锂离子电池水性粘合剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池水性粘合剂，由乳液及分散在乳液中的胶乳粒子组成，所述胶乳粒子是三层结构，内核由低玻璃化转变温度的聚合物组成，中间过渡层是由中等玻璃化转变温度的聚合物组成，外壳层由高玻璃化温度的聚合物组成，从内到外逐渐由软变硬；乳液的固含量为5～30%，内核聚合物、中间过渡层聚合物、外壳层聚合物的质量比为：（5～30）：（20～60）：（30～60）。本发明专利技术得到的锂离子电池水性粘合剂，其粘合剂以水为分散介质，解决了锂电池用粘合剂的环保问题；采用分别合成内核、过渡层、外壳的合成方法，制备出的粘合剂乳液的机械稳定性好，在分散过程中不会出现团聚等破乳现象；表面张力较低，大大提高分散效率以及成膜性。

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池水性粘合剂及其制备方法
本专利技术涉及一种锂离子电池材料领域，主要涉及了一种锂离子电池用水性粘合剂及其制备方法。
技术介绍
随着科学技术的发展以及人民物质文化生活水平的提高，人们对可移动的二次电池的要求也越来越高。锂离子二次电池在很多方面能够满足人们对移动电源的使用要求，目前锂离子电池广泛应用于手机数码产品，航模玩具，电动车和汽车等领域。同时，由于锂离子电池符合国家节能减排和可持续发展的方针政策，因此，在新能源规划中，提倡在未来的10-15年里，大力发展锂离子电池。与此同时，随着我国经济发展的持续增长，人们对生活的环境关注度大为提高，因此，在发展任何项目的同时，必须保护我们生存的环境，在环境发展规划中，明确提出：“创新、协调、绿色、开放、共享”五大发展理念，且在重点地区、重点行业推进挥发性有机物总量控制，全国排放总量下降10%以上，并加快产业结构调整，依法淘汰能耗、环保等不达标的产能。由此可见，即便是大力提倡的新能源项目，也必须不以牺牲环境保护为代价进行发展。而在目前传统年的锂离子电池生成工艺过程中，特别是正极极片的制备过程中，还使用传统的溶剂型粘合剂，即在使用的过程中，需要大量的溶剂作为溶剂来溶解粘合剂，然后在制备过程中再将溶剂用加热的方式蒸发除去，由此不仅造成了极大的能源浪费，还将溶剂排放到大气之中（即使采用现状最好的回收装置，也很难达到100%的回收），对环境造成污染。因此，将粘合剂进行油改水，成了锂离子电池制造过程中的一个不可回避的课题。目前，国内外研究人员对此做了大量的研究工作，CN01108511.8，CN01108524.X公开了一种粘合剂，但是改粘合剂在实际使用过程中，还存在以下缺点：需要低温烘烤，导致生成效率低，制备的极片脆，柔软性差，导致在电池制备过程中容易折断，并且在制作过程中易产生翘曲，导致电池容易形成废品，增大电池生产成本；CN201410731027.8，CN200910300150.3采用低极性聚合物作为核，高极性聚合物做壳合成出柔软性有改善的锂离子水性粘合剂，但是，由于在采用已有聚合物作为反应核，因此选择性和可设计性差，该产品也没有能够很好的改善锂离子电池制造过程中存在的问题。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术提供一种具有稳定的结构、表面张力较低的锂离子电池水性粘合剂，第二个目的是提供锂离子电池水性粘合剂的制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：一种锂离子电池水性粘合剂，其特征在于：由乳液及分散在乳液中的胶乳粒子组成，所述胶乳粒子是三层结构，内核由低玻璃化转变温度的聚合物组成，中间过渡层是由中等玻璃化转变温度的聚合物组成，外壳层由高玻璃化温度的聚合物组成，从内到外逐渐由软变硬；乳液的固含量为5～30%，内核聚合物、中间过渡层聚合物、外壳层聚合物的质量比为：（5～30）：（20～60）：（30～60）。进一步的特征是，所述乳液的乳化剂为丙烯酰胺基异丙基磺酸盐、2-烯丙基醚3-羟基丙烷-1-磺酸盐、乙烯基磺酸盐、烯丙基磺酸盐、甲基丙烯酸磺酸盐、苯乙烯磺酸盐中的任一种，或任两种以各自大于百分之零的比例混合，或任三种以各自大于百分之零的比例混合，或任四种以各自大于百分之零的比例混合，或任五种以各自大于百分之零的比例混合，或六种以各自大于百分之零的比例混合而得；其中，盐的阳离子为锂离子、钠离子或者钾离子，整个乳化剂重量为总质量的1～10%。所述内核的低玻璃化转变温度的聚合物是由玻璃化转变温度低于0℃的丙烯酸酯类单体或混合物聚合物而成，为丙烯酸乙酯，丙烯酸丙酯，丙烯酸正/异丁酯，丙烯酸正辛酯，丙烯酸2-异辛酯，丙烯酸正/异癸酯，丙烯酸十二烷基酯，丙烯酸十四烷基酯，丙烯酸十六烷基酯，丙烯酸月桂酯，丙烯酸十八酯，丙烯酸二十二烷基酯，丙烯酸异冰片酯，甲基丙烯酸正/异丁酯，甲基丙烯酸2-异辛酯，新癸酸乙烯酯，马来酸二丁酯，甲基丙烯酸十八脂，甲基丙烯酸缩水甘油酯，丙烯酸聚乙二醇单甲醚，甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚，烯丙基聚乙二醇，烯丙基聚丙二醇等中的任一种，或任两种以各自大于百分之零的比例混合，或任三种以各自大于百分之零的比例混合，或任四种以各自大于百分之零的比例混合，直至前述全部组分以各自大于百分之零的比例混合聚合而成。所述外壳层高玻璃化转变温度的聚合物是由玻璃化温度高于0℃的单体或混合物聚合而成，为丙烯酸，甲基丙烯酸，丙烯酸盐，甲基丙烯酸盐，甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸乙酯，丙烯酰胺，甲基丙烯酰胺，亚甲基双丙烯酰胺，衣康酸，马来酸，衣康酸盐，马来酸盐，丙烯酸羟乙酯，甲基丙烯酸羟乙酯，丙烯酸羟丙酯，甲基丙烯酸羟丙酯，丙烯腈，丁烯腈，5-己烯腈，-环己烯-1-腈，2-壬烯腈，醋酸乙烯酯，N-羟甲基丙烯酰胺，羟乙基丙烯酰脲，双丙酮丙烯酰胺，邻苯二甲酸二烯丙酯，二甲基丙烯酸乙二醇酯，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，双酚A丙三醇双甲基丙烯酸酯，甘油1,3-二甘油醇酸二丙烯酸酯，1，6-己二醇双丙烯酸酯，二缩丙二醇双丙烯酸酯，三缩丙二醇双丙烯酸酯中的任一种，或任两种以各自大于百分之零的比例混合，或任三种以各自大于百分之零的比例混合，或任四种以各自大于百分之零的比例混合，直至前述全部组分以各自大于百分之零的比例混合聚合而成，其中，盐为钾、钠、锂盐。所述过渡层聚合物由同时含有内核的低玻璃化转变温度的至少一种单体与外壳层的高玻璃化转变温度的至少一种单体的混合物聚合而成，并包裹在内核表面，形成过渡层结构。所述粘合剂用的引发剂为过硫酸钾，过硫酸铵，过硫酸钠，亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、偶氮二异庚腈，偶氮二异丁脒盐酸盐（AIBA），偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐（AIBI），以及偶氮二异丁腈等中的任一种，或任两种以各自大于百分之零的比例混合，或任三种以各自大于百分之零的比例混合，或任四种以各自大于百分之零的比例混合，直至前述全部组分以各自大于百分之零的比例混合。所述粘合剂内核聚合物在整个分子中的质量百分比为5～30，玻璃化温度为-60～-10℃，优选-40～-20℃；过渡层聚合物的质量百分比为10～80，玻璃化温度为-20～20℃，优选-10～10℃；外壳层壳聚合物质量百分比为30～80，玻璃化温度为10～80℃，优选20～50℃。所述粘合剂内核聚合物的玻璃化温度为-40～-20℃；过渡层聚合物的玻璃化温度为-10～10℃；外壳层壳聚合物玻璃化温度为20～50℃。锂离子电池水性粘合剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤，1）按照工艺要求的组分及配比，准备乳化剂、内核单体或混合物、中间过渡层单体或混合物、外壳层单体或混合物、引发剂以及去离子水；2）将内核单体或混合物和去离子水，加入反应装置中，搅拌以混合均匀；升温至50℃—80℃，加入引发剂引发聚合，恒温工艺要求的一段时间，如恒温反应0.6—1.5小时；3）控制滴加中间过渡层单体或混合物的速度，在1-5小时内滴加完成，温度控制在60℃—90℃，并搅拌；然后在60℃—90℃，恒温工艺要求的一段时间，如恒温反应2-5小时；4）控制滴加外壳层单体或混合物的速度，在1-5小时内滴加完成，加入时温度控制在60℃—90℃，并搅拌；滴加完成后，保持温度在60℃—90℃，恒温工艺要求的一段时间。与现有技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池水性粘合剂，其特征在于：由乳液及分散在乳液中的胶乳粒子组成，所述胶乳粒子是三层结构，内核由低玻璃化转变温度的聚合物组成，中间过渡层是由中等玻璃化转变温度的聚合物组成，外壳层由高玻璃化温度的聚合物组成，从内到外逐渐由软变硬；乳液的固含量质量为5～30%，内核聚合物、中间过渡层聚合物、外壳层聚合物的质量比为：（5～30）：（20～60）：（30～60）。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池水性粘合剂，其特征在于：由乳液及分散在乳液中的胶乳粒子组成，所述胶乳粒子是三层结构，内核由低玻璃化转变温度的聚合物组成，中间过渡层是由中等玻璃化转变温度的聚合物组成，外壳层由高玻璃化温度的聚合物组成，从内到外逐渐由软变硬；乳液的固含量质量为5～30%，内核聚合物、中间过渡层聚合物、外壳层聚合物的质量比为：（5～30）：（20～60）：（30～60）。2.根据权利要求1所述的锂离子电池水性粘合剂，其特征在于，所述乳液的乳化剂为丙烯酰胺基异丙基磺酸盐、2-烯丙基醚3-羟基丙烷-1-磺酸盐、乙烯基磺酸盐、烯丙基磺酸盐、甲基丙烯酸磺酸盐、苯乙烯磺酸盐中的任一种，或任两种以各自大于百分之零的比例混合，或任三种以各自大于百分之零的比例混合，或任四种以各自大于百分之零的比例混合，或任五种以各自大于百分之零的比例混合，或六种以各自大于百分之零的比例混合而得；其中，盐的阳离子为锂离子、钠离子或者钾离子，整个乳化剂用量为总质量的1～10%。3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池水性粘合剂，其特征在于，所述内核的低玻璃化转变温度的聚合物是由玻璃化转变温度低于0℃的丙烯酸酯类单体或混合物聚合物而成，即为丙烯酸乙酯，丙烯酸丙酯，丙烯酸正/异丁酯，丙烯酸正辛酯，丙烯酸2-异辛酯，丙烯酸正/异癸酯，丙烯酸十二烷基酯，丙烯酸十四烷基酯，丙烯酸十六烷基酯，丙烯酸月桂酯，丙烯酸十八酯，丙烯酸二十二烷基酯，丙烯酸异冰片酯，甲基丙烯酸正/异丁酯，甲基丙烯酸2-异辛酯，新癸酸乙烯酯，马来酸二丁酯，甲基丙烯酸十八脂，甲基丙烯酸缩水甘油酯，丙烯酸聚乙二醇单甲醚，甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚，烯丙基聚乙二醇，烯丙基聚丙二醇中的任一种，或任两种以各自大于百分之零的比例混合，或任三种以各自大于百分之零的比例混合，或任四种以各自大于百分之零的比例混合，直至前述全部组分以各自大于百分之零的比例混合聚合而成。4.根据权利要求1或2所述的锂离子电池水性粘合剂，其特征在于，所述外壳层高玻璃化转变温度的聚合物是由玻璃化温度高于0℃的单体或混合物聚合而成，为丙烯酸，甲基丙烯酸，丙烯酸盐，甲基丙烯酸盐，甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸乙酯，丙烯酰胺，甲基丙烯酰胺，亚甲基双丙烯酰胺，衣康酸，马来酸，衣康酸盐，马来酸盐，丙烯酸羟乙酯，甲基丙烯酸羟乙酯，丙烯酸羟丙酯，甲基丙烯酸羟丙酯，丙烯腈，丁烯腈，5-己烯腈，-环己烯-1-腈，2-壬烯腈，醋酸乙烯酯，N-羟甲基丙烯酰胺，羟乙基丙烯酰脲，双丙酮丙烯酰胺，邻苯二甲酸二烯丙酯，二甲基丙烯酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：李强，
申请(专利权)人：李强，
类型：发明
国别省市：广东,44