[發明專利]電池隔膜涂層用粘接劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201810368741.3
• 申請日: 2018-04-23
• 公開（公告）號: CN108493387B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 汪圣龍;蔣中林
• 申請（專利權）人: 東莞市魔方新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M50/417
• 分類號: H01M50/417;H01M50/403
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 潘俊達

本發明涉及一種電池隔膜涂層用粘接劑及其制備方法，所述粘接劑包含以乙烯基?POSS為核，親水聚合物為殼的核殼結構高分子聚合物；其制備方法通過使乙烯基?POSS與親水聚合物單體的乳液聚合反應，在乙烯基?POSS上生長出具有親水性的高分子鏈段，形成以乙烯基?POSS為核，親水聚合物為殼的具有粘接作用的親水性電池隔膜涂層用粘接劑。將該粘接劑用于鋰電池陶瓷隔膜，能夠有效提高隔膜吸液/保液能力，并有效抑制陶瓷粉體的脫落；隔膜組裝成電池后，電池具有循環性能優越、離子電導率高、倍率性能優異等優點。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種電池隔膜涂層用粘接劑及其制備方法。

背景技術

隔膜是鋰離子電池的重要組成部件，隔膜的性能決定了電池的界面結構、內阻等，并直接影響電池的容量、循環性能和安全性等。陶瓷隔膜是在傳統的聚烯烴隔膜上發展起來的新型高安全性隔膜材料，陶瓷隔膜的主要制備方式是將無機粉體(如Al₂O₃、SiO₂、TiO₂等)、粘接劑等分散在溶劑中，再通過流延法或浸漬法在聚烯烴隔膜基材表面形成陶瓷涂層。陶瓷隔膜的熱收縮性能，對電解液的吸液率，浸潤性以及應用了陶瓷隔膜的鋰電池的離子電導率，容量保持和倍率性能受到無機粉體、粘接劑及制作工藝的影響。

目前對陶瓷隔膜涂層的主要研究方向包括無機粉體及其制作工藝，以及粘接劑的改性與合成，例如專利CN106186008A公布的一種鋰電池隔膜涂層用勃姆石及其水熱制備方法，專利CN103560219A公布了一種以聚多巴胺為粘接劑的陶瓷隔膜的制備方法。

其中，傳統的粘接劑，例如聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯，雖然擁有良好的機械性能、耐化學性、粘接性，但是由于其本身的疏水性，在隔膜浸潤性、電池的電化學性能方面有提升的空間；例如聚甲丙烯酸甲酯粘接劑，雖具有一定的吸液性，但粘接性能不好，容易導致隔膜陶瓷粉末的脫落，從而導致電池發生安全問題。因此，勢必需要對現有的粘接劑進行改性處理。

發明內容

本發明的目的在于：針對現有電池陶瓷隔膜粘接劑親水性差、粘接能力弱而導致的陶瓷隔膜浸潤性差、陶瓷粉末易脫落等問題，提供一種具有高親水性、高粘接性、高電化學穩定的電池隔膜涂層用粘接劑及其制備工藝。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種電池隔膜涂層用粘接劑，所述粘接劑包含以乙烯基-POSS為核，親水聚合物為殼的核殼結構高分子聚合物。

其中，多面體低聚倍半硅氧烷(POSS)是由硅(Si)、氧(O)組成的無機核(SiO_3/2)_n與有機臂共同構成的有機/無機雜化材料，具有納米尺寸效應，無機核賦予材料良好的熱穩定性和機械性，如CN105670004A公布的一種POSS基納米雜化膠束的制備方法。對于丙烯酸、丙烯腈等乙烯基親水聚合物單體來說，可以通過乳液聚合在乙烯基倍半硅氧烷上生長出親水高分子鏈，從而實現類球形核殼結構親水高分子聚合物的合成設計，如乙烯基-POSS為核，外殼為聚丙烯腈的核殼結構高分子聚合物，外圍擁有許多的極性基團，能形成多點粘結，猶如章魚的觸手，很好的將隔膜涂層中的陶瓷顆粒和基膜粘接在一起。

其中，該電池隔膜涂層用粘接劑的制備方法，包括以下步驟：

步驟(1)：配制引發劑、乳化劑、乙烯基-POSS的混合溶液：將引發劑、乳化劑按重量比0.02-0.05:2-4加入到100-150ml的去離子水中，再加入質量分數為5％的氫氧化鈉水溶液調PH至弱堿性，完全溶解后加入乙烯基-POSS單體，其中，乙烯基-POSS與引發劑重量比為0.02-0.03:0.04-0.09；

步驟(2)：乙烯基-POSS/親水聚合物核殼結構的制備：在合適的攪拌速度下，向步驟(1)混合溶液中加入親水聚合物單體，其中，乙烯基-POSS與親水聚合物單體重量比為2-4:200-600；然后在85～90℃下，恒溫反應4～8小時；