[发明专利]一种用于电极中的粘结剂

说明书

本发明公开了一种用于电极中的粘结剂，所述粘结剂包括粘结剂基体、硫醚接枝改性的聚酰亚胺，所述粘结剂基体和硫醚接枝改性的聚酰亚胺添加剂的质量比为(10‑100):1。本发明通过硫醚基团的接枝改性不仅有利于改善聚酰亚胺的玻璃转化温度，还可以有利于聚酰亚胺的商业化。硫醚接枝改性的聚酰亚胺和粘结剂基体配合下生成三维交联网络，还可以克服在电池循环过程中硅体积的变化和减少析锂的发生。本发明的粘结剂特别适合于硅基电池。

技术领域

本发明涉及电极技术领域，具体涉及一种用于电极中的粘结剂。

背景技术

随着手机、笔记本电脑、数码相机以及其他电子设备的普及，我国已经成为电池行业中的最大的消费国。电子产品带给生活的便利和多样性，在过去几年，使的我国的锂离子电池市场保持快速增长的趋势。现在，人们对电池的能量密度和使用寿命提出了更高的要求，而现有的锂离子电池体系已渐渐无法满足这种日益增加的需求。硅基负极具有很高的理论比容量和较低的电化学嵌锂电位，快充性能优异，这正是3C产品、便携式电子产品、无人机、新能源汽车和储能电池系统等一系列新技术领域发展的迫切需要。

但是硅基负极在电池充放电循环过程中，会出现体积膨胀，从而导致容量的快速衰减；此外，由于体积的膨胀导致负极浆料和负极集流体之间的粘结强度下降，从而也会进一步导致电池的化学性能下降。为此，如何同时克服硅在电池充放电循环过程中体积的巨大变化和由于体积变化而导致的粘结强度下降的技术问题是推进硅基负极商业发展的重要一步。

发明内容

本发明针对现有技术中的问题，公开了一种用于电极中的粘结剂，提供了一种特别适合用于硅基电极的粘结剂，既能克服硅基电极在充电循环过程中硅体积的膨胀效应，还可以增强负极浆料与负极集流体之间的粘结强度。

聚酰亚胺具有良好的耐热性能和粘结性能，但是其具有较高的玻璃化转化温度和电绝缘性限制了其的商业发展。电池的负极的还承担着电池充放电过程中锂的嵌入和脱出，甚至在硅基电极中，还会存在硅体积的变化。基于这些因素，聚酰亚胺如何改善其性能从而应用在硅基电极中，在发挥聚酰亚胺优势的同时，提高电池的循环性能和安全性能。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供的一种用于电极中的粘结剂，所述粘结剂包括粘结剂基体、硫醚接枝改性的聚酰亚胺，所述粘结剂基体和硫醚接枝改性的聚酰亚胺添加剂的质量比为(10-100):1。

本发明的上述设计，通过聚酰亚胺进行硫醚基团的接枝改性，从而改善了聚酰亚胺的玻璃转化温度的基础上，硫醚接枝改性不仅能减少接枝过程中的副产物的产生；而且还可以与聚酰亚胺中的C-N结构配合下，有利于提高聚酰亚胺的电化学活性；在粘结剂基体的配合下，硫醚的引入还可以降低接枝改性后的聚酰亚胺形成三维交联网络的能量壁垒。形成的三维交联网络使得粘结剂具有良好的柔韧性、耐高温性能、粘结性能，并且三维交联网络可以形成Li⁺和电子的迁移通道，从而有利于提高电池负极的电化学性能的基础上减少析锂情况的发生；还可以有效抑制硅碳负极材料的硅体积膨胀，并抑制极片活性物质粉化，保持硅碳负极材料在电池充放电过程中的完整性，从而提高硅碳负极材料的电池循环稳定性；此外，引入接枝改性的聚酰亚胺能够减少因为硅体积变化而导致的电芯厚度的变化，在电池循环过程中提高电池的安全性能。当粘结剂基体和硫醚接枝改性的聚酰亚胺添加剂的质量比在(10-100):1之内时，能有效提高粘结剂耐高温性能的同时形成良好的电子迁移网络，从而有利于抑制电池的电芯的膨胀和提高电池的循环性能。通过上述粘结基体和硫醚接枝改性的聚酰亚胺之间配合，不仅有利改善负极粘结剂较差的问题上，还可以提高电池的电化学性能，提供了一种特别适合用于硅基电池负极的粘结剂。