[发明专利]粘结剂及其锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池材料领域，具体讲，涉及一种锂离子电池粘结剂。

背景技术

相较于铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池，锂离子电池因具有能量密度高、工作电压 高、循环寿命长、无记忆效应、对环境无污染等诸多优点，已成为新能源汽车蓄电池发展的 必然方向。同时，为了适应各种不同的使用工况和使用环境，人们对于锂离子电池的能量密 度、功率性能、循环寿命以及安全性能的要求越来越高。其中，降低电池的直流阻抗(DCR)， 提高其动力学性能，是实现其高功率性能的有效途径。

目前，动力型锂离子电池水性负极极片一般采用苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)或丙烯 腈的多元共聚物(LA系列聚合物)作为粘结剂。

采用SBR作为粘结剂，所制备的极片具有良好的柔韧性，且粘结力大，在涂布、裁 片、分条以及卷绕的过程中很少出现极片脱膜、脱碳的现象，加工性能良好。然而，由于SBR 粘结剂与极性的电解液亲和性较差，易导致充放电过程中锂离子在粘结剂中的传导困难， 电池的内部电阻增加，这一现象在低温下更加明显，体现为电池低温下负极析锂更加严重， 电池的动力学性能较差，难以满足动力电池大倍率充(3C)放(7C)电的需求。

采用LA系列聚合物作为粘结剂，由于其分子链上含有大量负电性的极性基团，如- CN、-COOR(R＝H，Li，-CH₃等)等，有利于Li⁺在粘结剂中的快速传导；另一方面，该粘结剂具有 较高的Tg(～70℃)，在常温下聚合物较硬，极片经过冷压后，粘结剂颗粒可在活性物质颗粒 间起到有效的支撑作用，造成一定的孔隙，为Li⁺的快速传输提供了有利的通道。因此，使用 该类粘结剂的锂离子电池具有良好的动力学性能。然而，其过高的Tg也易导致极片的硬、 脆，因此，该粘结剂在涂布过程中易出现开裂现象、冷压后出现许多条纹、裁片时边缘脱碳 以及卷绕过程中极片弯折处掉粉的现象，加工性能差，从而严重制约了其在动力电池中的 应用。

为了克服现有技术中存在的缺陷，特提出本发明。

发明内容

本发明的首要发明目的在于提出一种粘结剂。

本发明的第二发明目的在于提出使用该粘结剂的制备方法。

本发明的第二发明目的在于提出一种含有该粘结剂的锂离子电池。

为了完成本发明的目的，采用的技术方案为：

本发明涉及一种粘结剂，该粘结剂具有两亲性结构单元和柔性结构单元，两亲性 结构单元的结构式如式Ⅰ所示，柔性结构单元的结构式如式Ⅱ所示，

其中，

在式Ⅰ中，R₂为亲水性基团，R₁、R₃、R₄为亲油性基团；

R₁、R₃各自独立的选自：-H，C_1-6烷基，C_1-6烷氧基，C_1-6烷酰氧基，C_1-6烷酰胺基；

R₂选自：-OH，-SO₃H及其可溶性盐，-COOH或其可溶性盐，C_1-6烷酰胺基，取代的芳基 或其可溶性盐，取代的C_1-6烷基或其可溶性盐，取代基选自-F、-OH、-COOH、-SO₃H、C_1-3烷基； 所述可溶性盐为锂盐、钠盐；

R₄选自：-CN，C_1-8烷酰氧基，C_1-6烷基，C_1-6烷氧基；

在式Ⅱ中，R₅、R₆、R₇、R₈各自独立的选自：-H，-F，取代或未取代的C_1-6烷基；取代基 选自-F；

x的范围为：0.1≤x≤0.8，y的范围为：0.1≤y≤0.8，m的范围为：0.1≤m≤0.3，n的 范围为0≤n≤0.1；并且满足x+y+m+n＝1。

优选的：

在式Ⅰ中：

R₁、R₃各自独立的选自：-H，C_1-3烷基；