[發明專利]一種鋰電池陶瓷隔膜用水性膠黏劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201710447350.6
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN107189724A
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 譚斌;曹江;廖柳輝;陳秀峰
• 申請（專利權）人: 深圳市星源材質科技股份有限公司
• 主分類號: C09J133/08
• 分類號: C09J133/08;C08F220/18;C08F212/08;C08F220/14;C08F220/44;C08F220/06;C08F220/32;C08F220/56;C08F220/54
• 代理公司: 廣東卓建律師事務所44305
• 代理人: 王今剛

技術領域

本發明涉及鋰離子電池領域，具體涉及一種用于鋰離子電池領域的陶瓷隔膜用水性膠黏劑及其制備方法。

技術背景

在鋰離子電池的中，隔膜的主要作用是使電池的正、負極分隔開來，防止兩極接觸而短路，是關鍵的內層組件之一。隔膜的性能決定了電池的界面結構、內阻等，直接影響著電池的容量、循環以及安全性能等特性，性能優異的隔膜對提高鋰離子電池的綜合性能具有重要的作用。

鋰離子電池使用的隔膜一般為聚烯烴基多孔膜，由于這種聚烯烴基多孔膜熔點低于200℃，因此它們存在如下缺陷：當電池溫度因內部或外部因素而升高時，這種隔膜會收縮或熔融，使得隔膜的體積變化。隔膜的收縮或熔融又會引起正極和負極之間的直接接觸，導致電池短路，從而引起電池燃燒爆炸等意外事故的發生。為了改善聚烯烴隔膜的熱穩定性，增強鋰離子電池的安全性能，業界的一個解決方案是在聚烯烴薄膜的單面或雙面附著由無機顆粒和粘結劑組成的多孔活性層，形成有機/無機復合薄膜。由于無機活性層具有較高的熱穩定性，因此整個復合薄膜的熱收縮被大大抑制，同時無機活性層還具有更高的機械強度，這也會減少電池中的鋰枝晶或金屬碎屑、集流體毛刺等刺破隔離膜而造成短路的機率，從而提高了電池的安全性能。但是，目前業內所使用的膠黏劑存在粘結強度差、易吸水等缺陷，所制備的鋰離子電池陶瓷涂覆隔膜陶瓷顆粒容易脫落、水分含量高，對鋰離子電池性能產生不利影響。

現有技術中LA132水性膠黏劑可作為陶瓷隔膜用粘合劑，但它主要存在以下問題：1.粘結強度低，制備的陶瓷隔膜使用過程中掉粉，大量添加時陶瓷隔膜耐熱性下降以及電池內阻增加，不利于電池的循環倍率性能；2.制備的陶瓷漿料粘度大，固含量只能做到25％，陶瓷隔膜干燥能耗成本高，生產效率低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種粘結強度高、不易吸水，又能滿足鋰離子電池陶瓷隔膜使用要求的水性膠黏劑。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種鋰電池陶瓷隔膜用水性膠黏劑，又名水性丙烯酸酯膠黏劑，是以單體、乳化劑、引發劑和去離子水為原料通過乳液聚合法制成；所述各原料的用量以質量百分數表示為：單體30～50％，乳化劑0.1～5％，引發劑0.1～2％，去離子水40～70％；

所述的單體為軟單體、硬單體和功能性單體的組合；

所述的軟單體選自下列一種或任意幾種的組合：丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸-2-乙基己酯，優選丙烯酸丁酯；

所述的硬單體選自下列一種或任意幾種的組合：苯乙烯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯腈，優選苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯；

所述的功能性單體選自下列一種或任意幾種的組合：丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酸、甲基丙烯酰胺、N-羥甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸縮水甘油酯，優選丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酸縮水甘油酯。

本發明所述的單體為硬單體、軟單體和功能性單體三者的組合，以單體質量計算，所述各單體的用量以質量百分數表示為：軟單體25～45％，硬單體35～60％，功能性單體15～40％。

所述的乳化劑為十二烷基苯磺酸鈉、辛基酚聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸鈉、十二烷基磺酸鈉中的一種或任意幾種的組合；

所述的引發劑為過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鈉中的一種或任意幾種的組合；

本發明的制備方法如下：

a)在容器中加入總量的40-60％的去離子水，加入總量的40-60％的乳化劑，加入全部的單體，攪拌30-60min，使乳化均勻，得單體預乳液。

b)在反應釜中加入剩余的去離子水，剩余的乳化劑，攪拌升溫至60-80℃，加入10-30％的單體預乳液，總量的10-30％的引發劑水溶液，聚合30-60min后，把剩余的單體預乳液和引發劑加入到反應釜中，反應3-6小時，冷卻至室溫，用氨水調節pH值至7-8后出料。

本發明揭示了一種鋰離子電池領域的陶瓷隔膜用水性膠黏劑及其制備方法，該膠粘劑采用半連續種子乳液聚合法進行制備，制得的丙烯酸酯乳液膠粘劑具有粘結強度高、水分含量低、電化學窗口寬、綠色環保等優點。采用的單體結構上所含有的羥基、羧基、酰胺基等官能團，極性較高，能與其它的化合物反應，提供后續的反應特性，使內聚強度和粘接性能得到顯著提高，且耐熱性和耐老化性能大大提高。相對現有技術固含量高、粘度小，能夠滿足高速涂布的要求；涂布后制備的陶瓷涂覆隔膜具有粘結強度大，水分含量低等優勢，在鋰離子電池裝配過程中不易掉粉，減少烘烤時間，提高鋰離子電池生產效率。

附圖說明