[发明专利]锂离子电池用水溶型粘结剂及其制备方法

说明书

本发明提供一种锂离子电池用水溶型粘结剂及其制备方法，其成分为丙烯酸系聚合物，所述丙烯酸系聚合物由烯键式不饱和羧酸、烯键式不饱和羧酸酐中的至少一种、烯键式不饱和腈基单体、不含有羧基的烯键式不饱和亲水单体、烯键式不饱和水溶柔性聚合物按质量百分比20～95wt％、1～75wt％、1～75wt％、1～75wt％共聚而成。本发明的可完全溶于水、电解液溶胀度较低、粘结力较高的水溶型粘结剂可提高锂离子电池的高温存储和高温循环性能，同时降低成本。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池材料及其制备方法，特别是一种锂离子二次电池粘结剂及其制备方法。

背景技术

目前，锂离子电池在移动电子产品，电动汽车行业和其他循环能源系统中被认为是最具前景的移动储能技术。锂离子电池常用粘结剂为聚偏氟乙烯(简称PVDF)和苯乙烯-丁二烯乳液(简称SBR)粘结剂。但是，现有常用粘接剂存在如下问题：(1)采用PVDF作为粘结剂时，溶解PVDF所用到的有机溶剂，如氮甲基吡咯烷酮(简称NMP)，对环境和人体有害，且价格昂贵；(2)采用SBR作为粘结剂时，必须同时添加纤维素(简称CMC)作为增稠剂，但CMC粘性一般，且脆性大、柔顺差，充放电时极片易龟裂；同时，SBR作为粘结剂电解液溶胀度大，且其基于点-点粘结机理应用于石墨负极、硅基新型负极时，因充放电循环时石墨负极、硅基负极体积反复膨胀收缩，点粘结极易失去粘结性，导致容量损失，尤其导致高温存储和高温循环性能劣化；另外，SBR在电解液中溶胀度较大(50％～200％)，导致负极活性物质间距增大，同时电解液溶胀较大会导致粘结剂对铜箔或者活性物质的粘附力下降，使得电池性能劣化。

综上，现有常规SBR粘结剂存在的因添加CMC增稠剂导致的柔韧性差、因电解液溶胀度大导致点粘结极易失去粘结性、因电解液溶胀度大导致对铜箔或者活性物质的粘附力下降均会对使用其制作的锂离子电池的高温存储和高温循环性能产生不良影响，另外现有常规PVDF粘结剂还存在不够环保和成本较高的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种可完全溶于水、电解液溶胀度较低、粘结力较高的锂离子电池用水溶型粘结剂及其制备方法，提高了锂离子电池的高温存储和高温循环性能，同时可降低成本。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种锂离子电池用水溶型粘结剂，其成分为丙烯酸系聚合物，所述丙烯酸系聚合物由烯键式不饱和羧酸、烯键式不饱和羧酸酐中的至少一种、烯键式不饱和腈基单体、不含有羧基的烯键式不饱和亲水单体、烯键式不饱和水溶柔性聚合物按质量百分比20～95wt％、1～75wt％、1～75wt％、1～75wt％共聚而成。

作为优选方式，所述丙烯酸系聚合物的分子量为1000～100000000，其1％水溶液粘度为1～10000mPa·s，其在电解液中的溶胀度≤10％。

作为优选方式，所述烯键式不饱和羧酸选自不饱和一元羧酸、不饱和二元羧酸中的至少一种，所述烯键式不饱和羧酸酐单体选自不饱和二元羧酸酐。

作为优选方式，所述不饱和一元羧酸选自丙烯酸、甲基丙烯酸中的至少一种；所述不饱和二元羧酸选自马来酸、衣康酸中的至少一种；不饱和二元羧酸酐选自马来酸酐、衣康酸酐中的至少一种。

作为优选方式，所述烯键式不饱和腈基单体选自丙烯腈、α-卤代丙烯腈、α-烷基丙烯腈中的至少一种。

作为优选方式，α-卤代丙烯腈选自α-氯丙烯腈、α-溴丙烯腈中的至少一种；α-烷基丙烯腈选自甲基丙烯腈、乙基丙烯腈中的至少一种。

作为优选方式，所述不含有羧基的烯键式不饱和亲水单体选自丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯、乙氧基乙氧基丙烯酸乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟乙酯、乙烯基磺酸钠中的至少一种。

作为优选方式，所述烯键式不饱和水溶柔性聚合物选自甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯中的至少一种。