本发明专利技术提供了一种负极乳液粘结剂及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：(1)以第一功能单体和掺杂酸为原料进行种子乳液聚合反应，得到酸化掺杂的种子乳液；(2)以步骤(1)得到的酸化掺杂的种子乳液与第二功能单体为原料进行继续聚合反应，得到分散液；(3)将步骤(2)得到的分散液与有机酸混合，反应，得到所述负极乳液粘结剂；其中，所述第一功能单体包括三苯胺、苯胺或吡咯中的至少两种的组合；所述第二功能单体包括苯乙烯和丙烯酸酯；所述第二功能单体还包括丙烯腈，本发明专利技术通过调整负极乳液胶的颗粒结构设计，引入导电聚合物，兼顾粘结和导电效果的负极乳液胶，从而改善石墨、导电剂间的电荷传导，提升锂电功率性能。提升锂电功率性能。提升锂电功率性能。
【技术实现步骤摘要】
一种负极乳液粘结剂及其制备方法和应用
[0001]本专利技术属于锂离子电池
，涉及一种负极乳液粘结剂及其制备方法和应用。
技术介绍
[0002]新能源动力汽车日益兴起，市场对HEV动力电池的功率充放电提出了越来越高的需求。
[0003]目前常规的锂离子动力电池，采用普通的丁苯橡胶、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯等，负极常规的乳液型粘结剂主要以丁苯橡胶为主。常规的丁苯橡胶具有强度大、韧性好、粘结力强等特点，但同时橡胶本身导电率极低，覆盖在石墨表面一方面阻碍锂离子嵌入，另一方面裹在SP、KS
‑
6等表面影响导电性能，且粘结剂衔接粘附在石墨颗粒缝隙处，对导电能力进一步恶化。
[0004]上述特点均严重影响充放电过程中电子传导的极化过程，从而影响锂电池在大倍率充放电的功率性能。
[0005]CN110247017A公开了一种锂离子电池硅基负极粘结剂、锂离子电池硅基负极及其制备方法、锂离子电池。粘结剂包括硅烷偶联剂或硅烷偶联剂与水系粘结剂的复合物。锂离子电池硅基负极包括硅基材料、导电添加剂、石墨材料及粘结剂。其所述粘结剂粘度较差且仅限于硅基负极片，局限性较大。
[0006]CN104877593A公开了一种锂离子电池负极粘结剂、负极以及电池，其所述的负极粘结剂包括海藻酸盐以及丁苯橡胶，所述海藻酸盐与丁苯橡胶的重量比例为1:1～5:1，其所述粘结剂的导电性能较差。
[0007]上述方案存在有粘结剂的导电性能差或应用范围较小的问题，因此，开发一种导电性能好且可以广泛应用于各种锂离子电池的粘结剂是十分必要的。
技术实现思路
[0008]本专利技术的目的在于提供一种负极乳液粘结剂及其制备方法和应用，本专利技术通过调整负极乳液胶的颗粒结构设计，引入导电聚合物，兼顾粘结和导电效果的负极乳液胶，从而改善石墨、导电剂间的电荷传导，提升电芯倍率性能。
[0009]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供了一种负极乳液粘结剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0011](1)以第一功能单体和掺杂酸为原料进行种子乳液聚合反应，得到酸化掺杂的种子乳液；
[0012](2)以步骤(1)得到的酸化掺杂的种子乳液与第二功能单体为原料进行继续聚合反应，得到分散液；
[0013](3)将步骤(2)得到的分散液与有机酸混合，反应，得到所述负极乳液粘结剂；
[0014]其中，所述第一功能单体包括三苯胺、苯胺或吡咯中的至少两种的组合；
[0015]优选地，所述第一功能单体为三苯胺和苯胺的组合；
[0016]所述第二功能单体包括苯乙烯和丙烯酸酯；
[0017]所述第二功能单体还包括丙烯腈。
[0018]本专利技术聚合第一功能单体以形成导电聚合物，使得粘结剂兼具导电和导锂离子的效果，掺杂酸分解产生的H
+
进入聚合物主链后，使导电聚合物呈现较高的导电性。另一方面，本专利技术设计了核壳结构，将内核设计成具有导电性质的导电结构，外壳设计成以半月形的形式半包覆在内核上，并且在外壳上通过有机酸改性设计成接枝层，薄薄的接枝层能够提升和石墨、导电剂的粘结性，而且还能够提升络合解离Li
+
能力，从而改善电子传导和锂离子传输，以降低电芯极化，提升电芯倍率性能。
[0019]优选地，所述第一功能单体与所述掺杂酸的质量之比为(80～100)：(5～10)，例如：80:6、85:9、88:10、90:10、95:8或100:10等。
[0020]优选地，所述第一功能单体和所述第二功能单体的质量之比为(40～60)：(30～50)，例如：40:30、45:35、50:45、50:50或60:50等。
[0021]优选地，所述有机酸的质量与所述第一功能单体和第二功能单体的总质量之比为(6～8)：(70～110)，例如：6:70、6.2:80、6.5:90、7:100或8:110等。
[0022]优选地，所述有机酸包括马来酸、衣康酸或丙烯酸中的任意一种或至少两种的组合。
[0023]优选地，所述丙烯酸酯包括丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸乙酯或甲基丙烯酸乙酯中的任意一种或至少两种的组合。
[0024]优选地，步骤(1)所述种子乳液聚合反应的具体步骤为：将种子乳化剂和去离子水混合，逐步滴加第一功能单体和掺杂酸进行预乳化，再加入第一引发剂进行聚合，得到酸化掺杂的种子乳液。
[0025]优选地，所述种子乳化剂和第一功能单体的质量之比为(2～3)：(80～100)，例如：2:80、2.2:85、2.5:90、2.8:95或3:100等。
[0026]优选地，所述种子乳化剂包括烷基酚聚氧乙烯醚、硬脂酸钠、油酸钠、歧化松香酸钾、十二烷基苯磺酸钠或十二烷基磺酸钾中的任意一种或至少两种的组合。
[0027]优选地，所述掺杂酸包括无机酸或有机酸。
[0028]优选地，所述无机酸包括盐酸、硫酸或磷酸中的任意一种或至少两种的组合。
[0029]优选地，所述有机酸包括马来酸、衣康酸或丙烯酸中的任意一种或至少两种的组合。
[0030]优选地，所述预乳化的温度为20～40℃，例如：20℃、25℃、30℃、35℃或40℃等。
[0031]优选地，所述预乳化的时间为8～10h，例如：8h、8.5h、9h、9.5h或10h等。
[0032]优选地，所述预乳化的气氛为氮气。
[0033]优选地，所述种子乳化剂和去离子水混合过程中可加入分子量调节剂。
[0034]优选地，所述分子量调节剂包括巯基乙酸、巯基乙醇或十二烷基硫醇中的任意一种或至少两种的组合。
[0035]优选地，所述第一引发剂包括三氯化铁、过硫酸钾或过硫酸铵中的任意一种或至少两种的组合。
[0036]优选地，所述聚合的温度为20～30℃，例如：20℃、22℃、25℃、28℃或30℃等。
[0037]优选地，所述聚合的时间为6～8h，例如：6h、6.5h、7h、7.5h或8h等。
[0038]优选地，步骤(2)所述继续聚合反应的具体步骤为：将步骤(1)得到的酸化掺杂的种子乳液与阴离子乳化剂和非离子乳化剂混合，搅拌后依次加入第二功能单体，再搅拌后滴加第二引发剂进行继续聚合，得到分散液。
[0039]优选地，所述阴离子乳化剂和非离子乳化剂的总质量与第二功能单体的质量之比为0.05～0.08：1，例如：0.05：1、0.06：1、0.07：1或0.08：1等。
[0040]优选地，所述阴离子乳化剂包括乙烯基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、硬脂酸钠、仲烷基磺酸钠或油酸钠中的任意一种或至少两种的组合。
[0041]优选地，所述非离子乳化剂包括烷基酚聚氧乙烯醚。
[0042]优选地，第二引发剂包括过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、偶氮二异丁基眯或过氧化乙烯丙酮中的任意一种或至少两种的组合。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种负极乳液粘结剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)以第一功能单体和掺杂酸为原料进行种子乳液聚合反应，得到酸化掺杂的种子乳液；(2)以步骤(1)得到的酸化掺杂的种子乳液与第二功能单体为原料进行继续聚合反应，得到分散液；(3)将步骤(2)得到的分散液与有机酸混合，反应，得到所述负极乳液粘结剂；其中，所述第一功能单体包括三苯胺、苯胺或吡咯中的至少两种的组合；所述第二功能单体包括苯乙烯和丙烯酸酯；所述第二功能单体还包括丙烯腈。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一功能单体与所述掺杂酸的质量之比为(80～100)：(5～10)；优选地，所述第一功能单体和所述第二功能单体的质量之比为(40～60)：(30～50)；优选地，所述有机酸的质量与所述第一功能单体和第二功能单体的总质量之比为(6～8)：(70～110)；优选地，所述有机酸包括马来酸、衣康酸或丙烯酸中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述丙烯酸酯包括丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸乙酯或甲基丙烯酸乙酯中的任意一种或至少两种的组合。3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述种子乳液聚合反应的具体步骤为：将种子乳化剂和去离子水混合，逐步滴加第一功能单体和掺杂酸进行预乳化，再加入第一引发剂进行聚合，得到酸化掺杂的种子乳液；优选地，所述种子乳化剂和第一功能单体的质量之比为(2～3)：(80～100)；优选地，所述种子乳化剂包括烷基酚聚氧乙烯醚、硬脂酸钠、油酸钠、歧化松香酸钾、十二烷基苯磺酸钠或十二烷基磺酸钾中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述掺杂酸包括无机酸或有机酸；优选地，所述无机酸包括盐酸、硫酸或磷酸中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述有机酸包括马来酸、衣康酸或丙烯酸中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述预乳化的温度为20～40℃；优选地，所述预乳化的时间为8～10h；优选地，所述预乳化的气氛为氮气；优选地，所述种子乳化剂和去离子水混合过程中可加入分子量调节剂；优选地，所述分子量调节剂包括巯基乙酸、巯基乙醇或十二烷基硫醇中的任意一种或至少两种的组合。4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述第一引发剂包括三氯化铁、过硫酸钾或过硫酸铵中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述聚合的温度为20～30℃；优选地，所述聚...
【专利技术属性】
技术研发人员：阳铮，殷军，曾汉民，何巍，何厚刚，刘建华，刘金成，
申请(专利权)人：惠州亿纬锂能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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