本發(fā)明涉及電池材料，具體涉及一種用于提高硅負極體系電芯首效及循環(huán)的粘接劑及應用粘接劑的電池。

背景技術：

0、技術背景

1、對于鋰離子電池而言，因為硅基材料極高的理論容量(4200mahg-1)，硅基材料被認為是最有前途的高容負極材料之一。然而，硅負極在鋰化/去硫化循環(huán)過程中體積將會膨脹導致粉化，從而影響固體-電解質界面(sei)的形成，最終導致長期循環(huán)過程中穩(wěn)定性差。幾十年來，為解決這一問題，研究人員開發(fā)出了許多納米結構的硅、硅復合材料以及合適的電解質，卻依舊難以解決硅負極膨脹的問題。在電池中，除去活性材料與電解質外，負極粘結劑同樣在電化學體系中發(fā)揮了重要作用，粘接劑劑能將負極活性材料牢固地粘接到集流體上，以確保電極在充放電過程中保持結構完整，然而，目前生產(chǎn)中常用的聚偏氟乙烯(pvdf)粘結劑通常通過范德華力實現(xiàn)負極集流體與負極活性材料間的粘接，當用于硅電極時，pvdf往往難以適應反復充放電過程中硅體積巨大膨脹的情況，相較之下，通過羧酸基團構建氫鍵從而構建si顆粒與集流器間強相互作用的聚丙烯酸(paa)則具有更多的優(yōu)勢，然而，paa室溫下脆性強、拉伸性差的問題嚴重影響了paa作為粘接劑的應用，同時，目前雖也存在一些具有較高粘性的粘接劑，但對硅負極循環(huán)中體積膨脹現(xiàn)象的適應性較差，且往往無法為電化學性能做出貢獻，因此目前急需一種粘接能力強，且對硅負極循環(huán)中體積變化適應良好，并能有效提升電池循環(huán)與首效粘接劑劑。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對現(xiàn)有技術中的問題，通過利用aa單體、類aa單體以及hea單體間的相互復配作用，構建了一種粘接能力強，對硅負極體積膨脹適應良好，且能有效提升電池循環(huán)與首效的粘接劑劑并將其應用于電池。

2、本發(fā)明提出一種用于提高硅負極體系電芯首效及循環(huán)的粘接劑，所述粘接劑是由aa(丙烯酸)單體、類aa單體以及hea(丙烯酸羥乙酯)單體聚合而成的聚合物，hea單體在單體總質量中的含量為1.5％-3％，aa單體在單體總質量中的含量為16％-58％，類aa單體在單體總質量中的含量為40％-82％，hea位于聚合物中部(即不位于聚合物末端)，其中，類aa單體結構式為，

3、r1、r2獨立的選自h、羧基、羥基、甲氧基、苯基中任意一種，r3選自氰基、中任意一種，r4選自c1-c6的烷氧基、羥基、氨基、酯基、酰胺基、氯甲?；?、酰氧基一種或多種，r5選自h、羧基、羥基、甲氧基、苯基中任意一種。

4、作為一些優(yōu)選的方案，所述類aa單體中，r1、r2獨立的選自h、羧基、羥基、甲氧基、苯環(huán)中任意一種，r3選自cn或r4選自c1-c4的烷氧基、氨基、酰胺中任意一種，所述hea單體質量含量為2％-3％，aa單體在單體總質量中的含量為30％-55％，類aa單體在單體總質量中的含量為42％-68％。

5、作為進一步的方案，所述類aa單體可以為一種或多種。

6、作為進一步的方案，所述組成粘接劑的聚合物重均分子量為300萬-850萬。

7、作為進一步的方案，所述組成粘接劑的聚合物重均分子量為500萬-700萬。

8、根據(jù)用于提高硅負極體系電芯首效及循環(huán)的粘接劑，我們還提出了一種與粘接劑配套以獲得更優(yōu)效果的電池，包括用于提高硅負極體系電芯首效及循環(huán)的粘接劑。

9、作為進一步的方案，所述電池選自軟包電池、柱形電池、方形電池中任意一種，優(yōu)選為軟包電池。

10、作為進一步的方案，所述電池還包括含硅負極片。

11、作為進一步的方案，所述含硅負極片中硅含量選自4％-35％。

12、作為進一步的方案，所述輥壓厚度為117μm-145μm。

13、作為進一步的方案，所述涂布面密度為170g/m2-210g/m2。

14、作為進一步的方案，所述含硅負極片還包括負極活性材料。

15、作為進一步的方案，所述負極活性材料選自碳材料、含硅材料、金屬材料中任意一種。

16、作為進一步的方案，所述含負極活性材料選自含硅材料。

17、作為進一步的方案，所述含硅材料選自單質硅、硅氧化合物、硅碳復合物、硅氮復合物、硅合金中任意一種。

18、作為進一步的方案，所述含硅負極片還包括負極集流體及導電劑。

19、作為進一步的方案，所述負極集流體選自鋁、鎳、錫、銅及不銹鋼中的至少一種金屬箔層。

20、作為進一步的方案，所述負極集流體表面設有涂層。

21、作為進一步的方案，所述涂層的涂布元素選自碳元素、涂層元素的氧化物、涂層元素的氫氧化物、涂層元素的羥基氧化物、涂層元素的碳酸鹽或硝酸鹽或磷酸鹽或硼酸鹽、涂層元素的羥基碳酸鹽中的至少一種

22、作為進一步的方案，所述負極集流體優(yōu)選為抗拉伸強度≥600mpa的銅箔，所述涂層元素為碳元素。

23、作為進一步的方案，所述導電劑種類不做限定。

24、作為進一步的方案，具有所述電池還包括隔膜。

25、作為進一步的方案，所述隔膜兩側表面設有粘結層。

26、作為進一步的方案，所述隔膜選表面設有涂層。

27、作為進一步的方案，所述電池還設有電解液與正極片。

28、作為進一步的方案，所述電解液包括電解質、添加劑、溶劑。

29、作為進一步的方案，所述電解質鹽選自硼酸鹽類、磷酸鹽類、硫酸鹽類中至少一種。

30、作為進一步的方案，所述添加劑選自鋰鹽類化合物、腈類化合物、有機硅化合物、磺酸內(nèi)酯類化合物、硫酸酯類化合物中至少一種。

31、作為進一步的方案，所述溶劑選自鏈狀碳酸酯溶劑、羧酸酯溶劑、磷酸酯溶劑中的至少一種。

32、作為進一步的方案，所述正極片包括正極活性材料、正極集流體。

33、作為進一步的方案，所述正極活性材料包括正極活性物質、正極粘合劑和正極導電劑。

34、作為進一步的方案，所述正極活性物質不做限定，技術人員可根據(jù)需求選擇相應的正極活性物質。

35、作為進一步的方案，所述正極粘結劑選自熱塑性樹脂、丙烯酸類樹脂、羧甲基纖維素鈉和苯乙烯丁二烯橡膠中的至少一種。

36、作為進一步的方案，所述正極導電劑選自碳材料、金屬材料或通過導電原位固化制備的材料。

37、作為進一步的方案，所述用于提高硅負極體系電芯首效及循環(huán)的粘接劑通過如下方法制備：

38、s1:按照計量比，在惰性氣氛中將全部hea單體、部分aa單體、堿、部分類aa單體溶于溶劑；

39、s2:在50℃-80℃下加入部分類aa單體反應0.5h-1.5h，加入引發(fā)劑，得到混合溶液；

40、s3：將剩余aa單體、類aa單體在60℃-90℃下滴加至混合溶液，反應并調(diào)節(jié)ph，稀釋后得到粘結劑。

41、作為進一步的方案，所述制備方法中，類aa優(yōu)選為兩種：丙酸酰胺與丙烯腈，丙酸酰胺(am)與丙烯腈(an)質量比為1:2.5-1:3.5。

42、作為進一步的方案，所述步驟s1中惰性氣氛選自氮氣、氬氣中任意一種。

43、作為進一步的方案，所述步驟s1中惰性氣氛的流量選自500ml/min-1l/min。

44、作為進一步的方案，所述步驟s1中堿選自固體堿以及固體堿的水溶液中任意一種。

45、作為進一步的方案，所述步驟s1中固體堿選自naoh、koh、lioh、ca(oh)2、mg(oh)2、na2co3、nahco3中任意一種。

46、作為進一步的方案，所述步驟s1中固體堿的水溶液濃度選自5％-15％。

47、作為進一步的方案，所述步驟s1中aa單體、堿溶液、類aa單體質量之比為5:2:3-25:10:9。

48、作為進一步的方案，所述步驟s1中類aa優(yōu)選為丙烯酰胺am。

49、作為進一步的方案，所述步驟s1中溶劑選自乙醇、丙酮或去離子水中的一種或多種，優(yōu)選為去離子水。

50、作為進一步的方案，所述步驟s1中溶劑體積選自50-350ml。

51、作為進一步的方案，所述步驟s2中類aa單體優(yōu)選為an。

52、作為進一步的方案，所述步驟s2中類aa單體與引發(fā)劑質量之比為10:1-30:1。

53、作為進一步的方案，所述步驟s2中引發(fā)劑選自過硫酸銨、過氧化苯甲酰、過氧化二異丙苯、過氧化甲基乙基酮、過氧化叔丁基中任意一種。

54、作為進一步的方案，所述步驟s2中引發(fā)劑選自過硫酸銨。

55、作為進一步的方案，所述步驟s3中aa單體、類aa單體質量比為1:1-1:7。

56、作為進一步的方案，所述步驟s3中類aa單體優(yōu)選為am與an，am與an質量比為1:2.5-1:3.5。

57、作為進一步的方案，所述步驟s3中滴加時間選自2.5-5h。

58、作為進一步的方案，所述步驟s3中反應時間選自7-13h。

59、作為進一步的方案，所述步驟s3中采用naoh、koh、lioh中任意一種強堿水溶液調(diào)節(jié)ph。

60、作為進一步的方案，所述步驟s3中強堿水溶液濃度選自10％～20％。

61、作為進一步的方案，所述步驟s3中ph調(diào)節(jié)至7-8。

62、作為進一步的方案，所述步驟s3中稀釋所用稀釋劑選自去離子水。

63、作為進一步的方案，所述步驟s3中稀釋粘結劑固含量選自4％-20％。

64、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明至少具有如下有益效果：

65、本發(fā)明提供的用于提高硅負極體系電芯首效及循環(huán)的粘接劑，通過aa單體的引入，賦予了粘接劑劑優(yōu)秀的導離子性能，利用類aa與aa的復配，在實現(xiàn)粘接劑導離子性的同時，提升了粘接劑的粘接能力與柔性，有效抑制硅負極高體系膨脹現(xiàn)象，進一步，利用aa、類aa以及hea單體三者間的復配效果，進一步提升了粘接劑劑的自愈性能，實現(xiàn)了對硅負極體系膨脹的強適應性，從而獲得了一種能有效抑制硅負極膨脹，并能提供導離子能力的粘接劑劑，將該粘接劑劑應用于電池后，可有效提升電池的循環(huán)、首效以及容量密度。