[发明专利]用于锂离子电池的压力敏感粘结剂

说明书

本发明涉及一种用于锂离子电池的压力敏感粘结剂，该压力敏感粘结剂为A_x‑B_y聚合物，其中A包括丙烯酸或者甲基丙烯酸,B包括乙基己醇，正丁醇或者异丁醇。所述的x与y为摩尔比值，x:y为10~90:90~10。本发明所使用的的粘结剂具有压力敏感特点，可以在压力变化的情况下充分保持与活性物质以及导电添加剂接触，粘结性强，热力学以及电化学性能稳定，特别适用于锂离子电池硅基负极材料，可以显著提高锂离子电池的电化学循环稳定性，提高锂离子电池的比容量。本发明提供的制备方法简单，实用性强，有较高的性价比以及较好的市场潜力。

技术领域

本发明涉及一种用于锂离子电池的压力敏感粘结剂，具体为锂离子电池用的压力敏感的共聚物粘结剂。

背景技术

由于电动汽车和移动电子设备等产业的快速发展，对高能量密度的锂离子电池的需求呈几何级数增长。目前商业化的锂离子电池仍然采用石墨类负极材料，然而由于其相对较低的理论容量（372 mAh g^-1), 已很难满足对高能量密度的锂离子二次电池的需求。硅由于具有高理论比容量（3579 mAh g^-1），低的工作电压以及在地壳上分布广泛，使得其成为最有可能替代石墨类负极的候选材料之一。但是硅在电化学循环中，体积膨胀率大，会导致硅材料本身破碎，形成不稳定的固体电解质界面（SEI）以及活性物质与集流体的分离，使得电极容量衰减严重。

目前，在硅或者硅碳复合材料作为负极制备过程中均通过添加粘结剂来抑制硅体积变化带来的影响。但是传统的粘结剂，例如聚偏二氟乙烯（PVdF）由于其与硅表面只有很弱的范德华力，不能有效地提高以硅为活性物质的电极的电化学稳定性。而丙烯酸共聚物基压力敏感粘结剂，通过与硅形成较强的结合力，并且能在硅体积变化的过程中保持较强的粘结力，可以增加对硅以及导电添加剂的粘结作用，从而可以提高硅基负极的电化学稳定性。

中国专利CN107834072A公布了一种聚碳酸酯粘结剂在锂离子电池方面的应用。虽然是使用绿色的聚碳酸酯类聚合物作为粘结剂，但是循环100周之后，电池容量只有1000mAh g^-1左右，没有充分发挥硅高容量的优势。

中国专利CN105713198A公布了一种聚酰亚胺粘结剂在锂离子电池方面的应用。虽然在室温下搅拌就可以通过缩聚反应制备得到聚合物，但是没有关于其应用在二次电池方面的报道。

中国专利CN105576247A公布了一种用丙烯酸及其酯类改性的海洋多糖高分子粘结剂在锂电池方面的应用，但是这种粘结剂的制备过程相对比较复杂，工艺繁琐。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于锂离子电池的压力敏感粘结剂。针对锂离子电池硅基负极材料在电化学循环过程中体积膨胀带来的压力变化，设计了一种压力敏感的粘结剂。通过调节组成组成以及配比可以得到具有不同物理和电化学性能的粘结剂。本发明制备方法简单，实用性强，有较高的性价比以及较好的市场潜力。

本发明提供的用于锂离子电池的压力敏感粘结剂为A_x-B_y聚合物，其中A包括丙烯酸或者甲基丙烯酸,B包括乙基己醇，正丁醇或者异丁醇。所述的x与y为摩尔比值，x:y为10~90:90~10。

所述的压力敏感聚合物的数均分子量为0.1~50万。

本发明提供的用于锂离子电池的压力敏感粘结剂的制备方法包括如下步骤：

1）将A单体溶于二甲基甲酰胺（DMF）中，配置成30-33%质量浓度的溶液，加入偶氮二异丁腈（偶氮二异丁腈与A的质量比为1:100，1:200或1:500），氮气氛围中65 ^oC水浴加热搅拌20-24 h后，加入B单体以及与其等摩尔比的三乙胺，空气中70-80 ^oC水浴加热回流10-12h。