[发明专利]粘结剂、其制作方法、电极片、锂离子电池及可穿戴设备

说明书

本申请实施例提供了一种粘结剂、其制作方法、电极片、锂离子电池及可穿戴设备。该粘结剂包括具有β‑折叠结构的超分子和具有线性结构的线性分子，当粘结剂使用于锂离子电池的电极片中，超分子仍然可以沿β片层自由移动，能够有效消散能量，减小机械应力，从而避免了大形变后电极片中掺杂有粘结剂的电极材料的开裂与脱落，并且超分子的β‑折叠结构能够促使超分子在外力去掉之后而恢复到原始状态。因此，本实施例提供的粘结剂能够保证电极材料保持稳定的形状以及紧密覆盖在集流体的表面，从而保证电极片在各种剧烈变形中保持稳定的状态。

技术领域

本申请涉及锂离子电池技术领域，具体而言，本申请涉及一种粘结剂、其制作方法、电极片、锂离子电池及可穿戴设备。

背景技术

随着人们对可穿戴便携式电子设备的需求日益增长，柔性储能设备得到了广泛的发展。在各种存储设备中，锂离子电池(LIBs)因其高能量密度和长循环寿命而具有很高的商业价值。

然而，由于LIBs电极材料固有的刚性，因此电极材料的弹性有限。同时传统的集流体，例如铝(Al)和铜(Cu)，表面平坦光滑，附着力弱，因此集流体与电极材料的结合力有限。在LIBs经历多次动态变形后，LIBs的负极和正极容易发生接触面积的损失，并且电极材料也容易产生裂纹并从金属集流体上脱离，进一步形成部分孤立的颗粒，并由于电流分布不均而产生差的电子传递和离子动力学，最终导致容量和稳定性的丧失，甚至出现安全问题。

此外，活性材料负载的增加会导致电极厚度的增加，一些问题在动态变形下会被放大，比如电极材料的固有体积变化和结构崩塌。因此，大多数报道的柔性电池研究是在低活性材料负载下进行的，显示出较低的能量密度。

发明内容

本申请针对现有方式的缺点，提出一种粘结剂、其制作方法、电极片、锂离子电池及可穿戴设备，用以解决如何在提升柔性锂离子电池负载的同时保证柔性锂离子电池的稳定性的技术问题。

第一个方面，本申请实施例提供了一种粘结剂，所所述粘结剂分子包括超分子和与所述超分子交联的线性分子；所述超分子包括多个交联的链式结构以形成β-折叠结构，所述β-折叠结构包括可逆氢键阵列；所述线性分子为聚丙烯酸，所述聚丙烯酸包括多个极性基团，至少部分所述极性基团与所述超分子通过共价键连接。

可选地，每个所述链式结构包括软段、硬段和扩链剂，所述软段、所述硬段以及所述扩链剂通过共价键连接，在所述超分子的伸展方向上，任意两个所述软段、任意两个硬段以及任意两个扩链剂均不相连，且所述扩链剂位于所述超分子的端部。

可选地，所述软段和所述硬段的比例为1:3～1:5；所述硬段和所述扩链剂的比例为3:2～5:4。

可选地，所述软段包括聚乙二醇或聚四氢呋喃，所述聚乙二醇的分子量为1000～3000，所述聚四氢呋喃的分子量为1000～3000；所述硬段包括异佛尔酮二异氰酸酯；所述扩链剂包括马来酸二酰肼或己二酸二酰肼。

可选地，所述聚丙烯酸的羧基与所述马来酸二酰肼中的胺基形成酰胺键以作为所述线性分子与所述超分子间的共价键，或者所述聚丙烯酸的羧基与所述己二酸二酰肼中的胺基形成酰胺键以作为所述线性分子与所述超分子间的共价键；所述聚丙烯酸的分子量为50万～100万。

第二个方面，本申请实施例提供了一种电极片，该电极片包括：

集流体；

涂覆层，覆盖在所述集流体表面，所述涂覆层的材料包括电极材料和上述的粘结剂。

第三个方面，本申请实施例提供了一种锂离子电池，该锂离子电池包括上述的电极片。

第四个方面，本申请实施例提供了一种可穿戴设备，该可穿戴设备包括上述的锂离子电池。

第五个方面，本申请实施例提供了一种粘结剂的制作方法，包括：