本發(fā)明涉及電池，具體涉及一種粘結(jié)劑及其制備方法和包含該粘結(jié)劑的負(fù)極片與電池。

背景技術(shù)：

1、負(fù)極材料的選擇和設(shè)計(jì)，決定了鋰離子電池的放電容量、能量密度以及循環(huán)性能等性能指標(biāo)。在鋰離子電池中，硅(si)被認(rèn)為是最有前景的負(fù)極材料。然而，在電池充放電循環(huán)期間劇烈的體積變化，極大的體積膨脹一是會(huì)導(dǎo)致硅材料的顆粒粉化，使得硅顆粒與導(dǎo)電劑之間的電接觸變差；二是會(huì)導(dǎo)致sei膜不斷的破裂與重生，這個(gè)過(guò)程會(huì)大量消耗活性鋰和電解液，從而加速電池的容量衰減與老化。

2、采用適當(dāng)?shù)恼辰Y(jié)劑可限制硅顆粒的膨脹，并有效抑制顆粒粉化，從而提高硅基材料的循環(huán)穩(wěn)定性。目前研究較多的硅基負(fù)極材料粘結(jié)劑是羧甲基纖維素鈉(cmc)和聚丙烯酸(paa)等水性粘結(jié)劑，研究發(fā)現(xiàn)，paa可在硅顆粒表面形成類(lèi)似sei膜的包覆層，從而有效抑制電解液的分解，因此相對(duì)cmc更適用于含硅負(fù)極中。但paa作為負(fù)極粘結(jié)劑時(shí)存在下述問(wèn)題：(1)paa的吸水性強(qiáng)，導(dǎo)致形成過(guò)多氫鍵，使聚合物過(guò)于柔韌，影響電池性能；(2)paa的線性長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)使得分子鏈之間易于滑動(dòng)，受力后易發(fā)生永久變形，導(dǎo)致活性物質(zhì)團(tuán)聚，降低極片的比容量；(3)涂布和烘干過(guò)程中漿料粘度增大，導(dǎo)致漿料固含量降低，造成涂布和烘干困難；(4)負(fù)極片表現(xiàn)出硬、脆、易掉粉掉料的特點(diǎn)，影響電池的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和安全性；(5)在鋰電池的制備過(guò)程中，paa的脆性問(wèn)題可能導(dǎo)致極片開(kāi)裂、脫膜和掉粉等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，提供一種粘結(jié)劑及其制備方法和包含該粘結(jié)劑的負(fù)極片與電池。本發(fā)明通過(guò)乳液聚合的方法，通過(guò)控制乳液聚合過(guò)程中的參數(shù)和加入的單體種類(lèi)，制備得到一種具有網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)的粘結(jié)劑。該粘結(jié)劑具備良好粘彈性，能夠在電池循環(huán)過(guò)程中，起到緩沖作用，抑制含硅負(fù)極膨脹，同時(shí)具有良好的吸液鎖液能力，能夠提高電池循環(huán)性能，避免在鋰電池的制備過(guò)程中，導(dǎo)致極片開(kāi)裂、脫膜和掉粉等問(wèn)題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面提供了一種粘結(jié)劑的制備方法：包括如下步驟：

3、a)預(yù)乳化釜中，在第一溫度下，將第一溶劑、乳化劑、水性引發(fā)劑混合后，再與單體混合，形成預(yù)乳液；

4、b)反應(yīng)釜中，將第二溶劑和緩沖劑混合后，得到混合溶液a；

5、c)在第二溫度下，向混合溶液a中加入預(yù)乳液，混合均勻，得到種子乳液；

6、d)聚合反應(yīng)：

7、1)將第二溫度升溫至反應(yīng)溫度，升溫過(guò)程中向種子乳液中滴加水性引發(fā)劑；

8、2)在反應(yīng)溫度下，向種子乳液中滴加預(yù)乳液；

9、3)將乳化劑和水性引發(fā)劑各自單獨(dú)地分多次間隔一定時(shí)間加入種子乳液中；

10、4)在第三溫度下進(jìn)行保溫；

11、5)降溫至第四溫度，得到所述粘結(jié)劑；

12、其中，以所述粘結(jié)劑的制備方法中的各組分的總質(zhì)量計(jì)，所述單體的總質(zhì)量占比為10wt％-50wt％；

13、所述單體包括a單體，所述a單體包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙烯酯、苯乙烯、丙烯腈、醋酸乙烯酯中的至少一種。

14、本發(fā)明第二方面提供了一種粘結(jié)劑，所述粘結(jié)劑由第一方面提供的粘結(jié)劑的制備方法制備得到。

15、本發(fā)明第三方面提供了一種負(fù)極片，所述負(fù)極片包括集流體和設(shè)置于集流體至少一側(cè)表面的負(fù)極活性物質(zhì)層，所述負(fù)極活性物質(zhì)層包括粘結(jié)劑和負(fù)極活性物質(zhì)；所述負(fù)極活性物質(zhì)包括硅材料；所述粘結(jié)劑包括第二方面提供的粘結(jié)劑。

16、本發(fā)明第四方面提供了一種電池，所述電池包括第三方面提供的負(fù)極片。

17、本發(fā)明采用上述技術(shù)方案具有以下有益效果：

18、(1)本發(fā)明提供的粘結(jié)劑的制備方法，制備得到的粘結(jié)劑具有網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)，具有良好的粘彈性，可抑制硅負(fù)極的膨脹；

19、(2)本發(fā)明提供的粘結(jié)劑的制備方法，制備得到的粘結(jié)劑具有良好的吸液鎖液能力，可減少副反應(yīng)的發(fā)生，確保電池在長(zhǎng)期的充放電過(guò)程中具有穩(wěn)定的循環(huán)性能。

20、在本文中所披露的范圍的端點(diǎn)和任何值都不限于該精確的范圍或值，這些范圍或值應(yīng)當(dāng)理解為包含接近這些范圍或值的值。對(duì)于數(shù)值范圍來(lái)說(shuō)，各個(gè)范圍的端點(diǎn)值之間、各個(gè)范圍的端點(diǎn)值和單獨(dú)的點(diǎn)值之間，以及單獨(dú)的點(diǎn)值之間可以彼此組合而得到一個(gè)或多個(gè)新的數(shù)值范圍，這些數(shù)值范圍應(yīng)被視為在本文中具體公開(kāi)。本文中，在沒(méi)有特別說(shuō)明的情況下，數(shù)據(jù)范圍均包括端點(diǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種粘結(jié)劑的制備方法：其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘結(jié)劑的制備方法，其特征在于，所述單體還可包括b單體、c單體中的一種或兩種；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的粘結(jié)劑的制備方法，其特征在于，以單體的總質(zhì)量計(jì)，所述a單體的含量為40wt％-100wt％；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘結(jié)劑的制備方法，其特征在于，所述第一溫度為10-60℃；

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘結(jié)劑的制備方法，其特征在于，步驟a)中，以單體的總質(zhì)量計(jì)，第一溶劑的含量為5％-200％；

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘結(jié)劑的制備方法，其特征在于，以水性引發(fā)劑的總質(zhì)量計(jì)，步驟1)中加入的水性引發(fā)劑的含量為10％-50％；

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的粘結(jié)劑的制備方法，其特征在于，所述第一溶劑和所述第二溶劑獨(dú)立地包括去離子水、超純水、雙蒸水中的至少一種；

8.一種粘結(jié)劑，其特征在于，所述粘結(jié)劑由權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的粘結(jié)劑的制備方法制備得到。

9.一種負(fù)極片，其特征在于，所述負(fù)極片包括集流體和設(shè)置于集流體至少一側(cè)表面的負(fù)極活性物質(zhì)層，所述負(fù)極活性物質(zhì)層包括粘結(jié)劑和負(fù)極活性物質(zhì)；

10.一種電池，其特征在于，所述電池包括權(quán)利要求9所述負(fù)極片。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，提供一種粘結(jié)劑及其制備方法和包含該粘結(jié)劑的負(fù)極片與電池。制備方法步驟包括a)預(yù)乳化形成含單體預(yù)乳液；b)在反應(yīng)釜中混合溶劑、緩沖劑得混合溶液A；c)向混合溶液A加入預(yù)乳液得種子乳液；d)聚合反應(yīng)，包括升溫加水性引發(fā)劑、滴加剩余預(yù)乳液、分次加水性引發(fā)劑和乳化劑、保溫及降溫，制得粘結(jié)劑。其中，單體總質(zhì)量占比10％?50％，含甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙烯酯、苯乙烯、丙烯腈、醋酸乙烯酯中至少一種。此法制備的粘結(jié)劑具網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)，粘彈性佳，能有效抑制硅負(fù)極膨脹，同時(shí)擁有優(yōu)異的吸液鎖液能力，減少副反應(yīng)，確保電池長(zhǎng)期充放電循環(huán)穩(wěn)定。

技術(shù)研發(fā)人員：楊濤宇,黃杰陽(yáng),員紫夢(mèng),姜斌,魯洪伯,張學(xué)智,代藝君,王飛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江蘇耀寧新能源有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15