[发明专利]电池隔膜涂层用粘接剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种电池隔膜涂层用粘接剂及其制备方法，所述粘接剂包含以乙烯基‑POSS为核，亲水聚合物为壳的核壳结构高分子聚合物；其制备方法通过使乙烯基‑POSS与亲水聚合物单体的乳液聚合反应，在乙烯基‑POSS上生长出具有亲水性的高分子链段，形成以乙烯基‑POSS为核，亲水聚合物为壳的具有粘接作用的亲水性电池隔膜涂层用粘接剂。将该粘接剂用于锂电池陶瓷隔膜，能够有效提高隔膜吸液/保液能力，并有效抑制陶瓷粉体的脱落；隔膜组装成电池后，电池具有循环性能优越、离子电导率高、倍率性能优异等优点。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种电池隔膜涂层用粘接剂及其制备方法。

背景技术

隔膜是锂离子电池的重要组成部件，隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，并直接影响电池的容量、循环性能和安全性等。陶瓷隔膜是在传统的聚烯烃隔膜上发展起来的新型高安全性隔膜材料，陶瓷隔膜的主要制备方式是将无机粉体(如Al₂O₃、SiO₂、TiO₂等)、粘接剂等分散在溶剂中，再通过流延法或浸渍法在聚烯烃隔膜基材表面形成陶瓷涂层。陶瓷隔膜的热收缩性能，对电解液的吸液率，浸润性以及应用了陶瓷隔膜的锂电池的离子电导率，容量保持和倍率性能受到无机粉体、粘接剂及制作工艺的影响。

目前对陶瓷隔膜涂层的主要研究方向包括无机粉体及其制作工艺，以及粘接剂的改性与合成，例如专利CN106186008A公布的一种锂电池隔膜涂层用勃姆石及其水热制备方法，专利CN103560219A公布了一种以聚多巴胺为粘接剂的陶瓷隔膜的制备方法。

其中，传统的粘接剂，例如聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯，虽然拥有良好的机械性能、耐化学性、粘接性，但是由于其本身的疏水性，在隔膜浸润性、电池的电化学性能方面有提升的空间；例如聚甲丙烯酸甲酯粘接剂，虽具有一定的吸液性，但粘接性能不好，容易导致隔膜陶瓷粉末的脱落，从而导致电池发生安全问题。因此，势必需要对现有的粘接剂进行改性处理。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有电池陶瓷隔膜粘接剂亲水性差、粘接能力弱而导致的陶瓷隔膜浸润性差、陶瓷粉末易脱落等问题，提供一种具有高亲水性、高粘接性、高电化学稳定的电池隔膜涂层用粘接剂及其制备工艺。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种电池隔膜涂层用粘接剂，所述粘接剂包含以乙烯基-POSS为核，亲水聚合物为壳的核壳结构高分子聚合物。

其中，多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)是由硅(Si)、氧(O)组成的无机核(SiO_3/2)_n与有机臂共同构成的有机/无机杂化材料，具有纳米尺寸效应，无机核赋予材料良好的热稳定性和机械性，如CN105670004A公布的一种POSS基纳米杂化胶束的制备方法。对于丙烯酸、丙烯腈等乙烯基亲水聚合物单体来说，可以通过乳液聚合在乙烯基倍半硅氧烷上生长出亲水高分子链，从而实现类球形核壳结构亲水高分子聚合物的合成设计，如乙烯基-POSS为核，外壳为聚丙烯腈的核壳结构高分子聚合物，外围拥有许多的极性基团，能形成多点粘结，犹如章鱼的触手，很好的将隔膜涂层中的陶瓷颗粒和基膜粘接在一起。

其中，该电池隔膜涂层用粘接剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤(1)：配制引发剂、乳化剂、乙烯基-POSS的混合溶液：将引发剂、乳化剂按重量比0.02-0.05:2-4加入到100-150ml的去离子水中，再加入质量分数为5％的氢氧化钠水溶液调PH至弱碱性，完全溶解后加入乙烯基-POSS单体，其中，乙烯基-POSS与引发剂重量比为0.02-0.03:0.04-0.09；

步骤(2)：乙烯基-POSS/亲水聚合物核壳结构的制备：在合适的搅拌速度下，向步骤(1)混合溶液中加入亲水聚合物单体，其中，乙烯基-POSS与亲水聚合物单体重量比为2-4:200-600；然后在85～90℃下，恒温反应4～8小时；