[发明专利]一种水性粘结剂及其制备方法和用途

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种水性粘结剂及其制备方法和用途，所述水性粘结剂包括含有至少两种单体单元的聚合物，所述聚合物包括第一单体单元和第二单体单元，所述第一单体单元具有式Ⅰ所示的结构，所述第二单体单元具有式Ⅱ所示的结构，其中，R₁、R₂和R₃相同或不同，且各自独立地代表氢、直链烷基或支链烷基；R₅为端基含有羟基的基团。本发明提供的水性粘结剂具有优异的粘结性能，能够显著抑制硅负极的膨胀，同时使得所制备的极片具有优异的柔韧性能，改善了电池的循环性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种水性粘结剂及其制备方法和用途。

背景技术

二次电池，尤其是锂离子电池具有高容量、长循环、无记忆效应、自放电少、使用温度范围宽、高倍率性等性能，已经被广泛的应用到手机、电脑、电动自行车和电动汽车等领域。在负极膜片中，含有作为负极活性物质的石墨、硅材料，以及粘结剂。硅基材料具有的高容量、循环性能好和倍率性好等优点，越来越受到重视。但是在充放电过程中体积膨胀较大，影响电池循环性能，使其应用受到限制。

现有技术中常用的硅负极粘结剂有SBR(苯乙烯-丁二烯橡胶)和PAA类(聚丙烯酸)粘结剂。SBR粘结剂通常配合CMC使用，SBR本身强度低，粘结力差，对极片膨胀抑制作用差，因而应用在硅负极时，其循环性能往往很差；采用现有技术中的PAA类粘结剂制备的的极片柔韧性差，加工性能差，极片结构被破坏以后难以恢复，循环性能较差。

因此，开发一种兼具优异的粘结性能、柔韧性能和循环性能的粘结剂，以满足高性能的电极极片以及锂离子电池的应用要求，是本领域亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的在于提供了一种水性粘结剂及其制备方法和用途，本发明提供的水性粘结剂具有优异的粘结性能，能够显著抑制硅负极的膨胀，同时使得所制备的极片具有优异的柔韧性能，改善了电池的循环性能。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种水性粘结剂，所述水性粘结剂包括含有至少两种单体单元的聚合物，所述聚合物包括第一单体单元和第二单体单元，所述第一单体单元具有式Ⅰ所示的结构，所述第二单体单元具有式Ⅱ所示的结构，

其中，R₁、R₂和R₃相同或不同，且各自独立地代表氢、直链烷基或支链烷基；R₅为端基含有羟基的基团。

这里，R₁、R₂、R₃的选择以保持单体的水溶性作为原则，R₅的选择以保持单体的水溶性作为原则。

本发明提供的水性粘结剂具有优异的粘结性能，能够显著抑制硅负极的膨胀，同时使得所制备的极片具有优异的柔韧性能，改善了电池的循环性能。

上述水性粘结剂中，作为一种优选实施方式，R₅代表被羟基取代的碳原子数为1-6的直链烷基、被羟基取代的碳原子数为1-6的支链烷基、-CH₂CH₂OCH₂CH₂OH或-(CH₂CH₂O)_nH，n≥3(例如n可以为3、5、7或10等)。

上述水性粘结剂中，作为一种优选实施方式，R₁、R₂和R₃相同或不同，且各自独立地代表氢、碳原子数为1-6的直链烷基或碳原子数为1-6的支链烷基。