【技术实现步骤摘要】
本申请涉及水性粘合剂，具体地，涉及一种用于锂离子电池负极材料的水性粘合剂及其制备方法。
技术介绍
1、水性粘合剂是用于将锂离子电池中的正极材料和/或负极材料分散成浆料并粘接到极片的原料。水性粘合剂对正极材料和/或负极材料的分散性、涂层对极片的粘附性等性能有重要影响，因此能直接影响到电芯的性能，比如循环寿命、电阻等。
2、水性粘合剂常用的聚合物材料有聚丙烯酸酯类paa、丁苯乳胶sbr、羧甲基纤维素钠cmc等。不同的聚合物材料有不同的优点和不足，将不同的聚合物材料混拼，以融合不同聚合物材料的优点、弥补不足，是一种常用的方法，但是仍然存在一些局限性。比如，cmc+paa的混拼虽然附着力、内聚力较高，最终电池的内阻低、循环更优，但是极片硬度、脆性强，容易在极片制成过程出现掉粉、开裂等现象，影响最终电池性能。paa+sbr的混拼虽然能够改进制成过程，但是不能充分发挥paa的低内阻、长循环的优势。cmc+sbr或者其他的一些混拼方法，得到的极片的剥离力不足，容易在后续涂布过程中出现掉粉的现象。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中水性粘合剂通过混拼方式无法获得更优良的综合性能的技术问题，本申请提供一种用于锂离子电池负极材料的水性粘合剂及其制备方法。
2、本申请采用如下的技术方案：
3、一种用于锂离子电池负极材料的水性粘合剂，包含有第一丙烯酸酯聚合物和第二丙烯酸酯聚合物；
4、所述第一丙烯酸酯聚合物的制备方法为：由第一亲水单体和第一疏水单体组成的第
5、所述第二丙烯酸酯聚合物的通式如下式(1)所示，
6、
7、其中，r1、r2和r3独自的选自h或c1-c4烷基，r4选自h、na+、li+和k+中的至少一种，r5选自c1-c36烷基、c2-c36取代烷基、氨基或取代氨基，r6的通式为-r7cn，r7为不存在或者选自c1-c4亚烷基中的至少一种，a＞0，b≥0，c＞0，a:b:c＝2-5:0-4:2-5。
8、优选的，所述水性粘合剂的浓度为3-60wt％。
9、优选的，所述第一亲水单体在所述第一单体组合中的重量占比为60-100％。
10、优选的，所述第二亲水单体在所述第二单体组合中的重量占比为0-60％。
11、优选的，所述第一单体组合和所述第二单体组合的重量比为1:9-9:1。
12、优选的，所述第一亲水单体和所述第二亲水单体独自的选自通式为ch2＝cr8r9的单体，其中，r8选自h或c1-c4烷基，r9选自-conh2、-conhch3、-conhch2ch3、-con(ch3)2、-con(ch2ch3)2、-conhch2oh、-conhch2ch2oh、-cooch2ch2oh、-cooch2ch2ch2oh、-cooch2chch3oh、-cooch2ch2ch2ch2oh、-coo(ch2ch2o)ah和-coo(ch2)bpo3h中的一种或几种，和/或含有-coom、-(c6h5)coom、-so3m和-(c6h5)so3m官能团的有机结构中的一种或几种，a＝1-18，b＝1-12，m选自h、li+、na+和k+中的一种或几种。
13、优选的，所述第一疏水单体和所述第二疏水单体独自的选自化学通式为ch2＝cr10r11的单体，其中，r10选自h或c1-c4烷基，r11选自-coocnh2n+1和-cmh2mcn中的一种或几种，n＝1-18，m＝0-6。
14、优选的，所述第一次聚合后所述第一单体组合的转化率不低于70％。
15、优选的，所述第一丙烯酸酯聚合物和所述第二丙烯酸酯聚合物的重量比为1:9-9:1。
16、上述任一实施方案所述的用于锂离子电池负极材料的水性粘合剂的制备方法，由含有所述第一丙烯酸酯聚合物的第一水性溶液和含有所述第二丙烯酸酯聚合物的第二水性溶液混合而成。
17、本申请的水性粘合剂的原理是这样：本申请中采用两种不同结构的丙烯酸酯聚合物混拼，第一丙烯酸酯聚合物由于其聚合物链上亲水以及疏水部分的不均匀分布，疏水链段部分更加倾向于吸附在活性颗粒表面，从而起到了对活性颗粒的包裹和分散作用，但活性颗粒分散并不一定会稳定的悬浮于浆料中，还需要有足够的空间位阻作用保证颗粒不会发生再团聚；第二丙烯酸酯聚合物，其链段上的羧基等极性基团可以与吸附在活性颗粒表面的第一组分伸展在水相中的亲水链段更加有效地相互发生范德华力作用，从而保证了颗粒间足够的空间位阻，浆料中活性颗粒同时具有高的颗粒分散性以及分散稳定性；另外，因为浆料稳定性的提高，相对于单独使用第一丙烯酸酯聚合物的第一水性溶液作为水性粘合剂，本申请的水性粘合剂浆料中吸附在活性颗粒表面的第一丙烯酸酯聚合物比例可以更低，从而降低了由于过多聚合物对活性颗粒的包覆导致的对活性颗粒与电解液界面处的锂离子传导的影响，最终的做成的电芯具有更低的内阻。因此，本申请的水性粘合剂的技术效果不仅仅是第一水性溶液和第二水性溶液的性能的简单叠加，而且实现了两种丙烯酸酯聚合物功效的协同，具有更优良的综合性能。
18、综上所述，本申请具有以下有益效果：
19、1、本申请的水性粘合剂结合了第一丙烯酸酯聚合物和第二丙烯酸酯聚合物的特点，在实现对负极活性材料颗粒的高分散性同时，与铜箔之间具有更高的附着力和更高的极片内聚强度。更高的内聚强度可以提供更好的极片稳定性，从而提高电池循环过程中极片结构的稳定性，延长电池寿命。
20、2、本申请通过单体选择和制备工艺研究，对丙烯酸酯聚合物的结构进行设计，实现了两种丙烯酸酯聚合物功效的协同：第一丙烯酸酯聚合物对负极活性材料颗粒的分散性好，制得的浆料分散性和分散稳定性都好；第二丙烯酸酯聚合物与铜箔具有更高的附着力，同时具有更高的极片内聚强度。
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1.一种用于锂离子电池负极材料的水性粘合剂，其特征在于，包含有第一丙烯酸酯聚合物和第二丙烯酸酯聚合物；
2.根据权利要求1所述的用于锂离子电池负极材料的水性粘合剂，其特征在于，所述水性粘合剂的浓度为3-60wt％。
3.根据权利要求1所述的用于锂离子电池负极材料的水性粘合剂，其特征在于，所述第一亲水单体在所述第一单体组合中的重量占比为60-100％。
4.根据权利要求1所述的用于锂离子电池负极材料的水性粘合剂，其特征在于，所述第二亲水单体在所述第二单体组合中的重量占比为0-60％。
5.根据权利要求1所述的用于锂离子电池负极材料的水性粘合剂，其特征在于，所述第一单体组合和所述第二单体组合的重量比为1:9-9:1。
6.根据权利要求1所述的用于锂离子电池负极材料的水性粘合剂，其特征在于，所述第一亲水单体和所述第二亲水单体独自的选自通式为CH2＝CR8R9的单体，其中，R8选自H或C1-C4烷基，R9选自-CONH2、-CONHCH3、-CONHCH2CH3、-CON(CH3)2、-CON(CH2CH3)2、-CONHCH2
7.根据权利要求1所述的用于锂离子电池负极材料的水性粘合剂，其特征在于，所述第一疏水单体和所述第二疏水单体独自的选自化学通式为CH2＝CR10R11的单体，其中，R10选自H或C1-C4烷基，R11选自-COOCnH2n+1和-CmH2mCN中的一种或几种，n＝1-18，m＝0-6。
8.根据权利要求1所述的用于锂离子电池负极材料的水性粘合剂，其特征在于，所述第一次聚合后所述第一单体组合的转化率不低于70％。
9.根据权利要求1所述的用于锂离子电池负极材料的水性粘合剂，其特征在于，所述第一丙烯酸酯聚合物和所述第二丙烯酸酯聚合物的重量比为1:9-9:1。
10.权利要求1-9任一项所述的用于锂离子电池负极材料的水性粘合剂的制备方法，其特征在于，由含有所述第一丙烯酸酯聚合物的第一水性溶液和含有所述第二丙烯酸酯聚合物的第二水性溶液混合而成。
...【技术特征摘要】
1.一种用于锂离子电池负极材料的水性粘合剂，其特征在于，包含有第一丙烯酸酯聚合物和第二丙烯酸酯聚合物；
2.根据权利要求1所述的用于锂离子电池负极材料的水性粘合剂，其特征在于，所述水性粘合剂的浓度为3-60wt％。
3.根据权利要求1所述的用于锂离子电池负极材料的水性粘合剂，其特征在于，所述第一亲水单体在所述第一单体组合中的重量占比为60-100％。
4.根据权利要求1所述的用于锂离子电池负极材料的水性粘合剂，其特征在于，所述第二亲水单体在所述第二单体组合中的重量占比为0-60％。
5.根据权利要求1所述的用于锂离子电池负极材料的水性粘合剂，其特征在于，所述第一单体组合和所述第二单体组合的重量比为1:9-9:1。
6.根据权利要求1所述的用于锂离子电池负极材料的水性粘合剂，其特征在于，所述第一亲水单体和所述第二亲水单体独自的选自通式为ch2＝cr8r9的单体，其中，r8选自h或c1-c4烷基，r9选自-conh2、-conhch3、-conhch2ch3、-con(ch3)2、-con(ch2ch3)2、-conhch2oh、-conhch2ch2oh、-cooch2ch2oh、-cooch2ch2ch2oh、-cooch2chc...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵晓东，白丰瑞，黄志杰，罗贺斌，
申请(专利权)人：福建蓝海黑石新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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