一种水性粘结剂、改性隔膜、电池及水性粘结剂的制备方法技术

为克服现有技术中锂电池的电芯强度低、电池易出现扭曲变形的技术问题，本申请提供一种水性粘结剂及改性隔膜和电池；水性粘结剂是具有核壳结构的粘结剂颗粒，所述核壳结构的粘结剂颗粒中核是聚合物A，壳是聚合物B；所述核的玻璃化转变温度为80℃～150℃；所述壳的玻璃化转变温度为30℃～70℃。本申请提供的核壳结构的粘结剂颗粒，涂覆于隔膜基材表面，制备得到的电芯经过热压后，隔膜与正负极片粘结成一体，使得电池具有更高的强度，电池的抗扭曲变形性好，同时提升隔膜的透气性，降低电池生产成本，适用于生产薄型电池，并保持好的电池性能。能。

【技术实现步骤摘要】
一种水性粘结剂、改性隔膜、电池及水性粘结剂的制备方法


[0001]本专利技术属于锂电池制备
，具体涉及一种水性粘结剂、改性隔膜、电池及水性粘结剂的制备方法。

技术介绍

[0002]锂电池具有循环寿命高、使用温度范围宽、能量密度和功率密度大、无记忆效应等优点，广泛应用于个人电脑、移动电话等3C产品，并成为电动汽车动力源的最佳选择。随着终端设备发展需求的不断提高，锂电池趋向于大型化、薄型化发展，一方面要求电池除具有更高的能量密度、长循环寿命和更加安全外，另一方面也要求电池越来越薄，电池要本身有一定的强度。而传统锂电池随着厚度减薄强度明显减弱；特别是大面积尺寸电池不但硬度差，且容易扭曲变形，影响器件应用，甚至对电池性能和安全性有较大影响。造成其强度差的原因是在传统电池中电池组成是正极、隔膜和负极依次叠层组合，并在其中注入电解液，由于隔膜自身的光滑表面以及加入电解液后的润滑作用，使得正极与隔膜、隔膜与负极之间都是相对滑动的，而正极和负极片本身又是由金属箔和无机粉体构成的厚度几百微米左右的薄片，没有足够的强度。做成的电池只能靠几百微米左右的极片物理叠加支撑强度，且其层间还有相对的位移，造成在实际应用过程中出现电池强度不能满足器件应用的要求，另外电池面积增大后电池出现自身的扭曲变形，影响电池电性能和安全性，甚至造成电池的燃烧和爆炸。
[0003]针对以上问题，目前业界采用的解决方法是采用水性或油性PVDF类聚合物涂覆聚烯烃隔膜/陶瓷涂覆隔膜，通过热压将极片和隔膜复合在一起，以提供足够的电池硬度，防止扭曲变形。在锂电池制造，光伏背板及储能等领域应用需求持续扩张下，PVDF呈现出爆发式增长，而R142b作为氟化工产品PVDF的主要生产原料由于会破坏大气层受国际协议限制只能配额生产，存在供应短缺的风险。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术中锂电池的电芯强度低、电池易出现扭曲变形的技术问题，提供一种水性粘结剂、改性隔膜、电池及水性粘结剂的制备方法。
[0005]为解决上述技术问题，本申请提供一种水性粘结剂，包括具有核壳结构的粘结剂颗粒，所述核壳结构的粘结剂颗粒中核是聚合物A，壳是聚合物B；
[0006]所述核的玻璃化转变温度为80℃～150℃；
[0007]所述壳的玻璃化转变温度为30℃～70℃。
[0008]优选的，所述粘结剂颗粒的粒径范围为1～10μm；所述核的粒径范围为0.5～4μm。
[0009]优选的，以一个核壳结构的粘结剂颗粒的质量为100％计，所述核与所述壳的质量比为1：(0.2～10)。
[0010]优选的，制备所述聚合物A的反应物包括聚合反应单体a1、交联剂a2、分散剂a3和引发剂a4；
[0011]以聚合反应单体a1质量为100％计，交联剂a2质量占比为4％～30％，分散剂a3质量占比为0.1％～25％，引发剂a4质量占比为0.3％～5％。
[0012]优选的，所述聚合反应单体a1包括丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酸酯类、苯乙烯中的一种或多种；
[0013]所述交联剂a2包括双丙酮丙烯酰胺、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、N
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(羟甲基)丙烯酰胺、N
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(羟乙基)丙烯酰胺、二乙烯基苯、邻苯二甲酸二烯丙酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种或多种；
[0014]所述分散剂a3包括羧甲基纤维素钠(CMC)、非离子表面活性剂、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙二醇(PEG)中的一种或多种；
[0015]所述引发剂a4包括过硫酸盐、偶氮二异丁腈(AIBN)、偶氮二异丁酸二甲酯、过氧化二苯甲酰(BPO)、过氧化二正辛酰中的一种或多种。
[0016]优选的，制备所述聚合物B的反应物包括聚合反应单体b1、交联剂b2、分散剂b3和引发剂b4通过分散聚合制备得到；
[0017]以聚合反应单体b1质量为100％计，交联剂b2质量占比为1％～20％，分散剂b3质量占比为0～10％，引发剂b4质量占比为0.5％～5％。
[0018]优选的，所述聚合反应单体b1包括丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酸酯类、苯乙烯中的一种或多种；
[0019]所述交联剂b2包括双丙酮丙烯酰胺、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、N
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(羟甲基)丙烯酰胺、N
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(羟乙基)丙烯酰胺、二乙烯基苯、邻苯二甲酸二烯丙酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种或多种；
[0020]所述分散剂b3包括羧甲基纤维素钠(CMC)、非离子表面活性剂、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙二醇(PEG)中的一种或多种；
[0021]所述引发剂b4包括过硫酸盐、偶氮二异丁腈(AIBN)、偶氮二异丁酸二甲酯、过氧化苯甲酰(BPO)、过氧化二正辛酰中的一种或多种。
[0022]另一方面，本申请提供一种水性粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
[0023](1)核溶液的制备：在反应釜中加入溶剂、引发剂a4，搅拌均匀，之后加入聚合反应单体a1、交联剂a2，搅拌并通入保护气氛，加入分散剂a3，升温反应，反应温度是50～90℃，反应时间是4～24h，反应结束后制备得到核溶液；所述聚合反应单体a1占溶剂的质量比为10％～45％；
[0024](2)核壳结构粘结剂的制备：将上述核溶液与聚合物B混合，或者将上述核溶液与制备聚合物B的反应物混合，升温反应，反应温度是50～90℃，反应时间是4～24h，反应结束后制备得到核壳结构的粘结剂；
[0025]所述溶剂包括水、醇类化合物中的一种或多种。
[0026]另一方面，本申请提供一种改性隔膜，包括涂层和隔膜基材，所述涂层为上述所述水性粘结剂涂覆于隔膜基材表面，干燥形成。
[0027]另一方面，本申请提供一种锂电池，包括正极片、负极片以及间隔于相邻正极片和负极片之间的隔膜，所述隔膜为上述所述的改性隔膜。
[0028]有益效果：
[0029]本申请提供的一种水性粘结剂，包括核壳结构的粘结剂颗粒，其中核的玻璃化转
变温度为80℃～150℃，制备得到的电芯经过热压工序后，核保持原有形状，不堵塞隔膜孔，提升隔膜的透气性；壳的玻璃化转变温度为30℃～70℃，隔膜与极片制备得到的电芯在热压过程中，能够提高极片与隔膜之间的粘结力；本申请提供的核壳结构的粘结剂颗粒，涂覆于隔膜基材表面，制备得到的电芯经过热压后，隔膜与正负极片粘结成一体，使得电池具有更高的强度，电池的抗扭曲变形性好，同时提升隔膜的透气性，降低电池生产成本，适用于生产薄型电池，并保持好的电池性能。本申请提供的水性粘结剂环境友好，符合绿色可持续发展道路。
具体实施方式
[0030]为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0031]本申请提供的一种水性粘结剂，包括具有核壳结构的粘结剂颗粒，所述核壳结构的粘结剂颗粒中核是聚合物A，壳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水性粘结剂，其特征在于，包括具有核壳结构的粘结剂颗粒，所述核壳结构的粘结剂颗粒中核是聚合物A，壳是聚合物B；所述核的玻璃化转变温度为80℃～150℃；所述壳的玻璃化转变温度为30℃～70℃。2.根据权利要求1所述的水性粘结剂，其特征在于，所述粘结剂颗粒的粒径范围为1～10μm；所述核的粒径范围为0.5～4μm。3.根据权利要求2所述的水性粘结剂，其特征在于，以一个核壳结构的粘结剂颗粒的质量为100％计，所述核与所述壳的质量比为1：(0.2～10)。4.根据权利要求1所述的水性粘结剂，其特征在于，制备所述聚合物A的反应物包括聚合反应单体a1、交联剂a2、分散剂a3和引发剂a4；以聚合反应单体a1质量为100％计，交联剂a2质量占比为4％～30％，分散剂a3质量占比为0.1％～25％，引发剂a4质量占比为0.3％～5％。5.根据权利要求4所述的水性粘结剂，其特征在于，所述聚合反应单体a1包括丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酸酯类、苯乙烯中的一种或多种；所述交联剂a2包括双丙酮丙烯酰胺、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、N
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羟甲基丙烯酰胺、N
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羟乙基丙烯酰胺、二乙烯基苯、邻苯二甲酸二烯丙酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种或多种；所述分散剂a3包括羧甲基纤维素钠、非离子表面活性剂、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇中的一种或多种；所述引发剂a4包括过硫酸盐、偶氮二异丁腈、偶氮二异丁酸二甲酯、过氧化二苯甲酰、过氧化二正辛酰中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的水性粘结剂，其特征在于，制备所述聚合物B的反应物包括聚合反应单体b1、交联剂b2、分散剂b3和引发剂b4通过分散聚合制备得到；以聚合反应单体b1质量为100％计，交联剂b2质量占比为1％～20％，分散剂b3质量占比...

【专利技术属性】
技术研发人员：任鸿烽，
申请(专利权)人：深圳市鸿星创新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：