【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂电池，具体涉及一种高分子量水性丙烯酸共聚物粘合剂、锂电池负极和锂电池。
技术介绍
1、锂离子电池（又称锂电池）能量密度大、循环寿命长，在便捷式电子设备、电动汽车、储能等领域广泛应用。锂离子电池主要由正极、负极、隔膜、电解液、外壳组成，其工作原理是通过锂离子在电极活性材料中可逆嵌入/脱嵌的氧化还原反应储存和释放电能。锂离子电池正极和负极的制备方法，是将正极活性材料或负极活性材料与电极粘合剂、导电剂、分散介质等一起调配成浆料，涂覆至相应的集流体箔材上，经烘干、辊压、裁切等加工工艺制得。
2、锂离子电池的正极或负极是由电极活性材料粉末、粘合剂、导电剂以及集流体组成。在制备锂离子电池正极或负极时，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，粘合剂在电极的制备中具有关键的作用。
3、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，成为了锂离子电池负极粘合剂的首选。目前，常用的水性粘合剂为sbr（丁苯橡胶乳液）、共聚型paa（聚丙烯酸）溶液和共聚型pan（聚丙烯腈）乳液。
4、sbr/cmc体系侧重于颗粒之间点对点粘剂，极片压实后反弹、注液后膨胀率变大。
5、共聚型paa溶液，是一种链状高分子水性粘合剂，呈弱酸性，无色或淡黄色液体。同sbr/cmc体系相比较来看，paa属于线粘接，对颗粒的锚固程度更高，极片的内聚力更强，有利于结构稳定。并且共聚型paa溶液体系粘结剂还有如下优点：
6、中国专利cn112680147a公开了一种电池用粘合剂，该粘合剂包含同时带有亲水单元和疏水单元的聚合物，亲水性单体和亲油性单体的重量百分比为30~70%：70~30%，且该聚合物中，中低分子量聚合物占聚合物总量的5%以下，中低分子量聚合物的分子量≤10万。该专利中虽然分子量有一定程度的提高，然而采用专利中采用沉淀工艺制备，而沉淀工艺会限制聚合物的分子量进一步提升，同时还需水洗涤去除低聚物，导致大量洗涤废水产生。
技术实现思路
1、本专利技术实际解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种具有更高分子量且更优电性能锂电池用水性丙烯酸共聚物粘合剂，将其用于锂电池的负极上，能够降低粘合剂用量的同时还能够获得优异的粘结力及电池循环性能。
2、为达到上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
3、一种水性丙烯酸共聚物粘合剂，所述水性丙烯酸共聚物粘合剂包含重均分子量为70万以上的丙烯酸共聚物，
4、按重量百分含量计，所述丙烯酸共聚物的聚合单体包括：30~80%的丙烯酸类单体、10~55%的丙烯腈类单体、10~50%的丙烯酰胺类单体、0~35%的丙烯酸酯类单体；
5、所述丙烯酸共聚物是通过先将水和丙烯酸类单体混合，并调整中和度为大于等于50%、小于100%，然后与丙烯腈类单体、丙烯酰胺类单体和选择性地丙烯酸酯类单体经溶液聚合得到丙烯酸共聚物的水溶液。
6、根据本专利技术的一些实施方式，所述中和度为50~90%。一定的中和度有利于减小分子间团聚效应，有利于获得更高分子量的聚合物。
7、优选地，所述中和度为65~85%。
8、根据本专利技术的一些实施方式，所述丙烯酸共聚物的重均分子量为130万~220万；所述丙烯酸共聚物的数均分子量20万~65万。
9、根据本专利技术的一些实施方式，按重量百分含量计，所述聚合单体包括：35~70%的丙烯酸类单体、10~50%的丙烯腈类单体、10~30%的丙烯酰胺类单体和0~10%的丙烯酸酯类单体。
10、在一些具体实施方式中，按重量份百分含量计，所述聚合单体包括：42~60%的丙烯酸类单体、20~35%的丙烯腈类单体、10~30%的丙烯酰胺类单体和0~10%的丙烯酸酯类单体。
11、进一步地，按重量份百分含量计，所述聚合单体包括：42~60%的丙烯酸类单体、20~35%的丙烯腈类单体、10~20%的丙烯酰胺类单体和0~10%的丙烯酸酯类单体。
12、根据本专利技术的一些实施方式，所述引发剂的用量为聚合单体总用量的0.1~2%。
13、在一些具体实施方式中，所述引发剂的用量为聚合单体总用量的0.2~1.2%。进一步地，所述引发剂的用量为聚合单体总用量的0.5~0.9%。
14、在一些具体实施方式中，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的至少一种。
15、根据本专利技术的一些实施方式，所述丙烯酸共聚物的制备方法包括将丙烯酸类单体和水混合，加入碱中和并使中和度为大于等于50%、小于100%，然后加入丙烯酰胺类单体、丙烯腈类单体和选择性加入丙烯酸酯类单体，在惰性气体气氛下，加热至反应温度后，加入引发剂引发进行水溶液聚合反应，得到所述丙烯酸共聚物的水溶液。
16、在一些具体实施方式中，所述中和至4≤ph＜7。
17、在一些具体实施方式中，所述碱为氢氧化钠、氢氧化锂、碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钾中的一种或几种的组合。
18、在一些具体实施方式中，所述碱的添加量为使所述丙烯酸类单体的中和度大于等于50%、小于100%。
19、在一些具体实施方式中，所述反应温度为40~70℃。
20、在一些具体实施方式中，所述引发剂以水溶液或单体溶液形式直接加入或滴加。
21、在一些具体实施方式中，所述水性丙烯酸共聚物粘合剂的固含量为2~6%。
22、在一些具体实施方式中，所述聚合反应结束后，调节体系的ph值至7~8。
23、在一些具体实施方式中，所述丙烯酸类单体为丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种或几种的组合。
24、在一些具体实施方式中，所述丙烯腈类单体为丙烯腈、甲基丙烯腈中的一种或几种的组合。
25、在一些具体实施方式中，所述丙烯酰胺类单体为丙烯酰胺、n-甲基丙烯酰胺、n-乙基丙烯酰胺、n-丁基丙烯酰胺、2-甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、n-甲氧甲基丙烯酰胺、n-异丙氧甲基丙烯酰胺、n-羟甲基丙烯酰胺、n-丁氧甲基丙烯酰胺、n-异丁氧甲基丙烯酰胺、n-辛氧甲基丙烯酰胺、n-羧甲氧甲基丙烯酰胺本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种水性丙烯酸共聚物粘合剂，其特征在于：所述水性丙烯酸共聚物粘合剂包含重均分子量为70万以上的丙烯酸共聚物，
2.根据权利要求1所述的水性丙烯酸共聚物粘合剂，其特征在于：所述中和度为50~90%。
3.根据权利要求1所述的水性丙烯酸共聚物粘合剂，其特征在于：所述丙烯酸共聚物的重均分子量为130万~220万；和/或，所述丙烯酸共聚物的数均分子量20万~65万。
4.根据权利要求1所述的水性丙烯酸共聚物粘合剂，其特征在于：按重量百分含量计，所述聚合单体包括：35~70%的丙烯酸类单体、10~50%的丙烯腈类单体、10~30%的丙烯酰胺类单体和0~10%的丙烯酸酯类单体。
5.根据权利要求4所述的水性丙烯酸共聚物粘合剂，其特征在于：按重量份百分含量计，所述聚合单体包括：42~60%的丙烯酸类单体、20~35%的丙烯腈类单体、10~30%的丙烯酰胺类单体和0~10%的丙烯酸酯类单体。
6.根据权利要求1所述的水性丙烯酸共聚物粘合剂，其特征在于：所述引发剂的用量为聚合单体总用量的0.1~2%。
7.根据权利要求6所
8.根据权利要求1所述的水性丙烯酸共聚物粘合剂，其特征在于：所述反应温度为40~70℃；和/或，所述聚合反应结束后，调节体系的pH值至7~8。
9.根据权利要求1所述的水性丙烯酸共聚物粘合剂，其特征在于：所述中和至4≤pH＜7。
10.根据权利要求1所述的水性丙烯酸共聚物粘合剂，其特征在于：所述碱为氢氧化钠、氢氧化锂、碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钾中的一种或几种的组合；和/或，
11.根据权利要求1所述的水性丙烯酸共聚物粘合剂，其特征在于：所述丙烯酸类单体为丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种或几种的组合；和/或，
12.权利要求1~11中任一项所述的水性丙烯酸共聚物粘合剂在制备锂电池电极中的应用。
13.一种锂电池负极浆料，包括粘合剂、负极活性物质和导电剂，其特征在于：所述粘合剂采用权利要求1~11中任一项所述的水性丙烯酸共聚物粘合剂。
14.一种锂电池负极，包括基材及形成在所述基材上的涂层，所述涂层经浆料涂覆在所述基材上干燥形成，其特征在于：所述浆料为权利要求13所述的锂电池负极浆料。
15.一种锂电池，其特征在于：含有权利要求14所述的锂电池负极。
...【技术特征摘要】
1.一种水性丙烯酸共聚物粘合剂，其特征在于：所述水性丙烯酸共聚物粘合剂包含重均分子量为70万以上的丙烯酸共聚物，
2.根据权利要求1所述的水性丙烯酸共聚物粘合剂，其特征在于：所述中和度为50~90%。
3.根据权利要求1所述的水性丙烯酸共聚物粘合剂，其特征在于：所述丙烯酸共聚物的重均分子量为130万~220万；和/或，所述丙烯酸共聚物的数均分子量20万~65万。
4.根据权利要求1所述的水性丙烯酸共聚物粘合剂，其特征在于：按重量百分含量计，所述聚合单体包括：35~70%的丙烯酸类单体、10~50%的丙烯腈类单体、10~30%的丙烯酰胺类单体和0~10%的丙烯酸酯类单体。
5.根据权利要求4所述的水性丙烯酸共聚物粘合剂，其特征在于：按重量份百分含量计，所述聚合单体包括：42~60%的丙烯酸类单体、20~35%的丙烯腈类单体、10~30%的丙烯酰胺类单体和0~10%的丙烯酸酯类单体。
6.根据权利要求1所述的水性丙烯酸共聚物粘合剂，其特征在于：所述引发剂的用量为聚合单体总用量的0.1~2%。
7.根据权利要求6所述的水性丙烯酸共聚物粘合剂，其特征在于：所述引发剂的用量为聚合单体总用量的0.2~1.2%；和/或，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸...
【专利技术属性】
技术研发人员：张晓辉，董大宣，张金戈，
申请(专利权)人：江苏道赢科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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