CN116554828A - 一种水溶性聚酰亚胺粘结剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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CN116554828A CN202310451654.5A CN202310451654A CN116554828A CN 116554828 A CN116554828 A CN 116554828A CN 202310451654 A CN202310451654 A CN 202310451654A CN 116554828 A CN116554828 A CN 116554828A
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Abstract

本发明提供一种水溶性聚酰亚胺粘结剂及其制备方法和应用，所述水溶性聚酰亚胺粘结剂的制备原料包括含羧基的二胺、不含羧基的二胺、多元醇、二酐和催化剂的组合；通过选择所述含羧基的二胺和不含羧基的二胺进行搭配，并添加多元醇，使最终得到的聚酰亚胺在水中具有优异的溶解性，还具有优异的机械性能，同时对多种金属以及硅碳材料均具有优异的粘结性能，使得采用所述水溶性聚酰亚胺粘结剂制成的负极极片制备得到的电池可以表现出优异的充放电性能和循环稳定性。

Description

一种水溶性聚酰亚胺粘结剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种水溶性聚酰亚胺粘结剂及其制备方法和应用。
背景技术
为提高锂离子电池的能量密度，以满足对便携式电子设备、电动汽车和大规模储能系统日益增长的需求，应用于锂电池电极的新材料受到了广泛关注，在这众多材料中，硅碳材料被认为是下一代锂离子电池的最有前途的负极材料，因为其理论比容量是目前使用的石墨电极的10倍以上，并且天然丰富。然而，硅碳负极材料的循环寿命受到充放电循环期间巨大体积变化的限制，导致反复形成固体电解质界面，进而法制电极粉碎和持续容量衰减。
采用传统的石墨负极粘结剂可以实现比传统石墨电极更高的比容量，并改善了硅负极的循环性能，但仍然迫切需要开发一种简单且有效的方法来延长硅碳负极的周期寿命，以进一步大规模生产；尽管粘合剂在硅碳电极复合材料中的比例相对较小，但它们对硅碳负极的循环性能有着极大的影响。
聚酰亚胺作为一种常用的工程材料，由于其具有优异的综合性能，包括优异的机械性能、优异的化学和热稳定性以及优异的耐溶剂性，已被应用于许多领域。CN115160566A公开了一种聚酰亚胺胶、浆料、薄膜及其制备方法和柔性显示设备。上述聚酰亚胺胶的制备原料包括二胺单体和二酣单体；二胺单体包括主单体，主单体包括9,9-双(4氨基苯基)芴及4,4’双(氨基苯氧基)二苯基枫中的至少一种，当主单体包括9,9-双(4氨基苯基)芴时，二胺单体还包括辅单体，辅单体的反应活性较主单体强，且辅单体的摩尔数占二胺单体的总摩尔数的百分比为30％；二酣单体包括环丁烷四甲酸二酐、环己烷四羧酸二酐和双环[2.2.2]-辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸二酐的至少一种。上述聚酰亚胺能够制备得到厚度方向相位差较小的透明聚酰亚胺薄膜。
然而，大多数传统的聚酰亚胺不溶于或仅溶于对环境有害的强极性有机溶剂，且粘附性差较差，对于传统的聚酰胺酸加入胺醇后虽可以很好的提高其水溶性，但是亚胺化时加工温度过高也限制了其在硅碳电极方面的实际应用。
基于以上问题，开发一种具有优异水溶性、粘结性、抗拉性能和延展性的水溶性聚酰亚胺粘结剂，是本领域急需解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种水溶性聚酰亚胺粘结剂及其制备方法和应用，通过选择所述含羧基的二胺和不含羧基的二胺进行搭配，并添加多元醇，对聚酰亚胺成功进行了分子结构设计和改造，使得到的聚酰亚胺粘结剂具有优异的水溶性，良好的抗拉强度以及延展性，同时对金属(铜、铁、铝等)以及硅碳材料均具有优异的粘结性能，因此有利于提升采用所述水溶性聚酰亚胺粘结剂制成的电池的电化学性能。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种水溶性聚酰亚胺粘结剂，所述水溶性聚酰亚胺粘结剂的制备原料包括含羧基的二胺、不含羧基的二胺、多元醇、二酐和催化剂。
本发明提供的水溶性聚酰亚胺粘结剂的制备原料包括含羧基的二胺、不含羧基的二胺、多元醇、二酐和催化剂的组合；其中，所述多元醇、含羧基的二胺以及二酐酯化后残余的酸均有助于提升聚酰亚胺的水溶性，使最终得到的聚酰亚胺在水中有优异的溶解性；此外，所述多元醇还提供了足够的柔韧性，使得到聚酰亚胺具有优异的伸长率，而刚性的二酐和二胺基团的组合后也使得聚酰亚胺的热性能得以保证，同时聚酰亚胺的骨架还有助于使其具有优异的机械性能；最终使得到的水溶性聚酰亚胺粘结剂不仅在水中有优异的溶解性，良好的抗拉强度以及延展性，同时对金属(铜、铁、铝)和硅碳材料具有优异的粘结性能，使得采用所述水溶性聚酰亚胺作为负极粘结剂制备得到的负极极片进一步制备得到的电池在充放电过程中可以保护硅碳负极，使得电池表现出优异的循环稳定性。
优选地，所述不含羧基的二胺、含羧基的二胺和多元醇的摩尔比为1:(1～6):(1～3)，进一步优选为1:(1.5～4.5):(1.2～2)。
其中，所述不含羧基的二胺和含羧基的二胺的摩尔比为1:2、1:3、1:4或1:5等。
所述不含羧基的二胺和多元醇的摩尔比为1:1.2、1:1.4、1:1.6、1:1.8、1:2、1:2.2、1:2.4、1:2.6或1:2.8等。
作为优选技术方案，本发明限定所述不含羧基的二胺和含羧基的二胺的摩尔比为1:(1～6)，如果不含羧基的二胺和含羧基的二胺的摩尔比过高，则会导致得到的聚酰亚胺的水溶性变差，剥离力降低，同时还会导致相同聚酰亚胺粘结剂用量下制备得到的电池的循环容量保持率降低；如果限定的所述不含羧基的二胺和含羧基的二胺的摩尔比过低，则会导致相同聚酰亚胺粘结剂用量下制备得到的电池的首次效率降低。
优选地，所述不含羧基的二胺包括对苯二胺、间苯二胺、4,4'-二氨基二苯醚、2,2'-二(三氟甲基)二氨基联苯、4,4'-二氨基苯酰替苯胺、2,2'-双[4-(4-氨基苯氧基苯基)]丙烷、4,4'-二氨基二苯砜、2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑、2,2-双(4-羟基-3-氨基苯基)丙烷、4,4'-双(3-氨基苯氧基)二苯基砜、4,4'-二氨基-2,2'-二甲基-1,1'-联苯、4,4'-二氨基-联苯或9,9-双(4-氨基苯基)芴中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述含羧基的二胺包括4,4'-二氨基联苯-2,2'-二羧酸、6,6'-二氨基-3,3'-甲叉基二苯甲酸、3,5-二氨基苯甲酸或联苯胺双磺酸中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述多元醇包括二元醇，进一步优选为乙二醇、丙二醇、丁二醇或聚乙二醇中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述聚乙二醇的数均分子量为100～50000，例如1000、5000、10000、20000、30000或40000等，进一步优选为200～3000。
优选地，所述含羧基的二胺、不含羧基的二胺和多元醇的总摩尔数和二酐的摩尔比为1:(1～1.1)，例如1:1.01、1:1.02、1:1.03、1:1.04、1:1.05、1:1.07或1:1.09等。
优选地，所述二酐包括芳香族四羧酸二酐。
优选地，所述芳香族四羧酸二酐包括2,2',3,3'-联苯四甲酸二酐、3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐、4,4'-氧双邻苯二甲酸酐、9,9-双(3,4-二羧基苯基)芴二酸酐、(4-邻苯二甲酸酐)甲酰氧基-4-邻苯二甲酸酯、双[(3,4-二酸酐)苯基]对苯二甲酸酯、3,3',4,4'-二苯基砜四羧酸二酸酐、对-亚苯基-双苯偏三酸酯二酐、4,4'-对苯二氧双邻苯二甲酸酐、均苯四甲酸二酐、2,2'-双(3,4-二羧酸)六氟丙烷二酐、2,2-双(4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基)六氟丙烷二酐、2,2-双(4-(3,4-二羧基苯甲酰基氧基)苯基)六氟丙烷二酐或2,2'-双(三氟甲基)-4,4'-双(3,4-二羧基苯氧基)联苯二酸酐中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选为均苯四甲酸二酐、3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐、2,2'-双(3,4-二羧酸)六氟丙烷二酐或4,4'-对苯二氧双邻苯二甲酸酐中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，本发明对所选用的催化剂的种类没有特殊要求，示例性地可以选择异喹啉、N-甲基吗琳、三乙烯二胺、异喹啉或三乙胺中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述水溶性聚酰亚胺粘结剂的制备原料还包括溶剂。
优选地，所述溶剂为非质子化极性溶剂。
优选地，所述非质子化极性溶剂包括N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、γ-丁内酯、丙二醇单甲醚、环戊酮、环己酮、醋酸乙酯、甲苯或甲乙酮中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选为N,N-二甲基甲酰胺和/或N,N-二甲基乙酰胺。
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述水溶性聚酰亚胺粘结剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将多元醇和部分二酐在溶剂中进行反应，得到中间产物；
(2)将步骤(1)得到的中间产物、含羧基的二胺、不含羧基的二胺、剩余部分二酐和催化剂进行反应，得到所述水溶性聚酰亚胺粘结剂。
优选地，步骤(1)和步骤(2)所述反应均在保护性气体保护下进行。
优选地，所述保护性气体包括氮气或氩气。
优选地，步骤(1)所述反应的温度为50～120℃，例如60℃、70℃、80℃、90℃、100℃或110℃等，进一步优选为60～105℃。
优选地，步骤(1)所述反应的时间为1～24h，例如2h、4h、6h、8h、10h、12h、14h、16h、18h、20h或22h等，进一步优选为3～10h。
优选地，步骤(2)所述反应结束后还包括：将得到的反应液在乙醇中沉降、洗涤和干燥的步骤。
作为本发明的优选技术方案，所述水溶性聚酰亚胺粘结剂的制备方法包括如下步骤：
(1)在保护性气体保护条件下，将多元醇和部分二酐在溶剂中进行反应，反应的温度为50～120℃，时间为1～24h，得到中间产物；
(2)将步骤(1)得到的中间产物、含羧基的二胺、不含羧基的二胺、剩余部分二酐和催化剂进行反应，待无水生成后停止反应，得到反应液，将反应液倒入乙醇中进行沉降，用大量的乙醇洗涤沉降物，并进行真空干燥，得到所述水溶性聚酰亚胺粘结剂。
由上述内容可以看出，所述方法最终得到的水溶性聚酰亚胺粘结剂中已经去除了反应过程中添加的溶剂，并呈现干燥的粉末状，也就是说本发明第一方面所提供的水溶性聚酰亚胺粘结剂中不包含溶剂。
同时，本发明对上述步骤(2)所述反应的温度不做特殊限定，采用常规的聚酰亚胺化温度即可，且在步骤(2)还可加入二甲苯，目的是为了使得亚胺化过程中产生的水共沸并将水带出。
第三方面，本发明提供一种水性聚酰亚胺粘结剂浆料，所述水性聚酰亚胺粘结剂浆料包括如第一方面所述的所述水溶性聚酰亚胺粘结剂和水。
优选地，所述水性聚酰亚胺粘结剂浆料的固含量为4～30％，5％、10％、15％、20％或25％等，进一步优选为6～15％。
优选地，所述水性聚酰亚胺粘结剂浆料的粘度为500～20000cp，例如1000cp、2000cp、5000cp、10000cp、12000cp、14000cp、16000cp或18000cp等，进一步优选为800～60000cp。
第四方面，本发明提供一种负极极片，所述负极极片包括铜箔，以及干燥后附着在所述铜箔上的负极浆料；
所述负极浆料包括负极活性物质、导电剂和如第一方面所述的水性聚酰亚胺粘结剂。
优选地，所述负极浆料中水性聚酰亚胺粘结剂的质量百分含量为0.1～10％，例如0.5％、1％、2％、4％、6％、8％或10％等，进一步优选为0.5～5％。
优选地，所述负极活性物质包括硅碳活性材料。
优选地，所述负极浆料中负极活性物质的质量百分含量为0.1～10％，例如0.5％、1％、2％、4％、6％或8％等。
优选地，所述负极浆料中导电剂的质量百分含量为5～20％，例如7％、9％、11％、13％、15％、17％或19％等。
第五方面，本发明提供一种电池，所述电池包括如第四方面所述的负极极片。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明提供的水溶性聚酰亚胺粘结剂的制备原料包括含羧基的二胺、不含羧基的二胺、多元醇、二酐和催化剂的组合；通过选择所述含羧基的二胺和不含羧基的二胺进行搭配，并添加多元醇，使最终得到的聚酰亚胺在水中具有优异的溶解性，还具有优异的机械性能，同时对多种金属以及碳材料均具有优异的粘结性能，使得采用所述水溶性聚酰亚胺粘结剂制成的负极极片制备得到的电池可以表现出优异的充放电性能和循环稳定性。
(2)本发明进一步通过对羧基的二胺和不含羧基的二胺的摩尔比的限定，可以使包含所述水溶性聚酰亚胺粘结剂的负极极片的180°剥离力达到48～78N/m，进一步制成电池的首充容量达到941～973mAh/g，首次效率达到86～91％，200次循环容量保持率达到79～85％。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
一种水溶性聚酰亚胺粘结剂，其制备方法包括如下步骤：
(1)在氮气保护下，将摩尔比为1:1的聚乙二醇(8g，数均分子量为800)和均苯四甲酸二酐(2.18g)加入到装有NMP(57.68g)的反应釜中，在60℃下反应8h，得到中间产物；
(2)再将摩尔比为1:2:3的4,4'-二氨基联苯-2,2'-二羧酸(2.72g)、4,4'-二氨基二苯醚(4g)和均苯四甲酸二酐(6.54g)加入到反应釜内，并加入NMP(173g)、异喹啉(0.129g)和二甲苯(50g)，在180℃下反应，待无水生成后停止反应，待反应液冷却到室温后，将反应液倒入乙醇中沉降，并用大量的乙醇反复洗涤三次后、真空干燥，得所述水溶性聚酰亚胺粘结剂。
实施例2
一种水溶性聚酰亚胺粘结剂，其与实施例1的区别仅在于，采用等摩尔的乙二醇替换聚乙二醇，其他物质、用量和制备方法均与实施例1相同。
实施例3
一种水溶性聚酰亚胺粘结剂，其与实施例1的区别仅在于，采用等摩尔的3,5-二氨基苯甲酸替换4,4'-二氨基联苯-2,2'-二羧酸，其他物质、用量和制备方法均与实施例1相同。
实施例4
一种水溶性聚酰亚胺粘结剂，其与实施例1的区别仅在于，采用等摩尔的乙二醇替换聚乙二醇，采用等摩尔的3,5-二氨基苯甲酸替换4,4'-二氨基联苯-2,2'-二羧酸，其他物质、用量和制备方法均与实施例1相同。
实施例5
一种水溶性聚酰亚胺粘结剂，其与实施例1的区别仅在于，保持4,4'-二氨基联苯-2,2'-二羧酸和4,4'-二氨基二苯醚总用量不变的条件下，调整4,4'-二氨基联苯-2,2'-二羧酸和4,4'-二氨基二苯醚的摩尔比为1:1.5，其他物质、用量和制备方法均与实施例1相同。
实施例6
一种水溶性聚酰亚胺粘结剂，其与实施例1的区别仅在于，保持4,4'-二氨基联苯-2,2'-二羧酸和4,4'-二氨基二苯醚总用量不变的条件下，调整4,4'-二氨基联苯-2,2'-二羧酸和4,4'-二氨基二苯醚的摩尔比为1:4.5，其他物质、用量和制备方法均与实施例1相同。
实施例7
一种水溶性聚酰亚胺粘结剂，其与实施例1的区别仅在于，保持4,4'-二氨基联苯-2,2'-二羧酸和4,4'-二氨基二苯醚总用量不变的条件下，调整4,4'-二氨基联苯-2,2'-二羧酸和4,4'-二氨基二苯醚的摩尔比为1:0.5，其他物质、用量和制备方法均与实施例1相同。
实施例8
一种水溶性聚酰亚胺粘结剂，其与实施例1的区别仅在于，保持4,4'-二氨基联苯-2,2'-二羧酸和4,4'-二氨基二苯醚总用量不变的条件下，调整4,4'-二氨基联苯-2,2'-二羧酸和4,4'-二氨基二苯醚的摩尔比为1:7，其他物质、用量和制备方法均与实施例1相同。
对比例1
一种聚酰亚胺粘结剂，其与实施例1的区别仅在于，保持4,4'-二氨基联苯-2,2'-二羧酸和4,4'-二氨基二苯醚的总用量不变，不添加4,4'-二氨基联苯-2,2'-二羧酸，其他物质、用量和制备方法均与实施例1相同。
对比例2
一种聚酰亚胺粘结剂，其与实施例1的区别仅在于，保持4,4'-二氨基联苯-2,2'-二羧酸和4,4'-二氨基二苯醚的总用量不变，不添加4,4'-二氨基二苯醚，其他物质、用量和制备方法均与实施例1相同。
对比例3
一种聚酰亚胺粘结剂，其制备方法包括如：在氮气保护下，将摩尔比为1:2:3的4,4'-二氨基联苯-2,2'-二羧酸(2.72g)、4,4'-二氨基二苯醚(4g)和均苯四甲酸二酐(6.54g)加入到反应釜内，加入异喹啉(0.129g)和二甲苯(50g)，在180℃下反应，待无水生成后停止反应，待反应液冷却到室温后，将反应液倒入乙醇中沉降，并用大量的乙醇反复洗涤三次后、真空干燥，得所述水性聚酰亚胺。
应用例1
一种负极极片，其制备方法包括如下步骤：
(1)水性粘结剂浆料的制备：将实施例1得到的水溶性聚酰亚胺粘结剂溶解在去离子水中，得到固含量为20％、粘度为3000cp的水性粘结剂浆料；
(2)负极浆料的制备：将硅碳活性材料DXA5(贝特瑞新材料股份有限公司)，导电助剂SuperP和步骤(1)得到的水性粘结剂浆料在高速搅拌下均匀混合并脱泡处理；其中，硅碳活性材料DXA5、导电助剂SuperP和水溶性聚酰亚胺粘结剂(固体组分)的质量比为90:8.5:1.5；
(3)负极极片的制备：将步骤(2)得到的负极浆料涂布于铜箔上，在110℃加热干燥1h彻底干燥后，冲压制备成所述负极极片。
应用例2～8
一种负极极片，其与应用例1的区别仅在于，分别采用实施例2～8得到的水溶性聚酰亚胺粘结剂替换实施例1得到的水溶性聚酰亚胺粘结剂，其他条件和步骤均与应用例1相同。
对比应用例1～3
一种负极极片，其与应用例1的区别仅在于，分别采用对比例1～3得到的聚酰亚胺粘结剂替换实施例1得到的水溶性聚酰亚胺粘结剂，其他条件和步骤均与应用例1相同。
性能测试：
(1)180°剥离力：参照国标GB/T 2792-199提供的测试方法进行测试；
(2)电学性能：在手套箱内进行纽扣全电池的组装，其中，纽扣全电池的正极活性物质为LiFePO4，隔膜为Celgard 2320隔膜，电解液为1M的LiFP6(EC:DEC＝1:1v/v)，组装的顺序为正极壳、正极片、电解液、隔膜、电解液、负极片、钢片、弹片和负极壳；在全电池组装之前，正负极先组装半电池进行活化预处理，正负极的活性物质质量比约为1:1；
每种负极极片制成5个电池，并将上述制备得到的纽扣全电池连接到电位测试仪上对其进行充放电实验测试，其中，电位范围为0～2V，以0.5C的恒电流进行循环测试，测试首充容量、首充效率和测试200次循环之后的容量保持率；
按照上述测试方法对应用例1～8和对比应用例1～3进行测试，测试结果如表1所示：
表1
根据表1数据可以看出：
应用例1～6提供的负极极片的180°剥离力为48～78N/m，进一步制成电池的首充容量为941～973mAh/g，首次效率为86～91％，200次循环容量保持率为79～85％。
比较应用例1和对比应用例1可以发现，不添加含羧基的二胺得到的负极极片的剥离力很低，且进一步制备得到的电池的首充容量、首次效率以及200次循环容量保持率均有所下降；再比较应用例和对比应用例2可以发现，不添加不含羧基的二胺虽然制备得到的负极极片的剥离力较高，但是会导致进一步制备得到的电池的200次循环容量保持率很低；最后比较应用例和对比应用例3还可以发现，不添加多元醇得到的负极极片的剥离力较低，且制备得到的电池的首充容量、首次效率以及200次循环容量保持率均较差。
再进一步比较应用例1和应用例5～8的数据还会发现，含羧基的二胺和不含羧基的二胺的摩尔比也会对负极极片的剥离力以及电池的电学性能产生影响。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明一种水溶性聚酰亚胺粘结剂及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种水溶性聚酰亚胺粘结剂，其特征在于，所述水溶性聚酰亚胺粘结剂的制备原料包括含羧基的二胺、不含羧基的二胺、多元醇、二酐和催化剂。
2.根据权利要求1所述的水溶性聚酰亚胺粘结剂，其特征在于，所述不含羧基的二胺、含羧基的二胺和多元醇的摩尔比为1:(1～6):(1～3)，优选为1:(1.5～4.5):(1.2～2)；
优选地，所述不含羧基的二胺包括对苯二胺、间苯二胺、4,4'-二氨基二苯醚、2,2'-二(三氟甲基)二氨基联苯、4,4'-二氨基苯酰替苯胺、2,2'-双[4-(4-氨基苯氧基苯基)]丙烷、4,4'-二氨基二苯砜、2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑、2,2-双(4-羟基-3-氨基苯基)丙烷、4,4'-双(3-氨基苯氧基)二苯基砜、4,4'-二氨基-2,2'-二甲基-1,1'-联苯、4,4'-二氨基-联苯或9,9-双(4-氨基苯基)芴中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述含羧基的二胺包括4,4'-二氨基联苯-2,2'-二羧酸、6,6'-二氨基-3,3'-甲叉基二苯甲酸、3,5-二氨基苯甲酸或联苯胺双磺酸中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述多元醇包括二元醇，进一步优选为乙二醇、丙二醇、丁二醇或聚乙二醇中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述聚乙二醇的数均分子量为100～50000，进一步优选为200～3000。
3.根据权利要求1或2所述的水溶性聚酰亚胺粘结剂，其特征在于，所述含羧基的二胺、不含羧基的二胺和多元醇的总摩尔数和二酐的摩尔比为1:(1～1.1)；
优选地，所述二酐包括芳香族四羧酸二酐；
优选地，所述芳香族四羧酸二酐包括2,2',3,3'-联苯四甲酸二酐、3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐、4,4'-氧双邻苯二甲酸酐、9,9-双(3,4-二羧基苯基)芴二酸酐、(4-邻苯二甲酸酐)甲酰氧基-4-邻苯二甲酸酯、双[(3,4-二酸酐)苯基]对苯二甲酸酯、3,3',4,4'-二苯基砜四羧酸二酸酐、对-亚苯基-双苯偏三酸酯二酐、4,4'-对苯二氧双邻苯二甲酸酐、均苯四甲酸二酐、2,2'-双(3,4-二羧酸)六氟丙烷二酐、2,2-双(4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基)六氟丙烷二酐、2,2-双(4-(3,4-二羧基苯甲酰基氧基)苯基)六氟丙烷二酐或2,2'-双(三氟甲基)-4,4'-双(3,4-二羧基苯氧基)联苯二酸酐中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选为均苯四甲酸二酐、3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐、2,2'-双(3,4-二羧酸)六氟丙烷二酐或4,4'-对苯二氧双邻苯二甲酸酐中的任意一种或至少两种的组合。
4.根据权利要求1～3任一项所述的水溶性聚酰亚胺粘结剂，其特征在于，所述水溶性聚酰亚胺粘结剂的制备原料还包括溶剂；
优选地，所述溶剂为非质子化极性溶剂；
优选地，所述非质子化极性溶剂包括N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、γ-丁内酯、丙二醇单甲醚、环戊酮、环己酮、醋酸乙酯、甲苯或甲乙酮中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选为N,N-二甲基甲酰胺和/或N,N-二甲基乙酰胺。
5.一种如权利要求1～4任一项所述水溶性聚酰亚胺粘结剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将多元醇和部分二酐在溶剂中进行反应，得到中间产物；
(2)将步骤(1)得到的中间产物、含羧基的二胺、不含羧基的二胺、剩余部分二酐和催化剂进行反应，得到所述水溶性聚酰亚胺粘结剂。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(2)所述反应均在保护性气体保护下进行；
优选地，所述保护性气体包括氮气或氩气；
优选地，步骤(1)所述反应的温度为50～120℃，进一步优选为60～105℃；
优选地，步骤(1)所述反应的时间为1～24h，进一步优选为3～10h；
优选地，步骤(2)所述反应结束后还包括：将反应液在乙醇中沉降、洗涤和干燥的步骤。
7.一种水性聚酰亚胺粘结剂浆料，其特征在于，所述水性聚酰亚胺粘结剂浆料包括如权利要求1～4任一项所述的水溶性聚酰亚胺粘结剂和水。
8.根据权利要求7所述的水性聚酰亚胺粘结剂浆料，其特征在于，所述水性聚酰亚胺粘结剂浆料的固含量为4～30％，优选为6～15％；
优选地，所述水性聚酰亚胺粘结剂浆料的粘度为500～20000cp，进一步优选为800～60000cp。
9.一种负极极片，其特征在于，所述负极极片包括铜箔，以及干燥后附着在所述铜箔上的负极浆料；
所述负极浆料包括负极活性物质、导电剂和如权利要求1～4任一项所述的水溶性聚酰亚胺粘结剂；
优选地，所述负极浆料中水性聚酰亚胺粘结剂的质量百分含量为0.1～10％，进一步优选为0.5～5％；
优选地，所述负极活性物质包括硅碳活性材料。
10.一种电池，其特征在于，所述电池包括如权利要求9所述的负极极片。
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