[发明专利]一种水性粘结剂及其制备方法和锂离子电池

说明书

本发明公开了一种水性粘结剂及其制备方法和锂离子电池，按照重量份计，其由5‑12份阴离子表面活性剂、7.5‑12份丙烯酸铵单体、5‑15份亲水单体、2.5‑8份长烷基链疏水单体、0.2‑0.35份引发剂和65‑80份去离子水通过胶束聚合制备而成。本发明中的水性粘结剂不仅能对无机粉体和基膜产生高粘结性，还能起到对无机粉体分散和防沉的作用，大大简化了水性浆料的成分和配置流程。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种水性粘结剂及其制备方法，还涉及一种锂离子电池。

背景技术

隔膜作为锂离子电池四大关键材料(正极、负极、隔膜、电解液)之一，起到防止正负极直接接触短路又导通锂离子的作用。然而，传统的聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃微孔膜熔点较低，在受热后容易出现收缩，甚至出现破膜，引起正负极接触短路。另一方面，传统隔膜对电解液浸润性不佳，导致隔膜离子导电性能和电池循环性能的下降。

为了提高隔膜的性能，采用陶瓷涂覆隔膜是本领域常用的技术手段之一，陶瓷涂覆隔膜是在传统聚烯烃微孔膜表面涂覆一层纳米级三氧化二铝材料或其他非金属材料，然后经过特殊工艺处理使涂层与基膜紧密粘结的新型高安全性隔膜材料。由于陶瓷涂层具有良好的耐温性能及电解液亲和性能，可以显著改善隔膜在高温条件下的热收缩性能和保液性能。

现有的锂离子电池隔膜陶瓷涂层的水性浆料一般由无机粉体、分散剂、粘结剂、润湿剂、增稠剂和去离子水等配置而成。如公开号为CN106997940A的中国专利公开了一种用于锂离子电池隔膜涂覆的水性浆料及其制备方法，但该方法所制备的水性浆料成分复杂，配置流程繁琐。

发明内容

有鉴于此，本发明有必要提供一种水性粘结剂及其制备方法，由于粘结剂是陶瓷涂层水性浆料中最主体的助剂，因此，本发明从粘结剂入手，采用胶束聚合共聚丙烯酸铵单体、亲水单体和长烷基链疏水单体的技术手段，制得了一种兼具高粘性和多功能性的水性粘结剂，其用于制备水性浆料中时可起到对无机粉体分散和防沉的作用，解决现有的水性浆料成分复杂，配置流程繁琐的技术问题。此外，所制得的陶瓷涂覆隔膜陶瓷涂层粘附力大，隔膜耐温性好。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种水性粘结剂，按照重量份计，其由5-12份阴离子表面活性剂、7.5-12份丙烯酸铵单体、5-15份亲水单体、2.5-8份长烷基链疏水单体、0.2-0.35份引发剂和65-80份去离子水通过胶束聚合制备而成。

进一步的，所述阴离子表面活性剂包括十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、油酰基甲基牛磺酸钠、油酰氧基乙磺酸钠中的至少一种。

进一步的，所述亲水单体包括丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯中的至少一种。

进一步的，所述长烷基链疏水单体包括丙烯酸月桂酯、丙烯酸十六烷基酯、丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十六烷基酯、甲基丙烯酸十八烷基酯中的至少一种。

进一步的，所述引发剂包括过硫酸铵、过硫酸钾、偶氮二异丁基脒盐酸盐、亚硫酸氢钠中的至少一种。

本发明还提供了一种上述水性粘结剂的制备方法，包括以下步骤：

按照配比将阴离子表面活性剂和去离子水混合后，高速搅拌得到阴离子表面活性剂胶束溶液；

按照配比将丙烯酸铵单体、亲水单体、长烷基链疏水单体所述阴离子表面活性剂胶束溶液中，高速搅拌得到预聚液；

低速搅拌所述预聚液，并升温至45-65℃后，向所述预聚液中滴加引发剂的水溶液，滴加完成后停止搅拌，保温；

粉碎烘干，制得所述水性粘结剂。

进一步的，在制备所述阴离子表面活性剂胶束溶液的步骤中，所述高速搅拌的转速为1200-1500r/min，搅拌时间2-6h；