【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池领域，具体涉及聚合物粘结剂及其制备方法和应用、用于电池的负极浆料。
技术介绍
1、锂离子电池中应用的主要负极材料是石墨，但是现有的石墨负极由于其比容量较低(372ma·h·g-1)，逐渐不能满足人们对锂离子电池高比容量的要求。目前，研究人员亟需开发一款高比能量锂离子电池，来满足当前动力电池续航短的问题。
2、硅作为一种新型负极材料，在完全嵌锂时理论比容量高达4200ma·h·g-1，是目前克容量最高的负极材料。硅碳负极材料有着极高的比容量且来源丰富，能够降低生产成本，还可以极大地提高锂离子电池的能量密度，具有极高的研究价值。
3、但是，硅碳负极在充放电过程中，硅元素会发生较大的体积膨胀，体积膨胀高达300％，过度的体积膨胀产生的巨大应力会导致极片粉化脱落，使得活性材料从极片上脱离，引起电池容量的快速衰减，严重制约着硅碳负极材料的发展。
4、为了解决上述问题，除了优化硅材料本身之外，研究者还把目光聚集在负极材料体系中的粘结剂身上。负极粘结剂用较低的使用量将整个负极体系材料和集流体粘结起来，具有缓解和抑制负极材料膨胀、增强导电剂和集流体间接触性以及稳定极片结构的作用，因此粘结剂的选择对于硅碳负极的电池性能起着巨大的作用。
5、cn114242990a公开了一种聚乙烯醇/烯丙基共聚物互穿网络硅碳负极水性粘结剂，其含有大量的极性基团，聚乙烯醇和烯丙基共聚物分子链之间的氢键交联使得该粘结剂具有互穿网络结构，可以提供强大的粘结力，将硅碳复合物紧紧粘结在集流体上，但是粘结
6、cn112018391a公开了一种交联网状硅碳负极粘结剂和硅碳负极片，其粘结剂是由聚酰亚胺与聚乙烯醇经热交联得到，兼具聚酰亚胺拉伸强度高、抑制活性物质膨胀能力强的优点，当用于硅碳负极片时，可有效提高充放电锂离子电池的循环可逆性能，但是不利于电池的长循环。
7、因此，开发一种缓解和抑制硅碳负极材料膨胀，提升锂离子电池循环性能的粘结剂迫在眉睫。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的硅碳负极材料在充放电循环中硅元素体积大量膨胀导致电池循环性能差的缺陷问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术的第一方面提供一种制备聚合物粘结剂的方法，该方法包括：
3、(1)在第一温度下，将用于形成壳结构的乳浊液和引发剂溶液加入至用于形成核结构的种子乳液中进行第一反应，得到具有核壳结构的聚合物乳液；形成所述乳浊液和形成所述种子乳液的原料组合中均含有组合物a、交联剂、无机溶剂、乳化剂；所述第一温度为60-100℃；所述组合物a中含有选自丙烯腈、丙烯酸、聚乙烯醇中的至少两种物质；
4、(2)将所述聚合物乳液与离子交换树脂进行第一接触混合，得到第一乳液；
5、(3)将所述第一乳液与盐酸溶液进行第二接触混合，得到所述聚合物粘结剂；
6、其中，在步骤(3)中，所述第一乳液和所述盐酸溶液的用量重量比为1：0.6-1.5；所述盐酸溶液的浓度为0.05-0.2mol/l。
7、本专利技术的第二方面提供由前述第一方面所述的方法制备得到的聚合物粘结剂。
8、本专利技术的第三方面提供前述第二方面所述的聚合物粘结剂在硅碳负极材料中的应用。
9、本专利技术的第四方面提供一种用于电池的负极浆料，该负极浆料中含有硅碳材料、聚合物粘结剂、导电剂和溶剂，所述聚合物粘结剂为前述第二方面所述的聚合物粘结剂。
10、通过上述技术方案，本专利技术提供的聚合物粘结剂至少具有以下优势：
11、(1)本专利技术提供的聚合物粘结剂粘结力强。
12、(3)本专利技术提供的聚合物粘结剂提高了电极片结构的稳定性和电解液的浸润性，有利于锂离子的有效脱嵌，且固体电解质相界面阻抗和电荷迁移阻力都比较小，因而电池展现出较好的电化学性能。
13、(4)本专利技术提供的聚合物粘结剂具有三维聚合物结构，能够将硅颗粒牢牢地固定在聚合物粘结剂的网络中，防止充放电过程中硅碳负极材料的膨胀和脱落，从而提高电池的循环性能。
14、(5)本专利技术提供的聚合物粘结剂生产成本低且采用的制备方法环境友好、生产效率高。
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1.一种制备聚合物粘结剂的方法，其特征在于，该方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述组合物A中含有丙烯腈、丙烯酸和聚乙烯醇；
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，该方法还包括，采用含有如下步骤的方法制备所述种子乳液：
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，该方法还包括，采用含有如下步骤的方法制备所述乳浊液：
5.根据权利要求2所述的方法，其中，在步骤(1)中，在形成所述种子乳液的原料组合中，组合物A的总用量用K1计，在形成所述乳浊液的原料组合中，组合物A的总用量用K2计；以所述总用量K为基准，所述K1的含量为20-80wt％，所述K2的含量为80-20wt％；和/或，
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在步骤(2)中，所述聚合物乳液和所述离子交换树脂的用量重量比为100：2-4；和/或，
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在步骤(3)中，所述第二接触混合的条件包括：温度为10-30℃，时间为1.5-2.5h。
8.由权利要求1-7中任意一项所述的方法
9.权利要求8所述的聚合物粘结剂在硅碳负极材料中的应用。
10.一种用于电池的负极浆料，其特征在于，该负极浆料中含有硅碳材料、聚合物粘结剂、导电剂和溶剂，所述聚合物粘结剂为权利要求8中所述的聚合物粘结剂；和/或，
...【技术特征摘要】
1.一种制备聚合物粘结剂的方法，其特征在于，该方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述组合物a中含有丙烯腈、丙烯酸和聚乙烯醇；
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，该方法还包括，采用含有如下步骤的方法制备所述种子乳液：
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，该方法还包括，采用含有如下步骤的方法制备所述乳浊液：
5.根据权利要求2所述的方法，其中，在步骤(1)中，在形成所述种子乳液的原料组合中，组合物a的总用量用k1计，在形成所述乳浊液的原料组合中，组合物a的总用量用k2计；以所述总用量k为基准，所述k1的含量为20-80wt％，所述k2的含...
【专利技术属性】
技术研发人员：李冲，詹孝军，伍文，齐士博，高起明，盛鹏飞，陈建鹏，刘祥哲，
申请(专利权)人：江苏耀宁新能源创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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