一种锂离子电池正极粘结剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种锂离子电池正极粘结剂及其制备方法和应用。所述锂离子电池正极粘结剂的制备原料包括单体、去离子水、乳化剂和引发剂；所述单体包括软单体、硬单体、不饱和羧酸单体和单体A。所述锂离子电池正极粘结剂的粘结性好，能在水性的正极浆料体系中均匀分散，制得的包括所述锂离子电池正极粘结剂的正极极片在辊压和卷绕后无掉粉或断裂现象。片在辊压和卷绕后无掉粉或断裂现象。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池正极粘结剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于粘结剂
，具体涉及一种锂离子电池正极粘结剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]锂离子电池是一种应用前景广阔的可充电电池，其主要由正极、负极、隔膜和电解液组成，正极和负极是由包括活性材料、导电剂和粘结剂的浆料涂布于集流体上制得的。在锂离子电池电极中，粘接剂的作用为将电极活性材料和导电剂粘附在集流体上，形成稳定的极片结构。虽然粘接剂的用量通常在3％以内，但是其对电池的实际容量、倍率能力和循环寿命有很大的影响。
[0003]目前锂离子电池正极浆料通常以含氟聚合物为粘合剂，例如聚偏氟乙烯，以N
‑
甲基吡咯烷酮为溶剂。N
‑
甲基吡咯烷酮等有机溶剂易于造成环境污染，危害操作人员健康，需要在干燥过程将有机溶剂进行回收，增加了生产成本。因此，目前许多研究者都在致力于开发水作为溶剂的浆料和锂离子电池水性粘结剂。
[0004]CN103509500A公开了一种用于锂离子二次电池的水性粘合剂，所述锂离子二次电池的水性粘合剂包含：软单体、硬单体、功能性单体、乳化剂、引发剂、缓冲剂和去离子水，其中，功能性单体为含有至少两个不同官能团的单体。该技术方案提供的用于锂离子二次电池的水性粘合剂对锂离子电池用固体粉末材料有较强的粘结性能，同时对于电解液又具有优良的耐腐蚀性。
[0005]CN115340625A公开了一种锂离子电池正极用替代油性偏氟乙烯粘合剂的水性聚合粘合剂，所述水性聚合粘合剂包括如下成分：不饱和单体、乳化剂、引发剂及水，不饱和单体、乳化剂及引发剂通过工艺顺序，并用水做介质和载体在80℃温度下进行高分子聚合反应，得到水性聚合粘合剂。该技术方案提供的水性聚合粘合剂采用水替代N
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甲基吡咯烷酮溶剂，比偏氟乙烯油性粘合剂更环保，性能更好。
[0006]CN106833448A公开了一种锂离子电池正极水性粘合剂，所述锂离子电池正极水性粘合剂为以水为分散介质，加入丙烯酸酯单体、双亲性反应型乳化剂、具有提高高分子链柔性的特殊官能团的功能性单体以及引发剂搅拌混匀，升温引发聚合反应得到。该技术方案提供的锂离子电池正极水性粘合剂柔韧性好，粘度适中，将其用于锂离子电池正极的制作时，可增大正极极片的堆积密度，且极片平滑，无卷边开裂现象，利用此极片制备的电池循环性能好。
[0007]水性粘结剂在锂离子电池等电化学储能器件中具有广泛的应用前景，但是锂离子电池水性粘结剂在实际应用中仍存在一些问题待解决，例如添加锂离子电池水性粘结剂制备的水性浆料存在分散性和稳定性差，制备的极片柔软性差易断裂易掉粉等问题。
[0008]因此，急需开发一种与锂离子电池用活性材料粘结性好，与集流体粘结性能好，在水性浆料中分散性好的锂离子电池粘结剂，以满足制备不断裂、不掉粉、高性能的锂离子电池极片。

技术实现思路

[0009]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种锂离子电池正极粘结剂及其制备方法和应用。所述锂离子电池正极粘结剂的粘结性好，在水性浆料中分散性好，制备得到的包括所述锂离子电池正极粘结剂的正极极片不掉粉、无裂痕。
[0010]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0011]第一方面，本专利技术提供一种锂离子电池正极粘结剂，所述锂离子电池正极粘结剂的制备原料包括单体、去离子水、乳化剂和引发剂；所述单体包括软单体、硬单体、不饱和羧酸单体和单体A。
[0012]优选地，所述软单体选自丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯或甲基丙烯酸月桂酯中的任意一种或至少两种的组合。
[0013]优选地，所述硬单体选自丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯腈、苯乙烯、甲基苯乙烯、甲基丙烯酸环己酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯或甲基丙烯酸四氢呋喃酯中的任意一种或至少两种的组合。
[0014]优选地，所述不饱和羧酸单体为丙烯酸和/或甲基丙烯酸。
[0015]优选地，所述单体A的结构如下：
[0016][0017]其中，R1为
‑
H或
‑
CH3，Y为
‑
CH2‑
或R2为
‑
H或
‑
CH3，n和m彼此独立地为0～50的整数，例如n为0、1、10、15、20、30、40或50等，m为0、3、12、15、22、30、40、45或50等，且n+m≥5，例如n+m＝5、n+m＝7、n+m＝10、n+m＝15、n+m＝20、n+m＝25、n+m＝50、n+m＝70或n+m＝100等。
[0018]本专利技术中，所述单体A中醚键内聚能低，容易旋转，使得单体A分子具有良好的运动能力。将单体A中的聚醚结构引入到聚合物分子量中后，可以使聚合物分子具有柔顺性能好的特点，从而使制备的正极极片具有柔软性好，不易断裂掉粉的特点。
[0019]所述锂离子电池正极粘结剂通过软单体、硬单体、不饱和羧酸单体和柔顺性能好的单体A配合使用，使其具有良好的粘结性好。
[0020]优选地，当所述单体A结构中R2为
‑
H时，单体A是以烯丙醇、甲基烯丙醇、丙烯酸或者甲基丙烯酸为起始剂制备得到的环氧乙烷均聚物、环氧丙烷均聚物或环氧乙烷
‑
环氧丙烷共聚物。
[0021]优选地，当所述单体A结构中R2为
‑
CH3时，所述单体A是通过丙烯酸或甲基丙烯酸与单甲氧基化的聚醚反应得到，所述单甲氧基化的聚醚为以甲醇、乙二醇单甲醚或者二乙二醇单甲醚为起始剂制备得到的环氧乙烷均聚物、环氧丙烷均聚物或环氧乙烷
‑
环氧丙烷共聚物。
[0022]优选地，当所述单体A结构中R2为
‑
CH3时，所述单体A还可以通过将环氧乙烷和/或环氧丙烷的聚合产物进行甲基化反应得到，所述聚合的起始剂选自烯丙醇、甲基烯丙醇、丙烯酸或者甲基丙烯酸中的任意一种。
[0023]本专利技术中，术语“单甲氧基化”指将有机化合物分子链末端的一个羟基转变为甲氧基的过程。
[0024]优选地，所述乳化剂为阴离子乳化剂。
[0025]优选地，所述乳化剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠或十二烷基醚硫酸钠中的任意一种或至少两种的组合。
[0026]优选地，所述单体和乳化剂的质量比为100:0.1～3，例如100:0.1、100:0.3、100:0.5、100:0.8、100:1、100:1.2、100:1.5、100:2、100:2.5、100:2.8或100:3等。
[0027]优选地，所述引发剂选自水溶性无机过硫酸盐、过氧化物或偶氮化合物中的任意一种或至少两种的组合，优选为水溶性无机过硫酸盐。
[0028]优选地，所述水溶性无机过硫酸盐选自过硫酸钠、过硫酸钾或过硫酸铵中的任意一种或至少两种的组合。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池正极粘结剂，其特征在于，所述锂离子电池正极粘结剂的制备原料包括单体、去离子水、乳化剂和引发剂；所述单体包括软单体、硬单体、不饱和羧酸单体和单体A。2.根据权利要求1所述的锂离子电池正极粘结剂，其特征在于，所述软单体选自丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯或甲基丙烯酸月桂酯中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述硬单体选自丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯腈、苯乙烯、甲基苯乙烯、甲基丙烯酸环己酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯或甲基丙烯酸四氢呋喃酯中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述不饱和羧酸单体为丙烯酸和/或甲基丙烯酸。3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池正极粘结剂，其特征在于，所述单体A的结构如下：其中，R1为
‑
H或
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CH3，Y为
‑
CH2‑
或R2为
‑
H或
‑
CH3，n和m彼此独立地为0～50的整数，且n+m≥5；优选地，当所述单体A结构中R2为
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H时，单体A为以烯丙醇、甲基烯丙醇、丙烯酸或者甲基丙烯酸作起始剂制备得到的环氧乙烷均聚物、环氧丙烷均聚物或环氧乙烷
‑
环氧丙烷共聚物；优选地，当所述单体A结构中R2为
‑
CH3时，所述单体A为通过丙烯酸或甲基丙烯酸与单甲氧基化的聚醚反应得到，所述单甲氧基化的聚醚为以甲醇、乙二醇单甲醚或者二乙二醇单甲醚作起始剂制备得到的环氧乙烷均聚物、环氧丙烷均聚物或环氧乙烷
‑
环氧丙烷共聚物；优选地，当所述单体A结构中R2为
‑
CH3时，所述单体A还可以通过将环氧乙烷和/或环氧丙烷的聚合产物进行甲基化反应得到，所述聚合的起始剂选自烯丙醇、甲基烯丙醇、丙烯酸或者甲基丙烯酸中的任意一种。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的锂离子电池正极粘结剂，其特征在于，所述乳化剂为阴离子乳化剂；优选地，所述乳化剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠或十二烷基醚硫酸钠中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述单体和乳化剂的质量比为100:0.1～3。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的锂离子电池正极粘结剂，其特征在于，所述引发剂选自水溶性无机过硫酸盐、过氧化物或偶氮化合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：佟锐，曾锐明，刘玉，贾宝泉，
申请(专利权)人：深圳好电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：