粘结剂、包括其的负极和可再充电电池的制作方法

本公开的一个或更多个实施例涉及一种粘结剂，更具体地，涉及一种用于可再充电电池的粘结剂、包括该粘结剂的负极和包括该粘结剂的可再充电电池。

背景技术：

1、可再充电锂电池(例如，锂离子电池)具有能量密度大、循环寿命长、标称电压高、自放电率低、体积小、重量轻等许多优点，在消费电子领域具有广泛的应用。随着近年来电动汽车和可移动电子设备的高速发展，人们对可再充电锂电池的安全性能、循环性能等的需求越来越高，期待着综合性能全面提升的新型可再充电锂电池的出现。

2、电极粘结剂是可再充电锂电池中重要的辅助功能材料，也是必备材料，虽然在电极中的含量较少，但却是整个电极的力学性能的主要来源，对电极的生产工艺和电池的电化学性能有着重要的影响，具有不可替代的作用。电极粘结剂的主要作用是将电极活性物质、导电剂与集流体粘结在一起，以稳定电极材料的结构，并缩短锂离子传输途径。

3、相比于普通粘结剂，电极粘结剂除了要具有粘结性能之外，还要求能够耐受电解液的溶胀和腐蚀，同时还要确保锂离子传输途径不受影响。

4、现有技术中，常规锂离子电极粘结剂主要有聚乙烯醇、偏二氟乙烯/六氟丙烯共聚物、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯(ptfe)、苯乙烯-丁二烯橡胶(sbr)类聚合物、氟化橡胶、聚氨酯、聚丙烯酸等。其中，sbr粘结剂由于性能稳定和价格优势，在锂离子电池中得到广泛的应用。然而，由于sbr粘结剂自身的缺陷，通常将羧甲基纤维素钠(cmc)与sbr配合使用作为电极粘结剂。

5、另一方面，近年来，硅基负极材料由于其更高的理论容量而受到关注。然而，硅基负极材料伴随着锂的嵌入/脱嵌会产生较大的体积变化，因此负极活性物质层在充电和放电期间会较为明显地膨胀和收缩，这会导致电极性能的劣化。

6、在本背景技术部分中公开的以上信息仅用于增强对本公开的背景技术的理解，因此可以包括不构成现有技术的信息。

技术实现思路

1、本公开的实施例涉及一种可以改善电池性能的用于可再充电电池的粘结剂。

2、本公开的实施例涉及一种包括该粘结剂的负极。

3、本公开的实施例涉及一种包括该粘结剂的可再充电电池。

4、然而，本公开不限于上述方面，而是可以在不脱离本公开的技术精神的情况下进行各种扩展。

5、本公开的实施例提供了一种用于可再充电电池的粘结剂，所述用于可再充电电池的粘结剂包括共聚物，所述共聚物包括：多个第一组成部分，具有直链或支化结构，每个第一组成部分包括衍生自单乙烯基芳烃类单体的1-1单元和衍生自共轭二烯烃类单体的1-2单元；一个第二组成部分，衍生自乙烯基倍半硅氧烷或其衍生物，构成所述共聚物的核心节点。在所述共聚物中，所述多个第一组成部分分别结合到所述一个第二组成部分的乙烯基。

6、在本公开的实施例中，所述共聚物中的第一组成部分与第二组成部分的数量之比为约2:1至约8:1。

7、在本公开的实施例中，所述共聚物中的第一组成部分与第二组成部分的数量之比为约2:1至约5:1。

8、在本公开的实施例中，所述共聚物中的第一组成部分与第二组成部分的数量之比为约3:1至约4:1。

9、在本公开的实施例中，所述共聚物中的第一组成部分与第二组成部分的数量之比为约3.5:1。

10、在本公开的实施例中，第一组成部分的数均分子量为约50000至约250000。

11、在本公开的实施例中，共聚物的数均分子量为约200000至约1200000。

12、在本公开的实施例中，第一组成部分包括1-1单元和1-2单元的嵌段共聚物。

13、在本公开的实施例中，基于第一组成部分的总重量，1-1单元的含量在约12wt％至约25wt％的范围内，1-2单元的含量在约75wt％至约88wt％的范围内。

14、在本公开的实施例中，所述粘结剂还包括交联剂，所述交联剂包括衍生自氨基倍半硅氧烷或其衍生物的单元。

15、在本公开的实施例中，交联剂是n-苯基氨基-倍半硅氧烷或其衍生物。

16、在本公开的实施例中，共聚物通过交联剂交联以形成具有半互穿聚合物网络结构的聚合物。

17、在本公开的实施例中，具有半互穿聚合物网络结构的聚合物包括：网络结构化聚合物，由通过交联剂交联的所述共聚物形成；以及所述共聚物，独立于网络结构化聚合物。

18、在本公开的实施例中，在所述粘结剂中，交联剂的含量(重量)是共聚物的重量的约1.5％以下。

19、在本公开的实施例中，共聚物的交联度不高于约40％。

20、在本公开的实施例中，第一组成部分还包括衍生自含羧基不饱和烯烃单体的1-3单元。

21、在本公开的实施例中，基于第一组成部分的总重量，1-3单元的含量在约3wt％以下的范围内。

22、在本公开的实施例中，所述含羧基不饱和烯烃单体选自(甲基)丙烯酸或其酸酐、马来酸或其酸酐和乙烯基苯甲酸或其酸酐中的至少一种。

23、在本公开的实施例中，所述含羧基不饱和烯烃单体是马来酸或马来酸酐。

24、在本公开的实施例中，所述单乙烯基芳烃类单体选自苯乙烯、邻甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、对叔丁基苯乙烯、2,4-二甲基苯乙烯、乙烯基萘、乙烯基甲苯、乙烯基二甲苯、金刚烷基苯乙烯、乙烯基蒽、乙烯基联苯、1,1-二苯基乙烯中的至少一种。

25、在本公开的实施例中，所述单乙烯基芳烃类单体是苯乙烯。

26、在本公开的实施例中，所述共轭二烯烃类单体包括丁二烯和可选的异戊二烯。

27、在本公开的实施例中，所述共轭二烯烃类单体是丁二烯。

28、在本公开的实施例中，所述共轭二烯烃类单体包括丁二烯和异戊二烯。

29、在本公开的实施例中，基于1-2单元的总重量，衍生自异戊二烯单体的单元的含量为0wt％至25wt％。

30、在本公开的实施例中，所述粘结剂不包括羧甲基纤维素钠。

31、在本公开的实施例中，本公开的实施例还提供了一种用于可再充电电池的粘结剂的制备方法，所述方法包括以下步骤：将单乙烯基芳烃反应单体加入溶剂中，加入引发剂引发聚合反应；将共轭二烯烃反应单体加入反应溶液中，继续反应，生成第一组成部分的共聚物；加入乙烯基倍半硅氧烷或其衍生物，使其与第一组成部分的共聚物反应，生成以衍生自乙烯基倍半硅氧烷或其衍生物的第二组成部分为核心节点并且第一组成部分结合到第二组成部分的共聚物。

32、在本公开的实施例中，引发剂的有效加入量是乙烯基倍半硅氧烷或其衍生物的有效加入量的2倍至8倍。

33、在本公开的实施例中，引发剂的有效加入量是乙烯基倍半硅氧烷或其衍生物的有效加入量的2倍至5倍。

34、在本公开的实施例中，引发剂的有效加入量是乙烯基倍半硅氧烷或其衍生物的有效加入量的3倍至4倍。

35、在本公开的实施例中，引发剂的有效加入量是乙烯基倍半硅氧烷或其衍生物的有效加入量的3.5倍。

36、本公开的实施例还提供了一种负极，所述负极包括如上所述的粘结剂。

37、本公开的实施例还提供了一种可再充电电池，所述可再充电电池包括：如上所述的负极；正极；以及隔膜，在所述负极与所述正极之间。

38、根据一个或更多个实施例，提供了一种可以改善电池的性能和安全性的粘结剂以及包括该粘结剂的负极和可再充电电池。

39、本公开的效果不限于这里提及的效果，并且本领域技术人员将通过权利要求的描述清楚地理解其他效果。