一种锂电池复合粘结剂其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种锂电池复合粘结剂及其制备方法，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第一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、第二烯基芳香族单体、丙烯腈、乙烯基β

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池复合粘结剂其制备方法


[0001]本专利技术涉及锂电池
，尤其涉及一种锂电池复合粘结剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着各种便携式电子设备及电动汽车的广泛发展和快速应用，对具有高容量、长寿命、高倍率性及安全性等性能的高性能锂电池特别是锂离子电池的需求日益迫切。电极作为锂电池的关键元件之一，其性能直接决定电池效率及循环使用寿命。粘结剂作为电极的重要制备原料，其在电极中起到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，以及保障整个电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的作用。可见，开发综合性能和性能稳定性优异的锂电池用粘结剂显得尤为重要。
[0003]目前常用的锂离子电池粘结剂包括苯乙烯
‑
丁二烯橡胶(SBR)、丙烯腈的多元共聚物(LA系列聚合物)以及聚偏氟乙烯(PVDF)类。SBR与极性电解液的亲和性较差，导致充放电过程中锂离子在粘结剂中传导困难，电池内阻增加，难以满足锂电池尤其是动力电池对大倍率充放电的需求。LA系列聚合物玻璃化转变温度过高，极片易变硬变脆，致使其加工性能差。例如，在涂布过程中易开裂，在辊压后易产生条纹，这些都制约了其在锂电池尤其是动力电池中的应用。传统PVDF(分子量约为100万)虽然具有较好的电化学稳定性，优异的柔韧性，但是其与电解液中的丙烯碳酸酯作用时容易发生溶胀，造成电极结构变形，同时其粘结力降低，导致电池的循环性能变差。
[0004]为了解决上述问题，中国专利技术专利CN106602073B公开了一种锂电池复合粘结剂及其应用，所述锂电池复合粘结剂由柔性粘结剂聚四氟乙烯和刚性粘结剂组成；所述刚性粘结剂为聚丙烯酸酯类、丙烯腈多元共聚物、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠中的至少一种；二者质量比为(6
‑
16):(1
‑
4)。该专利技术通过采用“柔性”粘结剂PTFE与“刚性”粘结剂复合，利用了这两种粘结剂性质互补的特性，减缓了锂
‑
二氧化锰电池放电末期脉冲能力下降的趋势；同时聚丙烯酸酯类、丙烯腈多元共聚物、天然纤维素改性物质等的有机官能团能与Mn原子进行配位，可减少正极二氧化锰表面的反应位点，降低由二氧化锰催化的副反应的发生，提高锂
‑
二氧化锰电池体系内部的稳定性，延长锂锰电池的储存寿命。然而，该复合粘结剂电解液耐受性和两种粘结剂的相容性均有待进一步提高；使用该粘结剂的锂电池电池效率和循环寿命均有待进一步改善。
[0005]因此，有必要寻求更为有效的方法，制备出电解液耐受性佳，粘结性能好，使用其的锂电池电池效率高、循环寿命长的锂电池复合粘结剂。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种电解液耐受性佳，粘结性能好，使用其的锂电池电池效率高、循环寿命长的锂电池复合粘结剂及其制备方法。
[0007]本专利技术可以通过以下技术方案来实现：
[0008]根据本专利技术所述的一种锂电池复合粘结剂，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第一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、第二烯基芳香族单体、丙烯腈、乙烯基β
‑
环糊精季铵盐、第二脂肪族共轭二烯单体，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，所述第一其他单体为N
‑
乙烯基咔唑、3
‑
(1,1
‑
二氟烯丙基)喹喔啉
‑2‑
醇、甲基丙烯酸四氢糠基酯按质量比1:(1
‑
2):1混合形成的混合物。
[0010]优选的，所述第二其他单体为2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸、4
‑
丙烯氧基
‑2‑
羟基二苯甲酮、2
‑
(1
‑
丙烯
‑2‑
基)苯并[D]噁唑按质量比1:(1
‑
2):3混合形成的混合物。
[0011]优选的，所述第一聚合物的制备单体第一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(15
‑
35):(40
‑
60):(3
‑
10):(5
‑
10)。
[0012]优选的，所述第一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。
[0013]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。
[0014]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。
[0015]优选的，所述第二聚合物的制备单体不饱和羧酸烷基酯、所述第二聚合物的制备单体不饱和羧酸烷基酯、第二烯基芳香族单体、丙烯腈、乙烯基β
‑
环糊精季铵盐、第二脂肪族共轭二烯单体、第二其他单体的质量比为(10
‑
30):(15
‑
25):(3
‑
5):(1
‑
4):(3
‑
5):(5
‑
12)。
[0016]优选的，所述含有不饱和羧酸烷基酯为丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、衣康酸二甲酯中的至少一种。
[0017]优选的，所述第二烯基芳香族单体为苯乙烯、α
‑
甲基苯乙烯中的至少一种。
[0018]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。
[0019]优选的，所述第一聚合物乳液的固含量为15
‑
65wt％，玻璃化转变温度为
‑
30～85℃，粒度为50
‑
1000nm。
[0020]优选的，所述第二聚合物乳液的固含量为23
‑
65wt％，玻璃化转变温度为
‑
35～88℃，粒度为50
‑
1000nm。
[0021]优选的，所述第一聚合物乳液的制备方法，包括如下步骤：将除第一脂肪族共轭二烯类单体以外的第一聚合物制备单体混合均匀后得到第一聚合物制备单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂电池复合粘结剂，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第一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、第二烯基芳香族单体、丙烯腈、乙烯基β
‑
环糊精季铵盐、第二脂肪族共轭二烯单体，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；所述第一其他单体为N
‑
乙烯基咔唑、3
‑
(1,1
‑
二氟烯丙基)喹喔啉
‑2‑
醇、甲基丙烯酸四氢糠基酯按质量比1:(1
‑
2):1混合形成的混合物；所述第二其他单体为2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸、4
‑
丙烯氧基
‑2‑
羟基二苯甲酮、2
‑
(1
‑
丙烯
‑2‑
基)苯并[D]噁唑按质量比1:(1
‑
2):3混合形成的混合物。2.如权利要求1所述的一种锂电池复合粘结剂，其特征在于，所述第一聚合物的制备单体第一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(15
‑
35):(40
‑
60):(3
‑
10):(5
‑
10)。3.如权利要求1所述的一种锂电池复合粘结剂，其特征在于，所述第一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。4.如权利要求1所述的一种锂电池复合粘结剂，其特征在于，所述第二聚合物的制备单体不饱和羧酸烷基酯、第二烯基芳香族单体、丙烯腈、乙烯基β
‑
环糊精季铵盐、第二脂肪族共轭二烯单体、第二其他单体的质量比为(10
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30):(15
‑
25):(3
‑
5):(1
‑
4):(3
‑
5):(5
‑
12)。5.如权利要求1所述的一种锂电池复合粘结剂，其特征在于，所述含有不饱和羧酸烷基酯为丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、衣康酸二甲酯中的至少一种；所述第二烯基芳香族单体为苯乙烯、α
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甲基苯乙烯中的至少一种；所述第二脂肪族共轭二烯类单体为2
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甲基
‑
1,3
...

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