[發明專利]用于鋰離子二次電池的水性粘合劑

有效

• 申請號: 201210228225.3
• 申請日: 2012-06-26
• 公開（公告）號: CN103509500A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 寧超峰;孫洋
• 申請（專利權）人: 湖州歐美化學有限公司
• 主分類號: C09J133/08
• 分類號: C09J133/08;C08F220/18;C08F220/14;C08F220/06;C08F212/10;C08F218/08;C08F220/44;C08F220/56;C08F222/02;C08F220/04;C08F222/14;H01M10/0525;H0
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所屬領域

本發明涉及一種用于鋰離子二次電池的水性粘合劑及制備方法，以及使用該粘合劑制備的二次電池。

背景技術

新能源項目作為一項新興產業，符合國家節能減排和可持續發展的政策，對于產業結構調整和轉型具有很好的幫助。鋰離子二次電池行業作為新能源產業中的一個重要的組成部分，在這個大環境下顯得尤為重要。鋰離子二次電池廣泛用于手機、電器、電動車，甚至用于汽車，其容量及壽命對于鋰離子二次電池的使用范圍有很大的影響。

鋰離子二次電池由正負極片、電解液和隔膜組成。鋰離子二次電池的容量和壽命取決于電池極片中的活性物質性能和用于粘結活性物質的粘合劑的性能。活性物質的量越多意味著電池的容量也就越大，但是使用過程中活性物質的多少與粘結強度是一個矛盾，如何保證活性物質盡量多的情況下使用的粘合劑的量越少，這是衡量粘合劑性能的重要指標。目前普遍采用聚偏氟乙烯作為粘合劑，制備極片漿料的過程中加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)進行溶解，涂膜后NMP經烘干揮發掉。由于NMP具有毒性，對于操作人員的健康有很大的危害，同時對生產設備也有嚴格要求，所以開發高效、安全、無污染的水性粘合劑用于鋰離子二次電池領域具有非常重要的意義。

發明內容

本發明提供了一種用于鋰離子二次電池的水性粘合劑，該水性粘合劑包含：

軟單體：8％-25％，

硬單體：1％-10％，

功能性單體：0.5％-1.5％，

乳化劑：1％-6％，

引發劑：0.05％-0.2％，

緩沖劑：0.01％-0.9％，

去離子水：60％-88％，

其中，功能性單體為含有至少兩個不同官能團的單體，優選功能性單體為含有至少一個碳碳雙鍵和一個碳氧雙鍵的單體。

根據本發明的實施方式，功能性單體選自丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、順丁烯二酸、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、檸康酸、衣康酸、n-羥甲基丙烯酰胺、巴豆酸或異巴豆酸中的一種或幾種。優選地，功能性單體選自丙烯酰胺、衣康酸或檸康酸中的一種或幾種。

根據本發明的實施方式，優選水性粘合劑中軟單體的含量為9％-15％。其中，軟單體選自丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸辛酯或者甲基丙烯酸正丁酯中的一種或幾種，軟單體優選為丙烯酸丁酯和/或丙烯酸辛酯。

根據本發明的實施方式，優選水性粘合劑中硬單體的含量為3％-6％。其中，硬單體選自苯乙烯、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸或丙烯腈中的一種或幾種，硬單體優選為苯乙烯和/或丙烯腈。

根據本發明的實施方式，優選水性粘合劑中功能性單體的含量為0.6％-1.1％。

根據本發明的實施方式，優選水性粘合劑中乳化劑的含量為2％-3％，其中，乳化劑選自十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、含有12-18個碳原子且環氧數在9-30的脂肪酸聚氧乙烯醚(俗稱平平加)、聚乙烯醇、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯(俗稱吐溫)中的一種或幾種，乳化劑優選為聚乙烯醇、十二烷基硫酸鈉或聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯中的一種或幾種。

根據本發明的實施方式，優選水性粘合劑中引發劑的含量為0.09％-0.15％，其中，引發劑選自過硫酸銨、過硫酸鉀、亞硫酸氫鈉、雙氧水或硫酸亞鐵中的一種或幾種，引發劑優選為過硫酸銨和/或亞硫酸氫鈉。

根據本發明的實施方式，優選水性粘合劑中緩沖劑的含量為0.04％-0.7％，其中，緩沖劑選自碳酸氫鈉、碳酸鈉、氫氧化鈉、氫氧化鉀、磷酸二氫鈉或醋酸鈉中的一種或幾種，緩沖劑優選為氫氧化鈉。

本發明還提供了一種上述水性粘合劑的制備方法，包括：a)將選取的軟硬單體的1/5-1/2與1/3-1/2乳化劑和去離子水加入反應器，室溫攪拌乳化20-40分鐘；b)升溫到60-65℃，加入引發劑，反應20-50分鐘后開始滴加剩余的軟硬單體的一半，滴加完成后保溫20-50分鐘；c)加入剩余的乳化劑和全部的功能性單體，滴加另一半剩余的軟硬單體；滴加完成后在60-65℃下保溫2-5小時，升溫至70-75℃保溫0.5-1.5小時；d)冷卻至室溫，加入緩沖劑，出料。

本發明的目的在于提供一種對鋰離子電池用固體粉末材料有較強粘結性能，同時對于電解液又具有耐腐蝕的優良粘合劑。