中的预乳化液c与引发剂滴入反应釜3中；
16、s4、待步骤s3中反应釜1反应完全后，加入氨水调ph值至7左右，冷却后得到粘结剂。
17、优选地，所述粘结剂采用梯度聚合的方法。通过控制聚合时玻璃化温度不同的酸类与酯类单体的滴加顺序与滴加速率，使聚合物的链段由硬单体为主、软单体为次逐渐过渡到软单体为主、硬单体为次。
18、此外，本专利技术还提供一种电极浆料，包括上述的粘结剂。该电极浆料能有效抑制电极膨胀反弹的同时提高电池的能量密度。
19、此外，本专利技术还提供一种电极片，包括集流体以及涂覆于集流体至少一表面的活性材料层，所述活性材料层包括上述的电极浆料。
20、此外，本专利技术还提供一种锂离子电池，包括由负极片、正极片和隔膜卷绕成的电芯、以及电解液，以及封装电芯及电解液的壳体，其中，负极片和/或正极片为上述的电极片。
21、优选地，所述电解液包括溶剂与锂盐；其中，溶剂包含碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、丙酸乙酯中的至少一种；酯类单体在粘结剂中的质量含量a、碳酸乙烯酯在电解液溶剂中的质量含量b、碳酸甲乙酯在电解液溶剂中的质量含量c和丙酸乙酯在电解液溶剂中的质量含量d满足以下关系式：0.75＜a/(0.2b+c+d)＜0.95。
22、由于丙酸乙酯粘度低，具有较好的低温放电性能和快充性能。但碳酸甲乙酯、丙酸乙酯与粘结剂中的酯类单体亲和力极强，碳酸甲乙酯、丙酸乙酯过量时会大量溶胀在粘结剂中，使极片膨胀降低电池的能量密度。通过限定粘结剂酯类单体比例与碳酸甲乙酯、丙酸乙酯在电解液溶剂中比例，来平衡电池的能量密度与快充性能。
23、相比于现有技术，本专利技术的有益效果在于：
24、1)本专利技术的粘结剂包括主链单体和功能单体反应形成的聚合物，聚合物的硬度由内而外逐渐减小，即粘结剂聚合物的核层到表层之间的软硬单体比例逐渐过渡，互相渗透，有较强的结构强度；较硬的内核可以提供内聚力，提高粘结剂的弹性模量，较软的表层可以充分延展接触石墨表面，并在羧酸、腈基、磺酸基等极性基团的作用下可以有效提高粘结力。
25、2)本专利技术粘结剂中甲基丙烯酸酯类占比高，弹性模量较高，较高的弹性模量可以有效的抑制电极的膨胀反弹，提高电池的能量密度。
26、3)本专利技术粘结剂搭配限定溶剂比例的电解液，通过限定粘结剂酯类单体比例与碳酸甲乙酯、丙酸乙酯在电解液溶剂中比例，来平衡电池的能量密度与快充性能。
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1.一种粘结剂，其特征在于，包括主链单体和功能单体反应形成的聚合物；
2.根据权利要求1所述的粘结剂，其特征在于：所述酯类单体包括甲基丙烯酸酯类和丙烯酸酯类中的至少一种；
3.根据权利要求2所述的粘结剂，其特征在于：所述酯类单体占总单体的45％-55％，所述甲基丙烯酸酯类占酯类单体的15％～50％。
4.根据权利要求1所述的粘结剂，其特征在于：所述功能单体占总单体的5％～20％。
5.根据权利要求1所述的粘结剂，其特征在于：所述粘结剂的平均粒径为100nm-500nm。
6.根据权利要求1所述的粘结剂，其特征在于：所述粘结剂的玻璃化温度为10-50℃。
7.根据权利要求1所述的粘结剂，其特征在于：所述粘结剂形成的胶膜的弹性模量为5～200MPa。
8.根据权利要求1所述的粘结剂，其特征在于：还包括乳化剂和引发剂；所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵，所述乳化剂为十二烷基二苯醚磺酸二钠。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的粘结剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.一种
11.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求11所述的电极片和电解液。
12.根据权利要求12所述的锂离子电池，其特征在于，所述电解液包括溶剂及锂盐；其中，所述溶剂包含碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、丙酸乙酯中的至少一种；
...【技术特征摘要】
1.一种粘结剂，其特征在于，包括主链单体和功能单体反应形成的聚合物；
2.根据权利要求1所述的粘结剂，其特征在于：所述酯类单体包括甲基丙烯酸酯类和丙烯酸酯类中的至少一种；
3.根据权利要求2所述的粘结剂，其特征在于：所述酯类单体占总单体的45％-55％，所述甲基丙烯酸酯类占酯类单体的15％～50％。
4.根据权利要求1所述的粘结剂，其特征在于：所述功能单体占总单体的5％～20％。
5.根据权利要求1所述的粘结剂，其特征在于：所述粘结剂的平均粒径为100nm-500nm。
6.根据权利要求1所述的粘结剂，其特征在于：所述粘结剂的玻璃化温度为10-50℃。
7.根据权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘家鹏，申立其，张凯，
申请(专利权)人：浙江锂威能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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