[發明專利]三維網絡水性復合粘結劑及其在鋰離子電池中的應用

有效

• 申請號: 202010004798.2
• 申請日: 2020-01-03
• 公開（公告）號: CN111180733B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 鄧永紅;鄭培濤;易歡;向書槐;王朝陽
• 申請（專利權）人: 南方科技大學
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產權代理有限公司 44281
• 代理人: 張海平;彭家恩

1.一種三維網絡水性復合粘結劑，其特征在于，所述三維網絡水性復合粘結劑包含水性聚合物乳液、水溶性聚合物和交聯劑，以所述三維網絡水性復合粘結劑的總重量計，所述水性聚合物乳液占5-50wt%，所述水溶性聚合物占94.5-50wt%，所述交聯劑占0.5-10wt%，所述水性聚合物乳液為乙酸乙烯酯水性共聚乳液，所述乙酸乙烯酯水性共聚乳液由乙酸乙烯酯與第一共聚單體和/或第二共聚單體制成，所述三維網絡水性復合粘結劑由所述交聯劑將所述水性聚合物乳液和所述水溶性聚合物交聯形成三維網絡型分子結構而制成，所述第一共聚單體為丙烯酸、丙烯酸酯、丙烯酰胺、二甲基丙烯酰胺和丙烯腈中的一種或多種的組合，所述第二共聚單體為乙烯、丙烯、正丁烯、異丁烯、正戊烯、異戊烯、1-己烯和1-辛烯中的一種或多種的組合，

所述乙酸乙烯酯水性共聚乳液通過包括以下步驟的制備方法制得：

使乙酸乙烯酯與所述第一共聚單體和/或所述第二共聚單體在除氧的水性體系中，在膠體保護劑存在下，在引發劑引發下，在pH 6-9、溫度40-120℃的條件下進行聚合反應3-8h，制得所述乙酸乙烯酯水性共聚乳液。

2.根據權利要求1所述的三維網絡水性復合粘結劑，其特征在于，所述水溶性聚合物為聚丙烯酸、聚丙烯酸鹽、羧甲基纖維素鈉、海藻酸鈉、果膠、卡拉膠、阿拉伯糖、透明質酸、羧基化殼聚糖、聚乙烯亞胺和聚乙烯醇中的一種或多種的組合，所述交聯劑為無機交聯劑或有機交聯劑。

3.根據權利要求2所述的三維網絡水性復合粘結劑，其特征在于，所述無機交聯劑為無機金屬陽離子Cu²⁺、Sr²⁺、Ba²⁺、Ca²⁺、Co²⁺、Fe²⁺、Cd²⁺、Mn²⁺、Cr³⁺、Fe³⁺、Al³⁺中的一種或多種的組合，所述有機交聯劑為有機過氧化物交聯劑、硅烷偶聯劑、聚乙烯吡咯烷酮中的一種或多種的組合。

4.根據權利要求1所述的三維網絡水性復合粘結劑，其特征在于，所述水性體系通過加入乳化劑進行乳化。

5.根據權利要求1所述的三維網絡水性復合粘結劑，其特征在于，

所述水性聚合物乳液中的固形物含量占所述水性聚合物乳液總重量的40-60%；

以所述水性聚合物乳液的固形物含量計，所述乙酸乙烯酯的用量占50-95wt%；

以所述水性聚合物乳液的固形物含量計，所述第一共聚單體的用量占0-30 wt%；

以所述水性聚合物乳液的固形物含量計，所述第二共聚單體的用量占0-30 wt%；

所述膠體保護劑為羥甲基纖維素和聚乙烯醇中的一種或多種的組合，以所述水性聚合物乳液的固形物含量計，所述膠體保護劑的用量占0.1-2.5 wt%；

所述引發劑為過硫酸鈉、過硫酸鉀、偶氮二異丁脒中的一種或多種的組合，以所述水性聚合物乳液的固形物含量計，所述引發劑的用量占0.1-2.5 wt%。

6.根據權利要求4所述的三維網絡水性復合粘結劑，其特征在于，所述乳化劑為十二烷基硫酸鈉和壬基酚聚氧乙烯基醚中的一種或多種的組合，以所述水性聚合物乳液的固形物含量計，所述乳化劑的用量占0.1-15 wt%。

7.根據權利要求1所述的三維網絡水性復合粘結劑，其特征在于，所述引發劑一次性加入包含乙酸乙烯酯與第一共聚單體和/或第二共聚單體的所述水性體系中進行聚合反應；或者，先使第一部分的引發劑與第一部分的乙酸乙烯酯與第一共聚單體和/或第二共聚單體在所述水性體系中進行聚合反應長達第一段時間，然后使第二部分的引發劑與第二部分的乙酸乙烯酯與第一共聚單體和/或第二共聚單體在所述水性體系中進行聚合反應長達第二段時間。

8.一種鋰離子電池負極，其特征在于，所述鋰離子電池負極包括負極基材和涂覆在所述負極基材上的負極材料，所述負極材料包含負極活性材料、導電劑和根據權利要求1-7中任一項所述的三維網絡水性復合粘結劑。