[发明专利]一种锂电池陶瓷隔膜用耐高温粘结剂及其制备方法

说明书

本发明涉及锂离子电池领域，具体涉及一种锂电池隔膜用耐高温水性陶瓷粘结剂及其制备方法与包含该陶瓷粘结剂的锂电池隔膜。该粘结剂为有互穿网络结构的胶乳型丙烯酸聚合树脂，该粘结剂聚合物的玻璃化温度大于160℃，利用该耐高温粘结剂制备的锂电池隔膜在150℃下的热收缩率与在120℃下测得的热收缩值的比值小于2，隔膜热收缩率随温度陡升变动较小，满足了制造高安全性能陶瓷隔膜的需要，并且本粘结剂为水性粘结剂，不含有机溶剂，安全环保。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，具体涉及一种锂电池隔膜用耐高温水性陶瓷粘结剂及其制备方法与包含该陶瓷粘结剂的锂电池隔膜。

背景技术

为了防止正极和负极之间短路，目前，锂离子电池和锂离子聚合物电池使用聚烯烃基隔膜。但是，由于聚烯烃基隔膜具有200℃或更低的熔点，因此当电池温度由于内部或外部因素升高时，它们会收缩或熔融，导致体积变化，以致由隔膜的收缩或熔融引起的电池正负极之间短路的可能性很高，容易导致意外事故，如由放电引起的电池爆炸。因此，必须提供一种在高温下不会引起热收缩的隔膜。

换句话说，常规聚烯烃基隔膜在高温下引起热收缩，是因为它们具120～140℃或150～170℃的熔点，但由于耐热性无机颗粒的存在而不会引起热收缩。因此，使用陶瓷材料和粘结剂多孔活性层涂敷在聚烯烃多孔隔膜的一面或两面形成复合的多孔性薄膜成为解决这一问题的一剂良药，这种隔膜即使在极端条件下(如高温、过充电等)，也不会出现由正极和负极之间的内部短路引起的安全性降低，大大提高了锂离子电池的安全特性。

现在市面上作为陶瓷隔膜用的粘结剂主要存在以下几个问题:(1)粘结强度低，在用量少的情况下制备的陶瓷涂覆膜在生产、运输和使用的过程中容易掉粉，在使用量大的情况下又会造成隔膜内阻增大，不利于锂电池的循环使用寿命；(2)制备工艺复杂，生产成本高，固含量低，在涂布工艺后期需要消耗大量的能量用于干燥。

发明内容

本发明的目的在于提供一种粘结强度大，耐高温且适合锂离子电池陶瓷涂布膜使用的粘结剂。

具体的，本发明提出了如下技术方案：

一种耐高温的陶瓷粘结剂，该粘结剂为胶乳型互穿网络丙烯酸聚合树脂。

本发明还提供上述粘结剂的制备方法，其中，所述制备方法为乳液聚合法，所用原料为单体、乳化剂、交联剂、引发剂和去离子水，至少包括以下步骤1：将乳化剂加入水中并升温至一定温度，滴加第一引发剂，30min后开始滴加第一单体和第一交联剂，约3h滴加完，保温3h后得到具有网络结构聚合物；

步骤2：降温至50℃，在2h左右内滴加完第二单体和第二交联剂，在缓慢升温到一定反应温度后，开始滴加第二引发剂，滴加时间为2h，加完后继续保温5h生成线性丙烯酸树脂聚合物，降温至40℃以下，得到胶乳型互穿网络丙烯酸聚合树脂。

优选的，制备所述耐高温的陶瓷粘结剂所用原料以质量百分数可表示为：单体30％～60％，乳化剂0.1％～6％，引发剂0.1％～2％，去离子水50％～70％。

优选的，所述第一单体为丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯中的一种。第二单体为醋酸乙烯酯、丙烯腈、丙烯酰胺、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸甲酯中的任意一种。

优选的，所述乳化剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、N-十二烷基二甲胺和聚乙烯醇中的任意一种。

优选的，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠和过硫酸钾中的任意一种。

优选的，所述交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化氢二异丙苯、聚乙二醇、聚丙二醇中的任意一种。

优选的，所述反应温度为60℃～80℃。

进一步的，用胶乳型互穿网络丙烯酸聚合树脂与氧化铝陶瓷颗粒、分散剂、润湿剂及去离子水配置成陶瓷浆料制备陶瓷隔膜。