[发明专利]改性粘结剂及其制备方法、极片和锂离子电池

说明书

本发明涉及一种改性粘结剂及其制备方法、极片和锂离子电池。改性粘结剂为聚合物，包括重复单元A、重复单元B和重复单元C，重复单元A的结构式为，重复单元B的结构式为，重复单元C的结构式为。上述改性粘结剂中含有锂盐链段、丙烯酸链段和丙烯腈链段，锂盐中含有羧基锂和磺酰亚胺锂两种锂离子，磺酰亚胺基团两端通过化学键与具有高度负电荷离域的苯环连接而增强了整个结构的电子离域程度，使得Lisupgt;+/supgt;易解离，同时稳定性较好，使得改性粘结剂具有较好的导锂离子特点，提高锂离子电池的倍率性。

技术领域

本发明涉及电池材料领域，特别是涉及一种改性粘结剂及其制备方法、极片和锂离子电池。

背景技术

在电极中，粘结剂起着粘附正负极活性物质和集流体的作用，并在电池生产和使用过程中，维持极片的机械结构和电化学性能的稳定性。但现阶段粘结剂均是高分子惰性聚合物，不具备导电性能，增大了电池内阻，一定程度上会影响正负极活性物质的电化学性能的发挥。随着锂离子电池越来越高的倍率需求，正负极粘结剂也需要具有一定的传导锂离子的能力。传统的正负极粘结剂的锂离子传导能力有待提高。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够在保证粘结性能的同时，提高锂离子传导能力的改性粘结剂及其制备方法。

此外，还有必要提供一种包括上述改性粘结剂的极片和锂离子电池。

一种改性粘结剂，所述改性粘结剂为聚合物，包括重复单元A、重复单元B和重复单元C，所述重复单元A的结构式为，所述重复单元B的结构式为，所述重复单元C的结构式为。

传统的粘结剂具有化学惰性(电子和离子绝缘)，影响正负极活性材料的性能发挥，为了提升粘结剂的锂离子传输特性，传统方式是引入锂盐，但是传统锂盐对锂离子的传导效果并不明显，发明人经实验发现，这是由于传统锂盐的结合能力较强，Li⁺解离能力较弱，因而对锂离子的传导效果较不明显。而上述改性粘结剂中含有锂盐重复单元、丙烯酸重复单元和丙烯腈重复单元，丙烯酸重复单元有利于保证粘结性，丙烯腈重复单元能够提高动力学性能，锂盐中含有羧基锂和磺酰亚胺锂两种锂离子，磺酰亚胺基团两端、羧基锂的一端通过化学键与具有高度负电荷离域的苯环连接而增强了整个结构的电子离域程度，使得Li⁺易解离，同时稳定性较好，且锂盐中的羧基基团与丙烯酸配合有利于保持粘结性能，使得改性粘结剂在具有较好的粘结性能的同时，具有较好的导锂离子性能，提高锂离子电池的倍率性。

在其中一些实施例中，在所述改性粘结剂中，所述重复单元A、所述重复单元B及所述重复单元C的重复单元数分别为m、n及I，且满足如下条件：m:n:Ι为（7~10）:（5~7）:1。通过优化各链段的重复单元数比值，能够在对改性粘结剂性能影响较小的前提下，明显提高导锂离子性能。

在其中一些实施例中，所述改性粘结剂满足以下条件中的任一个或几个：

（1）所述改性粘结剂的重均分子量M_w为70万≤M_w≤90万；

（2）所述改性粘结剂的数均分子量M_n为40万≤M_n≤55万；

（3）所述改性粘结剂的分子量分布PDI为1.27≤PDI≤2.25。

改性粘结剂的分子量提高有利于提高锂离子传导，提高动力学，但一定程度上会降低粘结力，通过加入羧基基团，并在上述范围内及分布，改性粘结剂能够保持粘结强度同时提高动力学。

一种改性粘结剂的制备方法，包括如下步骤：

将锂盐与丙烯酸、丙烯腈共聚，制备改性粘结剂；

其中，所述锂盐的结构式为。