粘结剂及其制备方法、负极浆料、负极极片、锂离子电池与流程

本发明涉及电池，具体涉及一种粘结剂及其制备方法、负极浆料、负极极片、锂离子电池、用电装置。

背景技术：

1、锂离子电池以其高能量密度、高输出电压、可快速充放电、环保无污染以及长循环寿命等优点，在多个领域得到了广泛应用。锂离子电池在充放电过程中电极往往会发生体积的收缩与膨胀，负极的反复膨胀会引起的电化学性能损失，导致电池的高温循环和存储性能变差。因此，需要提高锂离子电池的高温循环和存储性能。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种粘结剂，将该粘结剂应用到锂离子电池中能够提高锂离子电池的高温循环性能和高温存储性能。

2、具体地，本发明的第一方面提供一种粘结剂，包括聚合单体和支化单体，所述聚合单体包括丙烯酸类单体、丙烯腈类单体和丙烯酰胺类单体中的一种或多种；所述粘结剂的支化度为0.2c/1000c～1c/1 000c。

3、本发明采用特定的聚合单体并同时采用支化单体控制粘结剂的支化度，提高了粘结剂对负极活性材料和导电材料的包覆粘结能力，有效缓解了电芯充放电过程中负极反复膨胀引起的电化学性能损失，实现了电芯高温循环和存储性能的提升。

4、另外，本发明的粘结剂是一种多功能粘结剂，同时具备包覆、分散、增稠及粘结作用，可以替代同时使用羧甲基纤维素(cmc)和丁苯橡胶(sbr)的粘结剂体系，简化助剂体系。

5、根据本发明的一些实施例，所述粘结剂的支化度为0.5c/1000c～1c/1000c。优化粘结剂的支化度，有利于进一步提升粘结剂的包覆、分散、增稠等作用，提升粘结剂对负极活性材料和导电材料的包覆粘结能力。

6、根据本发明的一些实施例，所述聚合单体包括丙烯酸类单体、丙烯腈类单体和丙烯酰胺类单体。同时采用丙烯酸类单体、丙烯腈类单体和丙烯酰胺类单体三种单体，有利于提升粘结剂的包覆粘结能力。

7、根据本发明的一些实施例，所述丙烯酸类单体包括丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸异辛酯中的一种或多种；所述丙烯腈类单体包括丙烯腈和二甲基氨基丙烯腈中的一种或多种；所述丙烯酰胺类单体包括丙烯酰胺、n-异丙基丙烯酰胺、n-苯基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺和n-羟甲基丙烯酰胺中的一种或多种。优化聚合单体的种类，有利于得到包覆粘结能力好的粘结剂。

8、根据本发明的一些实施例，所述支化单体包括三羟甲基丙烷、柠檬酸、肌醇六磷酸、硫脲、季戊四醇中的一种或多种。采用支化单体控制支化度在本发明范围内，有利于提升粘结剂的包覆、分散、增稠等作用，提升粘结剂对负极活性材料和导电材料的包覆粘结能力。

9、根据本发明的一些实施例，所述粘结剂的重均分子量为60万道尔顿-100万道尔顿。控制粘结剂的分子量在本发明范围内，有利于提升粘结剂对负极活性材料和导电材料的包覆粘结能力，有效缓解电芯充放电过程中负极反复膨胀引起的电化学性能损失，实现电芯高温循环和存储性能的提升。

10、根据本发明的一些实施例，所述粘结剂的重均分子量为65万道尔顿-80万道尔顿。优化粘结剂的分子量，有利于进一步提升粘结剂对负极活性材料和导电材料的包覆粘结能力。

11、本发明第二方面提供一种制备本发明第一方面的粘结剂的方法，包括以下步骤：

12、使聚合单体反应，得到聚合物；

13、将支化单体接枝到所述聚合物上，得到所述粘结剂。

14、本发明方法工艺流程简单，反应条件温和，适合工业化大规模产生。

15、根据本发明的一些实施例，所述丙烯酸类单体、丙烯腈类单体、丙烯酰胺类单体的摩尔比为(1-7)∶(2-8)∶(0-2)。优化丙烯酸类单体、丙烯腈类单体、丙烯酰胺类单体的摩尔比，有利于提升粘结剂对负极活性材料和导电材料的包覆粘结能力，有效缓解电芯充放电过程中负极反复膨胀引起的电化学性能损失，实现电芯高温循环和存储性能的提升。

16、根据本发明的一些实施例，所述丙烯酸类单体、丙烯腈类单体、丙烯酰胺类单体的摩尔比为(1-7)∶(2-8)∶(0.2-2)。丙烯酸类单体、丙烯腈类单体、丙烯酰胺类单体三者以特定比例联合使用，再配合特定的支化度，有利于进一步提升粘结剂对负极活性材料和导电材料的包覆粘结能力，有效缓解电芯充放电过程中负极反复膨胀引起的电化学性能损失，实现电芯高温循环和存储性能的提升。

17、根据本发明的一些实施例，所述丙烯酸类单体、丙烯腈类单体、丙烯酰胺类单体的摩尔比为(2.5-4.5)∶(5-6.5)∶(0.5-1.5)。优化丙烯酸类单体、丙烯腈类单体、丙烯酰胺类单体的用量比例，有利于进一步提升粘结剂对负极活性材料和导电材料的包覆粘结能力。

18、本发明第三方面提供一种负极浆料，包括本发明第一方面的粘结剂或通过本发明第二方面的方法获得的粘结剂。由于采用了本发明的粘结剂，本发明的负极浆料同样能够有效缓解电芯充放电过程中负极反复膨胀引起的电化学性能损失，实现电芯高温循环和存储性能的提升。

19、根据本发明的一些实施例，所述负极浆料的zeta电位为-55mv～-.80mv。控制负极浆料的zeta电位在本发明范围内，能够有效调控粘结剂在负极活性材料和导电材料表面的吸附作用，进而有利于提升粘结剂对负极活性材料和导电材料的包覆粘结能力，有效缓解电芯充放电过程中负极反复膨胀引起的电化学性能损失，实现电芯高温循环和存储性能的提升。

20、根据本发明的一些实施例，所述负极浆料还包括负极活性材料和导电材料；所述粘结剂与所述负极活性材料的质量比为0.5∶100～5∶100。优化粘结剂的用量，有利于提高浆料的稳定性和粘附性，从而有效缓解电芯充放电过程中负极反复膨胀引起的电化学性能损失，实现电芯高温循环和存储性能的提升。

21、本发明第四方面提供一种负极极片，包括本发明第一方面的粘结剂或通过本发明第二方面的方法获得的粘结剂。由于采用了本发明的粘结剂，本发明的负极极片同样能够有效缓解电芯充放电过程中负极反复膨胀引起的电化学性能损失，实现电芯高温循环和存储性能的提升。

22、根据本发明的一些实施例，所述负极极片的剥离强度为4.0n/m-9.5n/m。优化负极极片的剥离强度，有利于减少活性材料层从负极集流体脱落的风险，提高电芯的高温循环和存储性能。

23、本发明第五方面提供一种锂离子电池，包括本发明第四方面的负极极片。由于采用了本发明的粘结剂，从而能够有效缓解电芯充放电过程中负极反复膨胀引起的电化学性能损失，实现电芯高温循环和存储性能的提升。

24、本发明第六方面提供一种用电装置，包括本发明第五方面的锂离子电池。由于采用了本发明的粘结剂，从而能够有效缓解电芯充放电过程中负极反复膨胀引起的电化学性能损失，实现电芯高温循环和存储性能的提升。

25、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种粘结剂，其特征在于，包括聚合单体和支化单体，所述聚合单体包括丙烯酸类单体、丙烯腈类单体和丙烯酰胺类单体中的一种或多种；所述粘结剂的支化度为0.2c/1000c～1c/1000c。

2.根据权利要求1所述的粘结剂，其特征在于，所述粘结剂的支化度为0.5c/1000c～1c/1000c。

3.根据权利要求1或2所述的粘结剂，其特征在于，所述聚合单体包括丙烯酸类单体、丙烯腈类单体和丙烯酰胺类单体。

4.根据权利要求1或2所述的粘结剂，其特征在于，所述丙烯酸类单体包括丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸异辛酯中的一种或多种；所述丙烯腈类单体包括丙烯腈和二甲基氨基丙烯腈中的一种或多种；所述丙烯酰胺类单体包括丙烯酰胺、n-异丙基丙烯酰胺、n-苯基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺和n-羟甲基丙烯酰胺中的一种或多种。

5.根据权利要求1或2所述的粘结剂，其特征在于，所述支化单体包括三羟甲基丙烷、柠檬酸、肌醇六磷酸、硫脲、季戊四醇中的一种或多种。

6.根据权利要求1或2所述的粘结剂，其特征在于，所述粘结剂的重均分子量为60万道尔顿-100万道尔顿。

7.根据权利要求6所述的粘结剂，其特征在于，所述粘结剂的重均分子量为65万道尔顿-80万道尔顿。

8.一种制备权利要求1-7中任一项所述的粘结剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，丙烯酸类单体、丙烯腈类单体、丙烯酰胺类单体的摩尔比为(1-7)：(2-8)：(0-2)。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述丙烯酸类单体、丙烯腈类单体、丙烯酰胺类单体的摩尔比为(1-7)：(2-8)：(0.2-2)。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述丙烯酸类单体、丙烯腈类单体、丙烯酰胺类单体的摩尔比为(2.5-4.5)：(5-6.5)：(0.5-1.5)。

12.一种负极浆料，其特征在于，包括权利要求1-7中任一项所述的粘结剂或通过权利要求8-11中任一项所述的方法获得的粘结剂。

13.根据权利要求12所述的负极浆料，其特征在于，所述负极浆料的zeta电位为-55mv～-80mv。

14.根据权利要求12或13所述的负极浆料，其特征在于，还包括负极活性材料和导电材料；所述粘结剂与所述负极活性材料的质量比为0.5：100～5：100。

15.一种负极极片，其特征在于，包括权利要求1-7中任一项所述的粘结剂或通过权利要求8-11中任一项所述的方法获得的粘结剂。

16.根据权利要求15所述的负极极片，其特征在于，所述负极极片的剥离强度为4.0n/m-9.5n/m。

17.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求15或16所述的负极极片。

18.一种用电装置，其特征在于，包括权利要求17所述的锂离子电池。

技术总结
本发明公开了一种粘结剂及其制备方法、负极浆料、负极极片、锂离子电池，所述粘结剂包括聚合单体和支化单体，所述聚合单体包括丙烯酸类单体、丙烯腈类单体和丙烯酰胺类单体中的一种或多种；所述粘结剂的支化度为0.2C/1000C～1C/1000C。本发明采用特定的聚合单体并同时采用支化单体控制粘结剂的支化度，提高了粘结剂对负极活性材料和导电材料的包覆粘结能力，有效缓解了电芯充放电过程中负极反复膨胀引起的电化学性能损失，实现了电芯高温循环和存储性能的提升。本发明的粘结剂还具备多功能，可以替代同时使用CMC和SBR的粘结剂体系，简化助剂体系。

技术研发人员：王宏,许会龙,崔文志,张焕
受保护的技术使用者：比亚迪股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/4/24