一种耐高温、低水分的隔膜粘结剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种耐高温、低水分的隔膜粘结剂及其制备方法与应用，本发明专利技术的耐高温、低水分的隔膜粘结剂按固体组分的重量份计，由以下成分形成：纳米氧化物功能添加剂：0～20.0份，所述纳米氧化物功能添加剂为纳米氧化硅、氧化钛、氧化锆、氧化镁、氧化铝中的一种或多种；烯键式不饱和羧酸或酸酐中的一种或多种：10.0～90.0份，烯键式不饱和羧酸酯类：5～70.0份，不饱和功能单体：0～50.0份，引发剂：0.2～5.0份，pH调节剂：0～20.0份。本发明专利技术针对当前陶瓷涂覆隔膜体系，赋予陶瓷隔膜优良的耐高温性能和低的水分含量，同时保留了隔膜优良的透气性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温、低水分的隔膜粘结剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于锂电池及相关储电
，具体涉及一种耐高温、低水分的隔膜粘结剂及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]近年来，锂电池行业的飞速发展使其在众多行业得到了广泛的应用，与此同时，电池的安全性问题也引起了大家的关注和重视。作为锂电池的关键组件之一，隔膜对锂电池的安全性起到了至关重要的作用。陶瓷涂覆隔膜的出现，显著提升了锂电池的高温耐性，很大程度上降低了电池失控的风险，然而，陶瓷隔膜体系中，常规的隔膜粘结剂已然成为了制约锂电池安全性提升的最大短板，为此，隔膜粘结剂领域涌现出了多种解决方案。为提升隔膜粘结剂的高温耐性，专利CN 103571420 B采用环氧改性的方式、专利CN 106905475 B引入含氟丙烯酸单体的路径、专利CN 110776963 B运用酚醛树脂/氨基树脂的方法，其他专利还通过引入聚乙烯醇、纤维素或高Tg硬单体等方法实现耐热性能的提升；部分粘结剂产品的耐热性能确实得到了提升，但是其过高的水分含量会使电池的循环性能明显恶化，这带来了新的应用难题。因此，在陶瓷隔膜涂覆领域，渴求一种合适的水性粘结剂，提升隔膜耐热性能的同时，避免过高水分含量的出现，从而解决当前锂电池安全方面的核心问题。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：对于当前陶瓷涂覆隔膜面临的耐高温性能差、水分含量高的问题，本专利技术的目的在于提供一种耐高温、低水分的隔膜粘结剂及其制备方法与应用，其主成分为水性丙烯酸类的聚合物，所述水性丙烯酸类的聚合物由纳米氧化物功能添加剂、烯键式不饱和羧酸或其酸酐、烯键式不饱和羧酸酯类、不饱和功能单体、引发剂、pH调节剂制成。本专利技术的耐高温、低水分的隔膜粘结剂针对当前陶瓷涂覆隔膜体系，赋予陶瓷隔膜优良的耐高温性能和低的水分含量，同时保留了隔膜优良的透气性。陶瓷涂覆隔膜可以显著提升隔膜的耐热性，降低电池内部短路的风险，显著减小锂电池失效的可能性，明显提升锂电池的安全性。
[0004]为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：本专利技术首先提供一种耐高温、低水分的隔膜粘结剂，按固体组分的重量份计，所述耐高温、低水分的隔膜粘结剂由以下成分形成：纳米氧化物功能添加剂：0～20.0份，所述纳米氧化物功能添加剂为纳米氧化硅、氧化钛、氧化锆、氧化镁、氧化铝中的一种或多种；烯键式不饱和羧酸或酸酐中的一种或多种：10.0～90.0份，烯键式不饱和羧酸酯类：5～70.0份，不饱和功能单体：0～50.0份，引发剂：0.2～5.0份，pH调节剂：0～20.0份。
[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，烯键式不饱和羧酸酯类为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯中的一种或多种。
[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、丙烯腈、甲基丙烯腈、乙基丙烯腈、苯乙烯、甲基苯乙烯、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、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、中的一种或多种。
[0008]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，pH调节剂为氢氧化锂、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、丙醇胺、异丙醇胺、丁醇胺、异丁醇胺、3
‑
甲基
‑5‑
氨基
‑1‑
戊醇、二甘醇胺等有机碱中的一种或多种；本专利技术的另一目的是提供一种上述的耐高温、低水分的隔膜粘结剂的制备方法，其包含以下步骤：一、将0～20.0份纳米氧化物功能添加剂、10～90.0份烯键式不饱和羧酸或酸酐、5～70.0份烯键式不饱和腈基类单体、0～50.0份不饱和功能单体溶解到纯水中并搅拌成均一分散液，一部分加入反应釜，另一部分加入预混釜；二、将0.2～5.0份引发剂溶解到纯水中，制成0.1～10.0%的引发剂溶液；三、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分散液；四、加入0～20.0份pH调节剂，调节pH为5～9，搅拌均匀，得到固含量5～40.0wt%的耐高温、低水分的隔膜粘结剂；本专利技术还提供一种上述耐高温、低水分的隔膜粘结剂的应用，按重量将所述的一种耐高温、低水分的隔膜粘结剂5
‑
40份与30
‑
60份氧化铝或勃姆石分散液混合均匀，调整固含后得到陶瓷涂覆浆料，将其涂覆于隔膜上，40
‑
100℃烘干后，得到耐高温、低水分的陶瓷涂覆隔膜。
[0009]有益效果：（1）本专利技术的耐高温、低水分的隔膜粘结剂，利用纳米氧化物功能添加剂的特性，搭配上述功能单体，应用于陶瓷隔膜涂层时，丙烯酸类高分子与纳米氧化物之间可以形成强的相互作用，显著提升涂覆隔膜的耐热性（150
‑
200℃），同时纳米氧化物能改变陶瓷涂层的表面结构，有效减弱涂层的亲水性，从而降低涂覆隔膜的水分含量，大大提升电池安全性的同时，还能避免容量和循环性能的衰减。
[0010]（2）本专利技术的耐高温、低水分的隔膜粘结剂，在高温环境下可以保持较小的收缩率，有效降低电池在高温下的短路风险，提升电池的安全性。
[0011]（3）本专利技术的耐高温、低水分的隔膜粘结剂，应用于陶瓷涂覆隔膜时，可以显著降
低产品的水分含量，减小残余水分给电池带来的性能损失。
[0012]（4）本专利技术的耐高温、低水分的隔膜粘结剂，应用于陶瓷涂覆隔膜时，可以很好地保持隔膜的透气性，减少陶瓷涂覆带来的析锂可能性。
[0013]（5）本专利技术的耐高温、低水分的隔膜粘结剂是一种水性分散液，绿色环保，对环境的要求低。
[0014]（6）本专利技术的耐高温、低水分的隔膜粘结剂在隔膜上具有良好的附着力。
具体实施方式
[0015]本实施例的一种耐高温、低水分的隔膜粘结剂，按固体组分的重量份计，所述耐高温、低水分的隔膜粘结剂由以下成分形成：纳米氧化物功能添加剂：0～20.0份，所述纳米氧化物功能添加剂为纳米氧化硅、氧化钛、氧化锆、氧化镁、氧化铝中的一种或多种；烯键式不饱和羧酸或酸酐中的一种或多种：10.0～90.0份，烯键式不饱和羧酸酯类：5～70.0份，不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐高温、低水分的隔膜粘结剂，其特征在于，按固体组分的重量份计，所述耐高温、低水分的隔膜粘结剂由以下成分形成：纳米氧化物功能添加剂：0～20.0份，所述纳米氧化物功能添加剂为纳米氧化硅、氧化钛、氧化锆、氧化镁、氧化铝中的一种或多种；烯键式不饱和羧酸或酸酐中的一种或多种：10.0～90.0份，烯键式不饱和羧酸酯类：5～70.0份，不饱和功能单体：0～50.0份，引发剂：0.2～5.0份，pH调节剂：0～20.0份。2.根据权利要求1所述的一种耐高温、低水分的隔膜粘结剂，其特征在于，所述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所述的一种耐高温、低水分的隔膜粘结剂，其特征在于，所述烯键式不饱和羧酸酯类为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的一种耐高温、低水分的隔膜粘结剂，其特征在于，所述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、丙烯腈、甲基丙烯腈、乙基丙烯腈、苯乙烯、甲基苯乙烯、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、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、中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的一种耐高温、低水分的隔膜粘结剂，其特征在于，所述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。6.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：窦振军，吴天舒，谢小缔，刘露，
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：