一种二次电池用负极粘结剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种二次电池用负极粘结剂及其制备方法，涉及二次电池技术领域，包括第一聚合物乳液和第二聚合物乳液以任意比例混合形成的混合物；所述第一聚合物是由包括脂肪族共轭二烯类单体、第一烯基芳香族单体、烯键式不饱和羧酸单体，以及能够与上述单体进行自由基聚合反应的第一其他单体共聚而成的聚合物；所述第二聚合物是由包括含有不饱和羧酸烷基酯，第二脂肪族共轭二烯类单体，丙烯腈，第二烯基芳香族单体，以及能够与上述单体进行自由基聚合反应的第二其他单体共聚而成的聚合物。本发明专利技术公开的二次电池用负极粘结剂兼顾电解液耐受性，低溶胀、优异粘结力，用其制成的负极循环性能和倍率性能优异。循环性能和倍率性能优异。

【技术实现步骤摘要】
一种二次电池用负极粘结剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及二次电池
，尤其涉及一种二次电池用负极粘结剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，伴随着笔记本式计算机、智能电话、便携式游戏机、PDA（个人数字助理）等便携式电子设备的普及，带动作为电源使用的二次电池的发展。作为二次电池典型代表的锂离子电池由于具有电压高（单体电池电压达3.6V）、比能量大（100
‑
130Wh/Kg）、放电电压平稳、循环性能好、安全性能优以及贮存和工作寿命长等优点，被广泛应用于移动电话、笔记本电脑、数码产品等消费类电子产品、电动汽车和储能电站等领域。
[0003]负极是二次电池的重要元件之一，其性能直接决定二次电池效率及循环使用寿命。锂离子二次电池负极主要由负极活性材料、导电剂、粘结剂及金属集流体（铜箔或铝箔等）组成；其中粘结剂用于粘结负极活性材料和导电剂颗粒，同时将它们粘结在金属集流体表面，它的功能是保障活性物质与导电剂、活性物质与集流体以及活性物质与活性物质之间的良好接触，以及保障整个负极在充放电循环过程中保持结构稳定性，从而保障电池使用过程中良好的电子通路和稳定的电性能。
[0004]锂离子二次电池制造、应用环境较为复杂。其内部存在较多无机、有机物，外部受使用环境、人为影响等因素，工况环境较差。尤其是锂离子二次电池在制造过程中会添加不等量的电解液，使负极粘结剂在电池内部长期处于浸泡于电解液内状态，且受二次电池高低温、循环充放电、大电流充放电等工况影响，其与极片金属集流体的粘合度及耐受度会变差。目前，二次电池负极粘结剂多为单一组分的丁苯胶乳、丙烯酸胶乳，它们固化成膜后溶胀程度、电解液耐受性、与集流体粘合度等性能无法兼顾，严重影响了锂离子二次电池的电化学性能和循环使用寿命。
[0005]为了解决上述问题，中国专利技术专利CN107868160B涉及一种锂离子二次电池负极用粘结剂的组成及其制备方法，该粘结剂为聚合物微粒子乳液粘结剂，具体为分散型聚合物微粒子乳液，乳液分散体为聚合物微粒子，分散介质为水，分散体聚合物微粒子为玻璃化转变温度为
‑
50～50℃、由包括含共轭二烯的单体、含芳族乙烯基的单体及含环氧基团的不饱和单体共聚而成的聚合物，聚合物微粒子乳液粘结剂的粒径为50～300nm，凝胶含量为20
‑
90％，pH值为4.0
‑
7.0。该粘结剂可用于制作锂离子二次电池的负极，作用是粘结电极活性材料、导电剂和集流体。然而，该粘结剂还或多或少存在成膜后溶胀程度、电解液耐受性、与集流体粘合度等性能无法兼顾，利用该负极用粘结剂制成的负极循环性能和倍率性能均有待进一步提高的缺陷。
[0006]可见，本领域仍然需要一种兼顾电解液耐受性，低溶胀、优异粘结力，用其制成的负极循环性能和倍率性能优异的二次电池用负极粘结剂及其制备方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种兼顾电解液耐受性，低溶胀、优异粘结力，用其制成的负极循环性能和倍率性能优异的二次电池用负极粘结剂及其制备方法。
[0008]本专利技术可以通过以下技术方案来实现：根据本专利技术所述的一种二次电池用负极粘结剂，包括第一聚合物乳液和第二聚合物乳液以任意比例混合形成的混合物；所述第一聚合物是由包括脂肪族共轭二烯类单体、第一烯基芳香族单体、烯键式不饱和羧酸单体，以及能够与上述单体进行自由基聚合反应的第一其他单体共聚而成的聚合物；所述第二聚合物是由包括含有不饱和羧酸烷基酯，第二脂肪族共轭二烯类单体，丙烯腈，第二烯基芳香族单体，以及能够与上述单体进行自由基聚合反应的第二其他单体共聚而成的聚合物。
[0009]优选的，所述第一聚合物的制备单体脂肪族共轭二烯类单体、第一烯基芳香族单体、烯键式不饱和羧酸单体、第一其他单体的质量比为(20
‑
70):(80
‑
30):(0.1
‑
20):(3
‑
8)。
[0010]优选的，所述脂肪族共轭二烯类单体为2
‑
甲基
‑
1,3
‑
丁二烯、1,3
‑
丁二烯、2,3
‑
二甲基
‑
1,3
‑
丁二烯中的至少一种。
[0011]优选的，所述第一烯基芳香族单体为乙烯基苯、乙烯基甲苯、苯乙烯、α
‑
甲基苯乙烯中的至少一种。
[0012]优选的，所述烯键式不饱和羧酸单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸中的至少一种。
[0013]优选的，所述第一其他单体为甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、甲基丙烯酸缩水甘油酯、羟甲基丙烯酰胺、N
‑
羟甲基丙烯酰胺、N
‑
羟甲基甲基丙烯酰胺、N,N
‑
二甲基丙烯酰胺、N
‑
甲基
‑2‑
丙烯酰胺、N
‑
叔丁基丙烯酰胺、2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸、N
‑
(4
‑
氰基
‑3‑
三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺、丙烯酸异冰片酯中的至少一种。
[0014]优选的，所述第二聚合物的制备单体含有不饱和羧酸烷基酯、第二脂肪族共轭二烯类单体、丙烯腈、第二烯基芳香族单体、第二其他单体的质量比为(5
‑
60):(40
‑
10):(10
‑
20):(0.1
‑
25):(15
‑
5)。
[0015]优选的，所述含有不饱和羧酸烷基酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、衣康酸二甲酯中的至少一种。
[0016]优选的，所述第二脂肪族共轭二烯类单体为2
‑
甲基
‑
1,3
‑
丁二烯、1,3
‑
丁二烯、2,3
‑
二甲基
‑
1,3
‑
丁二烯中的至少一种。
[0017]优选的，所述第二烯基芳香族单体为苯乙烯、α
‑
甲基苯乙烯、甲基乙烯基硅芴、N
‑
乙烯基咔唑中的至少一种。
[0018]优选的，所述第二其他单体为2
‑
[3
‑
(2H
‑
苯并三唑
‑2‑
基)
‑4‑
羟基苯基]乙基2
‑
甲基丙烯酸酯、N
‑
丙烯酰吗啉、1,3
‑
双(环氧乙烷基甲基)
‑5‑
(2
‑
丙烯基)
‑
1,3,5
‑
三嗪
‑
2,4,6(1H,3H,5H)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二次电池用负极粘结剂，其特征在于，包括第一聚合物乳液和第二聚合物乳液以任意比例混合形成的混合物；所述第一聚合物是由包括脂肪族共轭二烯类单体、第一烯基芳香族单体、烯键式不饱和羧酸单体，以及能够与上述单体进行自由基聚合反应的第一其他单体共聚而成的聚合物；所述第二聚合物是由包括含有不饱和羧酸烷基酯，第二脂肪族共轭二烯类单体，丙烯腈，第二烯基芳香族单体，以及能够与上述单体进行自由基聚合反应的第二其他单体共聚而成的聚合物。2.如权利要求1所述的一种二次电池用负极粘结剂，其特征在于，所述第一聚合物的制备单体脂肪族共轭二烯类单体、第一烯基芳香族单体、烯键式不饱和羧酸单体、第一其他单体的质量比为(20
‑
70):(80
‑
30):(0.1
‑
20):(3
‑
8)。3.如权利要求1所述的一种二次电池用负极粘结剂，其特征在于，所述脂肪族共轭二烯类单体为2
‑
甲基
‑
1,3
‑
丁二烯、1,3
‑
丁二烯、2,3
‑
二甲基
‑
1,3
‑
丁二烯中的至少一种；所述第一烯基芳香族单体为乙烯基苯、乙烯基甲苯、苯乙烯、α
‑
甲基苯乙烯中的至少一种；所述烯键式不饱和羧酸单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸中的至少一种；所述第一其他单体为甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、甲基丙烯酸缩水甘油酯、羟甲基丙烯酰胺、N
‑
羟甲基丙烯酰胺、N
‑
羟甲基甲基丙烯酰胺、N,N
‑
二甲基丙烯酰胺、N
‑
甲基
‑2‑
丙烯酰胺、N
‑
叔丁基丙烯酰胺、2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸、N
‑
(4
‑
氰基
‑3‑
三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺、丙烯酸异冰片酯中的至少一种。4.如权利要求1所述的一种二次电池用负极粘结剂，其特征在于，所述第二聚合物的制备单体含有不饱和羧酸烷基酯、第二脂肪族共轭二烯类单体、丙烯腈、第二烯基芳香族单体、第二其他单体的质量比为(5
‑
60):(40
‑
10):(10
‑
20):(0.1
‑
25):(15
‑
5)。5.如权利要求1所述的一种二次电池用负极粘结剂，其特征在于，所述含有不饱和羧酸烷基酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、衣康酸二甲酯中的至少一种；所述第二脂肪族共轭二烯类单体为2
‑
甲基
‑
1,3
‑
丁二烯、1,3
‑
丁二烯、2,3
‑
二甲基
‑
1,3
‑
丁二烯中的至少一种；所述第二烯基芳香族单体为苯乙烯、α
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓辉，
申请(专利权)人：江苏道赢科技有限公司，
类型：发明
国别省市：