[发明专利]一种正极粘合剂及其制备方法，以及电池正极和锂电池

说明书

本发明公开了一种正极粘合剂及其制备方法，以及电池正极和锂电池，该粘合剂为丙烯腈和丙烯酸甲酯单体的共聚物，其中所含有的大量氰基能够与正极材料中的金属离子发生配位相互作用，缓解正极材料在高温下与电解液之间的界面副反应，减小界面阻抗，抑制金属离子溶出，稳定正极材料表面结构，提升电池在高温下的电性能，丙烯酸甲酯单体的引入能够改善聚合物的柔性，增强电极片的可加工性，减少了粘合剂在高温下的失效可能性，本发明粘合剂在高温下具有良好的稳定性和粘合力，能够在高温下维持电极结构和导电网络的完整性。

【技术领域】

本发明属于电池材料技术领域一种正极粘合剂及其制备方法，以及电池正极和锂电池。

【背景技术】

随着能源问题和环境问题的日益突出，锂离子电池因其能量密度高，工作电压高，输出功率大，自放电效应小以及环保等一系列优点而广泛应用于电动汽车，3C产品以及可再生能源和智能电网的储能设备，并逐步向大功率系统和领域拓展。但其适用温度较窄，在温度高于45℃时，容量衰减较快，甚至可能发生燃烧或爆炸，严重限制了其在高温环境下的应用。

造成锂离子电池高温下容量衰减的原因主要是正极的破坏。一方面，高温会加剧电池中正极与电解液之间的界面反应，造成界面阻抗增大，金属离子溶出，最终导致正极材料结构破坏。另一方面，在高温下，商业化正极粘合剂聚偏氟乙烯(PVdF)的机械强度和粘合力会大幅下降，无法维持电极各组分之间的有效连接，保证导电网络的完整性，导致电池性能恶化；此外，PVdF熔点较低，在高温会发生放热反应并产生有害产物，增加热失控风险。

为了解决电池的高温问题，最常见的策略是高温电解液的开发，通过电解液添加剂的使用减少界面反应，稳定正极结构，提升电池循环稳定性。CN108511799A公开了一种锂离子电池高温电解液，通过在正极表面形成稳定的界面膜而钝化正极表面，从而保持正极材料的结构稳定性，但是目前对解决传统正极粘合剂在高温下失效问题的研究较少。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种正极粘合剂及其制备方法，以及电池正极和锂电池，以解决现有技术中高温下正极粘合剂易于失效及正极/电解液的界面反应等技术问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种正极粘合剂，为丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物，分子结构式为：

其中，m＝210～270，n＝30～90，m和n均为自然数。

一种正极粘合剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将丙烯腈单体和丙烯酸甲酯单体溶于N,N-二甲基甲酰胺中，其中丙烯腈单体和丙烯酸甲酯单体的摩尔比为(7～9)：(1～3)，搅拌均匀形成反应体系A；

步骤2，在反应体系A中加入引发剂，对反应体系A除氧并通入保护气体，形成反应体系B；

步骤3，将反应体系B升温至60～75℃，保持6～10小时发生聚合反应，形成反应体系C；

步骤4，将反应体系C滴入甲醇和水的混合液中，得到沉淀物，将沉淀物洗涤后真空干燥至恒重，得到丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物粘合剂。

本发明的进一步改进在于：

优选的，步骤1中，丙烯腈单体和丙烯酸甲酯单体在N,N-二甲基甲酰胺中的总浓度为2-3mol/L。

优选的，步骤2中，引发剂的加入量为丙烯腈单体和丙烯酸甲酯单体质量之和的0.6～1.2％。

优选的，步骤2中，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈或偶氮二异丁酸二甲酯。

优选的，步骤4中，甲醇和水的混合液中，甲醇和水的体积比为(3～5)：(5～7)。