一种负极粘结剂及其制备方法及锂离子电池技术

本发明专利技术提供一种锂离子电池用粘结剂，属于锂离子电池技术领域，具体技术方案如下：一种锂离子电池用粘结剂，所述粘结剂为聚碳酸酯改性的丙烯酸酯，所述聚碳酸酯改性的丙烯酸酯包括聚碳酸酯和丙烯酸酯，所述聚碳酸酯的体积百分比为5‑15％。聚碳酸酯改性的丙烯酸酯粘结剂在高温下的稳定性更好，不易与电解液发生副反应而产气，提升了电池的高温存储性能。不论是单独使用或者与SBR混合使用，能够大幅提升电芯的低温性能；同时相比丙烯酸酯粘结剂，电池的高温存储性能和循环稳定性要明显更好。

A negative electrode binder and its preparation method and lithium ion battery

【技术实现步骤摘要】
一种负极粘结剂及其制备方法及锂离子电池
本专利技术属于锂离子电池
，尤其涉及一种负极粘结剂及其制备方法及锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池自从进入市场以来，以其寿命长、比容量大、无记忆效应等优点，获得了广泛的应用。锂离子电池低温使用存在容量低、衰减严重、循环倍率性能差、析锂现象明显、脱嵌锂不平衡等问题。然而，随着应用领域不断拓展，锂离子电池的低温性能低劣带来的制约愈加明显。据报道，在-20℃时锂离子电池放电容量只有室温时的31.5％左右。传统锂离子电池工作温度在-20～+55℃之间。但是在航空航天、军工、电动车等领域，要求电池能在-40℃正常工作。因此，改善锂离子电池低温性质具有重大意义。粘结剂除了起到粘结电极的作用之外，对电池的性能影响同样非常大。如相比于传统的丁苯橡胶(SBR)粘结剂，丙烯酸酯类粘结剂由于含有羧基官能团，提升了对锂离子的传导能力，降低了电池的内阻、提高了电池的低温电性能；与此同时，在高温下电解液的腐蚀下，电池的高温存储容易产气、鼓胀，导致电池高温存储失效的问题。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的在于提供一种负极粘结剂，解决了丙烯酸酯类粘结剂高温存储失效的问题，同时确保电池的低温性能不受到影响。本专利技术的第二个目的在于提供一种负极粘结剂的制备方法。本专利技术的第三个目的在于提供一种含有该负极粘结剂的锂离子电池。为了实现上述目的，本专利技术采取如下的技术方案：一种负极粘结剂，所述负极粘结剂为聚碳酸酯改性的丙烯酸酯，所述聚碳酸酯改性的丙烯酸酯包括聚碳酸酯和聚丙烯酸酯，所述聚碳酸酯的体积百分比为5-15％。进一步的，所述聚碳酸酯的结构式如(Ⅰ)式：其中：R是苯甲基、苯乙基、苯丙基、对苯甲乙基的一种或两种。一种负极粘结剂的制备方法，具体包括以下步骤：步骤一：将乳化剂和引发剂加入去离子水中，搅拌至全部溶解后，加入丙烯酸酯单体、粘结单体和交联单体，搅拌乳化后得到单体的预乳化液；步骤二：在反应釜中加入乳化剂、缓冲剂和去离子水，搅拌至全部溶解并置于50℃水浴中；将引发剂水溶液和所述单体的预乳化液滴加至反应釜中，水浴升温至85℃，聚合反应2h后，降至室温，用氨水调pH值为7-9后得到聚丙烯酸酯乳液；步骤三：向聚丙烯酸酯乳液中加入聚碳酸酯，继续搅拌2h使之完全混合得到聚碳酸酯改性的聚丙烯酸酯，其中，所述聚碳酸酯的体积百分比为5-15％。进一步的，所述丙烯酸酯单体为丙烯酸乙酯(EA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸异辛酯(2-EHA)、醋酸乙烯酯(VAc)、苯乙烯(St)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、甲基醋酸乙烯酯、甲基丙烯酰胺、甲基苯乙烯中的一种或几种；所述粘结单体为丙烯酸乙酯(EA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸异辛酯(2-EHA)中的一种或几种；所述交联单体为甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、丙烯腈、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、马来酸酐、N-羟甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸三甲胺乙酯中的一种或几种；所述乳化剂为阴离子型乳化剂、阳离子型乳化剂、两性型乳化剂和非离子型乳化剂中的一种或几种；所述引发剂为过氧化月桂酰、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二(2-乙基己基)酯、过氧化新戊酸叔丁酯、过氧化3,3,5-三甲基己酰、α,α’-偶氮二异丁腈等偶氮化合物、过硫酸铵以及过硫酸钾中的一种或几种；所述缓冲剂为碳酸氢钠。进一步的，所述乳化剂为十二烷基硫酸钠、OP-10(聚氧乙烯辛基苯酚醚-10)、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、琥珀酸二辛酯磺酸钠、对壬基酚聚氧化乙烯(n＝4-40)醚、聚氧化乙烯单月桂酸酯中的一种或几种。一种含有所述的负极粘结剂的锂离子电池，所述锂离子电池的负极中包括所述的负极粘结剂。本专利技术的有益效果：使用本专利技术所述的聚碳酸酯改性聚丙烯酸酯作为锂离子电池负极粘结剂，由于聚碳酸酯结构与现有的碳酸酯类电解液溶剂体系结构类似，对电解液亲和性更好，能够提升对锂离子的络合和在电场作用下的解络合效果，大幅提升离子电导率，降低了电池的电化学阻抗和直流阻抗，大幅提升了电池在低温下的充放电能力；同时，相对丙烯酸酯粘结剂，聚碳酸酯改性的丙烯酸酯粘结剂在高温下的稳定性更好，不易与电解液发生副反应而产气，提升了电池的高温存储性能。不论是单独使用或者与SBR混合使用，能够大幅提升电芯的低温性能；同时相比丙烯酸酯粘结剂，使用本专利技术所述的聚碳酸酯改性的丙烯酸酯粘结剂的电池的高温存储性能和循环稳定性要明显更好。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本专利技术技术方案进行修正或等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神范围，均应涵盖在本专利技术的保护范围之中。具体实施方式一一种负极粘结剂，所述负极粘结剂为聚碳酸酯改性的丙烯酸酯，所述聚碳酸酯改性的丙烯酸酯包括聚碳酸酯和聚丙烯酸酯，所述聚碳酸酯的体积百分比为5-15％。进一步的，所述聚碳酸酯的结构式如(Ⅰ)式：其中：R是苯甲基、苯乙基、苯丙基、对苯甲乙基的一种或两种。一种所述负极粘结剂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤一：将乳化剂和引发剂加入去离子水中，搅拌至全部溶解后，加入丙烯酸酯单体、粘结单体和交联单体，搅拌乳化后得到单体的预乳化液；步骤二：在反应釜中加入乳化剂、缓冲剂和去离子水，搅拌至全部溶解并置于50℃水浴中；将引发剂水溶液和所述单体的预乳化液滴加至反应釜中，水浴升温至85℃，聚合反应2h后，降至室温，用氨水调pH值为7-9后得到聚丙烯酸酯乳液；步骤三：向聚丙烯酸酯乳液中加入聚碳酸酯，继续搅拌2h使之完全混合得到聚碳酸酯改性的聚丙烯酸酯，其中，所述聚碳酸酯的体积百分比为5-15％。其中步骤一中单体的预乳化和步骤二中聚丙烯酸酯乳液的制备均属于现有技术，即现有技术中单体的预乳化方法和聚丙烯酸酯乳液的制备方法均适用于本专利技术。进一步的，所述丙烯酸酯单体为丙烯酸乙酯(EA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸异辛酯(2-EHA)、醋酸乙烯酯(VAc)、丙烯酰胺、苯乙烯(St)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、甲基醋酸乙烯酯、甲基丙烯酰胺、甲基苯乙烯中的一种或几种；所述粘结单体为丙烯酸乙酯(EA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸异辛酯(2-EHA)中的一种或几种；所述交联单体为甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、丙烯腈、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、马来酸酐、N-羟甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸三甲胺乙酯中的一种或几种；所述乳化剂为阴离子型乳化剂、阳离子型乳化剂、两性型乳化剂和非离子型乳化剂中的一种或几种；所述引发剂为过氧化月桂酰、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二(2-乙基己基)酯、过氧化新戊酸叔丁酯、过氧化3,3,5-三甲基己酰、α,α’-偶氮二异丁腈等偶氮化合物、过硫酸铵以及过硫酸钾中的一种或几种；所述缓冲剂为碳酸氢钠。进一步的，所述乳化剂为十二烷基硫酸钠、OP-10(聚氧乙烯辛基苯酚醚-10)、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、琥珀酸二辛酯磺酸钠、对壬基酚聚氧化乙烯(n＝4-40)醚、聚氧化乙烯单月桂酸酯中的一种或几种；一种含所述负极粘结剂的锂离子电池，所述锂离子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负极粘结剂，其特征在于：所述负极粘结剂为聚碳酸酯改性的丙烯酸酯，所述聚碳酸酯改性的丙烯酸酯包括聚碳酸酯和聚丙烯酸酯，所述聚碳酸酯的体积百分比为5‑15％。

【技术特征摘要】
1.一种负极粘结剂，其特征在于：所述负极粘结剂为聚碳酸酯改性的丙烯酸酯，所述聚碳酸酯改性的丙烯酸酯包括聚碳酸酯和聚丙烯酸酯，所述聚碳酸酯的体积百分比为5-15％。2.根据权利要求1所述的一种负极粘结剂，其特征在于：所述聚碳酸酯的结构式如(Ⅰ)式：其中：R是苯甲基、苯乙基、苯丙基、对苯甲乙基的一种或两种。3.一种权利要求1或2所述的负极粘结剂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤一：将乳化剂和引发剂加入去离子水中，搅拌至全部溶解后，加入丙烯酸酯单体、粘结单体和交联单体，搅拌乳化后得到单体的预乳化液；步骤二：在反应釜中加入乳化剂、缓冲剂和去离子水，搅拌至全部溶解并置于50℃水浴中；将引发剂水溶液和所述单体的预乳化液滴加至反应釜中，水浴升温至85℃，聚合反应2h后，降至室温，用氨水调pH值为7-9后得到聚丙烯酸酯乳液；步骤三：向聚丙烯酸酯乳液中加入聚碳酸酯，继续搅拌2h使之完全混合得到聚碳酸酯改性的聚丙烯酸酯，其中，所述聚碳酸酯的体积百分比为5-15％。4.根据权利要求3所述的一种负极粘结剂的制备方法，其特征在于：所述丙烯酸酯单体为丙烯酸乙酯(EA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸异辛酯(2-EHA)、醋酸乙烯酯(VAc)、苯乙烯(St)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟平，李素丽，王海，李俊义，徐延铭，
申请(专利权)人：珠海冠宇电池有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44