[发明专利]一种乳液型粘结剂和包括该粘结剂的锂离子电池

说明书

本发明提供一种乳液型粘结剂和包括该粘结剂的锂离子电池。本发明的乳液型粘结剂是一种水性乳液型粘结剂，其中包含具有核壳结构的粒子，即所述粒子包括壳层和核芯，形成所述壳层的材料包括第一共聚物，形成所述核芯的材料包括第二共聚物，所述第二共聚物可以提供粘附力，所述第一共聚物富含极性基团，可以提供氢键作用，使得该粘结剂对活性物质的包覆更充分，进一步提升粘附力，另外极性基团可以调节粘结剂在电解液中的溶胀能力。本发明的粘结剂应用于锂离子电池中，使用该粘结剂的锂离子电池的循环容量保持率高、循环膨胀率低及倍率性能优异。

技术领域

本发明涉及一种乳液型粘结剂和包括该粘结剂的锂离子电池，属于锂离子电池技术领域，具体属于锂离子电池用粘结剂技术领域。

背景技术

锂离子电池中的粘结剂作为一种聚合物，既起到活性物质层间的粘结作用，又可以用于活性物质层与集流体之间的粘结，在电池的制造和性能方面起重要作用，是电池的重要组分之一。

锂离子电池的充放电过程即为负极材料(如石墨)层间锂离子的嵌入和脱嵌过程，随着循环周期的增大，负极的膨胀也会逐渐增大，这将会导致有效的粘结网络的减少，如活性物质之间、活性物质与集流体之间的有效粘结网络减少，电池的容量保持率也将随之下降。因此，对于维持电极材料的完整性起重要作用的粘结剂来说，提高其粘结的强度，将有助于提升电池的性能。

发明内容

为了改善现有技术中的苯丙乳液型粘结剂接触电解液后溶胀大、粘结力弱的缺点，本发明提供了一种具有核壳结构的乳液型粘结剂及含有该粘结剂的锂离子电池。所述具有核壳结构的乳液型粘结剂含有丰富的极性基团，该极性基团可形成氢键，调节粘结剂在电解液中的溶胀度。而且，所述具有核壳结构的乳液型粘结剂对活性物质及集流体的作用力强，极片剥离强度高，且使用所述粘结剂的锂离子电池的循环性能及倍率性能也得到较明显的改进。

本发明目的是通过如下技术方案实现的：

一种乳液型粘结剂，其中，所述粘结剂中包含具有核壳结构的粒子，即所述粒子包括壳层和核芯，形成所述壳层的材料包括至少一种第一共聚物，形成所述核芯的材料包括至少一种第二共聚物；其中，所述第一共聚物为不饱和酰胺单体与下述物质中的至少一种单体形成的共聚物：二乙烯基单体、二丙烯酸酯单体、不饱和羧酸单体、不饱和磺酸单体、腈基单体；所述第二共聚物为乙烯基单体和丙烯酸酯单体形成的共聚物。

根据本发明，所述第一共聚物选自聚(丙烯酸丁酯-丙烯酸-丙烯酰胺-乙二醇二丙烯酸酯)、聚(丙烯酸丁酯-丙烯酸-丙烯腈-丙烯酰胺-一缩乙二醇二丙烯酸酯)、聚(丙烯酸-丙烯腈-丙烯酰胺-三乙二醇二甲基丙烯酸酯)、聚(丙烯酸-丙烯酰胺-二甲基丙烯酸1,4-丁二醇酯)、聚(烯丙基磺酸-丙烯酰胺-对二乙烯基苯)、聚(丙烯酸-N-羟甲基丙烯酰胺-丙烯酸丁酯)、聚(乙烯基磺酸-丙烯酸羟乙酯-丙烯酰胺-聚乙二醇二丙烯酸酯)、聚(苯乙烯磺酸-丙烯酰胺-对二乙烯基苯)、聚(丙烯酸-丙烯腈-丙烯酰胺-乙二醇二丙烯酸酯)、聚(丙烯酸-丙烯腈-丙烯酰胺-一缩乙二醇二丙烯酸酯)、聚(丙烯酸-丙烯酰胺-三乙二醇二甲基丙烯酸酯)、聚(烯丙基磺酸-丙烯酰胺-对二乙烯基苯)中的至少一种。

根据本发明，所述第二共聚物选自聚(苯乙烯-丙烯酸丁酯)、聚(苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸羟乙酯)、聚(苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸乙酯)、聚(苯乙烯-丙烯酸异戊酯-丙烯酸羟丙酯)、聚(苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸异辛酯-甲基丙烯酸甲酯)、聚(苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸异辛酯-甲基丙烯酸乙酯)、聚(α-甲基苯乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸甲酯)、聚(α-甲基苯乙烯-甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸乙酯)中的至少一种。

根据本发明，所述壳层和核芯的重量比为96:4～4:96。

根据本发明，所述壳层的厚度为5～50nm。

根据本发明，所述具有核壳结构的粒子的粒径为100～500nm。

根据本发明，所述粘结剂还包括溶剂组分，所述溶剂组分选自水。