[发明专利]一种锂离子电池粘结剂及其制备方法和应用

说明书

本发明特别涉及一种锂离子电池粘结剂及其制备方法和应用，属于锂离子电池技术领域，以重量份数计，粘结剂的化学成分包括：不饱和硅氧烷1‑49份、丙烯基单体1‑49份、N‑甲基吡咯烷酮50‑150份和引发剂0.1‑0.5份，该电极粘结剂中含有不饱和硅烷氧烷，其中的硅氧烷功能基团发生水解并与正负极材料表面的基团发生原位化学反应生成稳定的化学键连接，起到优异的粘结效果。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，特别涉及一种锂离子电池粘结剂及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池由于能量密度高，成本低，无记忆效应，循环寿命长和无污染等优点，在移动电子设备，消费电子品，电动汽车和智能电网储能等领域中应用广泛。锂离子电池包括正极，负极，隔膜和电解质等四部分构成，电极粘结剂是制作正极片和负极片过程中必须使用的功能高分子材料，它起到的作用是把正负极粉料，导电剂和集流体等粘合成一个完成的整体。

现有的锂离子电池粘结剂一般采用聚偏氟乙烯PVDF，羧甲基纤维素CMC，丁苯胶乳SBR和丙烯酸酯等。聚偏氟乙烯属于含氟高性能高分子材料，具有优异的耐高电压性能，但是价格昂贵，而且由于高分子链上缺乏反应性基团，与正负极颗粒表面的结合力和粘结力较弱。羧甲基纤维素侧链上具有极性的羧基官能团，能提供一定的粘合作用，但是羧基一般与颗粒表面只有静电作用和少量的络合作用。丁苯胶乳具有优良的弹性和韧性，但是耐电压性能不够，一般作为负极粘结剂配合羧甲基纤维素一起使用。丙烯酸酯乳液也能用于电池正负极料的粘结剂，主链或侧链上虽然具有一定的极性功能基团，但是只有静电作用和少量的络合作用。

发明内容

申请人在发明过程中发现：对于体积膨胀效应大的正负极料，特别是对于锂离子电池硅碳负极或纯硅(硅氧)负极，由于充放电过程中，硅(硅氧)的体积膨胀和收缩效应巨大，目前还没有合适的电极粘结剂与之相适应。

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的锂离子电池粘结剂及其制备方法和应用。

本发明实施例提供了一种锂离子电池粘结剂，以重量份数计，所述粘结剂的化学成分包括：不饱和硅氧烷1-49份、丙烯基单体1-49份、N-甲基吡咯烷酮50-150份和引发剂0.1-0.5份。

可选的，所述不饱和硅氧烷包括乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲基硅烷和甲基丙烯酰氧基丙基三乙基硅烷中的至少一种。

可选的，所述丙烯基单体丙烯酰胺、丙烯酸锂，丙烯酸甲酯，丙烯酸乙酯和丙烯腈中的至少一种。

可选的，所述引发剂包括过氧化二苯甲酰和偶氮二异丁腈中的至少一种。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种锂离子电池粘结剂的制备方法，所述方法包括：

将不饱和硅氧烷1-49重量份、丙烯基单体1-49重量份和N-甲基吡咯烷酮50-150重量份混合，获得原料混合溶液；

将引发剂0.1-0.5重量份加入所述原料混合溶液进行聚合反应，获得粘结剂。

可选的，所述将引发剂0.1-0.5重量份加入所述原料混合溶液进行聚合反应，获得粘结剂，具体包括：

所述将引发剂0.1-0.5重量份加入所述原料混合溶液，在氮气保护下进行聚合反应，获得粘结剂，所述聚合反应的温度为50℃-80℃。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种锂离子电池粘结剂的应用，所述应用是将粘结剂应用于制备锂离子电池正极片，以重量份数计，所述粘结剂的化学成分包括：不饱和硅氧烷1-49份、丙烯基单体1-49份、N-甲基吡咯烷酮50-150份和引发剂0.1-0.5份。

可选的，所述锂离子电池正极片包含正极材料和第一导电剂；