水性粘结剂及制备方法、隔膜及锂离子电池技术

本发明专利技术提供一种锂离子电池隔膜用水性粘结剂及其制备方法，所述水性粘结剂通过反应原料制得，所述反应原料包括反应单体、引发剂、交联剂、还原剂、乳化剂、分散剂以及溶剂，所述反应单体、所述引发剂、所述交联剂以及所述还原剂的摩尔比为(50～90)：(1～3)：(1～3)：(0.1～1)；以所述反应原料的质量比为100％，所述乳化剂的质量比为1％～3％，所述分散剂的质量比为2％～5％，所述溶剂的质量比为40％～70％。本发明专利技术的水性粘结剂所使用的原料对环境更加友好，不损伤大气；水性粘结剂的制备成本更低，制得的水性粘结剂的粘结力更强、溶胀小；应用到锂离子电池中，成本更低，电池寿命更长。电池寿命更长。

【技术实现步骤摘要】
水性粘结剂及制备方法、隔膜及锂离子电池


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，尤其涉及一种锂离子电池隔膜用水性粘结剂、锂离子电池隔膜用水性粘结剂的制备方法、使用水性粘结剂的锂离子电池隔膜以及锂离子电池。

技术介绍

[0002]目前锂离子电池最常用的粘结剂主要为聚偏氟乙烯(PVDF)，PVDF粘结剂是工艺非常成熟的一种粘结剂，具有较好的粘结性能，但是使用这种粘结剂成本高，环境污染大；传统PVDF的制备需要使用1,1
‑
二氟
‑1‑
氯乙烷(即R142b)作为原材料，R142b是一种损伤大气层的材料，扩产受到国际社会的限制，进而也限制了PVDF的扩产。因此寻找一种力学性能好、稳定性好的新型粘结剂是降低锂离子电池发展的一个非常急迫的业务，同时又可以满足人们对环保安全，绿色家园的强烈需要。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对上述技术问题，提供一种可替代传统粘结剂PVDF的新型锂离子电池用粘结剂，具体提供一种锂离子电池隔膜用的水性粘结剂。
[0004]本专利技术提供一种锂离子电池隔膜用水性粘结剂，所述水性粘结剂通过反应原料制得，所述反应原料包括反应单体、引发剂、交联剂、还原剂、乳化剂、分散剂以及溶剂，所述反应单体、所述引发剂、所述交联剂以及所述还原剂的摩尔比为(50～90)：(1～3)：(1～3)：(0.1～1)；以所述反应原料的质量比为100％，所述乳化剂的质量比为1％～3％，所述分散剂的质量比为2％～5％，所述溶剂的质量比为40％～70％。
[0005]优选的，所述水性粘结剂的颗粒度D50为1um～7um。
[0006]优选的，所述反应单体选自丙烯酸酯、苯乙烯、聚乙烯蜡或硬脂酸钙中的至少一种；
[0007]所述引发剂选自过氧化苯甲酰、二间甲苯酰过氧化物、特丁基过氧化异丁酸酯、过氧化二异丙苯、特丁基过氧化辛酸酯、过氧化二叔丁基、过氧化氢叔丁醇、过苯甲酸叔丁酯中的至少一种；
[0008]所述交联剂选自邻苯二甲酸二烯丙酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二乙烯基苯或二甲基丙烯酸乙二醇酯中的至少一种；
[0009]所述还原剂选自甲醛次硫酸氢钠二水合物或乙二醛亚硫酸氢钠水合物中的至少一种；
[0010]所述乳化剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯或失水山梨醇脂肪酸酯中的至少一种；
[0011]所述溶剂选自乙醇；
[0012]所述分散剂选自聚乙烯吡咯烷酮。
[0013]优选的，所述丙烯酸酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、2
‑
甲
基丙烯酸甲酯或2
‑
甲基丙烯酸乙酯中的至少一种。
[0014]本专利技术提供一种上述锂离子电池隔膜用水性粘结剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括步骤：
[0015]S1、将所述乳化剂、所述分散剂以及所述溶剂混合溶解，得到第一溶液；
[0016]S2、所述引发剂包括第一部分引发剂、第二部分引发剂和第三部分引发剂，所述交联剂包括第一部分交联剂和第二部分交联剂，所述反应单体包括第一部分反应单体和第二部分反应单体；将所述第一部分引发剂、所述第一部分交联剂以及所述第一部分反应单体混合均匀，得到第二溶液；
[0017]S3、将所述第二溶液与所述第一溶液混合，得到第三溶液；
[0018]S4、将所述第二部分反应单体以及所述第二部分交联剂与所述第三溶液混合，再加入所述第二部分引发剂，反应得到第四溶液；
[0019]S5、将所述第三部分引发剂基于所述第四溶液混合，得到第五溶液；
[0020]S6、将所述还原剂以水溶液的形式与所述第五溶液混合，得到所述水性粘结剂。
[0021]优选的，以所述引发剂的摩尔比为100％，所述第一部分引发剂的摩尔比为30％～70％，所述第二部分引发剂的摩尔比为20％～60％，所述第三部分引发剂的摩尔比为10％～30％；所述第一部分引发剂的摩尔比、所述第二部分引发剂的摩尔比与所述第三部分引发剂的摩尔比三者之和为100％。
[0022]优选的，以所述反应单体的摩尔比为100％，所述第一部分反应单体的摩尔比为40％～60％，所述第一部分反应单体的摩尔比与所述第二部分反应单体的摩尔比之和为100％。
[0023]优选的，以所述交联剂的摩尔比为100％，所述第一部分交联剂的摩尔比为70％～90％，所述第一部分交联剂的摩尔比与所述第二部分交联剂的摩尔比之和为100％。
[0024]另一方面，本专利技术提供一种锂离子电池隔膜，所述隔膜包括基膜，所述基膜的一面或两面涂覆水性粘结剂；所述水性粘结剂为本专利技术所述的水性粘结剂。
[0025]再另一方面，本专利技术还提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括正极、负极、电解液及隔膜，所述隔膜为本专利技术所述的隔膜。
[0026]本专利技术的水性粘结剂所使用的原料对环境更加友好，不损伤大气；水性粘结剂的制备成本更低，制得的水性粘结剂的粘结力更强、溶胀小；应用到锂离子电池中，成本更低，电池寿命更长。
具体实施方式
[0027]为了更好的说明本专利技术，下面结合具体实施方式做进一步说明。
[0028]本专利技术具体实施方式中提供一种锂离子电池隔膜用水性粘结剂，所述水性粘结剂通过反应原料制得，所述反应原料包括反应单体、引发剂、交联剂、还原剂、乳化剂、分散剂以及溶剂，所述反应单体、所述引发剂、所述交联剂以及所述还原剂的摩尔比为(50～90)：(1～3)：(1～3)：(0.1～1)；以所述反应原料的质量比为100％，所述乳化剂的质量比为1％～3％，所述分散剂的质量比为2％～5％，所述溶剂的质量比为40％～70％。通过特定采用特定比例范围的各反应原料，具体通过加入质量比为1％～3％的乳化剂以及摩尔比为(50～90)：(1～3)：(1～3)：(0.1～1)的所述反应单体、所述引发剂、所述交联剂以及所述还原
剂等相互结合，可以控制整个聚合反应的相对分子质量，从而优化最后所得水性粘结剂的剥离强度，避免因制得的聚合产物的相对分子质量过高而导致剥离强大过大，或者因乳化剂的加入量过大而阻碍胶液与基材的相互作用，导致有效粘接面积变小，剥离强度下降。同时，也不会导致聚合产物的相对分子质量的过低，生成低聚物的速率过高，导致内聚力不够，粘接性能变差等。
[0029]本专利技术具体实施方式所提供的锂离子电池隔膜用水性粘结剂，以反应单体为其主要原材料，通过引发剂降低聚合反应的反应温度，通过交联剂在各反应原料的线型分子之间产生化学键，使线型分子相互连在一起，形成网状结构，总体通过聚合反应，合成得到本专利技术所特有的水性粘结剂。优选的实施方式中，所述水性粘结剂的颗粒度D50为1um～7um，使得所述粘结剂的粘结性能和透气等效果达到最佳的水平。
[0030]具体的实施方式中，所述反应单体选自丙烯酸酯、苯乙烯、聚乙烯蜡或硬脂酸钙中的至少一种；所述引发剂选自过氧化苯甲酰、二间甲苯酰过氧化物、特丁基过氧化异丁酸酯、过氧化二异丙苯、特丁基过氧化辛本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池隔膜用水性粘结剂，其特征在于，所述水性粘结剂通过反应原料制得，所述反应原料包括反应单体、引发剂、交联剂、还原剂、乳化剂、分散剂以及溶剂，所述反应单体、所述引发剂、所述交联剂以及所述还原剂的摩尔比为(50～90)：(1～3)：(1～3)：(0.1～1)；以所述反应原料的质量比为100％，所述乳化剂的质量比为1％～3％，所述分散剂的质量比为2％～5％，所述溶剂的质量比为40％～70％。2.根据权利要求1所述的锂离子电池隔膜用水性粘结剂，其特征在于，；所述水性粘结剂的颗粒度D50为1um～7um。3.根据权利要求1所述的锂离子电池隔膜用水性粘结剂，其特征在于，所述反应单体选自丙烯酸酯、苯乙烯、聚乙烯蜡或硬脂酸钙中的至少一种；所述引发剂选自过氧化苯甲酰、二间甲苯酰过氧化物、特丁基过氧化异丁酸酯、过氧化二异丙苯、特丁基过氧化辛酸酯、过氧化二叔丁基、过氧化氢叔丁醇、过苯甲酸叔丁酯中的至少一种；所述交联剂选自邻苯二甲酸二烯丙酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二乙烯基苯或二甲基丙烯酸乙二醇酯中的至少一种；所述还原剂选自甲醛次硫酸氢钠二水合物或乙二醛亚硫酸氢钠水合物中的至少一种；所述乳化剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯或失水山梨醇脂肪酸酯中的至少一种；所述溶剂选自乙醇；所述分散剂选自聚乙烯吡咯烷酮。4.根据权利要求3所述的锂离子电池隔膜用水性粘结剂，其特征在于，所述丙烯酸酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、2
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甲基丙烯酸甲酯或2
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甲基丙烯酸乙酯中的至少一种。5.一种根据权利要求1所述的锂离子电池隔膜用水性粘结剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括步骤：S1、将所述乳化剂、所述分散剂以及所述溶剂混合溶解，得到第一溶液；S2、所述引发剂包括第一部分引发剂、第二部分引发剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯玲玲，
申请(专利权)人：深圳市皓飞实业有限公司，
类型：发明
国别省市：