一种用于低玻璃化转变温度隔膜的水性粘结剂及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于低玻璃化转变温度隔膜的水性粘结剂及制备方法，水性粘结剂为聚丙烯酸

【技术实现步骤摘要】
一种用于低玻璃化转变温度隔膜的水性粘结剂及制备方法


[0001]本专利技术涉及锂电池材料
，尤其涉及一种用于低玻璃化转变温度隔膜的水性粘结剂及制备方法。

技术介绍

[0002]锂电池为一类可以实现电能、化学能彼此变换的装置。利用锂离子往复的于正、负两极之间镶嵌与脱出来实现电池的正常运行。正极、电解质溶液、负极、隔膜等组件构成锂电池。目前商用的聚烯烃类微孔隔膜主要
[0003]可以划分为聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)单层以及聚乙烯/聚丙烯、聚乙烯三层膜。由于受干法或湿法制造工艺的特点与高分子材料的本质特性，上述隔膜的破膜温度相对较低，在锂离子电池滥用条件下，极易造成隔膜的收缩，导致电池短路，从而引发严重的安全事故，无法满足当前对高安全型锂离子电池的需求。为了克服传统聚烯烃隔膜的缺陷，众多研究者研发了不同类别的表面涂覆的聚烯烃隔膜，并成功应用于锂离子电池中。表面涂覆的聚烯烃隔膜，既可以有效保留有机基底PE(或PP)隔膜的软韧性，又可以显著改善隔膜与有机电解液的浸润性，还可以利用无机涂覆层的耐高温的特点，进一步强化聚烯烃隔膜的安全特性，为改善锂离子电池的安全性提供了有效的解决方案。
[0004]粘结剂作为重要组成部分，虽然用量不大，但是其作用对隔膜涂层的性能影响很大。然而，粘结剂在锂电池中作为低比重的非活性成分起到了保持锂电池完整性的重要作用，由于活性材料和导电剂是无机粉末，通过聚合物粘结剂可以将活性材料和其他助剂等组分连接在一起，并将它们粘结在基膜上。此外，粘结剂促进了电子和离子通道的形成，从而保证了锂离子的转移和有效的电化学反应。因此，如何通过粘结剂的合理设计提高电池的循环及安全性能，是当前应用研究领域的一个难点问题，也是一个热点问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供了一种用于低玻璃化转变温度隔膜的水性粘结剂及制备方法。本专利技术提供的水性粘结剂，通过传统自由基聚合制备得到，解决了传统粘结剂制备的隔膜存在的剥离强度低、热压粘结力低，以及应用于锂电池中导致循环性能低的问题。
[0006]为此，第一方面，本专利技术实施例提供了一种用于低玻璃化转变温度隔膜的水性粘结剂，所述水性粘结剂为聚丙烯酸
‑
CO
‑2‑
(2
‑
甲氧基乙氧基)乙酯
‑
CO
‑
聚甲基丙烯酸甲酯共聚物，化学通式为：
[0007][0008]其中，x：y：z＝30：[15～25]：[40～50]。
[0009]优选的，所述水性粘结剂的玻璃化转变温度为
‑
40℃～60℃。
[0010]第二方面，本专利技术实施例提供了一种上述第一方面所述的用于低玻璃化转变温度隔膜的水性粘结剂的制备方法，所述制备方法包括：
[0011]将所需聚乙烯醇与乳化剂按比例加热溶解在去离子水中，得到第一混合溶液；
[0012]将丙烯酸、2
‑
(2
‑
甲氧基乙氧基)乙酯和乙酸乙烯酯依次溶于第一混合溶液中，鼓泡除氧之后，形成第二混合溶液；
[0013]向上述第二混合溶液中加入引发剂和链转移剂，进行第一加热反应，生成浓度为20wt％～30wt％的共聚物溶液，其中，所述共聚物为2
‑
(2
‑
甲氧基乙氧基)乙酯
‑
CO
‑
聚丙烯酸共聚物；
[0014]向上述共聚物溶液中加入去离子水稀释至浓度为10wt％～20wt％，再加入聚甲基丙烯酸甲酯水溶液，进行第二加热反应，得到水性粘结剂；
[0015]所述水性粘结剂为聚丙烯酸
‑
CO
‑2‑
(2
‑
甲氧基乙氧基)乙酯
‑
CO
‑
聚甲基丙烯酸甲酯共聚物，化学通式为：
[0016][0017]其中，x：y：z＝30：[15～25]：[40～50]。
[0018]优选的，所述聚乙烯醇分子量小于等于100000；
[0019]所述乳化剂为OP
‑
10、十二烷基硫酸钠SDS、硬脂酸盐、油酸盐、卵黄、阿拉伯胶、西黄蓍胶、明胶中的一种或多种；
[0020]所述引发剂为偶氮类引发剂4,4'
‑
偶氮双(4
‑
氰基戊醇)；
[0021]所述链转移剂为2
‑
巯基乙醇；
[0022]所述聚甲基丙烯酸甲酯水溶液的浓度范围为30wt％～60wt％。
[0023]优选的，所述聚乙烯醇、乳化剂、丙烯酸、2
‑
(2
‑
甲氧基乙氧基)乙酯、乙酸乙烯酯和引发剂的质量比为5：5：[30～70]：(0～70]：[30～70]:1；
[0024]所述链转移剂的质量占所述第二混合溶液总质量的百分比为1％～5％；
[0025]所述共聚物2
‑
(2
‑
甲氧基乙氧基)乙酯
‑
CO
‑
聚丙烯酸与聚甲基丙烯酸甲酯水溶液的质量比为[70～90]：[30～50]。
[0026]优选的，所述加热溶解具体为：加热温度为80℃～90℃，加热时间为20mi n～40mi n；
[0027]所述第一加热反应具体为；反应温度为65℃～75℃，反应时间为30mi n～60mi n；
[0028]所述第二加热反应具体为：反应温度为50℃～65℃，反应时间为60mi n～90mi n。
[0029]第三方面，本专利技术实施例提供了一种隔膜，所述隔膜包括上述第一方面所述的水性粘结剂。
[0030]优选的，所述隔膜还包括基膜、涂层材料和添加剂。
[0031]优选的，所述隔膜的玻璃化转变温度范围为
‑
40℃～80℃。
[0032]第四方面，本专利技术实施例提供了一种锂电池，所述锂电池包括上述第三方面所述的隔膜。
[0033]本专利技术实施例提供的用于低玻璃化转变温度隔膜的水性粘结剂通过传统自由基聚合制备得到，该水性粘结剂呈现出水溶性，绿色环保；其中水性粘结剂中的聚乙酸乙烯酯可以通过疏水相互作用粘碳，聚丙烯酸锂能够减少羧基在电池中的产气问题，聚丙烯酸能够通过氢键作用粘结以提升剥离强度，同时引入乙酸乙烯酯降低了聚合物的玻璃化转变温度，提升了聚合物的柔韧性，本专利技术水性粘结剂结构中的三个部分共同协同作用，保证锂电池在循环过程中的粘结剂结构的完整性，提升了该水性粘结剂聚合物的柔韧性，改善了电池中极片的加工性；将该水性粘结剂应用于锂电池中，可以有效提高锂电池的循环性能。
[0034]本专利技术实施例提供的用于低玻璃化转变温度隔膜的水性粘结剂的制备方法，制备方法简单，可批量化生产。
附图说明
[0035]下面通过附图和实施例，对本专利技术实施例的技术方案做进一步详细描述。
[0036]图1为本专利技术实施例提供的水性粘结剂的制备方法流程图。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于低玻璃化转变温度隔膜的水性粘结剂，其特征在于，所述水性粘结剂为聚丙烯酸
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CO
‑2‑
(2
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甲氧基乙氧基)乙酯
‑
CO
‑
聚甲基丙烯酸甲酯共聚物，化学通式为：其中，x：y：z＝30：[15～25]：[40～50]。2.根据权利要求1所述的用于低玻璃化转变温度隔膜的水性粘结剂，其特征在于，所述水性粘结剂的玻璃化转变温度为
‑
40℃～60℃。3.一种上述权利要求1或2所述的用于低玻璃化转变温度隔膜的水性粘结剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将所需聚乙烯醇与乳化剂按比例加热溶解在去离子水中，得到第一混合溶液；将丙烯酸、2
‑
(2
‑
甲氧基乙氧基)乙酯和乙酸乙烯酯依次溶于第一混合溶液中，鼓泡除氧之后，形成第二混合溶液；向上述第二混合溶液中加入引发剂和链转移剂，进行第一加热反应，生成浓度为20wt％～30wt％的共聚物溶液，其中，所述共聚物为2
‑
(2
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甲氧基乙氧基)乙酯
‑
CO
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聚丙烯酸共聚物；向上述共聚物溶液中加入去离子水稀释至浓度为10wt％～20wt％，再加入聚甲基丙烯酸甲酯水溶液，进行第二加热反应，得到水性粘结剂；所述水性粘结剂为聚丙烯酸
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CO
‑2‑
(2
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甲氧基乙氧基)乙酯
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CO
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聚甲基丙烯酸甲酯共聚物，化学通式为：
其中，x：y：z＝30：[15～25]：[40～50]。4.根据权利要求3所述的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕金辉，曹文卓，闫昭，李婷，
申请(专利权)人：湖州南木纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：