一种粘结剂、包括该粘结剂的负极片及电池的制作方法

本发明涉及一种粘结剂、包括该粘结剂的负极片及电池，属于电池用粘结剂。

背景技术：

1、电池技术作为可持续能源的重要组成部分，极大地推动了社会可持续发展以及人类生活的便捷化、智能化。其中，锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长等优势，已被广泛应用于手机、笔记本电脑、电动工具、新能源汽车及储能等领域。钠离子电池凭借极具竞争力的成本优势和丰富的钠资源储备，被公认为是锂离子电池的有益补充。电池中的聚合物粘结剂作为电池的重要组分之一，发挥着将活性材料颗粒，以及活性材料与集流体粘结在一起的作用。目前业内使用最多乳液型粘结剂有苯乙烯与丁二烯的共聚物形成的sbr乳液、苯乙烯与丙烯酸酯共聚形成的苯丙乳液，但是这类乳液中的微粒之间仅存在范德华作用力，在极片内部不能形成有效的三维粘接网络，最终导致在电池的循环过程中，电池因极片结构被破坏而失效。此外，电池的各种应用场景对电芯的容量提出了越来越高的需求，相应地，对具有高面密度的负极片的需求愈加迫切。高面密度负极片的制备须搭配具有高粘结力的粘结剂，以保证在高活性物质占比下仍具有强粘结能力。然而，常规水系粘结剂仅依靠范德华作用力来发挥粘结作用，难以同时满足厚极片对高活性物质占比与高粘结力的要求。在实际生产中，高面密度的负极片在涂布烘烤中极易出现涂膏开裂，制备出的极片加工性能较差，切片或卷绕过程中易发生掉粉，造成电池内部微短路，存在电池循环性能差的问题。因此，急需开发可在极片内形成强粘结网络的功能化粘结剂以提高电池的加工性能及电化学性能。

技术实现思路

1、为了改善现有技术的不足，本发明提供一种粘结剂、包括该粘结剂的负极片和电池，包括所述粘结剂的电池的循环性能得到大幅提升。

2、本发明目的是通过如下技术方案实现的：

3、一种粘结剂，所述粘结剂包括共聚物，所述共聚物的共聚单体包括基体单体和式(1)所示的单体；

4、

5、式(1)中，r1、r2、r3、r4、r5相同或不同，彼此独立地选自h或烷基，n为1-3之间的整数。

6、本发明的有益效果：

7、(1)本发明提供的粘结剂通过磷酸酯基团与金属集流体间的磷化键合作用，可改善水系浆料与金属集流体间的浸润效果，同时增强活性物质涂层与金属集流体之间的附着力，便于水系浆料的涂布加工。

8、(2)本发明提供的粘结剂可通过粘结剂与金属集流体间的磷化键合作用，强化极片粘结能力，改善电池的循环性能，抑制电池膨胀，延长使用寿命。

9、(3)本发明提供的粘结剂在使用过程中可在保证粘结力的同时，减少粘结剂用量，有利于负极片性能的发挥与提高电池的能量密度。

10、(4)本发明提供的粘结剂可满足高面密度负极的加工需求，能够获得高容量电池。

技术特征：

1.一种粘结剂，其中，所述粘结剂包括一种共聚物，所述共聚物的单体包括基体单体和式(1)所示的单体；

2.根据权利要求1所述的粘结剂，其中，r1、r2、r3、r4、r5相同或不同，彼此独立地选自h或c1-6烷基；优选地，r1、r2、r3、r4、r5相同或不同，彼此独立地选自h或c1-3烷基；还优选地，r1、r2、r3、r4、r5相同或不同，彼此独立地选自h、甲基、乙基或丙基。

3.根据权利要求1或2所述的粘结剂，其中，形成所述共聚物的单体还包括功能单体；

4.根据权利要求1-3任一项所述的粘结剂，其中，所述基体单体包括丁二烯和苯乙烯；或者，所述基体单体包括苯乙烯和下述化合物中的至少一种：(甲基)丙烯酸烷基酯和(甲基)丙烯酸羟烷基酯；或者，所述基体单体包括(甲基)丙烯酸烷基酯和(甲基)丙烯酸羟烷基酯中的至少一种。

5.根据权利要求1-4任一项所述的粘结剂，其中，所述式(1)所示的单体的质量占所述共聚物总质量的0.1wt％-10wt％；

6.根据权利要求3或4所述的粘结剂，其中，所述功能单体的质量占所述共聚物总质量的0-10wt％。

7.一种负极片，所述负极片包括权利要求1-6任一项所述的粘结剂。

8.根据权利要求7所述的负极片，其中，所述负极片包括负极集流体和位于负极集流体至少一侧表面的负极活性物质层，所述负极活性物质层包括上述粘结剂，所述粘结剂的质量占负极活性物质层总质量的0.5-20wt％。

9.一种电池，所述电池包括权利要求1-6任一项所述的粘结剂和/或权利要求7或8所述的负极片。

10.根据权利要求9所述电池，其中，所述电池为钠离子电池或锂离子电池。

技术总结
本发明提供一种粘结剂、包括该粘结剂的负极片及电池，所述粘结剂包括共聚物，所述共聚物的共聚单体包括基体单体和式(1)所示的单体；式(1)中，R<subgt;1</subgt;、R<subgt;2</subgt;、R<subgt;3</subgt;、R<subgt;4</subgt;、R<subgt;5</subgt;相同或不同，彼此独立地选自H或烷基，n为1‑3之间的整数。本发明提供的粘结剂可改善水系浆料与金属集流体间的浸润效果，便于水系浆料的涂布加工，有利于推动电池的绿色发展。本发明提供的粘结剂可通过粘结剂与金属集流体间的磷化键合作用，强化极片粘结能力，改善电池的循环性能，抑制电池膨胀，延长使用寿命。

技术研发人员：褚玉柱,储霖,陈瑶,李俊义
受保护的技术使用者：珠海冠宇动力电池有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24