本发明涉及新能源电池领域，尤其涉及一种正极粘结剂、正极片和电池。

背景技术：

1、随着全球能源转型进程的加速，锂离子电池凭借其高能量密度、长循环寿命和环境友好等优势，已广泛应用于新能源汽车、便携式电子设备和大规模储能等领域。市场对锂离子电池能量密度的需求持续攀升，提升正极材料的工作电压是提高电池能量密度最直接有效的途径之一，将钴酸锂、镍钴锰三元等主流正极材料的工作电压从传统的4.2v提升至4.5v及以上，可使电池能量密度提升15%以上。

2、粘结剂作为正极极片的关键非活性组分，不仅起到粘结正极活性物质、导电剂和集流体的作用，还直接影响电极的界面稳定性、离子传输效率和电池的循环寿命。同时，高电压下电解液的氧化分解会产生大量氢氟酸（hf）等腐蚀性物质，对粘结剂的抗腐蚀性能和界面稳定性提出了更为严苛的要求；而粘结剂的结晶度直接影响其离子传输效率和机械柔韧性，过高的结晶度会显著降低电池的综合性能，其耐高压、抗腐蚀、低结晶度性能已成为制约高电压锂离子电池产业化的关键因素之一。

3、目前商用锂离子电池正极粘结剂主要为聚偏氟乙烯（pvdf），但其存在诸多固有缺陷:首先，pvdf仅依靠范德华力实现粘结，粘结强度较低，在高电压循环过程中易因正极材料的体积膨胀收缩导致活性物质脱落；其次，pvdf的氧化稳定性不足，在4.5v及以上高电压下易发生氧化分解，产生氢氟酸（hf）等腐蚀性物质，加速正极材料的过渡金属溶出和电解液降解；此外，pvdf为非离子传导型聚合物，会阻碍锂离子在电极内部的传输，导致电池倍率性能和循环稳定性下降。同时，pvdf的结晶度高，大量结晶区不仅会阻断锂离子的连续传输通道，进一步恶化电极的离子传输性能，还会导致粘结剂膜的柔韧性下降，在充放电过程中难以有效缓冲正极材料的体积变化，易产生微裂纹并加速活性物质脱落。现有技术中虽有通过物理共混功能组分或化学接枝改性来提升粘结剂性能的方案，但物理共混易出现相分离和功能组分在电解液中溶出流失的问题，而化学接枝改性大多仅单一解决耐高压或离子传导问题，难以同时兼顾基础粘结力、低结晶度、耐高压氧化稳定性、高离子传导率、抗腐蚀能力和界面稳定性，且部分改性工艺复杂、成本较高，无法满足大规模工业化生产的需求。

技术实现思路

1、本发明提供一种正极粘结剂、正极片和电池。本发明提供的正极粘结剂具有低结晶度、优异的高压氧化稳定性、高离子传导率、强抗腐蚀能力以及与正极的强界面结合力性能。将其应用于电池领域，能够有效抑制高电压体系下电解液的副反应，减少正极材料中过渡金属的溶出，从而显著提升高电压电池的循环寿命和安全性。

2、本发明提供一种正极粘结剂，包括含羟基的结构单元、第一功能单元以及第二功能单元，所述第一功能单元和所述第二功能单元分别与含羟基的结构单元连接，所述第一功能单元含有氟烷基团，所述第二功能单元含有胺基和/或哌嗪环；所述含羟基的结构单元与所述第一功能单元的质量比为10:（4~7）；和/或，所述含羟基的结构单元与所述第二功能单元的质量比为10:（2~4）；所述正极粘结剂的重均分子量为80000g/mol～200000g/mol。

3、根据本发明的一实施方式，所述正极粘结剂的玻璃化转变温度tg为40℃~60℃。

4、根据本发明的一实施方式，所述含羟基的结构单元包括聚乙烯醇结构单元、聚乙烯醇缩甲醛结构单元、羟乙基纤维素结构单元中的一种或多种。

5、根据本发明的一实施方式，所述第一功能单元包括六氟丁基丙烯酸酯结构单元、三氟乙基丙烯酸酯结构单元、全氟辛基丙烯酸酯结构单元中的一种或多种。

6、根据本发明的一实施方式，所述第二功能单元包括n-氨乙基哌嗪丙烯酰胺结构单元、氨丙基甲基丙烯酰胺结构单元、氨基乙基丙烯酸酯结构单元中的一种或多种。

7、根据本发明的一实施方式，所述正极粘结剂还包括氰基丙烯酸酯类结构单元。

8、根据本发明的一实施方式，所述氰基丙烯酸酯类结构单元与所述含羟基的结构单元的质量比为（0.03~0.16）:1。

9、本发明的另一方面，提供一种正极片，包括正极集流体、以及位于所述正极集流体的至少一侧的正极活性物质层，所述正极活性物质层包括粘结剂，所述粘结剂包括所述的正极粘结剂。

10、根据本发明的一实施方式，所述正极片的剥离强度大于30n/m。

11、根据本发明的一实施方式，所述正极片在电解液浸泡7天后的剥离力保持率大于90%。

12、本发明的另一方面，提供一种电池，包括负极片、隔膜、以及所述的正极片。

13、本发明的实施，至少有如下有益效果:本发明提供的正极粘结剂具有低结晶度、优异的高压氧化稳定性、高离子传导率、强抗腐蚀能力以及与正极的强界面结合力性能。将其应用于电池领域，能够有效抑制高电压体系下电解液的副反应，减少正极材料中过渡金属的溶出，从而显著提升高电压电池的循环寿命和安全性。

14、含羟基的结构单元上的羟基可与电池正极活性物质层中的正极活性物质颗粒、导电剂及正极集流体形成多点、高强度氢键作用，其中部分羟基的邻位碳作为共价接枝活性位点，通过c-c键稳定连接第一功能单元和第二功能单元，构成稳定的三维骨架结构，从而实现界面的牢固锚固和优异的成膜性，有效抵抗充放电过程中正极材料体积胀缩引发的界面脱粘与活性物质脱落，同时赋予粘结剂优异的成膜性与加工适配性。

15、同时，第一功能单元具有氧化稳定功能，构成耐高压抗腐蚀域，氟烷基凭借强吸电子效应显著提升粘结剂氧化分解电位，同时形成致密疏水保护层阻隔电解液与氢氟酸的侵蚀，连接第一功能单元和第二功能单元产生空间位阻，破坏含羟基的结构单元的规整分子堆砌、降低结晶度，提升分子链运动能力与自由体积，进而构建连续离子传输通道、提高离子传导率，从而有助于解决传统粘结剂结晶度过高导致的离子传输受阻与膜层柔韧性差的问题。此外，共价接枝的第二功能单元具有离子传导功能，构成离子传导界面稳定域，其分子结构中的胺基和/或哌嗪环上的孤对电子可与锂离子形成可逆配位-解离作用，构建连续锂离子传输通道，同时其弱碱性可原位中和电解液分解产生的氢氟酸，抑制正极过渡金属溶出并形成稳定正极电解质界面（cei）膜，且调控正极粘结剂的重均分子量可以提高粘结剂的成膜性与粘结强度，增强正极结构的稳定性。

技术特征：

1.一种正极粘结剂，其特征在于，包括含羟基的结构单元、第一功能单元以及第二功能单元，所述第一功能单元和所述第二功能单元分别与含羟基的结构单元连接，所述第一功能单元含有氟烷基团，所述第二功能单元含有胺基和/或哌嗪环；所述含羟基的结构单元与所述第一功能单元的质量比为10:（4~7）；和/或，所述含羟基的结构单元与所述第二功能单元的质量比为10:（2~4）；所述正极粘结剂的重均分子量为80000g/mol～200000g/mol。

2.根据权利要求1所述的正极粘结剂，其特征在于，所述正极粘结剂的玻璃化转变温度tg为40℃~60℃。

3.根据权利要求1所述的正极粘结剂，其特征在于，所述含羟基的结构单元包括聚乙烯醇结构单元、聚乙烯醇缩甲醛结构单元、羟乙基纤维素结构单元中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的正极粘结剂，其特征在于，所述第一功能单元包括六氟丁基丙烯酸酯结构单元、三氟乙基丙烯酸酯结构单元、全氟辛基丙烯酸酯结构单元中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的正极粘结剂，其特征在于，所述第二功能单元包括n-氨乙基哌嗪丙烯酰胺结构单元、氨丙基甲基丙烯酰胺结构单元、氨基乙基丙烯酸酯结构单元中的一种或多种。

6.根据权利要求1~5任一项所述的正极粘结剂，其特征在于，所述正极粘结剂还包括氰基丙烯酸酯类结构单元。

7.根据权利要求6所述的正极粘结剂，其特征在于，

8.一种正极片，其特征在于，包括正极集流体、以及位于所述正极集流体的至少一侧的正极活性物质层，所述正极活性物质层包括粘结剂，所述粘结剂包括权利要求1~7中任一项所述的正极粘结剂。

9.根据权利要求8所述的正极片，其特征在于，所述正极片的剥离强度大于30n/m；

10.一种电池，其特征在于，包括负极片、隔膜、以及权利要求8或9所述的正极片。

技术总结
本发明提供一种正极粘结剂、正极片和电池，包括含羟基的结构单元、第一功能单元以及第二功能单元，第一功能单元和第二功能单元分别与含羟基的结构单元连接，第一功能单元含有氟烷基团，第二功能单元含有胺基和/或哌嗪环；含羟基的结构单元与第一功能单元的质量比为10:（4~7）；和/或，含羟基的结构单元与第二功能单元的质量比为10:（2~4）；正极粘结剂的重均分子量为80000g/mol～200000g/mol。本发明提供的正极粘结剂具有低结晶度、优异的高压氧化稳定性、高离子传导率、强抗腐蚀能力以及与正极的强界面结合力性能。将其应用于电池领域，能够有效抑制高电压体系下电解液的副反应，减少正极材料中过渡金属的溶出，从而显著提升高电压电池的循环寿命和安全性。
技术研发人员：张国贤,周明,贾宝泉,王键
受保护的技术使用者：深圳好电科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2026/9/4