[发明专利]一种高离子电导率的粘结剂及含有该粘结剂的锂离子电池

说明书

本发明提供了一种高离子电导率的粘结剂及含有该粘结剂的锂离子电池，本发明的粘结剂包括至少一种聚合物，该聚合物包括端基为‑COOLi或‑SO₃Li的侧链，所述聚合物的侧链中含有的‑COOLi或‑SO₃Li能够解离出锂离子，使所述粘结剂在电场作用下变成了可导电的聚合物，大幅度提高了锂离子电池的离子电导率，其可以加速Li离子的传输速度，甚至在低温下也能有一定的传输能力。相比于现有的未改性的SBR，其具有较高的离子电导率、倍率性能和低温性能。另一方面由于还引入了羧基或磺酸负离子，可以增强粘结剂的粘接强度，提高了锂离子电池的循环寿命。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池用粘结剂及含有该粘结剂的锂离子电池，属于锂离子电池技术领域，具体属于锂离子电池用粘结剂领域。

背景技术

锂离子电池中的粘结剂作为一种聚合物，既起到活性材料层间的粘结作用，又可以用于活性材料层与极片基材之间的粘结，在电池的制造和性能方面起重要作用，是电池的重要组分之一。

目前使用最多的粘结剂是聚偏氟乙烯(PVDF)，苯乙烯与丁二烯的共聚物(SBR)。其中PVDF多采用油性有机试剂(N-甲基吡咯烷酮)作为溶剂，但这会带来环境污染的问题；水系的SBR类的乳液型粘结剂在环保方面显现出更大优势，但由其组成的电极体系却存在锂离子传输能力受限等问题，仍需改进。

发明内容

为了改善现有技术的不足，特别是现有技术中SBR类粘结剂的锂离子传输能力弱的问题，本发明提供了一种高离子电导率的粘结剂及含有该粘结剂的锂离子电池，本发明使用离子导电聚合物作为粘结剂可以显著提高锂离子电池的传输效率，从而提高锂离子电池的循环性能，也有助于改善SEI膜的形成，避免随着锂离子电池循环出现容量不断下降的现象。同时所述粘结剂的离子电导率相较于SBR类粘结剂有大幅提高，且使用所述粘结剂的锂离子电池的常温循环、倍率性能、低温性能也得到较明显的改进。

本发明目的是通过如下技术方案实现的：

一种粘结剂，所述粘结剂包括至少一种苯乙烯-丁二烯改性聚合物，所述改性聚合物包括端基为-COOLi或-SO₃Li的侧链，所述侧链通过另一端的硫原子与主链相连。

根据本发明，所述侧链通过另一端的硫原子与主链上的丁二烯聚合单元上的碳原子相连，所述碳原子为改性前丁二烯聚合单元中的碳碳双键中的一个碳。

根据本发明，所述侧链的结构式为*-S-R₁-R₂，*表示与主链的连接端；R₁为取代或未取代的亚烷基，取代基可以选自芳基；R₂为-COOLi或-SO₃Li。

根据本发明，未改性的苯乙烯-丁二烯类聚合物是苯乙烯-丁二烯的无规共聚物(SBR)，苯乙烯-丁二烯的嵌段共聚物(SBS)。

根据本发明，所述改性聚合物具有如下式(1)或式(2)所示的结构：

其中，所述R₁为取代或未取代的C_1-36的亚烷基，取代基可以选自芳基；R₂为-COOLi或-SO₃Li；m为1-10000之间的整数，n为1-10000之间的整数。

根据本发明，所述的粘结剂还包括水溶性纤维素锂，所述水溶性纤维素锂的加入量为所述改性聚合物质量的0-80％。

根据本发明，所述粘结剂的剥离强度为50N/m以上；和/或，所述粘结剂的离子电导率为4×10^-4-5×10^-4S·cm^-1。

本发明提供了一种极片，所述极片包括上述的粘结剂。