[发明专利]一种多嵌段粘结剂及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种多嵌段粘结剂及其制备方法和用途。所述粘结剂包括由第一硬单体、软单体和第二硬单体形成的重复单元，所述重复单元中，软单体分别与第一硬单体和第二硬单体通过化学键连接；以所述粘结剂的质量为100％计，软单体的质量百分含量在20％以上。本发明提供的粘结剂，通过第一硬单体、软单体和第二硬单体相互配合，形成“硬单体‑软单体‑硬单体”结构的粘结剂，既保证了粘结剂的粘接强度，又保障了粘结剂的柔韧性，解决了硅基负极体系电芯的极片在加工过程中的掉料问题，有效抑制硅基负极膨胀，提升电池的循环性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种多嵌段粘结剂及其制备方法和用途。

背景技术

锂离子电池因其具有高能量密度、充放电循环寿命长、使用过程中对环境污染小等优点，成为新能源汽车的主要动力来源。随着消费者对续航里程需求的提高，锂离子电池的能量密度需要进一步提升。目前，锂离子电池正极逐渐采用高镍体系，与之对应的负极采用硅基体系。但是，硅的体积膨胀率高达300％，在锂离子电池充放电过程中会导致活性物质结构坍塌，从而与集流体脱离。此外，巨大的体积变化还会造成不稳定固体电解液膜对正极锂源的不可逆消耗，最终导致锂离子电池容量衰减过快，循环寿命变短。

作为负极组成物质之一的粘结剂，其虽然占有的比例较小，但是对负极性能的影响不容忽视，提高粘结剂的粘结强度对负极性能的提升有显著的效果。因此，开发新型粘结剂或对现有粘结剂进行改性具有重要的意义。

CN106207190A公开一种锂离子电池正极材料用复合粘接剂及制备方法。复合粘结剂其由如下质量百分比的组分制备而成：聚丙烯酸接枝改性环氧树脂为1～10％；分子量6×10⁵的聚偏氟乙烯为30～48％，N-甲基吡咯烷酮为51～62％。其制备步骤为：首先通过溶液接枝聚合方法，制备合成聚丙烯酸接枝改性环氧树脂，然后将其与聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液共混，得到复合粘结剂。

CN111057489A公开一种包含无机物的水性交联型聚丙烯酸粘结剂，以具有一定粒径的无机物为基点，通过硅烷偶联剂连接聚丙烯酸和无机物，形成一个具有三维结构的交联型聚丙烯酸粘结剂。其制备方法包括以下步骤：(1)水解硅烷偶联剂：将硅烷偶联剂加入到去离子水中水解0.5-2h；(2)无机物表面处理：将无机物加入到步骤(1)所制备的溶液中，搅拌0.5-2h；(3)交联型聚丙烯酸粘结的制备：将聚丙烯酸加入到步骤(2)获得的水分散液中，在60-80℃下搅拌2-4h，获得交联型聚丙烯酸粘结剂。

CN108063255A公开一种改性聚丙烯酸型负极粘结剂，所述粘结剂为改性聚丙烯酸，所述改性聚丙烯酸的制备方法包括下述步骤：(1)将聚丙烯酸溶液与丙烯酸酯类单体混合搅拌后进行辐照，得到辐照产物；(2)将辐照产物与己烷混合，洗涤后得到改性聚丙烯酸。

上述文献中，尽管对常用的粘结剂为PVDF系粘结剂和PAA系粘结剂进行了改性，但是PVDF系粘结剂弹性模量仍较高，不能很好地缓冲活性物质的体积变化；PAA系粘结剂玻璃化温度偏高，增加了极片的脆性，在负极加工过程中会有掉料情况的发生。

基于现有技术的研究，如何开发一种粘结剂，能够有效的降低硅基负极片的膨胀率，解决硅基负极片在加工过程中存在掉料的问题，成为目前急求解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种多嵌段粘结剂及其制备方法和用途。所述粘结剂包括依次相连的第一硬单体单元、软单体单元和第二硬单体单元；所述第一硬单体单元和第二硬单体单元，能够增加所述粘结剂的粘结强度，所述软单体单元，使得所述粘结剂的柔顺性更好。所述粘结剂玻璃化温度较低，解决硅基负极片在加工过程中掉料的问题，有效降低硅基负极片的膨胀率，提升电池的循环性能。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：