一种锂离子电池用粘合剂及其制备方法与流程

本发明涉及锂离子电池，尤其涉及一种锂离子电池用粘合剂及其制备方法。

背景技术：

1、随着科学技术的发展以及人民物质文化生活水平的提高，人们对电池的需求量越来越大，对电池的性能的要求也越来越高。理想的电池已经超着体积小、重量轻、高能量、安全可靠、无污染、可反复充电使用的方向发展。锂离子电池因其具有能量密度和电压高、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应、放电电压稳定、充放电快速和环保等优点，被广泛应用于手机、便携式电脑、照相机、摄像机等电子产品领域，而且应用领域仍在不断扩展之中，已经成为动力电池的主要选择，被誉为21世纪最具发展前景的理想能源。

2、电极是锂离子电池的重要元件之一，其性能直接决定电池效率及循环使用寿命。锂电池电极主要由电极活性材料、导电剂、粘合剂及金属集流体(铜箔或铝箔等)组成；其中粘合剂用于粘结电极活性材料和导电剂颗粒，同时将它们粘合在金属集流体表面，它的功能是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。现有的锂离子电池通常使用聚合物粘合剂作为粘合剂。为了实现较高的电池效率和较长的循环使用寿命，对聚合物粘合剂与活性物质的粘合性、电解液的耐受性以及在电化学环境下的各项性能及稳定性均有较高的要求。

3、现有的锂离子电池用粘合剂虽然在加工性能、粘结力、安全性能、充放电性能及相关的电化学性能方面得到一定的效果，但是随着电池技术的更新迭代，其性能需要的到进一步的提升。市面上的锂离子电池用粘合剂还或多或少存在极片剥离力偏低，加工性能、适配性、低温阻抗、低温放电效果、高温存储性能、常温循环性能和高温循环性能有待进一步提高的缺陷。

4、如，中国专利文献cn114031704a公开了一种偏氟乙烯聚合物，还涉及其制备方法和应用。核壳结构的聚偏氟乙烯聚合物，可以提升其用于锂电池粘结剂时的性能，如剥离强度等，特别是对电池的低温循环性能，提升效果明显，具有非常广阔的应用前景。然而，该粘结剂与电解液(主要是碳酸酯)成分不同，降低了与电极材料和sei膜的兼容性。此外，这类材料弹性模量较高，不能很好地缓冲活性物质在充放电过程中产生的体积变化，随着电池的长时间使用，不但不能保障电极的结构稳定性，而且存在活性物质易从电极脱落的风险。

5、可见，开发一种粘合力大，电解液耐受性佳，加工性能好，应用其的锂离子电池循环容量保持率高、电化学性能优异的锂离子电池用粘合剂及其制备方法符合市场需求，具有广泛的市场价值和应用前景，对促进锂电池领域的发展具有非常重要的意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种粘合力大，电解液耐受性佳，加工性能好，应用其的锂离子电池循环容量保持率高、电化学性能优异的锂离子电池用粘合剂及其制备方法。

2、本发明可以通过以下技术方案来实现：

3、根据本发明所述的一种锂离子电池用粘合剂的制备方法，包括如下步骤：

4、步骤s1、丁苯胶乳的稀释：将丁苯胶乳、水加入到反应釜中，以10-35hz的转速搅拌25-35min；

5、步骤s2、预混液的配制：将去离子水、十二烷基苯磺酸钠、碳酸氢钠、丙烯酸、丙烯酸丁酯、苯乙烯、引发剂和其它单体加入预混釜中，开启搅拌机搅拌，转速10-35hz，搅拌时长1-2h，得到预混液；

6、步骤s3、聚合：将经过步骤s2制成的预混液打入反应釜内，与稀释后的丁苯胶乳混合均匀，后用惰性气体置换反应釜内空气，再在料温60-70℃下搅拌反应3-5h，接着将料温升高至75-80℃，保温搅拌0.5h；

7、步骤s4、后处理：将料温降温至70℃，同时向反应釜内逐滴加叔丁基过氧化氢的乙醇溶液、焦亚硫酸钠的水溶液，0.8-1.2h内滴完；接着降温至40℃以下，用质量分数为10-15wt％的氢氧化钠溶液调节ph至7.0-7.5，检测合格后，依次进行过筛、分装，制得锂离子电池用粘合剂。

8、优选的，步骤s4中所述锂离子电池用粘合剂的粘度0-500厘泊(25℃)；粒径为160-320nm；玻璃化转变温度为-10～10℃。

9、优选的，步骤s1中所述丁苯胶乳为上海高桥巴斯夫分散体有限公司生产的丁苯胶乳sd614s、美国ameripol synpol公司生产的牌号为8305的rovene丁苯胶乳。

10、优选的，步骤s1中所述丁苯胶乳的固含量为50wt％。

11、优选的，步骤s1中所述丁苯胶乳、水的质量比为(160-180):(29-35)。

12、优选的，步骤s2中所述去离子水、十二烷基苯磺酸钠、碳酸氢钠、丙烯酸、丙烯酸丁酯、苯乙烯、引发剂、其它单体的质量比为(140-160):(0.6-1.0):(0.05-0.07):(5.1-5.3):(60-65):51:(0.6-0.8):(20-30)。

13、优选的，步骤s2中所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的至少一种。

14、优选的，所述其它单体为n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺、乙烯基超支化聚(氨酯-胺)、三乙烯基三甲基环三硅氮烷、n-丙烯酰吗啉按质量比(3-5):(0.5-0.8):(0.1-0.3):1混合形成的混合物。

15、优选的，所述乙烯基超支化聚(氨酯-胺)是按中国发明专利文献cn201610948190.9实施案例1中的方法制成。

16、优选的，步骤s3中所述预混液、稀释后的丁苯胶乳的质量比为(0.2-2.5):1。

17、优选的，步骤s3中所述惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气中的任意一种。

18、优选的，步骤s4中所述叔丁基过氧化氢的乙醇溶液的质量百分浓度为8wt％-12wt％；所述焦亚硫酸钠的水溶液的质量百分浓度为9wt％-10wt％。

19、优选的，步骤s4中所述叔丁基过氧化氢、焦亚硫酸钠的质量比为18:11。

20、优选的，步骤s4中所述过筛为过60-325目筛。

21、本发明的另一个目的，在于提供一种根据所述锂离子电池用粘合剂的制备方法制备得到的锂离子电池用粘合剂。

22、相比于现有技术，本发明的有益效果为：

23、(1)本发明公开的锂离子电池用粘合剂的制备方法，工艺简单，操作方便，制备效率和成品合格率高，耗能低，对设备依赖性小，适于连续规模化生产，具有较高的社会价值和经济价值。通过该制备方法制成的锂电池用粘合剂粘合力大，电解液耐受性佳，加工性能好，应用其的锂离子电池循环容量保持率高、电化学性能优异。

24、(2)本发明公开的锂离子电池用粘合剂，使用丙烯酸酯及其他单体对sbr进行改性，核部分为已聚合好的成品sbr，利用丙烯酸复穿网络，一次性引发，形成溶胀法的核壳穿梭网络，有效改善了粘结性能和使用该锂电池用粘合剂的锂电池的电化学性能。

25、(3)本发明公开的锂离子电池用粘合剂，聚合单体包括丙烯酸、丙烯酸丁酯、苯乙烯和其它单体，所述其它单体为n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺、乙烯基超支化聚(氨酯-胺)、三乙烯基三甲基环三硅氮烷、n-丙烯酰吗啉按质量比(3-5):(0.5-0.8):(0.1-0.3):1混合形成的混合物；通过这些聚合单体种类和配比的合理选取，它们之间相互配合共同作用，能增强粘结性能和应用该锂电池用粘合剂的锂电池的循环容量保持率、加工性能和电化学性能，提高电解液耐受性。