【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池，特别是涉及一种负极粘结剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、目前，如何提升新能源锂电池汽车的续航里程成为人们的关注重点。负极作为锂电池的关键组分之一，对电池的能量密度起到至关重要的作用。硅基负极材料理论能量密度最高可达4200mah/g，在高倍率放电情况下具有优异的安全性，然而，在充放电过程中，包括有硅基负极材料的负极材料层易膨大，进而降低锂电池性安全性。
2、负极材料层中包括有硅基负极材料以及导电剂，在负极材料层的制备过程中加入聚丙烯酸(paa)类负极粘结剂，能够低成本、且在一定程度上解决负极材料层膨胀的问题。然而，聚丙烯酸类负极粘结剂中大量的长直链结构，会导致聚丙烯酸类负极粘结剂在实际使用过程中变得脆硬，另外，聚丙烯酸类负极粘结剂对有机电解液的吸收效果较差，导致硅基负极材料以及导电剂无法很好的发挥作用。
技术实现思路
1、基于此，有必要针对上述问题，提供一种负极粘结剂及其制备方法和应用；该负极粘结剂兼具优异的柔性、韧性、粘结力以及电解液溶胀性，将该负极粘结剂应用于制备锂电池负极，不仅能够很好的抑制负极材料层的膨大，还能够使活性材料之间具有合适的缝隙，进而提高锂电池的电池性能。
2、本专利技术公开了一种负极粘结剂，所述负极粘结剂中包括有由多糖、酸酐以及丙烯类化合物聚合得到的聚合物；
3、其中，所述多糖中至少包括有如式(i)所示的第一多糖，r1、r2分别独立的选自氢、碳原子数为1-6的烷基，
4、
5、
6、
7、所述丙烯类化合物中至少包括有丙烯酸。
8、在一实施方式中，所述丙烯类化合物中还包括有丙烯腈，其中，所述丙烯酸与所述丙烯腈的质量比为(1-50):(0.1-20)；
9、及/或，所述第一多糖为普鲁兰多糖；
10、及/或，所述多糖中还包括有壳聚糖或羧甲基纤维素中的至少一种；
11、及/或，所述酸酐包括庚酸酐、己酸酐或辛酸酐中的至少一种。
12、在一实施方式中，所述多糖、所述酸酐以及所述丙烯类化合物的质量比为(1-10):(0.1-2):(1-20)。
13、一种如上述的负极粘结剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
14、将丙烯类化合物、酸酐、引发剂和还原剂混合进行第一次聚合反应；以及
15、将多糖与所述第一次聚合反应的反应产物混合进行第二次聚合反应，得到负极粘结剂；
16、其中，所述多糖中至少包括有如式(i)所示的第一多糖，r1、r2分别独立的选自氢、碳原子数为1-6的烷基，
17、
18、所述酸酐的结构式如式(ii)所示，r3、r4分别独立的选自碳原子数为1-8的烷基，
19、
20、所述丙烯类化合物中至少包括有丙烯酸。
21、在一实施方式中，将丙烯类化合物、酸酐、引发剂和还原剂混合进行第一次聚合反应的步骤包括：
22、将一部分酸酐、一部分引发剂溶解于反应溶剂中得到混合液，再向所述混合液中加入剩余的酸酐、剩余的引发剂、还原剂、丙烯类化合物的混合物进行第一次聚合反应。
23、在一实施方式中，将丙烯类化合物、酸酐、引发剂和还原剂混合进行第一次聚合反应的步骤至少还满足以下条件中的至少一个：
24、(1)所述酸酐、所述丙烯类化合物、所述引发剂和所述还原剂的质量比小于或等于10:(5-30):(0.1-2):(0.1-2)；
25、(2)所述第一次聚合反应的温度为60℃-90℃，时间为1h-3h；
26、(3)所述引发剂包括过硫酸盐类引发剂或偶氮类引发剂中的至少一种；
27、(4)所述还原剂包括次磷酸钠、亚硫酸氢钠、甲酸钠或异丙醇中的至少一种。
28、在一实施方式中，将多糖与所述第一次聚合反应的反应产物混合进行第二次聚合反应的步骤包括：
29、在保护性气体的氛围下，向包括有多糖的溶液中加入所述第一次聚合反应的反应产物进行第二次聚合反应。
30、在一实施方式中，将多糖与所述第一次聚合反应的反应产物混合进行第二次聚合反应的步骤中，所述第二次聚合反应的温度为50℃-100℃，时间为1h-4h。
31、一种锂电池负极，包括集流体和附着于所述集流体表面的负极材料层，所述负极材料层由负极活性材料、导电剂以及如上述的负极粘结剂制备得到。
32、一种锂电池，包括如上述的锂电池负极。
33、本专利技术提供的负极粘结剂中包括有由多糖、酸酐以及至少一种丙烯类化合物聚合得到的聚合物，丙烯类化合物中丙烯酸的羧基使负极粘结剂具有优异的粘结力，具有二维结构的多糖使负极粘结剂的结构向复杂线条转变，并形成三维网络结构，提升了负极粘结剂的柔性以及韧性；由于酸酐的长碳链结构能够使丙烯酸的碳链延长，因此能够在不影响三维网络的条件下，提高负极粘结剂的电解液溶胀性，同时，使负极粘结剂在固含量小于或等于10％的情况下仍然具有优异的粘结力；由此，多糖与酸酐相互协同，使负极粘结剂兼具优异的柔性、韧性、粘结力以及电解液溶胀性，将该负极粘结剂应用于制备锂电池负极，负极粘结剂能够很好的响应活性材料体积的变化，从而能够很好的抑制负极材料层的膨大，另外，负极粘结剂优异的电解液溶胀性，还使活性材料之间具有合适的缝隙，让电子能够顺利的通过负极传输到外部集流体，进而使锂电池完成放电。
34、本专利技术提供的负极粘结剂的制备方法，先将酸酐与丙烯类化合物进行第一次聚合反应，第一次聚合反应容易控制，可操作性强，且制得的中间体位阻小、粘度低，能够更加容易且可控的进行第二次聚合反应，得到负极粘结剂。
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1.一种负极粘结剂，其特征在于，所述负极粘结剂中包括有由多糖、酸酐以及丙烯类化合物聚合得到的聚合物；
2.根据权利要求1所述的负极粘结剂，其特征在于，所述丙烯类化合物中还包括有丙烯腈，其中，所述丙烯酸与所述丙烯腈的质量比为(1-50):(0.1-20)；
3.根据权利要求1所述的负极粘结剂，其特征在于，所述多糖、所述酸酐以及所述丙烯类化合物的质量比为(1-10):(0.1-2):(1-20)。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的负极粘结剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的负极粘结剂的制备方法，其特征在于，将丙烯类化合物、酸酐、引发剂和还原剂混合进行第一次聚合反应的步骤包括：
6.根据权利要求4所述的负极粘结剂的制备方法，其特征在于，将丙烯类化合物、酸酐、引发剂和还原剂混合进行第一次聚合反应的步骤至少还满足以下条件中的至少一个：
7.根据权利要求4-6任一项所述的负极粘结剂的制备方法，其特征在于，将多糖与所述第一次聚合反应的反应产物混合进行第二次聚合反应的步骤包括：
9.一种锂电池负极，其特征在于，包括集流体和附着于所述集流体表面的负极材料层，所述负极材料层由负极活性材料、导电剂以及如权利要求1-3任一项所述的负极粘结剂制备得到。
10.一种锂电池，其特征在于，包括如权利要求9所述的锂电池负极。
...【技术特征摘要】
1.一种负极粘结剂，其特征在于，所述负极粘结剂中包括有由多糖、酸酐以及丙烯类化合物聚合得到的聚合物；
2.根据权利要求1所述的负极粘结剂，其特征在于，所述丙烯类化合物中还包括有丙烯腈，其中，所述丙烯酸与所述丙烯腈的质量比为(1-50):(0.1-20)；
3.根据权利要求1所述的负极粘结剂，其特征在于，所述多糖、所述酸酐以及所述丙烯类化合物的质量比为(1-10):(0.1-2):(1-20)。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的负极粘结剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的负极粘结剂的制备方法，其特征在于，将丙烯类化合物、酸酐、引发剂和还原剂混合进行第一次聚合反应的步骤包括：
6.根据权利要求4所述的负极粘结剂的制备方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：李银磊，王静昌，周晓舒，葛琴琴，王胜鹏，
申请(专利权)人：杭州传化精细化工有限公司，
类型：发明
国别省市：
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