[发明专利]一种磺化芳香聚酰胺粘结剂及其制备方法、锂硫电池正极片

说明书

发明公开了一种磺化芳香聚酰胺粘结剂。本发明还公开了上述磺化芳香聚酰胺粘结剂的制备方法，包括如下步骤：在惰性气体氛围中，在吡啶、亚磷酸三苯酯、催化剂、三乙胺存在条件下，芳香二酸和芳香二胺进行直接缩聚反应得到磺化芳香聚酰胺粘结剂。本发明还公开了一种锂硫电池正极片。本发明具有良好的粘结性能，且能避免穿梭效应，提高电池性能。

技术领域

本发明涉及粘结剂技术领域，尤其涉及一种磺化芳香聚酰胺粘结剂及其制备方法、锂硫电池正极片。

背景技术

锂硫电池(Li-S)是指以金属锂为负极，单质硫或者硫的化合物为正极的高能量二次电池体系，其材料理论比容量和电池理论比能量较高，分别达到1675mAh/g和2600Wh/kg，远远高于商业上广泛应用的钴酸锂电池的容量(150mAh/g)。单质硫在地球中储量丰富，具有价格低廉，硫是一种对环境友好的元素，对环境基本没有污染，环境友好等特点。利用硫作为正极材料的锂硫电池是一种非常有前景的锂电池。锂硫电池在放电过程中产生的易溶于电解液的长链多硫化物，容易产生“穿梭效应”，会造成容量衰减。

粘结剂是锂硫电池正极材料中重要的组成部分，其用量虽少，但对电极的结构和形貌具有至关重要的影响。电极中加入粘结剂主要是为了粘覆活性电极物质和导电剂，使极片组分与集流体有良好接触；同时稳定极片内部结构，缓解电极材料在电池循环过程中带来的体积收缩膨胀应力变化。目前锂硫电池正极用粘结剂有聚偏氟乙烯(PVDF)等。但是其聚偏氟乙烯对极片组分与集流体的粘结性能不高，对“穿梭效应”的改善效果并不太好。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种磺化芳香聚酰胺粘结剂及其制备方法、锂硫电池正极片，本发明具有良好的粘结性能，且能避免穿梭效应，提高电池性能。

本发明提出了一种磺化芳香聚酰胺粘结剂，其结构如式(I)所示：

其中，Ar₁为如下基团中的任意一种：

Ar₂为如下基团中的任意一种：

优选地，n为100-1500中的任一整数。

本发明还提出了上述磺化芳香聚酰胺粘结剂的制备方法，包括如下步骤：在惰性气体氛围中，在吡啶、亚磷酸三苯酯、催化剂、三乙胺存在条件下，芳香二酸和芳香二胺进行直接缩聚反应得到磺化芳香聚酰胺粘结剂。

优选地，芳香二酸为具有如下结构式的物质中的任意一种：

优选地，芳香二胺为具有如下结构式的物质中的任意一种：

优选地，催化剂为氯化钙、氯化锂中的至少一种。

优选地，反应溶剂为N-甲基吡咯烷酮。

优选地，吡啶、亚磷酸三苯酯、三乙胺的体积比为1:1.05-1.15:0.85-0.9。

优选地，芳香二酸和芳香二胺的摩尔比为1:1-1.1。

优选地，芳香二酸、催化剂的摩尔比为1:1.5-2。

优选地，芳香二酸、吡啶的摩尔比为1:6-6.4。

优选地，直接缩聚反应的程序为：于70-75℃反应2.5-3h，90-95℃反应12.5-13.5h，115-120℃反应9-10h。

本发明还提出了一种锂硫电池正极片，包括集流体以及附着于集流体表面的正极材料，所述正极材料包括含硫活性物质、导电剂和粘结剂，所述粘结剂为上述磺化芳香聚酰胺粘结剂。