[發(fā)明專利]一種高韌性水性粘結劑及其制備方法和應用、鋰離子電池負極漿料和鋰離子電池負極

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310512314.9
• 申請日: 2023-05-09
• 公開（公告）號: CN116515032A
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發(fā)明（設計）人: 田萌;虎琳琳;王路晗
• 申請（專利權）人: 西部金屬材料股份有限公司
• 主分類號: C08F220/18
• 分類號: C08F220/18;H01M4/62;H01M10/0525;C08F220/44;C08F220/06;C08F220/28
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王苗苗

本發(fā)明提供了一種高韌性水性粘結劑及其制備方法和應用、鋰離子電池負極漿料和鋰離子電池負極，涉及鋰離子電池技術領域。本發(fā)明提供的高韌性水性粘結劑的制備原料包括柔性單體和剛性單體；所述柔性單體包括丙烯酸?2?乙基己酯、丙烯酸?2?甲氧基乙酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸異辛酯中的一種或幾種；所述剛性單體包括苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈和丙烯酸中的一種或幾種。本發(fā)明提供的高韌性水性粘結劑具有優(yōu)良的粘附性和柔韌性，可以避免電極極片的開裂和掉粉現(xiàn)象，并且可以緩解活性材料膨脹產(chǎn)生的內應力，有效地抑制活性材料碎裂造成的電極結構坍塌，維持電極結構的完整性，提升鋰離子電池的電化學穩(wěn)定性。

技術領域

本發(fā)明涉及鋰離子電池技術領域，具體涉及一種高韌性水性粘結劑及其制備方法和應用、鋰離子電池負極漿料和鋰離子電池負極。

背景技術

隨著新能源產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，電池產(chǎn)業(yè)作為新能源的上游供應鏈，正處于重要的發(fā)展機遇期。鋰電粘結劑是鋰離子電池制作體系中最重要的輔佐材料之一，在電極制作工藝中有著不可代替的作用。粘結劑作用于電極，粘結活性物質、導電助劑和集流體，保持它們之間的電子接觸，使電極極片結構穩(wěn)定，對鋰離子電池的正常使用和循環(huán)壽命產(chǎn)生重大的影響。

鋰離子電池粘結劑從主體上來看主要分為兩大類，一類是以有機溶劑作為分散劑的油溶性粘結劑，另一類是以水作為分散劑的水性粘結劑。隨著新型綠色化工理念提出之后，更為低廉、更為環(huán)保、性能同樣優(yōu)異的水性粘結劑成為鋰離子電池粘結劑的主流選擇，尤其在負極中應用最為廣泛。

目前商業(yè)化的水性粘結劑仍存在一些問題，一方面是在高面載量下會出現(xiàn)電極卷邊或者掉料現(xiàn)象，導致電極結構的不完整，影響電池循環(huán)壽命，另一方面在高能量密度的硅基負極中無法束縛硅粒子的膨脹，改善硅基負極的使用壽命。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種高韌性水性粘結劑及其制備方法和應用、鋰離子電池負極漿料和鋰離子電池負極，本發(fā)明提供的高韌性水性粘結劑可以在高面載量下維持電極結構的完整性并且針對于硅基負極可以緩解硅顆粒膨脹產(chǎn)生的內應力，有效地抑制硅顆粒碎裂造成的電極結構坍塌，維持電極結構的完整性，提升鋰離子電池的電化學穩(wěn)定性。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術方案：

本發(fā)明提供了一種高韌性水性粘結劑，所述高韌性水性粘結劑的制備原料包括柔性單體和剛性單體；

所述柔性單體包括丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸-2-甲氧基乙酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸異辛酯中的一種或幾種；所述剛性單體包括苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈和丙烯酸中的一種或幾種。

優(yōu)選地，所述柔性單體和剛性單體的摩爾比為5～9：1～5。

本發(fā)明提供了上述技術方案所述高韌性水性粘結劑的制備方法，包括以下步驟：

將柔性單體、剛性單體、第一乳化劑、第一引發(fā)劑和水混合，得到單體預乳液；

將所述單體預乳液和包含有第二乳化劑、第二引發(fā)劑和水的反應底液混合，進行聚合反應，得到高韌性水性粘結劑。

優(yōu)選地，所述單體預乳液中柔性單體和剛性單體的總濃度為20～70wt.％；第一乳化劑的濃度為0.1～1wt.％；第一引發(fā)劑的濃度為0.01～1wt.％。

優(yōu)選地，所述第二乳化劑的質量為反應底液的0.1～1wt.％；所述第二引發(fā)劑的質量為反應底液的0.01～1wt.％。

優(yōu)選地，所述聚合反應的溫度為60～80℃，聚合反應的時間為3～10h。

本發(fā)明提供了上述技術方案所述高韌性水性粘結劑或上述技術方案所述制備方法制備得到的高韌性水性粘結劑在鋰離子電池負極材料中的應用。