[发明专利]一种双分子量分布的负极用粘结剂及其制备方法和用途

说明书

本发明提供了一种双分子量分布的负极用粘结剂及其制备和用途；所述粘结剂包括第一组分和第二组分，其中，所述第一组分为数均分子量在5万‑50万范围的丁二烯类聚合物，所述第二组分为数均分子量在50万‑1000万范围的丁二烯‑苯乙烯共聚物。用本申请的双分子量分布的负极用粘结剂制备的负极片制成的锂离子电池循环优异，较未改性的循环次数多700圈，且循环过程的膨胀较小，循环末期较未改性的降低12％，这是因为加入苯乙烯聚合机械强度提高，分子内团聚情况减少，用这种分子做大分子链，能够有效保证分子缠结数目，维持分子链内以及分子链间的机械强度。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种双分子量分布的负极用粘结剂及其制备方法以及包括该粘结剂的负极片及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池具有循环寿命长、无记忆效应、能量密度高和环境污染小等特点，近年来在数码和动力汽车领域得到广泛应用，锂离子电池主要有正极、负极、隔膜和电解液组成，一个完整的锂离子电池的原材料配比必须包括活性物质、导电剂、粘结剂、溶剂以及其他添加剂等部分组成，而粘结剂在其中起到了将活性物质与箔材之间、活性物质与活性物质之间、活性物质与导电剂之间粘结起来的作用。虽然其用量很少，但其用途不可替代，且对于锂离子电池能量密度的提高、内阻的降低、整个电池的循环寿命有着重要的影响。

市场上现有的锂离子电池负极粘结剂有油性和水性两种，主要有聚乙烯醇、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯、改性丁苯橡胶(SBR)、氟化橡胶、聚丙烯酸等体系，改性SBR在价格及性能方面优势突出，在锂离子电池中得到广泛应用，且水性粘结剂的市场占比90％。但是目前存在的该类粘结剂都是通过控制自由基链数目的方法得到苯乙烯和丁二烯的共聚物，分子量比较单一，难以同时保证在活性物质之间的扩散和优异粘结性能的平衡。同时，目前国内锂离子电池专用粘结剂的品种少并且性能较差，高端锂离子电池专用粘结剂几乎全部依赖进口，所以加大研发力度，进行进口替代技术与生产工艺的攻关有着非常重要的意义。

发明内容

针对目前的SBR类(丁二烯-苯乙烯橡胶类)粘结剂在循环过程中对负极片膨胀的抑制方面的欠缺、以及粘结体系团聚导致粘结性降低等现象对锂离子电池的长循环寿命和电性能产生的影响，本发明旨在开发一种双分子量分布的负极用粘结剂及其制备方法和用途，所述粘结剂能够保证在负极活性物质之间快速扩散的同时还能对负极活性物质起到很好的粘结作用，提升锂离子电池的循环寿命以及抑制循环过程中负极片的膨胀。

具体的，本发明是通过采用分段二次聚合的方式开发一种双分子量分布的负极用粘结剂，所述粘结剂具有双分子量分布，所述粘结剂包括第一组分和第二组分，其中，所述第一组分以数均分子量小的丁二烯类聚合物为主，所述第二组分以数均分子量大的丁二烯-苯乙烯共聚物为主。选择第二组分可以有效提高粘结剂的机械强度，同时大体积的苯环能够减少分子团聚，在电解液中溶胀较小，粘结作用强，有利于锂离子电池的循环稳定性；选择第一组分则可以维持粘结剂的弹性，小分子量级的丁二烯类聚合物可以很好的实现粘结剂的扩散，使其可以快速地扩散到负极活性物质内部，使负极活性物质间可以进行充分地粘结，而且小分子量级的丁二烯类聚合物也能保证电解液的浸润性。本发明解决了针对目前锂离子电池电极材料的水性粘结剂粘结强度低、抑制极片膨胀的效果差的问题，大大的提高了锂离子电池的循环寿命和降低了循环膨胀。

本发明目的是通过如下技术方案实现的：

一种粘结剂，所述粘结剂包括第一组分和第二组分，其中，所述第一组分为数均分子量在5万-50万范围的丁二烯类聚合物，所述第二组分为数均分子量在50万-1000万范围的丁二烯-苯乙烯共聚物。

根据本发明，所述粘结剂具有双分子量分布。

根据本发明，所述第一组分和所述第二组分的质量比为1:(2～11)，例如为1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10或1:11。

根据本发明，所述丁二烯类聚合物包括丁二烯均聚物。