一种水性耐水型阳极功能涂层粘结剂及其制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种水性耐水型阳极功能涂层粘结剂及其制备方法及应用，该水性耐水型阳极功能涂层粘结剂按固体组分计：烯键式不饱和羧酸或酸酐中的一种或多种：10.0～80.0重量份；烯键式不饱和腈基类：0～70.0重量份；不饱和功能单体：0～30.0重量份；反应型不饱和表面活性剂：0～20.0重量份；引发剂：0.3～3.0重量份；中和剂：0～20.0重量份；多功能基团添加剂：0～40.0重量份，多功能基团添加剂为双元羟基化合物或多元羟基化合物或二元羧基化合物或多元羧基化合物中的一种或多种；反应助剂：0～3.0重量份，反应助剂采用路易氏酸硫酸或磺酸催化剂中的一种或多种。该阳极功能涂层可以显著改善锂电池负极的重现性。著改善锂电池负极的重现性。

【技术实现步骤摘要】
一种水性耐水型阳极功能涂层粘结剂及其制备方法及应用


[0001]本专利技术属于锂电池及相关储电
，具体涉及一种水性耐水型阳极功能涂层粘结剂及其制备方法及应用。

技术介绍

[0002]随着锂电池及相关储电行业的飞速发展，尤其是动力电池在能源配置地位的提升，对锂电池细分领域提出了新的要求与挑战。作为关键的功能材料，粘结剂的使用量不大，但是对锂电池的综合性能起到了举足轻重的作用，包括循环稳定性、倍率性能、耐高温性能以及安全性等。为了显著提升电池的一致性，对阳极集流体进行功能性涂碳处理是当前行之有效的重要工艺。当前阳极功能涂层所采用的丙烯酸类粘结剂，尽管可以制备得到功能涂覆的阳极集流体，但往往存在耐水性较差的问题，对于当前的水性负极体系，涂碳涂层在使用过程中会被严重破坏，影响最终的应用效果。在阳极功能涂碳的细分领域，亟需一种优异的解决方案，更具体地说，是需要找到一种合适的水性溶液型粘结剂，解决功能涂碳层耐水性差的问题。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：针对当前阳极功能涂层所面临的耐水性差、浆料制备工艺复杂和性能欠缺的问题，本专利技术的目的在于提供一种水性耐水型阳极功能涂层粘结剂及其制备方法及应用，本专利技术的水性功能粘结剂针对当前水性负极体系，应用于阳极功能涂层时，具有优良的耐水擦拭性能，同时保留丙烯酸类产品低电阻、高附着力等优点。阳极功能涂层可以显著改善锂电池负极的重现性，从而改善电池生产的一致性，减少锂电池应用时失效的概率，大大促进锂电池行业的发展应用。
[0004]为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种水性耐水型阳极功能涂层粘结剂，按固体组分，所述水性功能粘结剂由以下成分形成：烯键式不饱和羧酸或酸酐中的一种或多种：10.0～80.0重量份；烯键式不饱和腈基类： 0～70.0重量份；不饱和功能单体：0～30.0重量份；反应型不饱和表面活性剂：0～20.0重量份；引发剂：0.3～3.0重量份；中和剂：0～20.0重量份；多功能基团添加剂：0～40.0重量份，所述多功能基团添加剂为双元羟基化合物或者多元羟基化合物或者二元羧基化合物或者多元羧基化合物中的一种或多种；反应助剂：0～3.0重量份，所述反应助剂采用路易氏酸硫酸或磺酸催化剂中的一种或多种。
[0005]作为优选的方式，烯键式不饱和羧酸或酸酐为丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、丙烯
酸羧乙酯、富马酸、马来酸及其酸酐中的一种或多种。
[0006]作为优选的方式，烯键式不饱和腈基类为丙烯腈、甲基丙烯腈、乙基丙烯腈中的一种或多种。
[0007]作为优选的方式，不饱和功能单体为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N
‑
羟乙基丙烯酰胺、2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、乙二醇甲醚丙烯酸酯、聚乙二醇甲醚丙烯酸酯、乙烯基磺酸钠、对苯乙烯磺酸钠中的一种或多种。
[0008]作为优选的方式，反应型不饱和表面活性剂是带有烯键并同时含有亲水基团和疏水基团的表面活性剂，优选为含双键的聚醚、含烯丙基的烷基醇醚硫酸盐、含双键的烷基醇醚硫酸盐、含双键的磺基琥珀酸酯盐、烯丙基聚醚、烯丙基聚醚磷酸酯、乙烯基磺酸盐、丙烯酸聚醚磷酸酯、甲基丙烯酸聚醚磷酸酯、烯丙氧基聚氧乙烯醚、烯丙基醚类磺酸盐、丙烯酰胺基磺酸盐、烯丙基琥珀酸烷基酯磺酸盐、含双键的醇醚磷酸酯、甲基丙烯酰胺异丙基磺酸、甲基丙烯酰胺异丙基磺酸盐、1
‑
丙烯氧基2
‑
羟基丙烷磺酸钠、烷基丙烯基苯氧基聚醚硫酸盐、含双键的聚醚磷酸铵中的一种或多种。
[0009]作为优选的方式，引发剂为过硫酸酸盐类、氢过氧化物类、有机过氧化物类、二酰基过氧化物类、过氧化酸类、过氧化酸酯类、偶氮类和氧化
‑
还原类引发剂中的一种或多种；作为优选的方式，中和剂为氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氨水等无机碱，或乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、2
‑
氨基
‑2‑
甲基
‑1‑
丙醇、异丁胺、二甲基苄胺、N
‑
甲基二乙醇胺、N
‑
甲基乙醇胺、N
‑
乙基二乙醇胺、丙醇胺、异丙醇胺、丁醇胺、异丁醇胺、3
‑
甲基
‑5‑
氨基
‑1‑
戊醇、二甘醇胺、N ,N
‑
二甲基乙醇胺、N ,N
‑
二乙基乙醇胺、N
‑
苯基乙醇胺等有机碱中的一种或多种；作为优选的方式，多功能基团添加剂为乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、聚乙二醇等双元羟基化合物，或丙三醇、丁三醇、三甘醇、1，2，6
‑
己三醇、丁四醇、聚甘油等多元羟基化合物，乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、葵二酸、邻苯二酸、间苯二酸、对苯二酸、马来酸、富马酸、衣康酸、酒石酸、苹果酸等二元羧基化合物，柠檬酸、丙三酸、均苯四甲酸等多元羧基化合物；作为优选的方式，反应助剂为三氯化铝、三氟化硼、三氧化硫、溴化铁、三氯化铁、四氯化锡、三氯化钛、氯化铵等路易氏酸，硫酸、苯磺酸、甲基磺酸、乙基磺酸、对甲苯磺酸、间硝基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸、仲烷基磺酸钠等硫酸或磺酸催化剂中的一种或多种；本专利技术的另一目的是提供上述的一种水性耐水型阳极功能涂层粘结剂的制备方法，该方法包含以下步骤：S1、按重量份将10.0～80.0份烯键式不饱和羧酸或酸酐、0～70.0份烯键式不饱和腈基类单体、0～30.0份不饱和功能单体、0～20.0份反应型不饱和表面活性剂溶解到纯水中并搅拌成均一溶液，将该均一溶液的30%
‑
60%加入反应釜，剩余部分加入预混釜；S2、将0.3～3.0份引发剂溶解到纯水中，制成质量百分浓度为0.1～10.0%的引发剂溶液；S3、把氮气通入反应釜中除氧，开启搅拌，将反应釜中的溶液慢慢升温到30～100℃，然后把引发剂和预混釜中的溶液边反应边加入到反应釜中，待所有溶液都加入到反应釜后，保温30～600分钟，得到水性丙烯酸共聚物溶液；
S4、加入0～20.0份中和剂，调节pH为1～5，然后加入0～40.0份多功能基团添加剂、0～3.0份反应助剂，搅拌均匀，得到固含量5～40.0wt%的水性耐水型阳极功能涂层用粘结剂。
[0010]本专利技术的另一目的是提供上述的一种水性耐水型阳极功能涂层粘结剂的应用，按重量将上述的一种水性耐水型阳极功能涂层粘结剂5
‑
25份与2
‑
10份导电炭黑、0
‑
6份石墨、0
‑
6份石墨烯充分分散，稀释后得到功能涂碳浆料，将其涂覆于铜箔上，40
‑
120℃烘干后，静置24
‑
120小时，得到具有耐水性的功能涂碳铜箔，作为锂电池的阳极功能涂覆型集流体。
[0011]有益效果：（1）本专利技术的耐水型阳极功能涂层用粘结剂，可以实现阳极涂层优良的耐水性，有效避免阳极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水性耐水型阳极功能涂层粘结剂，其特征在于，按固体组分，所述水性功能粘结剂由以下成分形成：烯键式不饱和羧酸或酸酐中的一种或多种：10.0～80.0重量份；烯键式不饱和腈基类： 0～70.0重量份；不饱和功能单体：0～30.0重量份；反应型不饱和表面活性剂：0～20.0重量份；引发剂：0.3～3.0重量份；中和剂：0～20.0重量份；多功能基团添加剂：0～40.0重量份，所述多功能基团添加剂为双元羟基化合物或者多元羟基化合物或者二元羧基化合物或者多元羧基化合物中的一种或多种；反应助剂：0～3.0重量份，所述反应助剂采用路易氏酸硫酸或磺酸催化剂中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的一种水性耐水型阳极功能涂层粘结剂，其特征在于，烯键式不饱和羧酸或酸酐为丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、丙烯酸羧乙酯、富马酸、马来酸及其酸酐中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的一种水性耐水型阳极功能涂层粘结剂，其特征在于，烯键式不饱和腈基类为丙烯腈、甲基丙烯腈、乙基丙烯腈中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的一种水性耐水型阳极功能涂层粘结剂，其特征在于，不饱和功能单体为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N
‑
羟乙基丙烯酰胺、2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、乙二醇甲醚丙烯酸酯、聚乙二醇甲醚丙烯酸酯、乙烯基磺酸钠、对苯乙烯磺酸钠中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的一种水性耐水型阳极功能涂层粘结剂，其特征在于，反应型不饱和表面活性剂是带有烯键并同时含有亲水基团和疏水基团的表面活性剂，优选为含双键的聚醚、含烯丙基的烷基醇醚硫酸盐、含双键的烷基醇醚硫酸盐、含双键的磺基琥珀酸酯盐、烯丙基聚醚、烯丙基聚醚磷酸酯、乙烯基磺酸盐、丙烯酸聚醚磷酸酯、甲基丙烯酸聚醚磷酸酯、烯丙氧基聚氧乙烯醚、烯丙基醚类磺酸盐、丙烯酰胺基磺酸盐、烯丙基琥珀酸烷基酯磺酸盐、含双键的醇醚磷酸酯、甲基丙烯酰胺异丙基磺酸、甲基丙烯酰胺异丙基磺酸盐、1
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丙烯氧基2
‑
羟基丙烷磺酸钠、烷基丙烯基苯氧基聚醚硫酸盐、含双键的聚醚磷酸铵中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的一种水性耐水型阳极功能涂层粘结剂，其特征在于，引发剂为过硫酸酸盐类、氢过氧化物类、有机过氧化物类、二酰基过氧化物类、过氧化酸类、过氧化酸酯类、偶氮类和氧化
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还原类引发剂中的一种或多种。7.根据权利要求1所述的一种水性耐水型阳极功能涂层粘结剂，其特征在于，中和剂为氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氨水等无机碱，或乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、2
‑
氨基
‑2‑
甲基
‑1‑
丙醇、异丁胺、二甲基苄胺、N
‑
甲基二乙醇胺、N
‑
甲基乙醇胺、N

【专利技术属性】
技术研发人员：谢小缔，吴天舒，居卫，罗先柱，
申请(专利权)人：苏州德比电子材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：