一种正极粘结剂、正极片和锂离子电池的制作方法

本发明属于二次电池，具体涉及一种正极粘结剂、正极片和锂离子电池。

背景技术：

1、锂离子电池因其高能量密度、长循环寿命和环保特性，被广泛应用于各种便携式电子设备、电动汽车和储能系统等领域。其中，电极材料是影响电池性能的关键因素之一。粘结剂作为电极材料的重要组成部分，其性能对电池的电化学性能有着重要影响。目前商业化的正极粘结剂主要为聚偏氟乙烯(pvdf)，pvdf在电化学稳定性、粘附性、锂离子迁移能力等方面具有优良的表现，能够基本满足锂离子电池正极粘结剂的需求。此外，pvdf体系的高温性能仍需要提高。

2、聚酰亚胺是一种高性能的高分子材料，具有优异的热稳定性、化学稳定性和机械强度等优点。合理设计聚酰亚胺粘合剂的结构，作为锂离子电池正极中的粘结剂，对开发容量高、循环性能稳定和安全性能好的聚酰亚胺电池具有重要意义。中国专利申请cn114773599a公布了一种嵌段型聚酰亚胺前驱体粘合剂作为锂离子电池粘合剂，兼顾抗拉伸性能和耐高温性能，其制备的电池具有更优异的容量保持率和高温安全性能。

3、传统芳香族聚酰亚胺溶解性差，通常以其前驱体（聚酰胺酸，paa）作为产品形式存在，其制备极片过程需要增加高温亚胺化工序，与现有极片制造工艺不匹配；而对于可溶性聚酰亚胺，常采用含氟单体，价格昂贵且不环保，且电极阻抗高。因此，如何增强聚酰亚胺锂基电池正极粘结剂在有机溶剂中的溶解力，同时增强离子转移能力，减少电极阻抗，保持热稳定性，保证锂离子电池的循环稳定性和过充安全性，仍是一个亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是现有聚酰亚胺溶解性差，电极阻抗高的问题，本发明提供一种正极粘结剂、正极极片和锂离子电池。

2、为解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种正极粘结剂，所述正极粘结剂包括聚合物，所述聚合物包括聚酰胺酰亚胺链段以及作为侧链与所述聚酰胺酰亚胺链段相连的侧链链段，所述侧链链段为包括含氰基的重复单元的聚合物链段，所述侧链链段还选择性的包括含酯基的重复单元。

3、优选的，所述含氰基的重复单元和所述含酯基的重复单元的摩尔比为（10~1）：（0~9）。

4、优选的，所述含氰基的重复单元选自（甲基）丙烯腈类单体单元；所述含酯基的重复单元选自（甲基）丙烯酸酯类单体单元。

5、优选的，所述聚合物由二酸单体、酸酐单体和二异氰酸酯单体聚合形成；所述二酸单体为至少一个末端含二酸基团的聚合物单体；所述聚合物单体中包括含氰基的重复单元，并选择性包括含酯基的重复单元。

6、优选的，所述二酸单体由含巯基的二元羧酸与（甲基）丙烯腈类单体、选择性添加的（甲基）丙烯酸酯类单体聚合形成。

7、优选的，所述（甲基）丙烯腈类单体和所述（甲基）丙烯酸酯类单体的摩尔比为（10~1）：（0~9）；所述（甲基）丙烯腈类单体和所述（甲基）丙烯酸酯类单体的总摩尔数与所述含巯基的二元羧酸的摩尔数之比为100：（1~10）。

8、优选的，所述二酸单体和所述酸酐单体的摩尔比为（10~50）：（50~90）；所述二酸单体和所述酸酐单体的总摩尔数与所述二异氰酸酯单体的摩尔数之比为（95~105）：100。

9、优选的，所述（甲基）丙烯酸酯类单体包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸正戊酯、甲基丙烯酸异戊酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸异辛酯中的一种或多种；

10、和/或，所述酸酐单体包括均苯四羧酸二酸酐、3,3',4,4'-二苯酮四酸二酐、4,4'-联苯醚二酐、3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐、4,4'-(4,4'-异丙基二烯二苯氧基)二邻苯二甲酸酐、丁烷四羧酸二酸酐、3，3’，4，4’-二苯基砜四羧酸二酸酐、对苯基二(偏苯三酸酯)二酸酐、偏苯三酸酐中的一种或多种；

11、和/或，二异氰酸单体包括甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯中的一种或多种。

12、第二方面，本申请提供一种正极片，包括正极活性物质层，所述正极活性物质层包括正极粘结剂，所述正极粘结剂为上述所述的正极粘结剂或上述所述的正极粘结剂的制备方法制备得到。

13、第三方面，本申请提供一种锂离子电池，包括负极片、隔膜和上述所述的正极片。

14、本申请提供的正极粘结剂包括聚合物，所述聚合物包括聚酰胺酰亚胺链段以及作为侧链与所述聚酰胺酰亚胺链段相连的侧链链段，所述侧链链段为包括含氰基的重复单元的聚合物链段，所述侧链链段还选择性的包括含酯基的重复单元。具有该结构的正极粘结剂在极性非质子溶剂中具有良好溶解性，并且该结构的聚合物能够与锂离子产生偶极相互作用力，提高锂离子扩散速率，降低电极阻抗，提升其电池循环性能；同时该聚合物具有良好的热稳定性。

技术特征：

1.一种正极粘结剂，其特征在于，所述正极粘结剂包括聚合物，所述聚合物包括聚酰胺酰亚胺链段以及作为侧链与所述聚酰胺酰亚胺链段相连的侧链链段，所述侧链链段为包括含氰基的重复单元的聚合物链段，所述侧链链段还选择性的包括含酯基的重复单元。

2.根据权利要求1所述的正极粘结剂，其特征在于，所述含氰基的重复单元和所述含酯基的重复单元的摩尔比为（10~1）：（0~9）。

3.根据权利要求1所述的正极粘结剂，其特征在于，所述含氰基的重复单元选自（甲基）丙烯腈类单体单元；所述含酯基的重复单元选自（甲基）丙烯酸酯类单体单元。

4.根据权利要求1所述的正极粘结剂，其特征在于，所述聚合物由二酸单体、酸酐单体和二异氰酸酯单体聚合形成；所述二酸单体为至少一个末端含二酸基团的聚合物单体；

5.根据权利要求4所述的正极粘结剂，其特征在于，所述二酸单体由含巯基的二元羧酸与（甲基）丙烯腈类单体、选择性添加的（甲基）丙烯酸酯类单体聚合形成。

6.根据权利要求5所述的正极粘结剂，其特征在于，所述（甲基）丙烯腈类单体和所述（甲基）丙烯酸酯类单体的摩尔比为（10~1）：（0~9）；

7.根据权利要求4所述的正极粘结剂，其特征在于，所述二酸单体和所述酸酐单体的摩尔比为（10~50）：（50~90）；

8.根据权利要求5所述的正极粘结剂，其特征在于，所述（甲基）丙烯酸酯类单体包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸正戊酯、甲基丙烯酸异戊酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸异辛酯中的一种或多种；

9.一种正极片，其特征在于，包括正极活性物质层，所述正极活性物质层包括正极粘结剂，所述正极粘结剂为权利要求1-8任意一项所述的正极粘结剂。

10.一种锂离子电池，其特征在于，包括负极片、隔膜和权利要求9所述的正极片。

技术总结为克服现有技术中聚酰亚胺溶解性差，电池阻抗高的问题，本发明提供一种正极粘结剂、正极极片和锂离子电池；所述正极粘结剂包括聚合物，所述聚合物包括聚酰胺酰亚胺链段以及作为侧链与所述聚酰胺酰亚胺链段相连的侧链链段，所述侧链链段为包括含氰基的重复单元的聚合物链段，所述侧链链段还选择性的包括含酯基的重复单元。本申请提供的正极粘结剂在极性非质子溶剂中具有良好溶解性，并且可降低电极阻抗，提升其电池循环性能。技术研发人员：戴国雄,曹华伟,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：2024/7/29