【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池，具体而言，涉及一种水性粘结剂、制备方法、电池极片及锂离子电池材料。
技术介绍
1、锂离子电池具有工作电压高，体积小、质量轻、比能量高、无记忆效应、无污染、自放电小，循环寿命长等优点，已被广泛应用于各种电子产品和通讯工具中。
2、粘结剂是锂离子电池的重要组成部分，对电池的性能有直接影响。在锂离子电池的工业规模化生产中，目前普遍采用有机溶剂型聚偏氟乙烯(pvdf)作为粘结剂，有机溶剂n-甲基吡咯烷酮(nmp)做为分散剂。pvdf具有很好的粘结性能，但其电子和离子导电性差；有机溶剂nmp具有良好的分散性，但易挥发、易燃易爆、且毒性大。采用pvdf作粘结剂的极片涂布工艺要求密封，生产成本高。另一方面由于pvdf中含有氟，容易与嵌锂石墨等发生反应，导致锂离子电池性能下降。因此，急需专利技术一种电池粘结剂，其生产方式更环保的同时，具有良好粘结性能，适用于锂离子电池高倍率充放电时对电极材料稳定性的高要求。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术提供一种水性粘结剂、制备方法、电池极片及锂离子电池材料。在新型高性能天然高分子衍生物壳聚糖中引入丙烯酸丁酯，使本专利技术水性粘结剂具有新型核壳结构及保持较高粘结力的同时，大大提高了其柔韧性。
2、为此，本专利技术的第一目的在于提供一种水性粘结剂。
3、本专利技术的第二目的在于提供一种水性粘结剂的制备方法。
4、本专利技术的第三目的在于提供一种电池极片。
5、本专利技
6、为实现本专利技术的第一目的，本专利技术的技术方案提供了一种水性粘结剂，粘结剂按照质量份包括：壳聚糖，5质量份-10质量份；甲基丙烯酸，15质量份-35质量份；丙烯酰胺，15质量份-35质量份；丙烯腈，15质量份-40质量份；丙烯酸丁酯，5质量份-20质量份。
7、与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：本专利技术通过甲基丙烯酸与壳聚糖上的部分羟基的酯化反应，从而将能进行自由基聚合的活性官能团烯丙基引入壳聚糖。进而，具有很高反应活性的烯丙基在与甲基丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯腈和丙烯酸丁酯进行聚合反应。再通过调节油性单体与水性单体的比例，最终获得具有核壳结构的高柔韧性复合水性粘结剂。由于引入的丙烯酸丁酯等具有较低玻璃化温度，使此种具有新型核壳结构的水性乳液粘结剂保持较高粘结力的同时，大大提高了本专利技术水性粘结剂的柔韧性。
8、在本专利技术的一个技术方案中，壳聚糖脱乙酰度>90％，分子量为5万-15万，在水中的溶解度>10g/l。
9、与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：本专利技术通过具有较大的分子量的壳聚糖作为水性粘结剂的原料，壳聚糖中10％-40％羟基可以与甲基丙烯酸进行酯化反应，使其在水中有较高的溶解，可以提供较为理想的天然高分子衍生物-功能化聚合物核壳结构模型中所对应的核结构。
10、在本专利技术的一个技术方案中，粘结剂在40℃的条件下，粘度为11.0pa·s-18.0pa·s，ph值6.0-8.0，固含量为15.0％。
11、与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：本专利技术通过对粘结剂粘度、ph值和固含量的控制，控制粘结剂的生产和应用。同样的固含的情况下，太低的粘度控制导致粘结剂的分子量太小，从而导致粘结剂的附着力过低。粘结剂粘度过大，不仅会导致生产设备负荷过高，而且会堵住出料口，进而损坏设备。因此，在保证相同的ph值和固含量时，将粘结剂的粘度控制在合理的范围至关重要。
12、为实现本专利技术的第二目的，本专利技术的技术方案提供了一种水性粘结剂的制备方法，制备方法用于制备上述任一技术方案的水性粘结剂，制备方法包括：s10、将水、壳聚糖、甲基丙烯酸和催化剂加入反应器，在第一温度下混合搅拌，得到壳聚糖水溶液；s20、待壳聚糖水溶液冷却至室温，在壳聚糖水溶液中加入甲基丙烯酸和氢氧化钠，调节溶液ph值至中性，加入丙烯酰胺、丙烯酸丁酯、丙烯腈和非离子型表面活性剂混合搅拌，得到预乳液；s30、惰性气体保护气氛下，调整转速，升温至第二温度，滴加引发剂，在第三温度下混合搅拌，得到乳液聚合物；s40、待乳液聚合物冷却至室温，真空脱去未反应单体，得到具有核壳结构的水性粘结。
13、具体地，本专利技术，s10中搅拌目的在于，将反应体系搅拌均匀；室温指的是25℃。
14、与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：本专利技术提供了一种无需有机溶剂协助的乳液聚合反应，采用低水溶性的单体丙烯腈，丙烯腈对油性单体和极性单体有较好的双向溶解性，兼具反应物与溶剂的双重功能，能在水相中形成稳定的乳浊液。本专利技术一种水性粘结剂的制备方法采用“一锅煮”的制备方法，步骤简单易操作，合成方式绿色环保，制得的水性粘结剂环保无voc残留、无毒，且柔韧性和应用于电池的粘结性能更好。
15、在本专利技术的一个技术方案中，在s10中，第一温度为40℃-60℃；和/或在s10中，混合搅拌的转速为100rmp-200rmp，搅拌时间为2-5h；和/或在s20中，混合搅拌的转速为200rpm-400rpm，搅拌时间0.5h-1h；和/或在s30中，惰性气体包括：氮气、氦气、氖气、氩气、氪气或氙气中的至少一种；和/或在s30中，第二温度为50℃-70℃；和/或在s30中，调整转速为80rpm-120rpm；和/或在s30中，第三温度为60℃-90℃；和/或在s30中，混合搅拌的转速为80rpm-120rpm，搅拌时间为6h-12h。
16、与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：本专利技术通过调节水性粘结剂的制备方法中的温度、搅拌速率和搅拌时间，以调控水性粘结剂产品的分子量、稳定性和粘度，因而给出优选的范围，利于本领域技术人员实施得到本申请要求保护的水性粘结剂。
17、在本专利技术的一个技术方案中，催化剂包括：叔胺类催化剂；催化剂的添加量为壳聚糖质量的0.8％wt-1.5％wt。
18、进一步地，叔胺类催化剂包括脂肪胺类、脂环胺类、芳香胺类和醇胺类及其铵盐类化合物。
19、与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：本专利技术催化剂有效催化甲基丙烯酸中的羧基与壳聚糖中的羟基进行酯化反应，优化催化剂的投料量为壳聚糖重量的0.8％wt-1.5％wt，能有效的提高甲基丙烯酸中的羧基与壳聚糖中的氨基的反应效率。
20、在本专利技术的一个技术方案中，非离子型表面活性剂包括：烷基酚聚氧乙烯醚类系列表面活性剂；非离子型表面活性剂的添加量为丙烯酸丁酯质量的0.5％wt-1.5％wt。
21、进一步地，烷基酚聚氧乙烯醚类系列表面活性剂包括：tx、np或op系列表面活性剂。
22、与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：本专利技术通过非离子型表面活性剂屏蔽效应分散、稳定预乳液，优化非离子型表面活性剂的添加量为丙烯酸丁酯质量的0.5％wt-1.5％wt，增加预乳液的稳定性，以保证水性粘结剂的化学性能。...
【技术保护点】
1.一种水性粘结剂，其特征在于，所述粘结剂按照质量份包括：
2.根据权利要求1所述的水性粘结剂，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的水性粘结剂，其特征在于，
4.一种水性粘结剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法用于制备如权利要求1-3任一项所述的水性粘结剂，所述制备方法包括：
5.根据权利要求4所述的水性粘结剂的制备方法，其特征在于，
6.据权利要求4所述的水性粘结剂的制备方法，其特征在于，
7.据权利要求4所述的水性粘结剂的制备方法，其特征在于，
8.据权利要求5所述的水性粘结剂的制备方法，其特征在于，
9.一种电池极片，其特征在于，所述的电池极片采用如权利要求1至3任一项所述的水性粘结剂粘结获得。
10.一种锂离子电池材料，其特征在于，所述的锂离子电池材料包括如权利要求9所述的电池极片。
【技术特征摘要】
1.一种水性粘结剂，其特征在于，所述粘结剂按照质量份包括：
2.根据权利要求1所述的水性粘结剂，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的水性粘结剂，其特征在于，
4.一种水性粘结剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法用于制备如权利要求1-3任一项所述的水性粘结剂，所述制备方法包括：
5.根据权利要求4所述的水性粘结剂的制备方法，其特征在于，
6....
【专利技术属性】
技术研发人员：周慧，邵汉琦，虞常波，徐章琪，张晨纯，周昶吉，徐婧，余方苗，卢家豪，徐侠，周大明，
申请(专利权)人：浙江中科立德新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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