一种锂离子电池电极用水性粘合剂及其制备方法技术

一种锂离子电池电极用水性粘合剂及其制备方法，所述水性粘合剂具体配方，以重量份计包括：10~60份水溶性酰胺类聚合物水溶液、0.01~12份含氨基水溶性聚合物、0~60份树脂乳液、0.1~6份分散剂、0.1~5份流平剂、0~4份增粘剂、0.1~2份抗氧化剂、50~95份去离子水。采用本发明专利技术得到的锂离子电池电极用水性粘合剂，制备出的电极极片，剥离强力4.6~5.1mN/mm，由电极极片组装出的锂离子电池，首次放电容量480mAh，首次库存效率90~93%，充放电循环50周后，容量保持率90.8~92.7%，极片膨胀率38.4~41.3%。极片膨胀率38.4~41.3%。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池电极用水性粘合剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种锂离子电池电极用水性粘合剂及其制备方法，属于锂离子电池


技术介绍

[0002]粘结剂是锂离子电池极片重要的组成材料之一, 是将电极片中活性物质和导电剂粘附在电极集流体上的高分子化合物, 具有增强活性材料、导电剂和集流体间接触性以及稳定极片结构的作用, 是锂离子电池材料中技术含量较高的附加材料. 研究表明, 虽然粘结剂在电极片中用量较少, 但粘结剂性能的优劣直接影响电池的容量、寿命及安全性。最早被商业化的锂离子电池用粘结剂是聚偏氟乙烯，然而, 这种粘结剂存在以下缺点：（1）电子和离子电导性差；（2）易被电解液溶胀, 导致活性，物质在集流体上附着性变差；（3） 机械性能与弹性不理想；（4）容易和金属锂形成碳化锂, 影响电池的使用寿命和安全性能；（5）储存及使用时对环境的湿度要求高。
[0003]随着锂离子电池产业的不断发展，对粘结剂的性能要求也在不断提高。新型结构的锂离子电池(如柔性电池) 需要粘结剂具有优异的力学性能。动力型锂离子电池由于其放电功率大，需要粘结剂在具有良好粘结性的同时还应具有较好的电子和离子电导性。高能量密度型锂离子电池会使用高比容量的正负极活性物质，而这些材料在脱嵌锂的过程中体积变化大，为了维持电极结构的稳定性，则需要粘结剂具有良好的弹性来缓冲上述体积效应。水性粘合剂具有安全无污染，且无需回收溶剂、操作简单等优点，在替代聚偏氟乙烯类粘接剂的进程中成为了研发人员的首选。
[0004]中国专利CN103367754A公开了一种软包装水系磷酸铁锂动力电池，其中正极水性粘合剂为丙烯腈多元共聚物的水分散液，该专利所述丙烯腈多元共聚物，溶解速度缓慢，效率低下，所制备的电池首次库仑效率较低，充放电性能也比较差。
[0005]中国专利CN1328102A公开了一种锂离子二次电池电极材料和集电体的水性粘合剂制备方法，是以通式为CH2=CR1R2的亲水性单体和亲油性单体为起始聚合单体，将一种、两种或多种亲水性单体以及一种、两种或多种亲油性单体混合，加入乳化剂和其它助剂，以过硫酸铵等水溶性引发剂、及其与Na2SO3和FeSO4等构成的氧化还原体系为引发体系，在30
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80℃的温度下，反应3
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24小时，制得水性粘合剂。该专利制得的粘合剂，粘接力不佳，而且交联固化后，柔韧性差，电极片干燥后较脆，容易折断，因而降低了电池生产的成品率。
[0006]以上专利可以看到，锂离子电池电极用水性粘合剂仍然存在粘接强度低、柔韧性差、首次库仑效率较低、充放电性能差等问题。

技术实现思路

[0007]针对上述现有技术存在的不足，本专利技术提供一种锂离子电池电极用水性粘合剂及其制备方法，实现以下专利技术目的：制备粘结强度优异、柔韧性好、首次库仑率高、充放电性能好、能够使电池衰减率低的锂离子电池电极用水性粘合剂。
[0008]为实现上述专利技术目的，本专利技术采取以下技术方案：一种锂离子电池电极用水性粘合剂及其制备方法，包括水性粘合剂配方和水性粘合剂配制方法。
[0009]以下是对上述技术方案的进一步改进：步骤1水性粘合剂水性粘合剂具体配方，以重量份计包括：10~60份水溶性酰胺类聚合物水溶液0.01~12份含氨基水溶性聚合物0~60份树脂乳液0.1~6份分散剂0.1~5份流平剂0~4份增粘剂0.1~2份抗氧化剂50~95份去离子水所述水溶性酰胺类聚合物水溶液，其制备方法为在酰胺类单体、不饱和有机酸单体、不饱和有机酸的金属盐单体、其它单体的混合液中加入去离子水，再加入自由基聚合引发剂，于室温至120℃下进行自由基聚合反应，反应30~800分钟后再加入链转移剂反应20~60分钟后得到水溶性酰胺类聚合物水溶液；所述酰胺类单体、不饱和有机酸单体、不饱和有机酸的金属盐单体、其它单体的摩尔比20~95:2~40:0~50:0~50；所述去离子水的加入量为混合液总质量的5~50%；所述自由基聚合引发剂的加入量为混合液质量的0.1~3%；所述链转移剂的加入量为混合液质量的0.01~1.2%；所述酰胺类单体包括3
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丙烯酰多巴胺、N
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乙烯基甲酰胺、N
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丙烯酰(三羟甲基)氨基甲烷、丙烯酰胺、N
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丙酰基丙烯酰胺、肉桂酰胺、巴豆酰胺、乙烯基乙酰胺中的一种或多种；所述不饱和有机酸单体包括不饱和羧酸、不饱和磺酸、不饱和磷酸；所述不饱和羧酸包括丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、富马酸、巴豆酸、马来酸、2
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甲基
‑2‑
丁烯酸、丙烯三羧酸、4
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咪唑丙烯酸、2,4
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己二烯酸、4
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苯乙烯酸、巴豆酸乙烯酯、戊烯二酸；所述不饱和磺酸包括烯丙基磺酸、甲基烯丙基磺酸、乙烯基磺酸、苯乙烯基磺酸、丙烯酰胺叔丁基磺酸、双
‑
（3
‑
磺酸基丙基）衣康酸酯；所述不饱和磷酸包括乙烯基磷酸、顺丙烯基磷酸、烯丙基磷酸二乙酯、烯丙基磷酸二甲酯、苯丙烯基磷酸二乙酯、4
‑
磷丁烯酸三甲酯、乙烯基磷酸二甲酯、双三甲基硅基化乙烯基磷酸酯、二甲基[(E)
‑4‑
甲氨基
‑4‑
氧代丁
‑2‑
烯
‑2‑
基]磷酸酯、2
‑
乙氧羰基
‑1‑
甲基乙烯基
‑
二乙基磷酸酯；所述不饱和有机酸的金属盐单体包括上述不饱和有机酸的钠、锂、钾、铵、钙、镁、锌盐；所述其它单体包括丙烯酸羟烷基酯类、α,β
‑
不饱和腈、不含羟基的不饱和羧酸酯、
共轭二烯、芳香族乙烯基化合物；所述丙烯酸羟烷基酯包括丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸氢糠酯、丙烯酸
‑2‑
羟基乙酯、丙烯酸
‑
β
‑
羟丙酯、2
‑
羟甲基丙烯酸乙酯、2
‑
(羟甲基)丙烯酸甲酯、2
‑
丙烯酸
‑4‑
羟丙酯、双三羟甲基丙烷丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、1,4
‑
丁二醇二丙烯酸酯、四甲基丙烯酸季戊四醇酯、1,3
‑
丙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯；所述α,β
‑
不饱和腈包括丙烯腈、甲基丙烯腈、2
‑
丁烯腈、3,7
‑
二甲基
‑
2,6
‑
辛二烯腈、3
‑
氨基
‑2‑
丁烯腈、2
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戊烯腈、丁烯二腈、2
‑
溴丙烯腈、2
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亚甲基戊二腈；所述不含羟基的不饱和羧酸酯包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、2
‑
溴甲基丙烯酸甲酯、3,3
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二甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、氰基丙烯酸乙酯；所述共轭二烯包括异戊二烯、间戊二烯、1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池电极用水性粘合剂，其特征在于：所述水性粘合剂具体配方，以重量份计包括：10~60份水溶性酰胺类聚合物水溶液、0.01~12份含氨基水溶性聚合物、0~60份树脂乳液、0.1~6份分散剂、0.1~5份流平剂、0~4份增粘剂、0.1~2份抗氧化剂、50~95份去离子水；所述水溶性酰胺类聚合物水溶液，其制备方法为在酰胺类单体、不饱和有机酸单体、不饱和有机酸的金属盐单体、其它单体的混合液中加入去离子水，再加入自由基聚合引发剂，于室温至120℃下进行自由基聚合反应，反应30~800分钟后再加入链转移剂反应20~60分钟后得到水溶性酰胺类聚合物水溶液；所述含氨基水溶性聚合物包括端氨基超支化聚合物、树状大分子的聚酰胺基胺、聚乙烯亚胺及其衍生物、聚丙烯亚胺及其衍生物、聚烯丙胺。2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电极用水性粘合剂，其特征在于：所述酰胺类单体、不饱和有机酸单体、不饱和有机酸的金属盐单体、其它单体的摩尔比20~95:2~40:0~50:0~50；所述去离子水的加入量为混合液总质量的5~50%；所述自由基聚合引发剂的加入量为混合液质量的0.1~3%；所述链转移剂的加入量为混合液质量的0.01~1.2%。3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电极用水性粘合剂，其特征在于：所述酰胺类单体包括3
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丙烯酰多巴胺、N
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乙烯基甲酰胺、N
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丙烯酰(三羟甲基)氨基甲烷、丙烯酰胺、N
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丙酰基丙烯酰胺、肉桂酰胺、巴豆酰胺、乙烯基乙酰胺中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电极用水性粘合剂，其特征在于：所述不饱和有机酸单体包括不饱和羧酸、不饱和磺酸、不饱和...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丙奎，刘军，
申请(专利权)人：山东奥赛新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：