[发明专利]一种锂电池陶瓷隔膜专用粘合剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种锂电池陶瓷隔膜专用粘合剂及其制备方法和应用。该粘合剂能够用于水性体系和有机溶剂体系，为均质澄清溶液，能够以水或有机溶剂稀释，稀释后的产物仍为均质澄清溶液，其包括按质量份数计的如下组分：水溶性不饱和羧酸10~60份；水溶性不饱和羧酸酯10~60份；水溶性功能单体0.1~15份；非水溶性功能单体0.1~15份；引发剂0.01~3份；水溶性有机溶剂50~200份；纯水0~20份。将该粘合剂用于制备陶瓷隔膜浆料和隔膜，能够获得非常好的性能，所得陶瓷隔膜浆料具备较低的吸水性；而所得隔膜经160℃处理30~60min后，横向和纵向热收缩率均不超过3%。

技术领域

本发明涉及一种锂电池陶瓷隔膜材料，特别涉及一种锂电池陶瓷隔膜粘合剂及其制备方法和应用。

背景技术

以锂离子电池为代表的各类新能源电池，目前在日常生活与前沿科技领域中均有广泛应用。随着市场对新能源电池需求日益增长，如何在保证电池的安全性和有效性的前提下提升生产效率以扩大产能，就成为了各大新能源电池制造商及其上游供应商亟待解决的课题。电池的主要组成部件包括外壳、电解液、正负极和隔膜等，其中，作为电池核心部件的隔膜，目前以粉末陶瓷涂覆隔膜为主，其生产涉及到使用将粉末陶瓷材料制备成浆料后涂覆在基材表面的工艺过程。浆料制备的过程中，粘合剂是不可或缺的组分之一，其质量对电池成品的质量有着直接影响。

目前市面上主流的锂电池陶瓷隔膜专用粘合剂是丙烯酸酯体系的水性乳液粘合剂，这类粘合剂及其生产工艺均已趋于成熟，应用广泛。然而乳液体系属于热力学不稳定体系，容易因机械剪切、电解质、温度变化和长时间储存等而破乳导致变质，且乳液型粘合剂在制备过程中需要加入多种助剂，成分和工艺流程较为复杂，且各类助剂可能对粘合剂产品的性能造成难以预知的影响。因而，属于热力学稳定体系、成分及工艺流程相对简单的溶液型粘合剂受到了越来越多的关注。并且出于对环保及人员健康等方面的要求，目前市场上受到关注的通常是以水为溶剂制备的水溶液型粘合剂。

但另一方面，水溶液型粘合剂因受到单体水溶性这一关键因素的限制，导致生产制备过程中可用的单体种类远少于水性乳液粘合剂的可用单体。单体水溶性的限制还导致了多种能够赋予粘合剂特定性能的单体无法应用于水溶液聚合过程，因而导致水溶液型粘合剂的改性空间受到了极大的限制。例如，能够赋予粘合剂耐热性和低吸水性的芳香类单体（如苯乙烯）或环氧结构单体（如丙烯酸缩水甘油酯）大多不溶于水。为此，如何扩展水溶液型粘合剂的改性空间，同时不影响产品的水溶特性，就成为了这一类粘合剂的潜在研究方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可用于水溶体系和有机溶剂体系的锂电池陶瓷隔膜专用粘合剂及其制备方法和应用。本发明选用恰当的有机溶剂作为溶液聚合过程的溶剂，该有机溶剂应对各合成原料有着良好的溶解性，同时该溶剂本身在水中有着良好的溶解性；而以少量的非水溶性单体作为功能单体与作为主要单体的水溶性单体共聚，得到的聚合物仍具有良好的水溶性；这些特征能够有效地规避单体水溶性限制对粘合剂聚合过程的影响，并使粘合剂保持良好的水溶性，能够应用于水性浆料的制备。同时，该粘合剂也可应用于有机溶剂型浆料的制备。

本发明的技术方案为：

一种锂电池陶瓷隔膜专用粘合剂，该粘合剂能够用于水性体系和有机溶剂体系，为均质澄清溶液，能够以水或有机溶剂稀释，稀释后的产物仍为均质澄清溶液，其包括按质量份数计的如下组分：

水溶性不饱和羧酸，10~60份；

水溶性不饱和羧酸酯，10~60份；

水溶性功能单体，0.1~15份；

非水溶性功能单体，0.1~15份；

引发剂，0.01~3份；

水溶性有机溶剂，50~200份；

纯水，0~20份。