一种高玻璃化温度的耐水无皂乳液、陶瓷隔膜及其应用制造技术

本发明专利技术属于锂电池技术领域，提供了一种高玻璃化温度的耐水无皂乳液、陶瓷隔膜及其应用，本发明专利技术的高玻璃化温度的耐水无皂乳液包括基础单体、高玻璃化温度单体、耐水单体、引发剂、中和剂和水，其中采用了特定的基础单体、高玻璃化温度单体、耐水单体作为单体材料。本发明专利技术提供的耐水无皂乳液可用作陶瓷隔膜的粘合剂，由其所制得的陶瓷隔膜的耐热性良好，耐水性好，硬度较大，在油系涂覆中表现良好，陶瓷涂层剥离力较强。粘合剂用于制备陶瓷隔膜，进一步用于制备锂电池，所制得的锂电池45℃下700T容量保持率高，厚度膨胀率较低，电池性能优异。电池性能优异。

【技术实现步骤摘要】
一种高玻璃化温度的耐水无皂乳液、陶瓷隔膜及其应用


[0001]本专利技术涉及锂电池
，更具体地，涉及一种高玻璃化温度的耐水无皂乳液、陶瓷隔膜及其应用。

技术介绍

[0002]目前，锂电池采用的陶瓷隔膜表面涂覆有陶瓷涂层，陶瓷涂层主要是采用陶瓷和水性粘合剂制得。目前，水性粘合剂主要采用含有乳化剂的乳液聚合而成，由于含有较多的乳化剂，对电池性能有一定的影响，同时由于乳化剂的存在，在陶瓷浆料高速回流时会产生较多的气泡，影响陶瓷涂层的涂覆。另外，由于目前使用的陶瓷隔膜越来越薄(湿法制备的PE隔膜目前已经量产，其厚度仅约为4μm)，陶瓷隔膜的耐热性下降，以及外观不良情况越来越严重，如出现踏边、水波纹等。另外，锂电池隔膜在后加工过程中，还需要涂覆油性聚偏二氟乙烯(PVDF)，具体过程为：在陶瓷涂层上面再涂覆一层溶剂为二甲基乙酰胺(DMAC)或者N
‑
甲基吡咯烷酮(NMP)的PVDF溶液，而溶剂除去一般采用水洗，即在陶瓷涂层上面涂覆好PVDF涂层后，立即进入水槽中萃取，去除溶剂，这个过程大概需要30min(50m/min)，如果陶瓷涂层耐水性较差的话，涂层会全部掉落下来。因此，还要求陶瓷涂层具有一定的耐水性能。
[0003]由于目前锂电池陶瓷隔膜越来越薄，其耐热性、耐水性较差、外观不良情况严重，因此，亟需开发一种陶瓷隔膜用粘合剂，可进一步制得耐热性、外观性能、耐水性好的陶瓷隔膜。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种高玻璃化温度的耐水无皂乳液、陶瓷隔膜及其应用。本专利技术提供的耐水无皂乳液具有高玻璃化温度，可以作为陶瓷隔膜用粘合剂，用于制备陶瓷隔膜，所制得的陶瓷隔膜具有良好的耐热性、耐水性，外观性能好。陶瓷隔膜进一步用于制备锂电池，所制得的锂电池的45℃下700T容量保持率较高，大于87.00％，甚至可达到89.00％，而厚度膨胀率较低，不高于9.87％，甚至可低至9.27％，电池性能优异。
[0005]本专利技术的第一方面提供一种高玻璃化温度的耐水无皂乳液。
[0006]具体地，一种高玻璃化温度的耐水无皂乳液，包括如下原料组分：
[0007]基础单体、
[0008]高玻璃化温度单体、
[0009]耐水单体、
[0010]引发剂、
[0011]中和剂、
[0012]水；
[0013]所述基础单体包括甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异
辛酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、衣康酸中的至少一种；
[0014]所述高玻璃化温度单体包括丙烯酰胺(Tg为165℃)、三环葵烷二丙烯酸酯(Tg为235℃)、季戊四醇三四丙烯酸酯(Tg为275℃)中的至少一种；
[0015]所述耐水单体包括叔碳酸乙烯酯、丙烯酸十二酯、丙烯酸十八酯中的至少一种。
[0016]本专利技术采用基础单体、高玻璃化温度单体、耐水单体、引发剂、中和剂作为耐水无皂乳液的主要原料组分，其中采用了特定种类的基础单体、高玻璃化温度单体、耐水单体等三种单体用于制备聚合物组分，本专利技术选用的基础单体主要可提供柔韧性，以及粘接力；选用的高玻璃化温度单体主要可提供耐热性，以及有助于提高隔膜挺度；进一步将耐水无皂乳液作为隔膜的粘合剂时，其中的耐水单体可提供良好的耐水性能。本专利技术提供的耐水无皂乳液可以作为隔膜的粘合剂，用于制备隔膜的陶瓷涂层，采用高玻璃化温度的粘合剂能改善陶瓷涂层的耐热性，进而改善隔膜的耐热性。另外，高玻璃化温度的粘合剂的加入还能有效地改善隔膜的外观性能，主要是因为：锂电池隔膜一般为多孔聚乙烯(PE)膜，双向拉伸成型，在该过程中，稍微有波动，隔膜的品质就会出现踏边、水波纹等外观缺陷，而采用高玻璃化温度的粘合剂涂覆陶瓷隔膜，由于粘合剂自身的玻璃化温度高，在常温下，粘合剂的状态为玻璃态，具有很高的硬度与挺度，因此在使用本专利技术的粘合剂涂覆陶瓷隔膜可赋予隔膜很好的硬度和挺度，减少陶瓷隔膜出现踏边与水波纹等缺陷。
[0017]优选地，所述基础单体包括甲基丙烯酸、丙烯酸、衣康酸中的至少一种。
[0018]优选地，所述耐水单体为丙烯酸十二酯。
[0019]优选地，所述引发剂包括过硫酸铵、亚硫酸氢钠、过硫酸钾中的至少一种。
[0020]进一步优选地，所述引发剂为过硫酸铵。
[0021]优选地，所述中和剂包括碳酸氢钠、氢氧化钠、氨水中的至少一种。
[0022]优选地，所述水为去离子水。
[0023]进一步优选地，所述中和剂包括氢氧化钠和/或氨水。
[0024]优选地，按照质量份数计，包括如下组分：
[0025][0026]进一步优选地，按照质量份数计，包括如下组分：
[0027][0028]本专利技术的第二方面提供一种高玻璃化温度的耐水无皂乳液的制备方法。
[0029]一种高玻璃化温度的耐水无皂乳液的制备方法，包括如下步骤：
[0030]先将中和剂、部分的基础单体、部分的水混合，通入保护气体；再加入部分引发剂引发反应，滴加高玻璃化温度单体、耐水单体、剩余的基础单体和剩余的水，同时滴加剩余的引发剂，保温反应，制得所述耐水无皂乳液。
[0031]本专利技术先将部分基础单体、中和剂和部分水混合，在保护气体氛围中，加入部分引发剂引发反应，然后再加入高玻璃化温度单体、耐水单体，加入剩余的基础单体、引发剂和水，制得耐水无皂乳液，在反应过程中无需加入乳化剂，本专利技术的制备方法简便易操作，有助于制得耐水性好、高玻璃化温度的耐水无皂乳液。
[0032]优选地，所述耐水无皂乳液的制备方法，包括如下步骤：
[0033]先将占基础单体总质量1
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15％的基础单体、中和剂和占水总质量40％的水混合，通入保护气体，加入占引发剂总质量40
‑
60％的引发剂引发反应，滴加剩余的基础单体、高玻璃化温度单体、耐水单体和剩余的水，同时滴加剩余的引发剂，保温反应，制得所述耐水无皂乳液。
[0034]优选地，所述保护气体为氮气。
[0035]本专利技术的第三方面提供一种高玻璃化温度的耐水无皂乳液的应用。
[0036]一种高玻璃化温度的耐水无皂乳液在制备陶瓷隔膜中的应用。
[0037]一种陶瓷隔膜用粘合剂，包括所述高玻璃化温度的耐水无皂乳液。
[0038]一种陶瓷隔膜，所述陶瓷隔膜包括陶瓷涂层和隔膜基材，制备所述陶瓷涂层的原料组分包括所述的陶瓷隔膜用粘合剂、陶瓷粉、羧甲基纤维素、润湿剂、分散剂。
[0039]优选地，按照质量份数计，所述陶瓷隔膜包括如下原料组分：
[0040][0041]更优选地，所述陶瓷隔膜包括如下原料组分：
[0042][0043]优选地，所述润湿剂包括月桂醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、二辛基磺化琥珀酸钠中的至少一种。
[0044]优选地，所述分散剂包括聚丙烯酸钠和/或聚甲基丙烯酸钠。
[0045]优选地，所述隔膜基材为多孔聚乙本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高玻璃化温度的耐水无皂乳液，其特征在于，包括如下原料组分：基础单体、高玻璃化温度单体、耐水单体、引发剂、中和剂、水；所述基础单体包括甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、衣康酸中的至少一种；所述高玻璃化温度单体包括丙烯酰胺、三环葵烷二丙烯酸酯、季戊四醇三四丙烯酸酯中的至少一种；所述耐水单体包括叔碳酸乙烯酯、丙烯酸十二酯、丙烯酸十八酯中的至少一种。2.根据权利要求1所述的耐水无皂乳液，其特征在于，按照质量百分数计，包括如下组分：3.根据权利要求2所述的耐水无皂乳液，其特征在于，按照质量百分数计，包括如下组分：分：4.权利要求1
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3任一项所述的耐水无皂乳液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：先将中和剂、部分的基础单体、部分的水混合，通入保护气体；再加入部分引发剂引发反应，滴加高玻璃化温度单体、耐水单体、剩余的基础单体和剩余的水，同时滴加剩余的引发剂，保温反应，制得所述耐水无皂乳液。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
先将占基础单体总质量1
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15％的基础单体、中和剂和占水总质量40％的水混合，通入保护气体，加入占引发剂总...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘瑾豪，罗樟华，
申请(专利权)人：长园泽晖新能源材料研究院珠海有限公司，
类型：发明
国别省市：