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锂离子电池负极性粘结剂

阅读:1014发布:2020-06-22

专利汇可以提供锂离子电池负极性粘结剂专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种 锂离子 电池 负极 水 性粘结剂,要解决的问题是提高粘接剂的粘结强度、分散性能,提高 锂离子电池 负极电性能。本发明的锂离子电池负极水性粘结剂,按 质量 百分比,由以下物质组成:亲水 单体 15.0~45.0%,疏水单体40.0~75.0%,功能性单体0.5~5.0%,反应型 表面活性剂 1.0~9.0%,引发剂0.1~4.0%,交联剂0.1~3.0%,链转移剂:0.1~0.8%。本发明与 现有技术 相比,以水为分散剂,采用亲水单体、疏水单体和功能性单体合成锂离子电池负极水性粘结剂,提高粘接剂的粘结强度,具备加 碱 增稠分散性的特性,同时特殊化学及物理交联结构可抑制极片的溶胀,用于锂离子电池负极具有浆料加工方便、性能稳定、高剥离 力 、倍率及低温电性能优点,具有工业化应用前景。,下面是锂离子电池负极性粘结剂专利的具体信息内容。

1.一种锂离子电池负极性粘结剂,其特征在于:所述锂离子电池负极水性粘结剂按质量百分比,由以下物质组成:亲水单体15.0~45.0%,疏水单体40.0~75.0%,功能性单体0.5~5.0%,反应型表面活性剂1.0~9.0%,引发剂0.1~4.0%,交联剂0.1~3.0%,链转移剂:0.1~0.8%;
所述亲水单体是指端基含有羧基或基的单体聚合物中的至少一种;
所述疏水单体是指丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯中的至少一种;
所述功能性单体为式(1)所示的端基为烯键的不饱和聚醚或不饱和聚酯:
RaO(CH2CHCH3O)m(CH2CH2O)nX-CRb=CRcH      (1)
式(1)中,Ra为CdH2d+1,
d为0~22的整数,
m为0~50的整数,
n为5~100的整数,
X为-CO、CH2,
Rb为H、CH2或-CH3,
Rc为H、CH3或-COOH;
所述反应型表面活性剂是指端基为烯键的含有亲疏水基团的不饱和脂中的至少一种;
所述引发剂是指过无机化物类、氢过氧化物类、酰类过氧化物类、二烷基过氧化物、酯类过氧化物、类过氧化物、二酸酯过氧化物、偶氮类和氧化还原类引发剂中的至少一种;
所述交联剂为含有至少两个乙烯基的化合物或含有不饱和键的有机氧烷中的至少一种;
所述链转移剂为含有硫醇基团的C5-C22的烷基硫醇或含有巯基的乙酸、丙酸C1-C22烷基酯中的至少一种;
含有硫醇基团的C5-C22的烷基硫醇为CH3(CH2)nSH,
n为4~21的整数。
含有巯基的乙酸、丙酸C1-C22烷基酯为SH(CH2)nCOO(CH2)mCH3,
n为1~2的整数,
m为0~21的整数。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池负极水性粘结剂,其特征在于:所述亲水单体是丙烯酰胺、富酸、马来酸、丙烯酸及其酸酐、甲基丙烯酸及其酸酐。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池负极水性粘结剂,其特征在于:所述疏水单体是丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸己酯、甲基丙烯酸己酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、顺丁烯二酸酐、烯丙基缩水甘油基醚、乙基丙烯酸缩水甘油酯、二甲基-间异丙烯基-苄基异氰酸酯和亚甲基丁二酸酐。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池负极水性粘结剂,其特征在于:所述功能性单体是甲基丙烯酸低级烷酯、甲基丙烯酸的羟基烷酯、聚乙二醇的乙烯基、烯丙基醚、聚丙二醇的乙烯基、烯丙基醚、聚乙二醇与聚丙二醇的乙烯基、烯丙基醚、甲基丙烯酸的聚乙二醇酯、甲基丙烯酸的聚丙二醇酯,甲基丙烯酸的聚乙二醇与聚丙二醇酯甲基丙烯酸C8-C30烷基酯、丙烯酸十二烷酯、甲基丙烯酸月桂酸酯、丙烯酸十六烷酯、丙烯酸十八烷酯、丙烯酸二十二烷酯、十二烷酸乙烯酯、十六烷酸乙烯酯、十八烷酸乙烯酯、二十二烷酸乙烯酯、十二烷基乙烯基醚、十六烷基乙烯基醚、十八烷基乙烯基醚、二十二烷基乙烯基醚、甲基丙烯酸聚乙二醇丙烯酸十二酯、甲基丙烯酸聚乙二醇十八酯。
5.根据权利要求4所述的锂离子电池负极水性粘结剂,其特征在于:所述功能性单体是丙烯酸十二烷酯、甲基丙烯酸月桂酸酯、丙烯酸十六烷酯、丙烯酸十八烷酯、丙烯酸二十二烷酯、十二烷酸乙烯酯、十六烷酸乙烯酯、十八烷酸乙烯酯、二十二烷酸乙烯酯、十二烷基乙烯基醚、十六烷基乙烯基醚、十八烷基乙烯基醚、二十二烷基乙烯基醚、甲基丙烯酸聚乙二醇丙烯酸十二酯、甲基丙烯酸聚乙二醇十八酯。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池负极水性粘结剂,其特征在于:所述反应型表面活性剂是烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯醚、烯丙基醚类磺酸盐、丙烯酰胺基磺酸盐、马来酸衍生物、烯丙基琥珀酸烷基酯磺酸钠、烯丙基聚醚、含双键的聚醚、丙烯酸聚醚磷酸酯、甲基丙烯酸聚醚磷酸酯、含双键的醇醚磷酸酯、甲基丙烯酰胺异丙基磺酸、甲基丙烯酰胺异丙基磺酸盐、含烯丙基的烷基醇醚硫酸盐、含双键的烷基醇醚硫酸盐、含双键基的双烷基磺基琥珀酸酯盐、乙烯基磺酸盐、1-丙烯氧基2-羟基丙烷磺酸钠、烷基丙烯基苯氧基聚醚硫酸盐、烯丙基聚醚磷酸酯、含双键的聚醚磷酸铵。
7.根据权利要求1所述的锂离子电池负极水性粘结剂,其特征在于:所述引发剂是过硫酸铵、过硫酸、过硫酸钠、过氧化苯甲酰BPO、过氧化十二酰LPO、过氧化月桂酰、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化叔戊酸叔丁基酯、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、叔丁基过氧化氢、过氧化苯甲酰与蔗糖、叔丁基过氧化氢与雕白、叔丁基过氧化氢与焦亚硫酸钠、过氧化苯甲酰与N,N-二甲基苯胺。过硫酸铵与亚硫酸氢钠、过硫酸钾与亚硫酸氢钠、过氧化氢与酒石酸、过氧化氢与吊白块、过硫酸铵与硫酸亚、过氧化氢与硫酸亚铁、过氧化苯甲酰与与N,N-二乙基苯胺、过氧化苯甲酰与焦磷酸亚铁、过硫酸钾与硝酸过硫酸盐与硫醇、异丙苯过氧化氢与氯化亚铁、过硫酸钾与氯化亚铁、过氧化氢与氯化亚铁、异丙苯过氧化氢与四乙烯亚胺、叔丁基过氧化氢与维生素C。
8.根据权利要求1所述的锂离子电池负极水性粘结剂,其特征在于:所述交联剂是丁二烯、异戊二烯、二乙烯基苯、双环戊二烯、二乙烯基、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、邻苯二甲酸二乙烯酯、2-8个烯丙基的蔗糖的多烯丙基醚、季戊四醇二烯丙基醚、季戊四醇三烯丙基醚、和季戊四醇四烯丙基醚、三羟甲基丙烷二烯丙基醚、三羟甲基丙烷三烯丙基、聚乙烯亚胺。
9.根据权利要求1所述的锂离子电池负极水性粘结剂,其特征在于:所述链转移剂是正十二基硫醇。
10.根据权利要求1所述的锂离子电池负极水性粘结剂,其特征在于:所述锂离子电池负极水性粘结剂采用以下方法制备得到,包括以下步骤:
一、按质量百分比,将反应型表面活性剂0.5~6.0%溶于质量为其100~150%的去离子水中,依次加入疏水单体40.0~75.0%、亲水单体15.0~45.0%、功能性单体0.5~
5.0%、交联剂0.1~3.0%、链转移剂0.1~0.8%,在转速为200~400rpm下,混合20~
60min,期间通入氮气N2,流量50~200ml/min,形成预乳液,将预乳液以1~3℃/min的升温速度,升温至60~90℃,保温30~60min;
二、将反应型表面活性剂0.5~3.0%溶于质量为其90~150%的去离子水中,转速为
200~400rpm,通入气体N2,流量为50~150ml/min,以2~3℃/min的升温速度,升温至80~
90℃,保温30~60min,得到反应型表面活性剂溶液;
三、按质量百分比,将引发剂0.05~2.0%,用去离子水配制引发剂溶液,浓度为1~
20Wt%,将保温后的预乳液和引发剂溶液同时连续滴加入反应型表面活性剂溶液中,100~
150min滴加完毕,保温0.5~1h,得到丙烯酸(酯)共聚物种子溶液;
四、按质量百分比,将引发剂0.05~2.0%,用去离子水配制引发剂溶液,浓度为1~
15Wt%,滴加加入到丙烯酸(酯)共聚物种子溶液中,持续滴加60~180min,滴加完毕,保温
0.5~3h,得到丙烯酸(酯)共聚物乳液;
五、将丙烯酸(酯)共聚物乳液以1~2℃的降温速度,降温至40~75℃,保温30~60min,自然降温至室温,持续减压抽气,使得真空度为0.07~0.09mpa,保持30~60min,然后放气至大气压,过300目滤布过滤,得到固含量为30%的水性丙烯酸(酯)共聚物乳液;
六、将30%的水性粘结剂乳液用氢氧化锂中和水性粘结剂乳液至中性pH=7~8,得到锂离子电池负极水性粘结剂。

说明书全文

锂离子电池负极性粘结剂

技术领域

[0001] 本发明涉及一种锂离子电池材料,特别是一种锂离子电池负极的粘结剂。

背景技术

[0002] 锂离子电池(锂电池,电池)是一类由锂金属或锂合金负极材料、使用非水电解质溶液的电池,是二次电池中能量密度最高、综合性能最好的电池,其市场份额自诞生之日起便逐年提升。与其他充电电池相比,锂离子电池具有高能量密度、高电压、储存寿命长、工作温度范围宽、无记忆效应的优点。锂离子电池已经占据了如手机、笔记本电脑消费电子类产品电池的主要市场,随着科学技术的发展以及人民物质文化生活水平的提高,人们对电池的需求量越来越大,对电池的性能的要求也越来越高,锂离子电池生产工艺和性能将进一步提升,占据储能电池、动电池领域的主要市场,是21世纪最具发展前景的理想能源
[0003] 电池在不同的领域对电性能的要求不同,高倍率锂离子电池具有快速充放电的特性,市场对于高倍率锂离子电池也越来越青睐,特别是在新能源汽车领域;此外,对低温性能的需求也较高,按《GB与T31486-2015电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法》,电动汽车用动力蓄电池电性能及试验,要求电池模低温下的性能为:在-20±2℃下的1C放电容量不低于初始容量的70%。负极材料是影响电池倍率和低温性能的关键因素,粘结剂作为负极材料的主要组分之一,可以将活性物质和导电剂粘结在集流体上,在电池制备过程中其用量虽然不多,对电性能具有重要的作用,高电性能的锂离子电池需要高性能的粘结剂材料与之匹配。
[0004] 市场上用于锂离子电池电极材料的粘结剂主要有油系聚偏氟乙烯PVDF、水系丁苯橡胶SBR与羧甲基纤维素钠CMC。PVDF使用时需要N-甲基吡咯烷NMP溶解,NMP溶剂挥发会污染环境;PVDF极易水解,在极片制备过程中需要严格控制水分,大大增加了电池的制作成本;在高温条件下PVDF粘结剂电化学稳定性显著降低,C-F高温分解导致电极内副反应发生,同时高温下PVDF易于被电解液溶胀。此外,PVDF的电子和离子导电性差。水性的CMC+SBR由于环境友好性,得到了广泛的应用,尤其应用在锂离子电池负极。但CMC+SBR存在较多的不足:打胶时间长、粘结强度低。
[0005] 为此,中国专利申请号201810593323.4公开了一种锂离子电池负极水性粘结剂,通过改性海藻酸钠,可减少粘结体系团聚的发生,使其稳定分散,保持粘性,提高粘胶体系抑制膨胀。但粘结体系表现出硬脆的特性,在干燥后压实和卷绕过程中容易造成开裂和掉粉,影响极片质量,会降低电芯电性能。
[0006] 中国专利申请号201810526412.7公开了一种锂电池负极水性粘结剂及制备方法、电极片制备方法,由1.5%-15%丙烯酸(盐)或丙烯酰胺与0.1%-10%单体、0.001%-1%引发剂在60%-98%的溶剂中共聚得到,具有好的工艺适应性,锂电池负极用水性粘结剂粘结能力强,循环性能稳定和容量高。但所使用溶剂大多为有机溶剂,对环境不友好,且倍率、低温电性能没有表征对比,存在应用局限性。
[0007] 中国专利申请号201810488420.7公开了一种锂离子电池负极水系粘结组合物剂及其制备工艺,采用亲水性单体、亲油性单体及不饱和链在表面活性剂(乳化剂)的作用下聚合而成,改进了乳液的电性能和粘结强度,提供乳液优异的延流特性,提高了粘结剂在负极表层的包覆率,使负极材料的微观有效粘结位增加,减少锂离子二次电池负极粘结剂使用量,同等情况下提升了机械粘结强度,但此技术方案使用的是游离小分子乳化剂,对电池性能有较大负面影响。
[0008] 中国专利申请号201410587080.5公开了一种用于锂离子电池电极材料的聚丙烯酸酯类水性粘结剂、制备方法及锂离子电池极片,粘结剂为一种交联型高固含量的聚丙烯酸酯类水性粘结剂,此粘结剂聚合物分子链段由亲水性链段和亲油性链段两部分组成,并经交联剂交联成空间网状结构。用此粘结剂制作的电极极片在充放电过程中不会出现“掉料”现象,且对锂离子电池正、负极电极材料均具有较好的粘结性能,可抑制石墨负极类材料的极片膨胀,特别是抑制基材料的极片膨胀。实施例负极极片的膨胀率≥12%,负极极片的剥离强度≤2.88696mN/mm,抑制效果不理想。
[0009] 中国专利申请号201510666414.2公开了一种锂离子电池用导电型高粘结强度水性粘结剂的制备方法,解决水性粘结剂粘结强度低、抑制极片膨胀的效果差以及导电性能差的问题,得到的粘结剂粘结强度高、抑制极片膨胀的效果和导电性能好。此技术方案高粘结强度水性粘结剂的负极极片剥离强度可达到5.50855mN/mm,内阻为20mΩ,极片膨胀率9%,极片膨胀率低有利,但剥离力偏低,所以抑制效果还需提高。
[0010] 可见,现有技术中锂离子电池负极粘结剂粘结强度、分散性能、高电性能且针对环保的问题,还不能够满足锂离子电池的需要。

发明内容

[0011] 本发明的目的是提出一种锂离子电池负极水性粘结剂,要解决的问题是提高粘接剂的粘结强度、分散性能,提高锂离子电池负极电性能,保护环境。
[0012] 本发明采用以下技术方案:一种锂离子电池负极水性粘结剂,按质量百分比,由以下物质组成:亲水单体15.0~45.0%,疏水单体40.0~75.0%,功能性单体0.5~5.0%,反应型表面活性剂1.0~9.0%,引发剂0.1~4.0%,交联剂0.1~3.0%,链转移剂:0.1~0.8%;
[0013] 所述亲水单体是指端基含有羧基或基的单体聚合物中的至少一种;
[0014] 所述疏水单体是指丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯中的至少一种;
[0015] 所述功能性单体为式(1)所示的端基为烯键的不饱和聚醚或不饱和聚酯:
[0016] RaO(CH2CHCH3O)m(CH2CH2O)nX-CRb=CRcH   (1)
[0017] 式(1)中,Ra为CdH2d+1,
[0018] d为0~22的整数,
[0019] m为0~50的整数,
[0020] n为5~100的整数,
[0021] X为-CO、CH2,
[0022] Rb为H、CH2或-CH3,
[0023] Rc为H、CH3或-COOH;
[0024] 所述反应型表面活性剂是指端基为烯键的含有亲疏水基团的不饱和脂中的至少一种;
[0025] 所述引发剂是指过无机化物类、氢过氧化物类、酰类过氧化物类、二烷基过氧化物、酯类过氧化物、酮类过氧化物、二碳酸酯过氧化物、偶氮类和氧化还原类引发剂中的至少一种;
[0026] 所述交联剂为含有至少两个乙烯基的化合物或含有不饱和键的有机硅氧烷中的至少一种;
[0027] 所述链转移剂为含有硫醇基团的C5-C22的烷基硫醇或含有巯基的乙酸、丙酸C1-C22烷基酯中的至少一种;
[0028] 含有硫醇基团的C5-C22的烷基硫醇为CH3(CH2)nSH,
[0029] n为4~21的整数。
[0030] 含有巯基的乙酸、丙酸C1-C22烷基酯为SH(CH2)nCOO(CH2)mCH3,
[0031] n为1~2的整数,
[0032] m为0~21的整数。
[0033] 本发明的亲水单体是丙烯酰胺、富酸、马来酸、丙烯酸及其酸酐、甲基丙烯酸及其酸酐。
[0034] 本发明的疏水单体是丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸己酯、甲基丙烯酸己酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、顺丁烯二酸酐、烯丙基缩水甘油基醚、乙基丙烯酸缩水甘油酯、二甲基-间异丙烯基-苄基异氰酸酯和亚甲基丁二酸酐。
[0035] 本发明的功能性单体是甲基丙烯酸低级烷酯、甲基丙烯酸的羟基烷酯、聚乙二醇的乙烯基、烯丙基醚、聚丙二醇的乙烯基、烯丙基醚、聚乙二醇与聚丙二醇的乙烯基、烯丙基醚、甲基丙烯酸的聚乙二醇酯、甲基丙烯酸的聚丙二醇酯,甲基丙烯酸的聚乙二醇与聚丙二醇酯甲基丙烯酸C8-C30烷基酯、丙烯酸十二烷酯、甲基丙烯酸月桂酸酯、丙烯酸十六烷酯、丙烯酸十八烷酯、丙烯酸二十二烷酯、十二烷酸乙烯酯、十六烷酸乙烯酯、十八烷酸乙烯酯、二十二烷酸乙烯酯、十二烷基乙烯基醚、十六烷基乙烯基醚、十八烷基乙烯基醚、二十二烷基乙烯基醚、甲基丙烯酸聚乙二醇丙烯酸十二酯、甲基丙烯酸聚乙二醇十八酯。
[0036] 本发明的功能性单体是丙烯酸十二烷酯、甲基丙烯酸月桂酸酯、丙烯酸十六烷酯、丙烯酸十八烷酯、丙烯酸二十二烷酯、十二烷酸乙烯酯、十六烷酸乙烯酯、十八烷酸乙烯酯、二十二烷酸乙烯酯、十二烷基乙烯基醚、十六烷基乙烯基醚、十八烷基乙烯基醚、二十二烷基乙烯基醚、甲基丙烯酸聚乙二醇丙烯酸十二酯、甲基丙烯酸聚乙二醇十八酯。
[0037] 本发明的反应型表面活性剂是烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯醚、烯丙基醚类磺酸盐、丙烯酰胺基磺酸盐、马来酸衍生物、烯丙基琥珀酸烷基酯磺酸钠、烯丙基聚醚、含双键的聚醚、丙烯酸聚醚磷酸酯、甲基丙烯酸聚醚磷酸酯、含双键的醇醚磷酸酯、甲基丙烯酰胺异丙基磺酸、甲基丙烯酰胺异丙基磺酸盐、含烯丙基的烷基醇醚硫酸盐、含双键的烷基醇醚硫酸盐、含双键基的双烷基磺基琥珀酸酯盐、乙烯基磺酸盐、1-丙烯氧基2-羟基丙烷磺酸钠、烷基丙烯基苯氧基聚醚硫酸盐、烯丙基聚醚磷酸酯、含双键的聚醚磷酸铵。
[0038] 本发明的引发剂是过硫酸铵、过硫酸、过硫酸钠、过氧化苯甲酰BPO、过氧化十二酰LPO、过氧化月桂酰、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化叔戊酸叔丁基酯、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、叔丁基过氧化氢、过氧化苯甲酰与蔗糖、叔丁基过氧化氢与雕白块、叔丁基过氧化氢与焦亚硫酸钠、过氧化苯甲酰与N,N-二甲基苯胺。过硫酸铵与亚硫酸氢钠、过硫酸钾与亚硫酸氢钠、过氧化氢与酒石酸、过氧化氢与吊白块、过硫酸铵与硫酸亚、过氧化氢与硫酸亚铁、过氧化苯甲酰与与N,N-二乙基苯胺、过氧化苯甲酰与焦磷酸亚铁、过硫酸钾与硝酸过硫酸盐与硫醇、异丙苯过氧化氢与氯化亚铁、过硫酸钾与氯化亚铁、过氧化氢与氯化亚铁、异丙苯过氧化氢与四乙烯亚胺、叔丁基过氧化氢与维生素C。
[0039] 本发明的交联剂是丁二烯、异戊二烯、二乙烯基苯、双环戊二烯、二乙烯基、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、邻苯二甲酸二乙烯酯、2-8个烯丙基的蔗糖的多烯丙基醚、季戊四醇二烯丙基醚、季戊四醇三烯丙基醚、和季戊四醇四烯丙基醚、三羟甲基丙烷二烯丙基醚、三羟甲基丙烷三烯丙基、聚乙烯亚胺。
[0040] 9.根据权利要求1所述的锂离子电池负极水性粘结剂,其特征在于:所述链转移剂是正十二基硫醇。
[0041] 本发明的锂离子电池负极水性粘结剂采用以下方法制备得到,包括以下步骤:
[0042] 一、按质量百分比,将反应型表面活性剂0.5~6.0%溶于质量为其100~150%的去离子水中,依次加入疏水单体40.0~75.0%、亲水单体15.0~45.0%、功能性单体0.5~5.0%、交联剂0.1~3.0%、链转移剂0.1~0.8%,在转速为200~400rpm下,混合20~
60min,期间通入氮气N2,流量50~200ml/min,形成预乳液,将预乳液以1~3℃/min的升温速度,升温至60~90℃,保温30~60min;
[0043] 二、将反应型表面活性剂0.5~3.0%溶于质量为其90~150%的去离子水中,转速为200~400rpm,通入气体N2,流量为50~150ml/min,以2~3℃/min的升温速度,升温至80~90℃,保温30~60min,得到反应型表面活性剂溶液;
[0044] 三、按质量百分比,将引发剂0.05~2.0%,用去离子水配制引发剂溶液,浓度为1~20Wt%,将保温后的预乳液和引发剂溶液同时连续滴加入反应型表面活性剂溶液中,100~150min滴加完毕,保温0.5~1h,得到丙烯酸(酯)共聚物种子溶液;
[0045] 四、按质量百分比,将引发剂0.05~2.0%,用去离子水配制引发剂溶液,浓度为1~15Wt%,滴加加入到丙烯酸(酯)共聚物种子溶液中,持续滴加60~180min,滴加完毕,保温0.5~3h,得到丙烯酸(酯)共聚物乳液;
[0046] 五、将丙烯酸(酯)共聚物乳液以1~2℃的降温速度,降温至40~75℃,保温30~60min,自然降温至室温,持续减压抽气,使得真空度为0.07~0.09mpa,保持30~60min,然后放气至大气压,过300目滤布过滤,得到固含量为30%的水性丙烯酸(酯)共聚物乳液;
[0047] 六、将30%的水性粘结剂乳液用氢氧化锂中和水性粘结剂乳液至中性pH=7~8,得到锂离子电池负极水性粘结剂。
[0048] 本发明与现有技术相比,以水为分散剂,采用亲水单体、疏水单体和功能性单体合成锂离子电池负极水性粘结剂,提高粘接剂的粘结强度,具备加增稠分散性的特性,同时特殊化学及物理交联结构可抑制极片的溶胀,用于锂离子电池负极具有浆料加工方便、性能稳定、高剥离力、倍率及低温电性能优点,采用无皂乳液聚合的方法制备得到的锂离子电池负极水性粘结剂,操作简单,容易控制,成本低,环保无污染,具有工业化应用前景。附图说明
[0049] 图1是本发明的实施例与对比例剥离力对比示意图。
[0050] 图2是本发明的实施例与对比例充放电效率对比示意图。
[0051] 图3是本发明的实施例与对比例-20℃放电与室温放电效率对比示意图。

具体实施方式

[0052] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。本发明的锂离子电池负极水性粘结剂,按质量百分比,由以下物质组成:亲水单体15.0~45.0%,疏水单体40.0~75.0%,功能性单体0.5~5.0%,反应型表面活性剂1.0~9.0%,引发剂0.1~4.0%,交联剂0.1~3.0%,链转移剂:0.1~0.8%。
[0053] 本发明的锂离子电池负极水性粘结剂,物理、化学交联结构为:
[0054]
[0055] 交联官能团之间通过物理、化学键作用形成交联网络结构。
[0056] 亲水单体是指端基含有羧基或氨基的单体聚合物中的至少一种,具体为:丙烯酰胺、富马酸、马来酸、丙烯酸及其酸酐、甲基丙烯酸及其酸酐。
[0057] 亲水单体聚集在乳胶粒外层聚合,赋予乳胶粒外壳优秀的强度、硬度、粘接性、耐溶剂性、耐候性、碱增稠性。
[0058] 疏水单体是指丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯中的至少一种。具体为:丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸己酯、甲基丙烯酸己酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、顺丁烯二酸酐、烯丙基缩水甘油基醚、乙基丙烯酸缩水甘油酯、二甲基-间异丙烯基-苄基异氰酸酯和亚甲基丁二酸酐。
[0059] 疏水单体扩散进入胶束内部,形成稳定的乳胶粒,赋予胶粒优秀的抗冲击强度、弹性、韧性。
[0060] 功能性单体为式(1)所示的端基为烯键的不饱和聚醚或不饱和聚酯:
[0061] RaO(CH2CHCH3O)m(CH2CH2O)nX-CRb=CRcH   (1)
[0062] 式(1)中,Ra为CdH2d+1,
[0063] d为0~22的整数,
[0064] m为0~50的整数,
[0065] n为5~100的整数,
[0066] X为-CO、CH2,
[0067] Rb为H、CH2或-CH3,
[0068] Rc为H、CH3或-COOH。
[0069] 功能性单体具体为:甲基丙烯酸低级烷酯、甲基丙烯酸的羟基烷酯、聚乙二醇的乙烯基、烯丙基醚、聚丙二醇的乙烯基、烯丙基醚、聚乙二醇与聚丙二醇的乙烯基、烯丙基醚、甲基丙烯酸的聚乙二醇酯、甲基丙烯酸的聚丙二醇酯,甲基丙烯酸的聚乙二醇与聚丙二醇酯甲基丙烯酸C8-C30烷基酯、丙烯酸十二烷酯、甲基丙烯酸月桂酸酯、丙烯酸十六烷酯、丙烯酸十八烷酯、丙烯酸二十二烷酯、十二烷酸乙烯酯、十六烷酸乙烯酯、十八烷酸乙烯酯、二十二烷酸乙烯酯、十二烷基乙烯基醚、十六烷基乙烯基醚、十八烷基乙烯基醚、二十二烷基乙烯基醚、甲基丙烯酸聚乙二醇丙烯酸十二酯和甲基丙烯酸聚乙二醇十八酯。
[0070] 较好为丙烯酸十二烷酯、甲基丙烯酸月桂酸酯、丙烯酸十六烷酯、丙烯酸十八烷酯、丙烯酸二十二烷酯、十二烷酸乙烯酯、十六烷酸乙烯酯、十八烷酸乙烯酯、二十二烷酸乙烯酯、十二烷基乙烯基醚、十六烷基乙烯基醚、十八烷基乙烯基醚、二十二烷基乙烯基醚、甲基丙烯酸聚乙二醇丙烯酸十二酯和甲基丙烯酸聚乙二醇十八酯。
[0071] 功能性单体的作用为提高乳液的增稠性、耐水性、耐候性和抗沾污性。
[0072] 反应型表面活性剂是指端基为烯键的含有亲疏水基团的不饱和脂中的至少一种。具体为:烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯醚、烯丙基醚类磺酸盐、丙烯酰胺基磺酸盐、马来酸衍生物、烯丙基琥珀酸烷基酯磺酸钠、烯丙基聚醚、含双键的聚醚、丙烯酸聚醚磷酸酯、甲基丙烯酸聚醚磷酸酯、含双键的醇醚磷酸酯、甲基丙烯酰胺异丙基磺酸、甲基丙烯酰胺异丙基磺酸盐、含烯丙基的烷基醇醚硫酸盐、含双键的烷基醇醚硫酸盐、含双键基的双烷基磺基琥珀酸酯盐、乙烯基磺酸盐、1-丙烯氧基2-羟基丙烷磺酸钠、烷基丙烯基苯氧基聚醚硫酸盐、烯丙基聚醚磷酸酯和含双键的聚醚磷酸铵。
[0073] 反应型表面活性剂的作用为降低水的表面张力,降低油性单体和水之间的界面张力,形成胶束,增溶单体,且离子型乳化剂胶束外围带同种电荷,产生静电斥力,形成更稳定的乳液体系。
[0074] 引发剂是指过无机氧化物类、氢过氧化物类、酰类过氧化物类、二烷基过氧化物、酯类过氧化物、酮类过氧化物、二碳酸酯过氧化物、偶氮类和氧化还原类引发剂中的至少一种。具体为:过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、过氧化苯甲酰BPO、过氧化十二酰LPO、过氧化月桂酰、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化叔戊酸叔丁基酯、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、叔丁基过氧化氢、过氧化苯甲酰与蔗糖、叔丁基过氧化氢与雕白块、叔丁基过氧化氢与焦亚硫酸钠、过氧化苯甲酰与N,N-二甲基苯胺。过硫酸铵与亚硫酸氢钠、过硫酸钾与亚硫酸氢钠、过氧化氢与酒石酸、过氧化氢与吊白块、过硫酸铵与硫酸亚铁、过氧化氢与硫酸亚铁、过氧化苯甲酰与与N,N-二乙基苯胺、过氧化苯甲酰与焦磷酸亚铁、过硫酸钾与硝酸银、过硫酸盐与硫醇、异丙苯过氧化氢与氯化亚铁、过硫酸钾与氯化亚铁、过氧化氢与氯化亚铁、异丙苯过氧化氢与四乙烯亚胺、叔丁基过氧化氢与维生素C。
[0075] 引发剂的作用为生成具有引发活性的自由基,在水中或进入胶束中引发聚合,实现链增长。
[0076] 交联剂为含有至少两个乙烯基的化合物或含有不饱和键的有机硅氧烷中的至少一种。具体为:丁二烯、异戊二烯、二乙烯基苯、双环戊二烯、二乙烯基萘、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、邻苯二甲酸二乙烯酯、2-8个烯丙基的蔗糖的多烯丙基醚、季戊四醇二烯丙基醚、季戊四醇三烯丙基醚、和季戊四醇四烯丙基醚、三羟甲基丙烷二烯丙基醚、三羟甲基丙烷三烯丙基、聚乙烯亚胺。
[0077] 交联剂的作用为生成具有三维网络结构的聚合物,提高聚合物的强度和弹性。
[0078] 链转移剂为含有硫醇基团的C5-C22的烷基硫醇或含有巯基的乙酸、丙酸C1-C22烷基酯中的至少一种。
[0079] 含有硫醇基团的C5-C22的烷基硫醇为CH3(CH2)nSH,
[0080] n为4~21的整数。
[0081] 含有巯基的乙酸、丙酸C1-C22烷基酯为SH(CH2)nCOO(CH2)mCH3,
[0082] n为1~2的整数,
[0083] m为0~21的整数。
[0084] 链转移剂的作用为控制聚合物分子量和分布。
[0085] 本发明的锂离子电池负极水性粘结剂,采用以下方法制备得到,包括以下步骤:
[0086] 一、在工作温度(10~30℃)下,按质量百分比,将反应型表面活性剂0.5~6.0%溶于质量为其100~150%的去离子水中,依次加入疏水单体40.0~75.0%、亲水单体15.0~45.0%、功能性单体0.5~5.0%、交联剂0.1~3.0%、链转移剂0.1~0.8%,在转速为200~
400rpm下,混合20~60min,期间通入氮气N2,流量50~200ml/min,进行除氧保护,形成预乳液,将预乳液以1~3℃/min的升温速度,升温至60~90℃,保温30~60min。
[0087] 本步骤为溶解、混合,形成单体液滴,液滴外围聚集反应型表面活性剂,形成稳定的单体乳状液,滴加进入底液(步骤二反应釜中的溶液)时不会从胶束中夺取反应型表面活性剂,且能适当的补充反应型表面活性剂,降低破乳,能有效的控制乳胶粒尺寸,使共聚高分子结构较为均一,过程通入氮气驱氧,能减少氧对于自由基的捕获,提升共聚物的分子量。
[0088] 二、将反应型表面活性剂0.5~3.0%溶于质量为其90~150%的去离子水中,加入到反应釜中,转速为200~400rpm,通入气体N2除氧保护,流量为50~150ml/min,以2~3℃/min的升温速度,升温至80~90℃,保温30~60min,得到反应型表面活性剂溶液。
[0089] 本步骤使反应型表面活性剂在水中预先形成稳定胶束,提供反应场所。
[0090] 三、按质量百分比,将引发剂0.05~2.0%,用去离子水配制引发剂溶液,浓度为1~20Wt%,将骤一保温后的预乳液和本步骤的引发剂溶液同时连续滴加入步骤二反应釜里的反应型表面活性剂溶液中,100~150min滴加完毕,保温0.5~1h,得到丙烯酸(酯)共聚物种子溶液。
[0091] 本步骤加入的引发剂溶液能引发疏水单体、亲水单体和功能性单体聚合,实现高分子链增长,与预乳液同时低速滴加,能有效降低亲水单体与疏水单体竞聚率相差较大的影响,使丙烯酸(酯)共聚物结构较为均一。
[0092] 四、按质量百分比,将引发剂0.05~2.0%,用去离子水配制引发剂溶液,浓度为1~15Wt%,滴加加入到步骤三反应釜溶液里的丙烯酸(酯)共聚物种子溶液中,持续滴加60~180min,滴加完毕,保温0.5~3h。
[0093] 本步骤去除残余疏水单体、亲水单体和功能性单体,提升转化率,使得(共聚物的名称)共聚物高分子分子量的进一步升高。
[0094] 五、将步骤四反应釜内的丙烯酸(酯)共聚物溶液以1~2℃的降温速度,降温至40~75℃,保温30~60min,自然降温至室温(20℃),反应完全后连接真空持续减压抽气,使得反应釜内真空度为0.07~0.09mpa,保持30~
[0095] 60min,减压除去残余单体,然后放气至大气压,过300目滤布过滤,得到固含量为30%的水性粘结剂乳液。
[0096] 本步骤去除乳液中残留的少量游离单体,过滤杂质及破乳的聚合物,减少对于负极电性能的影响。
[0097] 六、将步骤五中的30%的水性粘结剂乳液用氢氧化锂中和水性粘结剂乳液至中性pH=7~8,得到透明粘稠水性粘结剂,即锂离子电池负极水性粘结剂。
[0098] 本步骤往水性粘结剂乳液中加碱中和后,原本蜷缩的乳胶粒高聚物中的羧基变为羧酸根,消除了原本在乳胶粒羟基之间的氢键相互作用,增加了相互间的静电斥力,乳胶粒向四周展开,流体力学体积变大,粘度上升。高分子结构由原来的核壳乳胶粒结构展开成为线性的网络结构。
[0099] 本发明的锂离子电池负极水性粘结剂,采用无皂乳液聚合,最终产物中不含或含有很少的游离小分子表面活性剂,降低了表面活性剂对于电化学性能的影响;反应使用的溶剂为水,生产极片时快速干燥挥发的溶剂为水,对环境无污染。
[0100] 实施例得到的锂离子电池负极水性粘结剂,具有物理交联和化学交联的结构:大分子通过缠结、氢键和范德华力作用形成物理交联体系,交联点随机均一;含有交联官能团的疏水单体、亲水单体和功能性单体,进行链之间的化学键链接,在乳液共聚中轻度交联,高温成膜过程时进一步交联,形成化学交联。交联网络结构具有良好的支撑和分散性,耐剪切,交联点能使链段活动的难度增加,柔顺性降低,分子量增加,当溶剂渗入聚合物内时,这种结构有一定的回弹收缩力,从而具有抗溶剂性,能抑制溶胀。
[0101] 分别将实施例得到的锂离子电池负极水性粘结剂和对比例的采用的现有技术的粘结剂CMC(大赛路2200)制作锂离子电池负极极片,与丁苯橡胶SBR、导电剂Super-P、石墨按照固体质量比1.3:1.2:1:96.5配制成浆料,按现有技术分别高速分散15min和3h后,得到负极浆料。将负极浆料按现有技术用涂布机涂布在10um厚的箔上,140℃烘干,负极极片压实密度为1.68g/cm3,得到负极极片。用于测试卷曲性、分散性、粘结强度,测试电化学性能:-20℃放电与室温放电效率、倍率、首次效率。
[0102] 卷曲性测试,140℃烘干负极极片,使用度测试仪测量卷曲后极片与水平面之间的角度,角度越大说明卷曲约严重。
[0103] 分散性测试,稳态流变测试,采用旋转流变仪对负极浆料进行稳态流变性能测试,大气环境,选用直径为25mm的流变仪平板,平板间距为1mm,测试温度为25℃,剪切速率为-1 -1 -11s -100s -1s ,测定此过程中的触变恢复率,触变恢复率越大说明分散稳定性越好。
[0104] 粘结强度测试,将负极片放在60℃低于大气压的真空烘箱干燥24h,负极极片压实密度为1.68g/cm3,使用电子拉力机进行测试:取负极极片测试的带宽为20mm,样品涂膜一边用双面胶固定在不锈板上,剥离起样品的一端固定在拉力探头上,以拉伸速度为20mm/min的恒定速度,测试剥离力的大小。
[0105] 溶胀测试,极片初始重量为Wd,极片将放入电解液(EC;EMC:DEC=3:2:5)中70℃浸泡72h,取出极片称重为Ws。极片溶胀度(ESR)由以下公式计算,
[0106] ESR=(Ws-Wd)/Wd
[0107] 上式中,Ws是在电解液溶胀平衡后极片的重量;Wd为极片干重。每个试样的结果均为三次测试的平均值。
[0108] 将镍钴锰三元材料M2-C:镍钴锰三元材料M2-S按质量比8:2配制的正极材料,将正极材料:碳酸乙烯酯EC:碳酸甲乙酯EMC:碳酸二乙酯DEC按质量比92:3:5:2制作正极,1.0M锂盐、高温添加剂(中文名VC、中文名LIFSI和中文名B72)配制的电解液,隔膜为12um基膜+4um陶瓷涂层,组装后得到标称容量2200mAh的方形软包电芯,型号为554065-2200mAh,电压
2.75~4.2V,电芯的倍率放电测试方法按照“GBT 31486-2015电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法”进行测试,得到常温循环、高低温循环、倍率、充放电效率。
[0109] 实施例1
[0110] 一、在20℃工作温度下,将4.2g(4.2%)反应型表面活性剂含双键基的双烷基磺基琥珀酸酯盐M-30S,固含量50Wt%溶于58g(116%)去离子水中,依次加入疏水单体丙烯酸乙酯29.275g(58.55%)、亲水单体甲基丙烯酸15g(30%)、功能性单体甲基丙烯酸月桂酸酯2g(4%),交联剂邻苯二甲酸二乙烯酯0.052g(0.104%)、链转移剂正十二基硫醇0.048g(0.096%),转速为300rpm,30min共混均匀,期间通入氮气进行除氧保护,流量为100ml/min,形成预乳液,将预乳液以2℃/min的升温速度,升温至85℃,保温30min。
[0111] 二、将2.8g(2.8%)反应型表面活性剂含双键基的双烷基磺基琥珀酸酯盐M-30S溶于51.3g(102.6%)去离子水中,加入到反应釜中,转速为300rpm,使用N2除氧保护,流量为100ml/min,以2℃/min的升温速度,升温至86℃,保温30min,得到反应型表面活性剂溶液。
[0112] 三、用去离子水配制3g(0.15%)过硫酸铵引发剂溶液,浓度为2.5Wt%,将保温后的预乳液和引发剂溶液同时连续滴加加入反应釜里的反应型表面活性剂溶液中,150min滴加完毕,保温0.5h,得到丙烯酸(酯)共聚物种子溶液。
[0113] 四、用去离子水配制1.0g(0.1%)过硫酸铵引发剂溶液,浓度为5Wt%,滴加加入到丙烯酸(酯)共聚物种子溶液中,持续滴加120min,滴加完毕,保温2h。
[0114] 五、将步骤四反应釜内丙烯酸(酯)共聚物以2℃/min的降低速度,降温至65℃,保温30min,自然降温至室温,减压抽气,反应釜中真空度低于0.09mpa,保持30min,然后放气至大气压,过300目滤布,得到固含量为30%的水性粘结剂乳液。
[0115] 六、将固含量为30%的水性粘结剂乳液用氢氧化锂中和至pH=7.5,得到锂离子电池负极水性粘结剂。
[0116] 将实施例1的锂离子电池负极水性粘结剂与对比例的粘结剂进行对比测试,对比测试常温循环、高低温循环、倍率、充放电效率。
[0117] 卷曲性测试,实施例1极片卷曲度为25.21°,小于对比例48.24°。说明实施例1可有效改善极片高温卷曲现象。
[0118] 分散性测试,实施例1浆料触变恢复率为62.9%,高于对比例61.8%。说明实施例1浆料具有更加的分散稳定性。
[0119] 如图1所示,粘结强度测试,实施例1的极片粘结强度为15.5mN/mm,高于对比例13.4mN/mm。说明实施例1水性粘结剂可提升极片粘结强度。
[0120] 溶胀测试,实施例1极片溶胀度为23.82%,低于对比例极片的溶胀度24.73%。说明实施例1水性粘结剂可有效抑制极片溶胀。
[0121] 如图2所示,电池的倍率性能,在0.5C,1C,2C,3C放电条件下,实施例1的效率分别为94.6%,92.6%,90.2%,89.3%,对比例的效率为93%,90.3%,88.4%,87.4%,说明实施例1水性粘结剂能提高电池的倍率性能。
[0122] 如图3所示,-20℃放电效率,实施例1的放电效率为73.1%,高于对比例中的放电效率71.8%。说明实施例1具备更优的低温性能。
[0123] 实施例2
[0124] 一、在20℃工作温度下,将3.5g(3.5%)反应型表面活性剂含双键基的双烷基磺基琥珀酸酯盐M-30S,固含量50Wt%溶于60g(120%)去离子水中,依次加入疏水单体丙烯酸乙酯28.073g(56.15%)、亲水单体甲基丙烯酸17g(34%)、功能性单体甲基丙烯酸月桂酸酯1.5g(3%),交联剂邻苯二甲酸二乙烯酯0.056g(0.112%)、链转移剂正十二基硫醇0.096g(0.192%),转速为300rpm,30min共混均匀,期间通入氮气进行除氧保护,流量为100ml/min,形成预乳液,将预乳液以2℃/min的升温速度,升温至85℃,保温30min。
[0125] 二、将2.8g(2.8%)反应型表面活性剂含双键基的双烷基磺基琥珀酸酯盐M-30S溶于51.7g(103.4%)去离子水中,加入到反应釜中,转速为300rpm,使用N2除氧保护,流量为100ml/min,以3℃/min的升温速度,升温至86℃,保温60min,得到反应型表面活性剂溶液。
[0126] 三、用去离子水配制3g(0.15%)过硫酸铵引发剂溶液,浓度为2.5Wt%,将保温后的预乳液和引发剂溶液同时连续滴加加入反应釜里的反应型表面活性剂溶液中,150min滴加完毕,保温0.5h,得到丙烯酸(酯)共聚物种子溶液。
[0127] 四、用去离子水配制1.0g(0.1%)过硫酸铵引发剂溶液,浓度为5Wt%,滴加加入到丙烯酸(酯)共聚物种子溶液中,持续滴加120min,滴加完毕,保温2h。
[0128] 五、将步骤四反应釜内丙烯酸(酯)共聚物以2℃/min的降低速度,降温至65℃,保温30min,自然降温至室温,减压抽气,反应釜中真空度低于0.09mpa,保持30min,然后放气至大气压,过300目滤布,得到固含量为30%的水性粘结剂乳液。
[0129] 六、将固含量为30%的水性粘结剂乳液用氢氧化锂中和至pH=7.5,得到锂离子电池负极水性粘结剂。
[0130] 将实施例2的锂离子电池负极水性粘结剂进行测试,测试常温循环、高低温循环、倍率、充放电效率。
[0131] 卷曲性测试,实施例2极片卷曲度为23.14°,小于对比例48.24°。说明实施例2可有效改善极片高温卷曲现象。
[0132] 分散性测试,实施例2浆料触变恢复率为63.8%,高于对比例61.8%。说明实施例2浆料具有更加的分散稳定性。
[0133] 如图1所示,粘结强度测试,实施例2的极片粘结强度为18.3mN/mm,高于对比例13.4mN/mm。说明实施例2水性粘结剂可提升极片粘结强度。
[0134] 溶胀测试,实施例2极片溶胀度为23.61%,低于对比例极片的溶胀度24.73%。说明实施例2水性粘结剂可有效抑制极片溶胀。
[0135] 如图2所示,电池的倍率性能,在0.5C,1C,2C,3C放电条件下,实施例2的效率分别为93.5%,91.0%,89.6%,88.0%,对比例的效率为93%,90.3%,88.4%,87.4%,说明实施例2水性粘结剂能提高电池的倍率性能。
[0136] 如图3所示,-20℃放电效率,实施例2的放电效率为72.4%,高于对比例中的放电效率71.8%。说明实施例2具备更优的低温性能。
[0137] 实施例3
[0138] 一、在20℃工作温度下,将3.5g(1.75%)反应型表面活性剂含烯丙基的烷基醇醚硫酸盐NRS1025,固含量25Wt%溶于60g(120%)去离子水中,依次加入疏水单体丙烯酸乙酯29.456g(58.91%)、亲水单体甲基丙烯酸17g(34%)、功能性单体甲基丙烯酸聚乙二醇十八酯1.5g(3%),交联剂邻苯二甲酸二乙烯酯0.056g(0.112%)、链转移剂正十二基硫醇
0.096g(0.192%),转速为300rpm,30min共混均匀,期间通入氮气进行除氧保护,流量为
100ml/min,形成预乳液,将预乳液以2℃/min的升温速度,升温至85℃,保温30min。
[0139] 二、将3.5g(1.75%)反应型表面活性剂含烯丙基的烷基醇醚硫酸盐NRS1025溶于46.5g(93%)去离子水中,加入到反应釜中,转速为300rpm,使用N2除氧保护,流量为100ml/min,以1.5℃/min的升温速度,升温至86℃,保温40min,得到反应型表面活性剂溶液。
[0140] 三、用去离子水配制4g(0.18%)过硫酸铵引发剂溶液,浓度为2.3Wt%,将保温后的预乳液和引发剂溶液同时连续滴加加入反应釜里的反应型表面活性剂溶液中,150min滴加完毕,保温0.5h,得到丙烯酸(酯)共聚物种子溶液。
[0141] 四、用去离子水配制1.0g(0.1%)过硫酸铵引发剂溶液,浓度为5Wt%,滴加加入到丙烯酸(酯)共聚物种子溶液中,持续滴加120min,滴加完毕,保温2h。
[0142] 五、将步骤四反应釜内丙烯酸(酯)共聚物以2℃/min的降低速度,降温至65℃,保温30min,自然降温至室温,减压抽气,反应釜中真空度低于0.09mpa,保持30min,然后放气至大气压,过300目滤布,得到固含量为30%的水性粘结剂乳液。
[0143] 六、将固含量为30%的水性粘结剂乳液用氢氧化锂中和至pH=7.5,得到锂离子电池负极水性粘结剂。
[0144] 将实施例3的锂离子电池负极水性粘结剂进行测试,测试常温循环、高低温循环、倍率、充放电效率。
[0145] 卷曲性测试,实施例3极片卷曲度为22.25°,小于对比例48.24°。说明实施例3可有效改善极片高温卷曲现象。
[0146] 分散性测试,实施例3浆料触变恢复率为63.4%,高于对比例61.8%。说明实施例3浆料具有更加的分散稳定性。
[0147] 如图1所示,粘结强度测试,实施例3的极片粘结强度为17.2mN/mm,高于对比例13.4mN/mm。说明实施例3水性粘结剂可提升极片粘结强度。
[0148] 溶胀测试,实施例3极片溶胀度为22.92%,低于对比例极片的溶胀度24.73%。说明实施例3水性粘结剂可有效抑制极片溶胀。
[0149] 如图2所示,电池的倍率性能,在0.5C,1C,2C,3C放电条件下,实施例3的效率分别为94.6%,93.0%,91.1%,89.7%,对比例的效率分别为93%,90.3%,88.4%,87.4%,说明实施例3水性粘结剂能提高电池的倍率性能。
[0150] 如图3所示,-20℃放电效率,实施例3的放电效率为73.8%,高于对比例中的放电效率71.8%。说明实施例3具备更优的低温性能。
[0151] 实施例4
[0152] 一、在20℃工作温度下,将4.2g(2.1%)反应型表面活性剂含烯丙基的烷基醇醚硫酸盐NRS1025,固含量25Wt%溶于60g(120%)去离子水中,依次加入疏水单体丙烯酸乙酯20g(40%)、丙烯酸异辛酯8.976g(17.95%)、亲水单体甲基丙烯酸17g(34%)、功能性单体甲基丙烯酸聚乙二醇十八酯2.0g(4%),交联剂邻苯二甲酸二乙烯酯0.056g(0.112%)、链转移剂正十二基硫醇0.096g(0.192%),转速为300rpm,30min共混均匀,期间通入氮气进行除氧保护,流量为100ml/min,形成预乳液,将预乳液以2℃/min的升温速度,升温至85℃,保温30min。
[0153] 二、将2.8g(1.4%)反应型表面活性剂含烯丙基的烷基醇醚硫酸盐NRS1025溶于46.5%g(93%)去离子水中,加入到反应釜中,转速为300rpm,使用N2除氧保护,流量为
100ml/min,以2℃/min的升温速度,升温至86℃,保温50min,得到反应型表面活性剂溶液。
[0154] 三、用去离子水配制4g(0.14%)过硫酸铵引发剂溶液,浓度为1.8Wt%,将保温后的预乳液和引发剂溶液同时连续滴加加入反应釜里的反应型表面活性剂溶液中,150min滴加完毕,保温0.5h,得到丙烯酸(酯)共聚物种子溶液。
[0155] 四、用去离子水配制1.0g(0.1%)过硫酸铵引发剂溶液,浓度为5Wt%,滴加加入到丙烯酸(酯)共聚物种子溶液中,持续滴加120min,滴加完毕,保温2h。
[0156] 五、将步骤四反应釜内丙烯酸(酯)共聚物以2℃/min的降低速度,降温至65℃,保温30min,自然降温至室温,减压抽气,反应釜中真空度低于0.09mpa,保持30min,然后放气至大气压,过300目滤布,得到固含量为30%的水性粘结剂乳液。
[0157] 六、将固含量为30%的水性粘结剂乳液用氢氧化锂中和至pH=7.5,得到锂离子电池负极水性粘结剂。
[0158] 将实施例4的锂离子电池负极水性粘结剂进行测试,测试常温循环、高低温循环、倍率、充放电效率。
[0159] 卷曲性测试,实施例4极片卷曲度为19.64°,小于对比例48.24°。说明实施例4可有效改善极片高温卷曲现象。
[0160] 分散性测试,实施例4浆料触变恢复率为62.8%,高于对比例61.8%。说明实施例4浆料具有更加的分散稳定性。
[0161] 如图1所示,粘结强度测试,实施例4的极片粘结强度为13.8mN/mm,高于对比例13.4mN/mm。说明实施例4水性粘结剂可提升极片粘结强度。
[0162] 溶胀测试,实施例4极片溶胀度为24.19%,低于对比例极片的溶胀度24.73%。说明实施例4水性粘结剂可有效抑制极片溶胀。
[0163] 如图2所示,倍率性能,在0.5C,1C,2C,3C充放电条件下,实施例4的效率分别为95.0%,93.1%,91.4%,90.1%,对比例的效率为93.0%,90.3%,88.4%,87.4%,说明实施例4水性粘结剂能提高电池的倍率性能。
[0164] 如图3所示,-20℃放电效率,实施例4的放电效率为72.6%,高于对比例中的放电效率71.8%。说明实施例4具备更优的低温性能。
[0165] 实施例5
[0166] 一、在20℃工作温度下,将4.2g(2.1%)反应型表面活性剂含双键基的烷基醇醚硫酸盐NRS1230,固含量25Wt%溶于60g(120%)去离子水中,依次加入疏水单体丙烯酸乙酯15g(30%)、丙烯酸异辛酯9.342g(18.68%)、丙烯腈7g(14%)、亲水单体甲基丙烯酸15g(30%)、功能性单体甲基丙烯酸聚乙二醇十八酯1.6g(3.2%),交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.050g(0.1%)、链转移剂正十二基硫醇0.096g(0.192%),转速为300rpm,30min共混均匀,期间通入氮气进行除氧保护,流量为100ml/min,形成预乳液,将预乳液以2℃/min的升温速度,升温至85℃,保温30min。
[0167] 二、将2.8g(1.4%)反应型表面活性剂含双键基的烷基醇醚硫酸盐NRS1230溶于46%g(92%)去离子水中,加入到反应釜中,转速为300rpm,使用N2除氧保护,流量为100ml/min,以2℃/min的升温速度,升温至86℃,保温30min,得到反应型表面活性剂溶液。
[0168] 三、用去离子水配制4g(0.144%)过硫酸铵引发剂溶液,浓度为1.8Wt%,将保温后的预乳液和引发剂溶液同时连续滴加加入反应釜里的反应型表面活性剂溶液中,150min滴加完毕,保温0.5h,得到丙烯酸(酯)共聚物种子溶液。
[0169] 四、用去离子水配制1.5g(0.18%)过硫酸铵引发剂溶液,浓度为6Wt%,滴加加入到丙烯酸(酯)共聚物种子溶液中,持续滴加120min,滴加完毕,保温2h。
[0170] 五、将步骤四反应釜内丙烯酸(酯)共聚物以2℃/min的降低速度,降温至65℃,保温30min,自然降温至室温,减压抽气,反应釜中真空度低于0.09mpa,保持30min,然后放气至大气压,过300目滤布,得到固含量为30%的水性粘结剂乳液。
[0171] 六、将固含量为30%的水性粘结剂乳液用氢氧化锂中和至pH=7.5,得到锂离子电池负极水性粘结剂。
[0172] 将实施例5的锂离子电池负极水性粘结剂进行测试,测试常温循环、高低温循环、倍率、充放电效率。
[0173] 卷曲性测试,实施例5极片卷曲度为20.36°,小于对比例48.24°。说明实施例5可有效改善极片高温卷曲现象。
[0174] 分散性测试,实施例5浆料触变恢复率为64.2%,高于对比例61.8%。说明实施例5浆料具有更加的分散稳定性。
[0175] 如图1所示,粘结强度测试,实施例5的极片粘结强度为23.6mN/mm,高于对比例13.4mN/mm。说明实施例5水性粘结剂可提升极片粘结强度。
[0176] 溶胀测试,实施例5极片溶胀度为23.44%,低于对比例极片的溶胀度24.73%。说明实施例5水性粘结剂可有效抑制极片溶胀。
[0177] 如图2所示,电池的倍率性能,在0.5C,1C,2C,3C放电条件下,实施例5的效率分别为96.1%,94.1%,92.6%,91.1%,对比例的效率为93.0%,90.3%,88.4%,87.4%,说明实施例5水性粘结剂能提高电池的倍率性能。
[0178] 如图3所示,-20℃放电效率,实施例5的放电效率为74.6%,高于对比例中的放电效率71.8%。说明实施例5具备更优的低温性能。
[0179] 实施例6
[0180] 一、在20℃工作温度下,将4.2g(21%)反应型表面活性剂含双键基的烷基醇醚硫酸盐NRS1230,溶于60g(120%)去离子水中,依次加入疏水单体丙烯酸乙酯15g(30%)、丙烯酸异辛酯10.1265g、丙烯腈7g(14%)、亲水单体甲基丙烯酸10g(20%)、丙烯酰胺5g(10%)、功能性单体甲基丙烯酸聚乙二醇十八酯0.8g(1.6%),交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.050g(0.1%)、链转移剂正十二基硫醇0.096g(0.192%),转速为300rpm,30min共混均匀,期间通入氮气进行除氧保护,流量为100ml/min,形成预乳液,将预乳液以2℃/min的升温速度,升温至85℃,保温30min。
[0181] 二、将2.8g(1.4%)反应型表面活性剂含双键基的烷基醇醚硫酸盐NRS1230溶于46.5%g(93%)去离子水中,加入到反应釜中,转速为300rpm,使用N2除氧保护,流量为
100ml/min,以2℃/min的升温速度,升温至86℃,保温30min,得到反应型表面活性剂溶液。
[0182] 三、用去离子水配制3.5g(0.175%)过硫酸铵引发剂溶液,浓度为2.5Wt%,将保温后的预乳液和引发剂溶液同时连续滴加加入反应釜里的反应型表面活性剂溶液中,150min滴加完毕,保温0.5h,得到丙烯酸(酯)共聚物种子溶液。
[0183] 四、用去离子水配制1.5g(0.18%)过硫酸铵引发剂溶液,浓度为6Wt%,滴加加入到丙烯酸(酯)共聚物种子溶液中,持续滴加120min,滴加完毕,保温2h。
[0184] 五、将步骤四反应釜内丙烯酸(酯)共聚物以2℃/min的降低速度,降温至65℃,保温30min,自然降温至室温,减压抽气,反应釜中真空度低于0.09mpa,保持30min,然后放气至大气压,过300目滤布,得到固含量为30%的水性粘结剂乳液。
[0185] 六、将固含量为30%的水性粘结剂乳液用氢氧化锂中和至pH=7.5,得到锂离子电池负极水性粘结剂。
[0186] 将实施例6的锂离子电池负极水性粘结剂进行测试,测试常温循环、高低温循环、倍率、充放电效率。
[0187] 卷曲性测试,实施例6极片卷曲度为21.04°,小于对比例48.24°。说明实施例6可有效改善极片高温卷曲现象。
[0188] 分散性测试,实施例6浆料触变恢复率为64.6%,高于对比例61.8%。说明实施例6浆料具有更加的分散稳定性。
[0189] 如图1所示,粘结强度测试,实施例6的极片粘结强度为25.7mN/mm,高于对比例13.4mN/mm。说明实施例6水性粘结剂可提升极片粘结强度。
[0190] 溶胀测试,实施例6极片溶胀度为23.06%,低于对比例极片的溶胀度24.73%。说明实施例6水性粘结剂可有效抑制极片溶胀。
[0191] 如图2所示,电池的倍率性能,在0.5C,1C,2C,3C放电条件下,实施例6的效率分别为95.8%,94.1%,92.7%,91.3%,对比例的效率为93.0%,90.3%,88.4%,87.4%,说明实施例6水性粘结剂能提高电池倍率性能。
[0192] 如图3所示,-20℃放电效率,实施例6的放电效率为74.4%,高于对比例中的放电效率71.8%。说明实施例6具备更优的低温性能。
[0193] 实施例7
[0194] 一、在20℃工作温度下,将2.8g(5.6%)反应型表面活性剂烯丙基聚醚磷酸酯V-100P,溶于60g(120%)去离子水中,依次加入疏水单体丙烯酸乙酯15g(30%)、丙烯酸异辛酯7.6765g(15.353%)、丙烯腈7g(14%)、亲水单体甲基丙烯酸10g(20%)、丙烯酰胺5g(10%)、功能性单体甲基丙烯酸聚乙二醇十八酯0.8g(1.6%),交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.050g(0.1%)、链转移剂正十二基硫醇0.096g(0.192%),转速为300rpm,30min共混均匀,期间通入氮气进行除氧保护,流量为100ml/min,形成预乳液,将预乳液以2℃/min的升温速度,升温至85℃,保温30min。
[0195] 二、将1.4g(2.8%)反应型表面活性剂烯丙基聚醚磷酸酯V-100P溶于51.8g(103.6%)去离子水中,加入到反应釜中,转速为300rpm,使用N2除氧保护,流量为100ml/min,以2℃/min的升温速度,升温至86℃,保温30min,得到反应型表面活性剂溶液。
[0196] 三、用去离子水配制3.5g(0.175%)过硫酸铵引发剂溶液,浓度为2.5Wt%,将保温后的预乳液和引发剂溶液同时连续滴加加入反应釜里的反应型表面活性剂溶液中,150min滴加完毕,保温0.5h,得到丙烯酸(酯)共聚物种子溶液。
[0197] 四、用去离子水配制1.5g(0.18%)过硫酸铵引发剂溶液,浓度为6Wt%,滴加加入到丙烯酸(酯)共聚物种子溶液中,持续滴加120min,滴加完毕,保温2h。
[0198] 五、将步骤四反应釜内丙烯酸(酯)共聚物以2℃/min的降低速度,降温至65℃,保温30min,自然降温至室温,减压抽气,反应釜中真空度低于0.09mpa,保持30min,然后放气至大气压,过300目滤布,得到固含量为30%的水性粘结剂乳液。
[0199] 六、将固含量为30%的水性粘结剂乳液用氢氧化锂中和至pH=7.5,得到锂离子电池负极水性粘结剂。
[0200] 将实施例7的锂离子电池负极水性粘结剂进行测试,测试常温循环、高低温循环、倍率、充放电效率。
[0201] 卷曲性测试,实施例7极片卷曲度为16.18°,小于对比例48.24°。说明实施例7可有效改善极片高温卷曲现象。
[0202] 分散性测试,实施例7浆料触变恢复率为65.6%,高于对比例61.8%。说明实施例7浆料具有更加的分散稳定性。
[0203] 如图1所示,粘结强度测试,实施例7的极片粘结强度为25.9mN/mm,高于对比例13.4mN/mm。说明实施例7水性粘结剂可提升极片粘结强度。
[0204] 溶胀测试,实施例7极片溶胀度为22.32%,低于对比例极片的溶胀度24.73%。说明实施例7水性粘结剂可有效抑制极片溶胀。
[0205] 如图2所示,电池的倍率性能,在0.5C,1C,2C,3C放电条件下,实施例7的效率分别为96.8%,94.6%,93.6%,92.2%,对比例的效率为93.0%,90.3%,88.4%,87.4%,说明实施例7水性粘结剂能提高电池的倍率性能。
[0206] 如图3所示,-20℃放电效率,实施例7的放电效率为75.8%,高于对比例中的放电效率71.8%。说明实施例7具备更优的低温性能。
[0207] 在实施例1~7中,
[0208] 亲水单体应用了丙烯酰胺、甲基丙烯酸。
[0209] 富马酸、马来酸、丙烯酸及其酸酐、甲基丙烯酸酸酐,与丙烯酰胺、甲基丙烯酸具有相同的不饱和羧酸或不饱和氨基结构,水溶性强,具有优秀的增稠分散性,能降低浆料的分散时间,提高生产效率。粘结力强,能提高活性物质脱嵌锂过程的稳定性,在电池循环过程中能提高锂电池的电化学性能和安全,故适用于本发明。
[0210] 疏水单体应用了丙烯酸乙酯、丙烯酸异辛酯、丙烯腈。
[0211] 丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸己酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸异辛酯、、甲基丙烯腈、丙烯缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、顺丁烯二酸酐、烯丙基缩水甘油基醚、乙基丙烯酸缩水甘油酯、二甲基-间异丙烯基-苄基异氰酸酯和亚甲基丁二酸酐,与丙烯酸乙酯、丙烯酸异辛酯、丙烯腈具有相同的不饱和酯基、不饱和氰基结构,或者含有不饱和酸酐结构。水溶性小,与亲水单体形成亲水亲油平衡,具有一定的柔性,降低了极片生产高温快速干燥的开裂现象,提高了极片的质量和生产效率,故适用于本发明。
[0212] 功能性单体应用了甲基丙烯酸月桂酸酯、甲基丙烯酸聚乙二醇十八酯。
[0213] 甲基丙烯酸低级烷酯、甲基丙烯酸的羟基烷酯、聚乙二醇的乙烯基、烯丙基醚、聚丙二醇的乙烯基、烯丙基醚、聚乙二醇与聚丙二醇的乙烯基、烯丙基醚、甲基丙烯酸的聚乙二醇酯、甲基丙烯酸的聚丙二醇酯,甲基丙烯酸的聚乙二醇与聚丙二醇酯甲基丙烯酸C8-C30烷基酯、丙烯酸十二烷酯、丙烯酸十六烷酯、丙烯酸十八烷酯、丙烯酸二十二烷酯、十二烷酸乙烯酯、十六烷酸乙烯酯、十八烷酸乙烯酯、二十二烷酸乙烯酯、十二烷基乙烯基醚、十六烷基乙烯基醚、十八烷基乙烯基醚、二十二烷基乙烯基醚、甲基丙烯酸聚乙二醇丙烯酸十二酯,与甲基丙烯酸月桂酸酯、甲基丙烯酸聚乙二醇十八酯具有相同的甲基丙烯酸类聚氧乙烯醚烷基酯结构,或者具有丙烯酸类氟代烷基酯结构,具有增稠性,可降低浆料分散时间,提高浆料稳定性,提高极片生产效率,故适用于本发明。
[0214] 较好为丙烯酸十二烷酯、甲基丙烯酸月桂酸酯、丙烯酸十六烷酯、丙烯酸十八烷酯、丙烯酸二十二烷酯、十二烷酸乙烯酯、十六烷酸乙烯酯、十八烷酸乙烯酯、二十二烷酸乙烯酯、十二烷基乙烯基醚、十六烷基乙烯基醚、十八烷基乙烯基醚、二十二烷基乙烯基醚、甲基丙烯酸聚乙二醇丙烯酸十二酯和甲基丙烯酸聚乙二醇十八酯,这些单体具有较长的疏水链段,可更好的实现增稠分散。
[0215] 反应型表面活性剂用于了含烯丙基的烷基醇醚硫酸盐、含双键的烷基醇醚硫酸盐、含双键基的双烷基磺基琥珀酸酯盐、烯丙基聚醚磷酸酯。
[0216] 烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯醚、烯丙基醚类磺酸盐、丙烯酰胺基磺酸盐、马来酸衍生物、烯丙基琥珀酸烷基酯磺酸钠、烯丙基聚醚、含双键的聚醚、丙烯酸聚醚磷酸酯、甲基丙烯酸聚醚磷酸酯、含双键的醇醚磷酸酯、甲基丙烯酰胺异丙基磺酸、甲基丙烯酰胺异丙基磺酸盐、乙烯基磺酸盐、1-丙烯氧基2-羟基丙烷磺酸钠、烷基丙烯基苯氧基聚醚硫酸盐、含双键的聚醚磷酸铵,与含烯丙基的烷基醇醚硫酸盐、含双键的烷基醇醚硫酸盐、含双键基的双烷基磺基琥珀酸酯盐、烯丙基聚醚磷酸酯具有相同的端基为烯键的含有亲疏水基团的不饱和脂结构,其使水性粘结剂表面张力小,能实现快速干燥不卷曲开裂,提高极片的质量和生产效率,故适用于本发明。
[0217] 引发剂用于了过硫酸铵。
[0218] 过硫酸钾、过硫酸钠、过氧化苯甲酰BPO、过氧化十二酰LPO、过氧化月桂酰、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化叔戊酸叔丁基酯、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、叔丁基过氧化氢、过氧化苯甲酰与蔗糖、叔丁基过氧化氢与雕白块、叔丁基过氧化氢与焦亚硫酸钠、过氧化苯甲酰与N,N-二甲基苯胺。过硫酸铵与亚硫酸氢钠、过硫酸钾与亚硫酸氢钠、过氧化氢与酒石酸、过氧化氢与吊白块、过硫酸铵与硫酸亚铁、过氧化氢与硫酸亚铁、过氧化苯甲酰与与N,N-二乙基苯胺、过氧化苯甲酰与焦磷酸亚铁、过硫酸钾与硝酸银、过硫酸盐与硫醇、异丙苯过氧化氢与氯化亚铁、过硫酸钾与氯化亚铁、过氧化氢与氯化亚铁、异丙苯过氧化氢与四乙烯亚胺、叔丁基过氧化氢与维生素C,与过硫酸铵具有相同的过氧键结构,或者含有偶氮类和氧化还原类结构,能生成有引发活性的自由基,引发聚合反应,故适用于本发明。
[0219] 交联剂应用了N,N-亚甲基双丙烯酰胺、邻苯二甲酸二乙烯酯。
[0220] 丁二烯、异戊二烯、二乙烯基苯、双环戊二烯、二乙烯基萘、2-8个烯丙基的蔗糖的多烯丙基醚、季戊四醇二烯丙基醚、季戊四醇三烯丙基醚、和季戊四醇四烯丙基醚、三羟甲基丙烷二烯丙基醚、三羟甲基丙烷三烯丙基、聚乙烯亚胺,与N,N-亚甲基双丙烯酰胺、邻苯二甲酸二乙烯酯具有相同的两个以上乙烯基的化合物,或含有不饱和键的有机硅氧烷结构,能与亲水单体、疏水单体、功能性单体聚合生成三维网络结构,这种结构能抑制负极极片在电池循环过程中在电解液中的溶胀,能提高锂电池的电化学性能,故适用于本发明。
[0221] 链转移剂应用了正十二基硫醇。
[0222] 含有硫醇基团的C5-C22的烷基硫醇或含有巯基的乙酸、丙酸C1-C22烷基酯中的至少一种,与正十二基硫醇具有相同的巯基基团结构,化学性质活泼,能终止大分子活性链自由基,同时本身生成新的自由基,可控制共聚物分子量,能减少合成水性粘结剂产生的残渣,故适用于本发明。
[0223] 本发明的锂离子电池负极水性粘结剂,以水为分散剂,采用亲水单体、疏水单体和功能性单体合成锂离子电池负极水性粘结剂,具备加碱增稠分散性的特性,同时特殊化学及物理交联结构可抑制极片的溶胀,用于锂离子电池负极具有浆料加工方便、性能稳定、高剥离力、倍率及低温电性能优点,采用无皂乳液聚合的方法制备得到的锂离子电池负极水性粘结剂,操作简单,容易控制,具有工业化应用前景。
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