[发明专利]一种聚酰亚胺、硅负极极片及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种聚酰亚胺，其是由二胺类单体与二酐类单体通过聚合反应得到，其中，所述二胺类单体至少包括由式(1)表示的单体，其中，n＝5～10；所述二酐类单体选自式(2)或式(3)表示的化合物中的一种或多种，其中，R为单键或二价有机取代基；所述二胺类单体与所述二酐类单体的摩尔比为1:10～10:1；所述聚酰亚胺的分子量为1000～500000；分子量分布指数(PDI)1.2～2.5。本发明还提供以所述聚酰亚胺为粘结剂制备得到的硅负极极片。所述硅负极极片用于锂电池中时，对充放电过程中产生的巨大体积膨胀有很好的缓冲作用，保持极片完整性，提高了电池的循环性能。

技术领域

本发明涉及一种聚酰亚胺、硅负极极片及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高，倍率和功率性能优异，循环寿命长等优点，其在日常生活中有广泛的应用。随着其应用领域不断扩大，对锂离子电池的循环性能、能量密度等发面都提出了更高的要求。

粘结剂是锂离子电池中重要的组成部分，它的性能会对电池的性能产生很大的影响。常见的粘结剂有羧甲基纤维素、聚偏氟乙烯、聚乙烯类和多糖类聚合物、聚酰亚胺等，其中聚酰亚胺因其具有很好的机械性能、化学稳定性能、极低的介电常数和出色的热稳定性，并应用于很多领域。

然而，传统的聚酰亚胺作为锂离子电池的粘结剂使用时，无法缓冲高容量负极在充放电过程中产生的较大体积膨胀，极片难以保持完整性，使得在高电流密度充放电的情况下，以及长期循环测试条件下，锂离子电池的循环性能不佳。

发明内容

本发明所要解决的问题在于克服了现有的聚酰亚胺作为负极粘结剂使用时，无法缓冲高容量负极在充放电过程中产生的较大体积膨胀，极片难以保持完整性，采用聚酰亚胺作为粘结剂的锂电池循环性能差等缺陷，从而提供了一种聚酰亚胺。本发明的聚酰亚胺具有良好的柔性特征，以其作为粘结剂制备的硅负极极片，可缓冲极片的体积膨胀，保持极片的完整性，改善了电池的循环性能。

本发明采用下述技术方案解决上述技术问题。

本发明提供了一种聚酰亚胺，其是由二胺类单体与二酐类单体通过聚合反应得到，其中，所述二胺类单体至少包括由式(1)表示的单体，

其中，n＝5～10；

所述二酐类单体选自式(2)或式(3)表示的化合物中的一种或多种，

其中，R为单键或二价有机取代基；

所述二胺类单体与所述二酐类单体的摩尔比可为1:10～10:1；

所述聚酰亚胺的分子量可为1000～500000；分子量分布指数(PDI)为1.2～2.5。

本发明中，所述二价有机取代基较佳地为双酚A基、-O-、-S-或-CH₂-。

本发明中，所述二胺类单体与所述二酐类单体的摩尔比较佳地为1:2～4:1。

本发明中，所述二胺类单体还可进一步包括由式(4)表示的单体，

其中，R4为二价有机取代基，较佳地为-(CH₂)_n-、-O-、-S-、-CH₂-O-CH₂-、-CH(NH)-(CH₂)_n-、

本发明中，式(1)的单体和式(4)的单体的摩尔比可以为1:50～2:1，较佳地为1:10～1:1。

本发明中，所述聚酰亚胺较佳地如式(5)或(6)所示：