一種正極粘結劑及包括該正極粘結劑的正極片和電池

本發明屬于粘結劑，具體涉及一種正極粘結劑及包括該正極粘結劑的正極片和電池。

背景技術：

1、隨著全球化石能源的快速開采消耗，其資源日漸枯竭，能源危機日漸逼近。同時，伴隨大量化石能源開采和使用產生的環境污染嚴重危害生活環境，影響人們的生活與健康，節能減排勢在必行。采用環保可再生的綠色能源，實現能源低碳化，利用新能源汽車取代燃油車，減少氮氧化物排放，是減少環境污染、實現人類社會可持續健康發展的有效途徑。以鋰離子動力電池為核心的新能源汽車是實現節能減排的重要途徑，也是未來我國汽車產業化發展最重要的方向。新能源汽車的核心之一在于鋰離子動力電池，開發高能量密度的鋰離子電池對提高汽車巡航里程，減少“里程焦慮”具有重要的意義。

2、目前廣泛應用的高能量密度的鋰離子電池主要使用含鈷、鎳、錳等過渡金屬的高能量密度三元正極材料。在循環過程中，痕量的過渡金屬溶解于電解液，會遷移到負極表面，催化負極固體電解質界面膜的溶解，導致電池的循環性能下降，因此維持正極材料結構的穩定，阻止過渡金屬離子的溶出對鋰離子電池的循環性能有著至關重要的作用。此外，目前普遍使用的正極材料粘結劑聚偏氟乙烯，具有很好的電化學穩定性能，但存在強堿性條件下容易發生脫氟及無法抑制過渡金屬的溶出等不足。

技術實現思路

1、為了改善現有技術的不足，本發明的目的是提供一種正極粘結劑及包括該正極粘結劑的正極片和電池。

2、本發明目的是通過如下技術方案實現的：

3、一種正極粘結劑，所述正極粘結劑包括下述四種組分中的至少一種：

4、第一種組分：第一單體和第二單體的共聚物；

5、第二種組分：第一單體的聚合物與第二單體的聚合物的共混體系；

6、第三種組分：第一單體的聚合物與第三單體的共混體系；

7、第四種組分：第二單體的聚合物與第四單體的共混體系；

8、所述第一單體為含有羥基的不飽和單體，所述第二單體為含有腈基的不飽和單體，所述第三單體為含有多腈基的化合物，所述第四單體為含有多羥基的化合物。

9、一種正極片，所述正極片包括粘結劑，所述粘結劑包括上述的正極粘結劑。

10、一種電池，所述電池包括上述的正極片。

11、本發明的有益效果：

12、1.本發明提供了一種正極粘結劑及包括該正極粘結劑的正極片和電池。采用本發明的正極粘結劑制備的正極，正極粘結劑在液態電解液中75℃以下保持一段時間后，可以發生交聯反應(羥基和腈基反應形成酰胺鍵)，并使浸潤到正極片中的液態電解液發生凝膠反應形成凝膠聚合物電解質，同時正極粘結劑中的腈基能抑制過渡金屬離子的溶出，從而改善電池的循環性能。

13、2.本發明所述的原位交聯制備鋰離子電池的工藝與現有的鋰離子電池工藝完全兼容，可交聯聚合物前驅體的交聯在電池正常化成前置于一定溫度下靜置一段時間即可實現，后續化成與循環過程和現有工藝完全相同，易于實現鋰離子電池的工業化生產。

技術特征：

1.一種正極粘結劑，其中，所述正極粘結劑包括下述四種組分中的至少一種：

2.根據權利要求1所述的正極粘結劑，其中，所述正極粘結劑包括下述四種組分中的至少一種：

3.根據權利要求1或2所述的正極粘結劑，其中，所述正極粘結劑中，腈基的摩爾量大于等于羥基的摩爾量；優選地，腈基的摩爾量大于羥基的摩爾量。

4.根據權利要求1-3任一項所述的正極粘結劑，其中，所述第一單體具有式i所示的結構式：

5.根據權利要求1-4任一項所述的正極粘結劑，其中，所述第一種組分為第一單體和第二單體的共聚物；或者，所述第一種組分為第一單體、第二單體和第五單體的共聚物；所述第一種組分中，所述第一單體和所述第二單體的摩爾比為1:1-1:10；所述第一種組分中，所述第二單體和所述第五單體的摩爾比為1:10-10:1。

6.根據權利要求1-5任一項所述的正極粘結劑，其中，所述第一單體和第二單體的共聚物包括如下式i’所示的重復單元和式ii’所示的重復單元：

7.一種正極片，其中，所述正極片包括粘結劑，所述粘結劑包括權利要求1-6任一項所述的正極粘結劑。

8.根據權利要求7所述的正極片，其中，所述正極片包括正極集流體和涂覆在正極集流體一側或兩側表面的正極活性物質層，所述正極活性物質層包括正極活性物質、導電劑和粘結劑。

9.一種電池，所述電池包括權利要求7或8所述的正極片。

10.權利要求9所述的電池的制備方法，所述方法包括如下步驟：

技術總結
本發明提供了一種正極粘結劑及包括該正極粘結劑的正極片和電池。采用本發明的正極粘結劑制備的正極，正極粘結劑在液態電解液中75℃以下保持一段時間后，可以發生交聯反應(羥基和腈基反應形成酰胺鍵)，并使浸潤到正極片中的液態電解液發生凝膠反應形成凝膠聚合物電解質，同時正極粘結劑中的腈基能抑制過渡金屬離子的溶出，從而改善電池的循環性能。本發明所述的原位交聯制備鋰離子電池的工藝與現有的鋰離子電池工藝完全兼容，可交聯聚合物前驅體的交聯在電池正常化成前置于一定溫度下靜置一段時間即可實現，后續化成與循環過程和現有工藝完全相同，易于實現鋰離子電池的工業化生產。

技術研發人員：周建軍,薛金鑫,劉鳳泉,李林
受保護的技術使用者：北京師范大學
技術研發日：
技術公布日：2024/10/21