[發(fā)明專利]一種改性水性粘結(jié)劑及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110303241.3
• 申請(qǐng)日: 2021-03-22
• 公開（公告）號(hào): CN113066982B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 雷雨;魏迪鋒;李昊;徐永剛;黃渭;王進(jìn);袁野
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 遠(yuǎn)景動(dòng)力技術(shù)（江蘇）有限公司;遠(yuǎn)景睿泰動(dòng)力技術(shù)（上海）有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/62
• 分類號(hào): H01M4/62;H01M4/136;H01M10/0525
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發(fā)明提供了一種改性水性粘結(jié)劑及其制備方法和應(yīng)用，所述改性水性粘結(jié)劑包括主體、軟單體和均聚物；其中，所述主體包括聚丙烯酸酯，所述軟單體包括共聚2?苯甲?；?3?羥基?1?丙烯和/或丙烯酸異辛酯，所述均聚物包括聚甲基丙烯酸甲酯，所述粘結(jié)劑整體粘結(jié)強(qiáng)度較高，分散性較好且在電解液中性能穩(wěn)定。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種改性水性粘結(jié)劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

當(dāng)前新能源市場(chǎng)需求上升形勢(shì)迅猛，尤其在鋰離子動(dòng)力電池領(lǐng)域，越來越多搭載鋰離子電池的電動(dòng)汽車上市，一些城市的限號(hào)政策也給了鋰電池新能源汽車非常大的發(fā)展空間。近兩年，搭載三元正極材料鋰離子電池的電動(dòng)汽車失火事故頻發(fā)，而磷酸鐵鋰（LFP）正極材料鋰離子電池因磷酸鐵鋰材料穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)與耐高溫分解特性在安全性上具有極大優(yōu)勢(shì)，另外磷酸鐵鋰材料不含重金屬，其成本亦較低，高安全性與降本是動(dòng)力/儲(chǔ)能電池市場(chǎng)技術(shù)持續(xù)發(fā)展的重點(diǎn)方向。

粘結(jié)劑將正負(fù)極材料和導(dǎo)電劑粘接于金屬集流體（鋁箔、銅箔）上，從而制備電池極片，其能夠增強(qiáng)活性材料與導(dǎo)電劑以及活性材料與集流體之間的接觸，穩(wěn)定極片結(jié)構(gòu)，是電極活性材料的連接媒介，其特性將直接影響鋰電池循環(huán)性能、快速充放能力、高溫、DCR等性能。

目前，LFP電池正極極片制備大多采用油溶性的聚偏氟乙烯（PVDF）作為粘結(jié)劑，加入N-甲基吡烷酮（NMP）作為溶劑配合使用，加入其他導(dǎo)電劑及活性物質(zhì)溶解PVDF；溶膠后將活性物質(zhì)粉料分散在膠液中，再將膠液涂覆于鋁箔表面，烘干輥壓，制備正極極片。然而PVDF+NMP油溶性體系制作電極的成本較高，另外NMP有毒性，在制作電池極片時(shí)易有NMP氣體揮發(fā)到空氣中，吸入后對(duì)人體危害極大，使用時(shí)也需投入一定成本進(jìn)行回收。

另外，水系粘結(jié)劑主要有丁苯乳液（SBR）、羥甲基纖維素（CMC）、 聚四氟乙烯乳液（PTFE）、聚丙烯酸酯（PAA）等，而市面上開發(fā)的LFP用水溶性粘結(jié)劑又普遍存在固體物質(zhì)分散不均勻，水性正極漿料一致性較差，穩(wěn)定性不高，易發(fā)生沉降等問題，其嚴(yán)重影響鋰電池性能。

CN110311139A公開了一種鋰離子電池水性粘結(jié)劑正極漿料，包括正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、水性粘結(jié)劑、分散劑和去離子水，按照正極漿料中各成分選取原料，先將正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和固體分散劑分別研磨成粉末狀，所述正極活性物質(zhì)為磷酸鐵鋰，其利用分散劑替換了N-甲基吡咯烷酮(NMP)作為分散溶劑，分散劑為一種或多種混合，提高了分散效率，解決了N-甲基吡咯烷酮(NMP)作為分散溶劑帶來的環(huán)境污染、人體傷害及高能耗和高成本問題；磷酸鐵鋰鋰離子電池規(guī)模化生產(chǎn)中，保持環(huán)保無污染和人體傷害小，提高低能耗、低成本和電池低內(nèi)阻的指標(biāo)。但是其所述水性粘結(jié)劑粘結(jié)強(qiáng)度較低，導(dǎo)致粘結(jié)劑在鋰電池中使用量較高，從而降低了極片中活性物質(zhì)含量，影響極片性能。

CN105261759A公開了一種鋰電池用水性粘結(jié)劑及其制備方法、鋰電池極片。其中，鋰電池用水性粘結(jié)劑的制備方法包括：將聚乙烯醇溶于水中，在第一攪拌狀態(tài)下攪拌至全部溶解以形成聚乙烯醇溶液，往聚乙烯醇溶液中加入引發(fā)劑，混合均勻得到混合溶液，往混合溶液中逐滴加入至少包括苯乙烯與第一單體的單體混合物，待單體混合物全部滴加完畢，在第二攪拌狀態(tài)下持續(xù)攪拌至充分反應(yīng)，得到鋰電池用水性粘結(jié)劑。但是其所述水性粘結(jié)劑在電解液中穩(wěn)定性較差，吸液率較高。

上述方案所述水性粘結(jié)劑存在有粘結(jié)強(qiáng)度低、穩(wěn)定性差或吸液率高等問題，因此，開發(fā)一種粘結(jié)強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好或吸液率低的水性粘結(jié)劑是十分必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種改性水性粘結(jié)劑，所述改性水性粘結(jié)劑包括主體、軟單體和均聚物；其中，所述主體包括聚丙烯酸酯，所述軟單體包括共聚2-苯甲?；?3-羥基-1-丙烯和/或丙烯酸異辛酯，所述均聚物包括聚甲基丙烯酸甲酯，所述粘結(jié)劑整體粘結(jié)強(qiáng)度較高，分散性較好且在電解液中性能穩(wěn)定。

為達(dá)到此發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：