电池用粘合剂、锂离子电池负极片以及锂离子电池制造技术

本发明专利技术涉及电池用粘合剂、锂离子电池负极片以及锂离子电池，属于锂离子电池技术领域。本发明专利技术解决的技术问题是提供一种电池用粘合剂。该粘合剂，包含同时带有亲水单元和疏水单元的聚合物；且该聚合物中，中低分子量聚合物占聚合物总量的5wt％以下，所述中低分子量聚合物的分子量≤10万。本发明专利技术的粘合剂，其粘合力强，制备方法简单成本低，与现有的负极片粘合剂用量2.5～5％相比，本发明专利技术的粘合剂用量1.5～2％时，不仅能体现出更高的粘接力，还能提升活性材料的比例，从而增加电池的能量密度。

【技术实现步骤摘要】
电池用粘合剂、锂离子电池负极片以及锂离子电池
本专利技术涉及电池用粘合剂、锂离子电池负极片以及锂离子电池，属于锂离子电池

技术介绍
作为最理想的移动电源，锂离子电池具有能量密度高、体积小、寿命长、无污染等其他电池不可比拟的优点，广泛应用于电动车、航天航空、通讯以及各种便携式的电器中。锂离子电池主要由电极片(包括正极片和负极片)、隔膜和电解液等组成；而电极片均是由电极活性材料粉末、粘合剂、导电剂以及集流体组成。在制备锂离子电池电极片时，通常是把电极活性材料、导电剂和粘合剂溶液混合研磨均匀成为浆料后，再涂布于作为集流体的铜箔、铝箔上，经干燥、碾压等工艺处理即得。可见，粘合剂在电极片的制备中具有关键的作用。而水性粘合剂具有安全无污染，且无需回收溶剂、操作简单等优点，成为了锂离子电池电极粘合剂的首选。目前，常用的水性粘合剂为SBR(丁苯橡胶乳液)、LA132、LA133等。SBR水性粘合剂以水为负极活性材料粉末的分散介质，对环境友好、无污染，对生产操作人员物危害。但是，SBR由于材料组份化学性能的限制，SBR作为锂离子电池负极活性材料粉末的粘合剂，其电池的综合性能已无法满足日益提高的电池品质的应用要求。中国专利申请ZL01108511.8和ZL01108524.X均为本申请专利技术人的早期研究，公开了作为锂离子电池负极活性材料粉末的粘合剂，采用这些粘合剂制作的锂离子电池具有优良的性能。但是，该粘合剂由于粘合力有限，在用量比较少时，粘接力稍差，该粘结剂一般使用量为3～4％(比例以固体计)，当用量降低时，电极片不能满足较高的成品率要求。
技术实现思路
针对以上缺陷，本专利技术解决的技术问题是提供一种粘合力较强的电池用粘合剂。本专利技术电池用粘合剂，包含同时带有亲水单元和疏水单元的水溶性的聚合物；且该聚合物中，中低分子量聚合物占聚合物总量的5wt％以下，所述中低分子量聚合物的分子量≤10万。作为一种实施方式，聚合物中亲水单元和疏水单元的重量百分比为30～70％:70～30％。作为一种具体的实施方式，亲水单元和疏水单元的重量百分比为40～60％:60～40％。作为一种实施方式，中低分子量聚合物占聚合物总量的2％以下。在一个具体的实施例中，中低分子量聚合物占聚合物总量的1％以下。作为优选方案，低分子量聚合物占聚合物总量的0.5wt％以下，所述低分子量聚合物的分子量≤5万。作为一种实施方式，亲水单元中含有羧基或磺酸基。作为一种实施方式，所述疏水单元由亲油性单体引入，所述亲水单元由亲水性单体引入。作为一种实施方式，亲油性单体的结构式为CH2＝CR1R2，其中，R1选自─H或─CH3；R2选自─CN、─C6H5、─COOCH3、─COOCH2CH3、─COOCH2CH2CH2CH3、-COOC(CH3)3、─COOCH2CH(CH2CH3)CH2CH2CH2CH3、-COOC12H25、-COO(CH2)17CH3─COOCH2CH2OH、─COOCH3CHCH2OH、─COOCH2CHOHCH3、─OCOCH3或亲水性单体的结构式为：CHR3＝CR4R5，其中，R3选自─H、─CH3或─COOM1；M1包括H、Li、Na、K、Ca、Zn或Mg；R4选自─H、─CH3或─COOM2；M2包括H、Li、Na、K、Ca、Zn或Mg；R5选自─COOM3、─CH2COOM3、─COO(CH2)6SO3M3、─CONH2、─CONHCH3、─CONHCH2CH3、─CON(CH3)2、─CON(CH2CH3)2、─CH2CHCONHCH2OH、─CH2CHCONHCH2CH2OH、─CONHC(CH3)2CH2SO3H、-CH2SO3M或M3包括H、Li、Na、K、Ca、Zn或Mg。作为一种实施方式，R2选自─CN、─C6H5、─COOCH3、─COOCH2CH3、─COOCH2CH2CH2CH3、-COOC(CH3)3、─COOCH2CH(CH2CH3)CH2CH2CH2CH3、-COOC12H25、-COO(CH2)17CH3─COOCH2CH2OH、─OCOCH3或作为一种具体的实施方式，所述亲油性单体为丙烯腈、甲基丙烯腈、苯乙烯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸环己基酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、乙酸乙烯酯、甲基丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸环己基酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸-羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸环氧丙酯中的至少一种；所述亲水性单体包括丙烯酸、丙烯酸盐、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸盐、烯丙氧基羟丙基磺酸、烯丙氧基羟丙基磺酸盐、乙烯基磺酸、乙烯基磺酸盐、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯磺酸、丙烯磺酸盐、甲基丙烯磺酸、甲基丙烯磺酸盐、N-乙烯基吡咯烷酮、衣康酸、衣康酸盐、马来酸、马来酸盐中的至少一种。进一步的，所述亲水性单体还包括丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N-乙基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N,N-二乙基丙烯酰胺、2-甲基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟乙基丙烯酰、N-羟丙基丙烯酰中的至少一种。在一个具体实施例中，所述亲油性单体为丙烯腈和丙烯酸丁酯，亲水性单体为丙烯酸、N-乙烯基吡咯烷酮和丙烯酰胺。在一个具体实施例中，所述亲油性单体为甲基丙烯腈、丙烯酸甲酯和丙烯酸羟丙酯，亲水性单体为甲基丙烯酸和N-甲基丙烯酰胺。在一个具体实施例中，所述亲油性单体为丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸环己基酯和甲基丙烯酸乙酯，亲水性单体为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、N,N-二乙基丙烯酰胺和衣康酸盐。在一个具体实施例中，所述亲油性单体为丙烯酸乙酯、乙酸乙烯酯和甲基丙烯酸-羟乙酯，亲水性单体为丙烯酸盐、2-甲基丙烯酰胺和乙烯基磺酸盐。在一个具体实施例中，所述亲油性单体为苯乙烯、甲基丙烯酸2-乙基己酯和甲基丙烯酸羟丙酯，亲水性单体为马来酸、N-乙烯基吡咯烷酮和N-羟丙基丙烯酰。在一个具体实施例中，所述亲油性单体为丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸异冰片酯，亲水性单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、N-羟乙基丙烯酰和丙烯磺酸。进一步，亲水性单体、亲油性单体的重量百分比为30～70％:70～30％。在一些实施例中，亲水性单体、亲油性单体的重量百分比为40～60％:60～40％。作为一种实施方式，该电池用粘合剂中还包含溶剂，所述溶剂为有机溶剂或水。作为一种具体实施方式，所述溶剂为水。进一步的，溶剂为水的粘合剂的pH值为6～12；在一些具体实施方式中，溶剂为水的粘合剂的pH值为6.5～9。作为一种实施方式，该电池用粘合剂中还包含添加剂，所述添加剂包括分散剂、流平润湿剂、消泡剂、增柔剂中的至少一种。本专利技术还提供溶剂为水的电池用粘合剂的制备方法。电池用粘合剂的制备方法，包括如下步骤：将亲水性单体、亲油性单体和水在保护气氛下，加热至反应温度后，加入引发剂引发反应，得到固液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.电池用粘合剂，其特征在于：包含同时带有亲水单元和疏水单元的聚合物；且该聚合物中，中低分子量聚合物占聚合物总量的5wt％以下，所述中低分子量聚合物的分子量≤10万。/n

【技术特征摘要】
20200121 CN 20201006900401.电池用粘合剂，其特征在于：包含同时带有亲水单元和疏水单元的聚合物；且该聚合物中，中低分子量聚合物占聚合物总量的5wt％以下，所述中低分子量聚合物的分子量≤10万。


2.根据权利要求1所述的电池用粘合剂，其特征在于：聚合物中亲水单元和疏水单元的重量百分比为30～70％:70～30％；优选亲水单元和疏水单元的重量百分比为40～60％:60～40％。


3.根据权利要求1或2所述的电池用粘合剂，其特征在于：中低分子量聚合物占聚合物总量的2wt％以下；优选中低分子量聚合物占聚合物总量的1wt％以下。


4.根据权利要求1～3任一项所述的电池用粘合剂，其特征在于：低分子量聚合物占聚合物总量的0.5wt％以下，所述低分子量聚合物的分子量≤5万。


5.根据权利要求1～4任一项所述的电池用粘合剂，其特征在于：所述亲水单元中含有羧基或磺酸基。


6.根据权利要求1～5任一项所述的电池用粘合剂，其特征在于：所述疏水单元由亲油性单体引入，所述亲水单元由亲水性单体引入。


7.根据权利要求6所述的电池用粘合剂，其特征在于：
亲油性单体的结构式为：CH2＝CR1R2，其中，
R1选自─H或─CH3；
R2选自─CN、─C6H5、─COOCH3、─COOCH2CH3、─COOCH2CH2CH2CH3、-COOC(CH3)3、─COOCH2CH(CH2CH3)CH2CH2CH2CH3、-COOC12H25、-COO(CH2)17CH3─COOCH2CH2OH、─COOCH3CHCH2OH、─COOCH2CHOHCH3、─OCOCH3或
亲水性单体的结构式为：CHR3＝CR4R5，其中，
R3选自─H、─CH3或─COOM1；M1包括H、Li、Na、K、Ca、Zn或Mg；
R4选自─H、─CH3或─COOM2；M2包括H、Li、Na、K、Ca、Zn或Mg；
R5选自─COOM3、─CH2COOM3、─COO(CH2)6SO3M3、─CONH2、─CONHCH3、─CONHCH2CH3、─CON(CH3)2、─CON(CH2CH3)2、─CH2CHCONHCH2OH、─CH2CHCONHCH2CH2OH、─CONHC(CH3)2CH2SO3H、-CH2SO3M或M3包括H、Li、Na、K、Ca、Zn或Mg。


8.根据权利要求7所述的电池用粘合剂，其特征在于：
R2选自─CN、─C6H5、─COOCH3、─COOCH2CH3、─COOCH2CH2CH2CH3、-COOC(CH3)3、─COOCH2CH(CH2CH3)CH2CH2CH2CH3、-COOC12H25、-COO(CH2)17CH3─COOCH2CH2OH、─OCOCH3或


9.根据权利要求7所述的电池用粘合剂，其特征在于：所述亲油性单体包括丙烯腈、甲基丙烯腈、苯乙烯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸环己基酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、乙酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸环己基酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘中来，张晓正，陶伟，
申请(专利权)人：四川茵地乐科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51