CN115863642A - 粘接剂、极片浆料、极片和电池 - Google Patents

Abstract

本发明涉及锂离子电池的技术领域，提供了一种粘结剂、极片浆料，极片和电池。该粘结剂包括聚合物粘结剂和偶联剂，所述偶联剂含有亲有机物的第一基团和亲无机物的第二基团。本发明的粘接剂应用于正极浆料中，能够提高正极浆料中的正极活性物质和导电陶瓷颗粒的分散效果，增强正极的粘结性能，并提高正极内部的离子传输速度。含有该正极片的电池具有倍率性能高和循环寿命长等优点。

Description

粘接剂、极片浆料、极片和电池

技术领域

本发明涉及锂离子电池的技术领域，具体涉及一种粘结剂、极片浆料、以及使用该粘结剂制备的极片和电池。

背景技术

锂离子电池由于具有能量密度高、循环寿命长以及环境友好等优点，被大量应用于手机、笔记本电脑和新能源汽车上。近年来，随着能源问题和环境问题日益凸显，新能源汽车已经成为汽车发展的主流方向。其中，动力电池作为新能源汽车的重要部件，是决定其使用寿命和续航里程的关键因素。因此，高能量密度动力电池的研究已成为新能源汽车领域至关重要的一环。在动力电池中，正极的性能对电池的容量和能量密度具有重要影响。

在锂离子电池正极的配料过程中，需要在正极浆料中加入粘结剂，以粘结活性物质颗粒(无机颗粒)，增强活性物质颗粒与导电剂、集流体之间的接触，同时可以抑制活性物质颗粒的体积膨胀，提高结构稳定性。同时，在正极内部结构中，还需要保持离子通道的连贯和流畅，从而有利于正极底层活性物质的容量发挥，也会对正极的倍率性能产生影响。然而，在正极浆料中，较小粒径的无机颗粒(尤其是纳米颗粒)更倾向于在有机浆料中发生团聚，形成较大的二次颗粒。这不仅会使浆料中无机颗粒分散不均匀，延长电子和锂离子的传导路径，还会降低正极涂布的均一性和粘结剂的粘结效果，限制正极容量发挥和倍率性能，加剧正极的体积膨胀、极片掉粉和容量衰减等问题。

因此，研发一种粘结性能好、无机颗粒均匀分散、正极离子传输性能好的正极具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种粘接剂，尤其是正极粘结剂，包含该正极粘接剂的正极浆料，以及使用该正极浆料制备的正极片和电池。本发明的正极粘接剂能够提高正极活性物质和导电陶瓷颗粒的分散效果，增强正极的粘结性能，并提高正极内部的离子传输速度。含有该正极片的电池具有倍率性能高和循环寿命长等优点。

本发明的发明人发现，当正极浆料中含有所述粘结剂时，通过正极活性物质、聚合物粘结剂、偶联剂和导电陶瓷纳米颗粒的协同作用，一方面，可以增强正极涂膏的内聚力，又可以提高正极活性物质和导电陶瓷颗粒之间、正极涂膏/正极集流体界面的粘结强度，避免正极掉粉或剥离。另一方面，又可以促进正极浆料中各组分均匀分散，保证了正极内部结构和形貌的稳定性，以及在电池循环过程中正极电子和锂离子传输的畅通，最终延长了锂离子电池的循环寿命。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种粘结剂，所述粘结剂包括聚合物粘结剂和偶联剂，所述偶联剂含有亲有机物的第一基团和亲无机物的第二基团。

本发明第二方面提供了一种极片浆料，所述极片浆料包括本发明第一方面所述的粘结剂。

本发明第三方面提供了一种极片，所述极片包括集流体，以及涂覆于所述集流体至少一侧表面的正极活性物质层，所述正极活性物质层包括本发明第一方面所述的粘结剂和/或本发明第二方面所述的极片浆料。

本发明第四方面提供了一种电池，所述电池包括本发明第一方面所述的粘结剂、本发明第二方面所述的极片浆料和本发明第三方面所述的极片中的至少一种。

本发明采用上述技术方案具有以下有益效果：

(1)本发明提供的粘结剂应用于正极，可以增强正极各组分之间的粘结强度，减少正极掉粉和体积膨胀，从而提高正极极片的结构与形貌稳定性；

(2)本发明提供的粘结剂应用于正极，可以改善正极片中正极活性物质颗粒与正极浆料中有机物的界面相容性，抑制正极活性物质颗粒团聚，促进正极浆料中各组分均匀分散，保证正极内部电子和锂离子传输的高效畅通；

(3)本发明提供的极片浆料，尤其是正极浆料，可以改善导电陶瓷纳米颗粒在正极内部(尤其是高面载量正极)的分散效果，优化锂离子传输路径，提高锂离子传输性能，进而提高正极活性物质的容量发挥、倍率性能和循环寿命；

(4)本发明提供的极片浆料，尤其是正极浆料，可以提高正极涂膏/集流体界面的粘结强度，避免在加工过程中涂膏与集流体剥离，提高了极片的加工性能。

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

除非另有定义，本发明中所使用的所有科学和技术术语具有与本发明涉及技术领域的技术人员通常理解的相同的含义。

本发明第一方面提供了一种粘结剂，所述粘结剂包括聚合物粘结剂和偶联剂，所述偶联剂含有亲有机物的第一基团和亲无机物的第二基团。

本发明中，所述“亲有机物的第一基团”是指能够与有机物(例如聚合物粘结剂)的化学基团发生反应形成化学键的化学官能团。

所述“亲无机物的第二基团”是指能够与无机物(例如正极活性物质和导电陶瓷颗粒)表面的化学基团(例如羟基)发生反应形成化学键的化学官能团。

在一实例中，所述第一基团选自异氰酸酯基(-N＝C＝O)、氨基(-NH₂)、环氧基(-CH(O)CH-)、巯基(-SH)、乙烯基(-CH＝CH₂)和甲基丙烯酰氧基

异硬脂酰基(-OC₁₈H₃₇)中的至少一种。

在一优选实例中，所述第一基团为异氰酸酯基和/或甲基丙烯酰氧基，更优选第一基团为异氰酸酯基。

在一实例中，所述第二基团为烷氧基。所述烷氧基水解后的醇基会与正极活性物质和导电陶瓷颗粒表面的羟基进行脱水缩合而形成化学键。

示例性地，所述第二基团选自甲氧基(-OCH₃)、乙氧基(-OCH₂CH₃)、丙氧基(-OCH₂CH₂CH₃)和异丙氧基(-OCH₂CH₂C(CH₃)₂)中的至少一种。

在一实例中，所述偶联剂一端为第一基团，所述第一基团为异氰酸酯基；另一端为第二基团，所述第二基团为烷氧基。

在一实例中，所述偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、双金属偶联剂、磷酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂和铬络合物中的至少一种。

示例性地，所述硅烷偶联剂选自3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷、3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷、3-异氰酸酯基丙基三异丙氧基硅烷中的至少一种。

示例性地，所述钛酸酯偶联剂选自异丙基三异氰酸酯基钛酸酯和/或异丙基三异硬脂酰基钛酸酯。

示例性地，所述铝酸酯偶联剂选自异丙基二异氰酸酯基铝酸酯、异丙基二硬脂酰基铝酸酯中的至少一种。

在一优选实例中，所述偶联剂选自3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷(IPTS)、3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷、异丙基三异氰酸酯基钛酸酯和异丙基二异氰酸酯基铝酸酯中的至少一种。

在一实例中，所述聚合物粘结剂包括烯烃系单体、卤取代烯烃系单体和丙烯酸系单体的均聚物或共聚物中的至少一种。

示例性地，所述烯烃系单体包括但不限于丁二烯、乙烯、丙烯和丙烯腈。

示例性地，所述卤取代烯烃系单体包括但不限于偏氟乙烯、六氟丙烯、二氟乙烯、四氟乙烯和三氯乙烯。

示例性地，所述丙烯酸系单体包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酰胺、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、醋酸乙烯酯和醋酸丙烯酯。

在一实例中，所述聚合物粘结剂包括聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物(PVDF-HFP)、聚六氟丙烯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯和聚四氟乙烯(PTFE)中的至少一种。

在一优选实例中，所述粘结剂为正极粘结剂。

本发明第二方面提供了一种极片浆料，所述包括本发明第一方面所述的粘结剂。

在一优选实例中，所述极片浆料为正极浆料，所述正极浆料包括正极活性物质和导电陶瓷颗粒。

本发明的发明人研究发现，所述正极浆料中，偶联剂中亲有机物的第一基团可以与聚合物粘结剂发生反正极应形成新的化学键，亲无机物的第二基团可以与正极活性物质颗粒和导电陶瓷颗粒表面的羟基发生反应并成键。最终，通过偶联反应，偶联剂可在聚合物粘结剂和无机颗粒(正极活性物质颗粒和导电陶瓷颗粒)之间形成“分子桥”，将二者之间较弱的物理相互作用转变为较强的化学键，显著提高聚合物粘结剂对正极活性物质和导电陶瓷颗粒的粘结强度，并抑制正极活性物质和导电陶瓷颗粒的团聚，促进颗粒均匀分散。

本发明的发明人研究还发现，导电陶瓷纳米颗粒可以分散于正极活性物质颗粒四周，形成连续、畅通的锂离子传输路径，从而提高正极(尤其是高面载量下)内部的锂离子传输、倍率性能和循环性能。

为了更好地提高电池正极的性能，可以对其中一个或多个技术特征做进一步优选。

在一实例中，所述偶联剂的含量为所述正极活性物质和所述导电陶瓷颗粒总质量的0.05-2wt％。

在一实例中，偶联剂的含量为正极活性物质和导电陶瓷颗粒总质量的0.05wt％、0.08wt％、0.1wt％、0.12wt％、0.14wt％、0.15wt％、0.18wt％、2wt％。

优选地，偶联剂的含量为正极活性物质和导电陶瓷颗粒总质量的0.1-1wt％，更优选0.3-0.8wt％。

在一实例中，所述导电陶瓷颗粒选自石榴石型、NASICON型、钙钛矿型和thio-LISICON型的导电陶瓷颗粒中的至少一种。

示例性地，所述石榴石型导电陶瓷颗粒包括Li_6.4La₃Zr_1.4Ta_0.6O₁₂(LLZTO)、Li₇La₃Zr₂O₁₂(LLZO(LLZO)、Li₅La₃R₂O₁₂、Li₆ALa₂R₂O₁₂、Li_5.5La₃R_1.75D_0.25O₁₂和Li₇La₃Zr₂O₁₂中的至少一种，其中，R为Nb或T中的一种。

示例性地，所述NASICON结构型的固态电解质包括Li_1.3Al_0.3Ti_1.7(PO₄)₃(LATP)、Li_1+xAl_xGe_2-x(PO₄)₃(LAGP)、LiTi₂(PO₄)₃、LiGe₂(PO₄)₃和LiHf₂(PO₄)₃中的至少一种，0<x<2。

示例性地，所述钙钛矿结构的固态电解质包括Li_xLa_2/3-x/3TiO₃(LLTO)，0<x<3。

示例性地，所述thio-LISICON结构的固态电解质包括Li₁₀GeP₂S₁₂和Li₁₀SnP₂S₁₂中的至少一种。

在一优选实例中，所述导电陶瓷颗粒为LLZTO、LLZO、LATP、LAGP和LLTO中的至少一种。

在一实例中，所述导电陶瓷颗粒的粒径为300nm-500nm。

本发明中，术语“粒径”指的是单个颗粒的几何学球形直径而并非平均值，当为范围时，指同一物料中的该种颗粒的粒径均落在该范围内；同时本发明允许一定的误差，即当占总数量不到5％的颗粒粒径不在要求的范围内时也视为满足要求。本发明中导电陶瓷颗粒的粒径通过透射电镜测量。

在一实例中，以所述正极浆料的固体总重量为基准，所述导电陶瓷颗粒的含量为0.01-8wt％。

本发明中，所述“正极浆料的固体总重量”是指溶剂除外的固体组分的总重量。例如固体组分可以由正极活性物质、聚合物粘结剂、偶联剂、导电陶瓷颗粒和导电剂组成，则固体总重量为上述五种组分的总重量。

示例性地，以正极浆料的固体总重量为基准，所述导电陶瓷颗粒的含量为0.01wt％、0.1wt％、1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％和8wt％。

在一优选实例中，以正极浆料的固体总重量为基准，所述导电陶瓷颗粒的含量为0.1-5wt％。

在一实例中，以所述正极浆料的固体总重量为基准，所述聚合物粘结剂的含量为0.01-8wt％。

示例性地，以正极浆料的固体总重量为基准，所述聚合物粘结剂的含量为0.01wt％、0.1wt％、1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％和8wt％。

在一优选实例中，以正极浆料的固体总重量为基准，所述聚合物粘结剂的含量为0.1-5wt％。

在一实例中，以硅烷偶联剂3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷(IPTS)和PVDF聚合物粘结剂为例解释所述中各组分协同作用的原理。其中，IPTS中心原子为硅原子，IPTS的一侧为一个异氰酸酯基团，该异氰酸酯基团呈路易斯碱性，在60℃下，异氰酸酯基团可与呈路易斯酸性的PVDF聚合物链段发生反应，该反应会使聚合物链段与异氰酸酯基团反应形成酰胺键。同时，IPTS的另一侧为三个乙氧基基团，该基团可与正极活性物质颗粒和导电陶瓷颗粒表面的羟基发生反应并成键。最终，通过偶联反应，IPTS可在聚合物粘结剂和无机颗粒之间形成“分子桥”，将二者之间较弱的物理相互作用转变为较强的化学键，显著提高聚合物粘结剂对正极活性物质颗粒的粘结强度，并抑制其团聚，促进颗粒均匀分散。另外，在IPTS的辅助下，导电陶瓷颗粒可以均匀分散于正极活性物质颗粒四周，形成连续、畅通的锂离子传输路径，从而提高正极(尤其是高面载量下)内部的锂离子传输、倍率性能和循环性能。

经过大量的实验测试，本发明的发明人发现，当聚合物粘结剂为PVDF，偶联剂为异丙基三异氰酸酯基钛酸酯，导电陶瓷颗粒为LLZTO时，能使正极浆料中各组分的协同配合效果最好，使正极浆料制备获的正极片的性能最好。

在一实例中，所述正极活性物质为含锂过渡金属氧化物。

示例性地，所述含锂过渡金属氧化物选自NCM三元材料、LiFePO₄、LiMn_0.75Fe_0.25PO₄、LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiNi_0.5Mn_1.5O₄和富锂锰基中的至少一种。

在一实例中，以所述正极浆料的固体总重量为基准，所述正极活性物质的含量为85-99wt％。

在一实例中，所述正极浆料还包括导电剂。

对导电剂的种类不作具体限定，可以选择本领域中适用于正极的导电剂，例如可以为导电炭黑(SP)、科琴黑、乙炔黑、石墨导电剂(KS-6、KS-15、S-O、SEG-6)、碳纤维(VGCG)、碳纳米管(CNT)和石墨烯。

在一实例中，以所述正极浆料的固体总重量为基准，所述导电剂的含量为0.01-8wt％，优选为0.1-5wt％。

本发明第二方面请求保护的是一种极片浆料，其中各个成分可以是单独存放的，或者几个成分为一组混合存放。可以理解的是，出于储存、运输和销售的便利，其中可以不包括溶剂。购买者在制备正极浆料时自行加入溶剂即可。

本发明还提供了一种正极浆料，所述正极浆料包括本发明第二方面所述的正极浆料，以及有机溶剂。

在一实例中，所述有机溶剂包括N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N-二甲基酰胺(DMF)和二甲基亚砜(DMSO)中的至少一种。

本发明第三方面提供了一种极片，所述极片包括集流体，以及涂覆于所述集流体至少一侧表面的活性物质层，所述活性物质层包括本发明第一方面所述的粘结剂和/或本发明第二方面所述的极片浆料。

在一实例中，所述极片为正极片。

在一实例中，所述正极片包括集流体，以及涂覆于所述集流体两个相对最大表面的正极活性层，其中所述正极活性层由本发明第一方面所述的正极浆料制备得到。

本发明还提供了一种制备所述正极片的方法，包括以下步骤：

(1)将聚合物粘结剂加入有机溶剂中，经高速搅拌40-60min制得均匀的溶液I，有机溶剂在使用前需要严格除水，以避免偶联剂遇水后发生水解反应；

(2)将偶联剂加入有机溶剂中，经高速搅拌40-60min制得均匀的溶液II，有机溶剂在使用前需要严格除水；

(3)将溶液I和溶液II混合，置于搅拌罐中经高速搅拌40-60min制得混合均匀的胶液；

(4)将正极活性物质、导电陶瓷颗粒和导电剂混合，高速搅拌60min后得到分散均匀的固体混合物。

(5)将固体混合物加入上述胶液中，经高速搅拌60min后，提高浆料温度并持续搅拌以促进反应，最终得到分散均匀且稳定的正极浆料；

(6)将步骤(5)获得的正极浆料均匀地涂在正极集流体铝箔双面，经过干燥，得到正极片。

上述步骤(1)、(2)、(3)等步骤的顺序不是固定的，可以根据实际需要进行调整。

在一实例中，上述步骤(5)获得的正极浆料的固含量为60-80wt％，优选为65-75wt％。

在一实例中，上述步骤(5)中，提高浆料温度至40-80℃，并持续搅拌2-12h。

本发明第四方面提供了一种电池，所述电池包括本发明第一方面所述的粘结剂、本发明第二方面所述的极片浆料、和本发明第三方面所述的极片中的至少一种。

本发明中，所述电池为锂离子电池。所述的锂离子电池为卷绕式或叠片式锂离子电池。

优选地，所述的锂离子电池含有本发明第三方面所述的正极片，以及负极片、电解液和隔膜。

所述电池除正极极片以外的组件(例如负极极片、隔膜、电解液等)以及组装方式均可以按照本领域常规的方式进行，在此不再赘述。

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

下面结合具体实施例详细描述本发明，这些实施例用于理解而不是限制本发明。

以下I组实施例用于说明本发明的正极浆料组合物。

实施例I1

一种正极浆料组合物，具体组分和含量如下：

正极活性物质：LCO，92wt％；

聚合物粘结剂：PVDF，2wt％；

偶联剂：硅烷偶联剂IPTS，0.48wt％；

导电陶瓷颗粒：LLZTO纳米颗粒，3wt％，粒径约为400nm；

导电剂：导电炭黑SP，3wt％。

实施例I2

一种正极浆料组合物，具体组分和含量如下：

正极活性物质：磷酸铁锂(LiFePO₄)，92wt％；

聚合物粘结剂：HFP，3wt％；

偶联剂：硅烷偶联剂IPTS，0.3wt％；

导电陶瓷颗粒：LLZTO纳米颗粒，2wt％，粒径约为300nm；

导电剂：导电炭黑SP，2wt％。

实施例I3

一种正极浆料组合物，具体组分和含量如下：

正极活性物质：NCM三元材料(镍钴锰酸锂LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂)，92wt％；

聚合物粘结剂：PVDF-HFP，4wt％；

偶联剂：硅烷偶联剂IPTS，0.76wt％；

导电陶瓷颗粒：LLZTO纳米颗粒，4wt％，粒径约为500nm；

导电剂：导电炭黑SP，4wt％。

实施例I4组

本组实施例用于说明正极浆料组合物中偶联剂的用量改变带来的影响。

实施例I4a：参照实施例I1进行，所不同的是，偶联剂的含量为0.19wt％；

实施例I4b：参照实施例I1进行，所不同的是，偶联剂的含量为0.95wt％。

实施例I5组

本组实施例用于说明正极浆料组合物中偶联剂的改变带来的影响。

实施例I5a：参照实施例I1进行，所不同的是，偶联剂为3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷；

实施例I5b：参照实施例I1进行，所不同的是，偶联剂为3-异氰酸酯基丙基三异丙氧基硅烷；

实施例I5c：参照实施例I1进行，所不同的是，偶联剂为异丙基二异氰酸酯基铝酸酯。

实施例I6

一种正极浆料组合物，具体组分和含量如下：

正极活性物质：LCO，92wt％；

聚合物粘结剂：PVDF，2wt％；

偶联剂：异丙基三异氰酸酯基钛酸酯，0.5wt％；

导电陶瓷颗粒：LLZTO纳米颗粒，3wt％；

导电剂：导电炭黑SP，3wt％。

实施例I7组

本组实施例用于说明正极浆料组合物中偶联剂的改变带来的影响。

实施例I7a：参照实施例I6进行，所不同的是，导电陶瓷颗粒为LLTO；

实施例I7b：参照实施例I6进行，所不同的是，导电陶瓷颗粒为LGPS。

对比例D1

参照实施例I1，所不同的是，不含硅烷偶联剂。

对比例D2

参照实施例I1，所不同的是，不含导电陶瓷颗粒。

对比例D3

参照实施例I1，所不同的是，偶联剂为四乙氧基硅烷。

对比例D4

参照实施例I1，所不同的是，偶联剂为四异氰酸基硅烷。

实施例II组

本发明II组采用实施例I组的正极浆料组合物制备正极片，以及组装电池。

实施例II1-II14

1、制备正极片

(1)将聚合物粘结剂加入NMP中，经高速搅拌40-60min制得均匀的溶液I；

(2)将偶联剂加入NMP中，经高速搅拌40-60min制得均匀的溶液II，有机溶剂在使用前需要严格除水；

(3)将溶液I和溶液II混合，置于搅拌罐中经高速搅拌40-60min制得混合均匀的胶液；

(4)将正极活性物质、导电陶瓷和导电剂混合，高速搅拌60min后得到分散均匀的固体混合物；

(5)将固体混合物加入上述胶液中，经高速搅拌60min后，升温至60℃继续搅拌12h后，最终得到分散均匀且稳定的正极浆料，浆料中固体含量为70wt％；

(6)将步骤(5)获得的正极浆料均匀地涂在正极集流体铝箔双面，经过干燥、辊压之后，得到正极片；

2、制备负极片

将人造石墨作为活性物质、SBR类粘结剂、增稠剂羧甲基纤维素钠和导电剂导电炭黑混合，经高速搅拌得到分散均匀制成含有负极活性物质的混合物。该混合物中，固体成分包含95wt％的人造石墨、1.5wt％的羧甲基纤维素钠、1.5wt％的导电炭黑Super-P、2wt％的粘结剂。使用去离子水做溶剂，制成负极活性物质浆料，浆料中固含量为50wt％。将该浆料均匀地涂在铜箔两面，经过干燥、辊压机压实，得到负极片；

3、组装电池

将负极片、正极片冲片后，采用Z型叠片形成裸电池，分别转出铝极耳和铜镀镍极耳。将裸电池使用玻璃夹夹紧，玻璃夹的力度为100MPa/m2，并在85℃高温真空烘烤24小时，再用铝塑膜封装。电解液采用含1M的六氟磷酸锂电解液，溶剂为碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯/1,2丙二醇碳酸酯——1:1:1(体积比)的混合溶剂。封装后对电池进行化成和老化，得到长宽厚为60mm×40mm×5mm的方形软包装电池，电芯的设计容量为4000mAh；

其中，实施例II1-II14中，分别采用实施例I1-实施例I7组和对比例D1-D4中的正极浆料组合物，制备的电池分别记为C1-C15。

测试例

(1)剥离力测试：取裁切为同一尺寸大小的上述所有实施例与对比例的正极片，按照下述方法进行剥离力的测试。取裁切后的正极片，采用剥离胶带粘覆极片表面，用极片剥离器剥离，直接测试其剥离力。将上述实施例和对比例中的电芯100％DOD充放电20次，解剖循环20次后放完电的电芯，解剖电芯时，观察极片与隔膜的粘接性。取到正极片，烘干电解液，裁切成和上述测试剥离力时同样的尺寸大小，按上述方法测试循环20T后极片的剥离力。同时在裁切时观察负极片是否有掉粉发生。

(2)正极克容量发挥：电芯首次0.33C放电时的容量(mAh)与正极活性材料质量(g)的比值。

首效：电芯首次放电容量与首次充电容量的比值。

45℃循环圈数@80％容量保持率：在45℃下，对钴酸锂正极，在4.45V到3.0V的充放电窗口下，进行1C/1C充放电循环；对磷酸铁锂正极，充放电窗口为3.65V到2.2V；对8系三元正极，充放电窗口为4.2V到3V。测试过程如下，首先1C恒流充电至4.2V，再恒压充电，截止电流0.05C，最后1C恒流放电至2.5V，如此循环测试。将放电容量与首次放电容量的比值(容量保持率)达到80％时的次数记录并放在表一中。同时记录下循环结束时满电电芯厚度与首次放电电芯厚度的比值，即为电芯循环膨胀率。

表1

由表1的结果可以看出，正极中的硅烷偶联剂必须同时具有可与聚合物粘结剂反应的官能团和可与无机颗粒反应的官能团，才能起到促进活正极性物质和导电陶瓷颗粒均匀分散、抑制颗粒团聚的效果。同时，偶联剂还可起到加强正极涂膏内聚力的作用，避免正极涂膏掉粉问题的发生，从而保证了正极结构的稳定。而且，抑制颗粒团聚也使得正极内部的锂离子通道和电子通道始终保持畅通状态，可以充分发挥正极活性材料的容量，减小极化，提升电芯首效(≥70％)，提高正极克容量。对于45℃循环，本发明实施例制备的电芯在容量保持率达到80％时，其循环次数都在800次以上，而且循环膨胀控制在12％以内，循环性能和循环膨胀得到了很大的提升。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种粘结剂，其特征在于，所述粘结剂包括聚合物粘结剂和偶联剂，所述偶联剂含有亲有机物的第一基团和亲无机物的第二基团。

2.根据权利要求1所述的粘结剂，其中，所述第一基团选自异氰酸酯基、氨基、环氧基、巯基、乙烯基和甲基丙烯酰氧基中的至少一种；和/或，

所述第二基团为烷氧基；优选地，所述烷氧基选自甲氧基、乙氧基、丙氧基和异丙氧基中的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述的粘结剂，其中，所述偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、双金属偶联剂、磷酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂和铬络合物中的至少一种；和/或，

所述聚合物粘结剂包括烯烃系单体、卤取代烯烃系单体和丙烯酸系单体的均聚物或共聚物中的至少一种。

4.根据权利要求1或2所述的粘结剂，其中，所述偶联剂选自3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷、3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷、异丙基三异氰酸酯基钛酸酯和异丙基二异氰酸酯基铝酸酯中的至少一种；

优选地，所述粘结剂为正极粘结剂。

5.一种极片浆料，其特征在于，所述极片浆料包括权利要求1-4任一项所述的粘结剂。

6.根据权利要求5所述的极片浆料，其中，所述极片浆料为正极浆料，所述正极浆料包括正极活性物质和导电陶瓷颗粒；和/或，

所述偶联剂的含量为所述正极活性物质和所述导电陶瓷颗粒总质量的0.05-2wt％。

7.根据权利要求6所述的极片浆料，其中，所述导电陶瓷颗粒选自石榴石型、NASICON型、钙钛矿型和thio-LISICON型的导电陶瓷颗粒中的至少一种；和/或；

所述导电陶瓷颗粒的粒径为300nm-500nm；和/或；

以所述正极浆料的固体总重量为基准，所述导电陶瓷颗粒的含量为0.01-8wt％。

8.根据权利要求5-7任一项所述的极片浆料，其中，所述还包括导电剂，以所述极片浆料的固体总重量为基准，所述导电剂的含量为0.01-8wt％；和/或，

所述正极活性物质为含锂过渡金属氧化物；优选地，所述含锂过渡金属氧化物选自NCM三元材料、LiFePO₄、LiMn_0.75Fe_0.25PO₄、LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiNi_0.5Mn_1.5O₄和富锂锰基中的至少一种。

9.一种极片，其特征在于，所述极片包括集流体，以及涂覆于所述集流体至少一侧表面的活性物质层，所述活性物质层包括权利要求1-4中任意一项所述的粘接剂和/或权利要求5-8中任意一项所述的极片浆料。

10.一种电池，其特征在于，所述电池包括权利要求1-4中任意一项所述的粘接剂、权利要求5-8任中任意一项所述的极片浆料或权利要求9所述的极片中的至少一种。