[发明专利]聚丙烯酸酯类光固化粘结剂及其在锂离子电池硅负极电极片中的应用

说明书

本发明公开一种聚丙烯酸酯类光固化粘结剂，由如下质量百分比的原料制备得到：50％‑90％预聚物、5％‑30％活性稀释剂、2％‑20％光引发剂。本发明还公开了聚丙烯酸酯类光固化粘结剂在制备锂离子电池硅负极电极片中的应用。本发明将聚丙烯酸酯类光固化粘结剂，特别是PUA光固化粘结剂运用于锂电池硅负极，在锂离子电池硅负极领域运用UV原位交联的方式，比起以往电池生产用粘结剂所采取的方式，UV原位交联粘结剂的粘结性能更好，交联网络更深入、致密，有利于导电性、堆积密度的提高与集流体和活性物质之间形成交联网络，能量密度的提升。

技术领域

本发明属于锂离子电池固化粘结剂技术领域，具体涉及聚丙烯酸酯类光固化粘结剂及其在锂离子电池硅负极电极片中的应用。

背景技术

粘结剂是锂离子电池极片重要的组成材料之一，是将电极片中活性物质和导电剂粘附在电极集流体上的高分子化合物，主要起到连接电极活性物质、导电剂和电极集流体的作用，保持电极结构的完整性，从而减小电极的阻抗，有利于形成稳定的SEI膜，还能保证活性物质在制备浆料时的均匀性和安全性。

但是，硅作为负极材料在充放电过程中会经历巨大的体积膨胀，对粘结剂的性能要求更加严格，传统的粘结剂如PVDF、CMC、PAA、PVA等无法缓解其体积膨胀带来的问题，而且涂片后极片的干燥速度慢。因此，不仅需要开发高效、高性能粘结剂以保持硅电极结构稳定、提高电池循环寿命，还要发展新的电极片的生产工艺，减少能耗、缩短生产时间，从而降低生产成本、提高生产效率。

目前，聚丙烯酸酯类聚合物进行光固化后主要用于胶粘剂(如专利CN101649175A、CN107446540A)，聚丙烯酸酯类胶粘剂具有固化速度快、能耗低、限制易挥发有机物质的排放等特点，被广泛用于木材、皮革、金属装饰、印刷和光纤包覆领域。但是，现有的聚丙烯酸酯类光固化胶粘剂并不能用作极片的粘结剂，而且胶粘剂与粘结剂有着巨大区别，现有聚丙烯酸酯类胶粘剂运用于极片时存在无法固化、性能不好的问题，根本问题在于无法固化，无法固化就起不到粘结效果。

发明内容

根据本发明的第一个方面，提供了一种聚丙烯酸酯类光固化粘结剂，由如下质量百分比的原料制备得到：50％-90％预聚物、5％-30％活性稀释剂、2％-20％光引发剂；其中：

预聚物为聚酯丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、环氧聚丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯中的一种；

光引发剂为硫杂蒽酮类光引发剂、2-苯基苄-2-二甲基胺-1-(4-吗啉苄苯基)丁酮、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、a,a-二甲氧基-a-苯基苯乙酮、1-羟基-环已基-苯甲酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化磷、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮中的至少两种。

光引发剂中，硫杂蒽酮类光引发剂市售型号为ITX，其CASNO.为5495-84-1或495-84-1；2-苯基苄-2-二甲基胺-1-(4-吗啉苄苯基)丁酮市售型号为369，其CASNO.为119313-12-1；苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦市售型号为819，其CASNO.为162881-26-7；a,a-二甲氧基-a-苯基苯乙酮市售型号为651，1-羟基-环已基-苯甲酮市售型号为184，其CASNO.为947-19-3；2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化磷市售型号为TPO，其CASNO.为75980-60-8；2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮市售型号为1173，其CASNO.为7473-98-5。

在一些实施方式中，光引发剂复配方式可以为，以质量比计，369：819：ITX＝(1-3)：(1-3)：1。

在一些实施方式中，光引发剂复配方式也可以为，以质量比计，184：TPO＝(2-4):1。

在一些实施方式中，光引发剂复配方式还可以为，以质量比计，907：TPO：ITX＝(1-3)：(1-3)：1。