[发明专利]一种离子型超分子粘结剂、制备方法和应用

说明书

本发明属于锂离子电池制备技术领域，具体涉及一种离子型超分子粘结剂、制备方法和应用。本发明提供的粘结剂分子结构中含有离子液体单元、吡啶结构单元和丙烯酸结构单元，本发明首次在粘结剂中引入离子液体结构，使其同一结构单元上同时包含阳离子和可自由移动的阴离子，有利于提高超分子的导电性能，引入丙烯酸结构单元，有利于提高粘结剂与电极材料和集流体之间的相互作用，进而提高粘结强度，维持电极的稳定和完整，从而提高电化学性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池制备技术领域，具体涉及一种离子型超分子粘结剂、制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池由其具有容量高、循环寿命长、能量密度高、绿色环保、使用温度范围宽及安全性等性能被广泛的应用到航空航天、平板电脑和电动汽车等领域。但锂离子电池作为动力电池在电动汽车中取得实际应用仍存在安全性、大倍率充放电性能、循环寿命等问题。

粘结剂是锂离子电池正负极的重要组成部分，对电池的性能有重要的影响。粘结剂由其高分子结构所导致导电性能较差，故在使用时若添加量较大则电阻较大，影响容量和倍率等电化学性能；若用量较少则影响粘结性能和电化学性能。

目前，市场上主要用于锂离子电池电极材料的粘结剂主要有聚偏氟乙烯(PVDF)和丁苯橡胶(SBR)/羧甲基纤维素钠(CMC)等。PVDF在使用时需加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶解后再配置成浆料，在制作成极片的过程中，溶剂的挥发既污染环境又危害工作人员的健康，并且粘结力和柔软性都较差，抑制极片膨胀的效果也非常有限，提高电池的容量及倍率特性比较困难，另外PVDF及其溶剂价格较高，增加了锂离子电池的成本。而SBR/CMC水性粘结剂在市场上有大规模应用，但由于其自身原因很难应用于正极极片的制备，同时价格稍高，故使用时在一定范围内受到限制。

因此，开发一种正极、负极材料均可使用，且具有优异的导电性能的粘结剂不仅是未来的发展趋势，还是市场的迫切需，更是所属领域的技术难点。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的用于锂离子电极材料的粘结剂导电性差，不能同时适用于正、负极材料，对正、负极电极材料循环性能改善有限等缺陷，从而提供一种离子型超分子粘结剂、制备方法和应用。

为此，本发明提供如下技术方案：

本发明提供一种离子型超分子粘结剂，所述粘结剂结构中具有离子液体单元。

可选的，所述离子液体中具有可参与聚合的双键。

可选的，所述的离子型超分子粘结剂具有如下式所示结构：

其中，R₁和R₃为-H或-CH₃；R₂为-COOH；M^-为卤素阴离子、氟化物阴离子中的一种；

x的取值范围为1-10；y的取值范围为0-10；z的取值范围为0.1-5。

可选的，所述卤素阴离子为I^-、Br^-或Cl^-；

所述氟化物阴离子为TFSI^-、BF^4-或PF^6-。

可选的，所述x的取值范围为5-10；y的取值范围为1-10；z的取值范围为0.1-2。

本发明提供一种上述的离子型超分子粘结剂的制备方法，采用UV光引发聚合方法制备。

可选的，包括以下步骤：

将离子液体单体、吡啶类单体和丙烯酸类单体按比例加入溶剂中，加入光引发剂，混合均匀，在UV光下进行聚合反应，即得。