[发明专利]一种用于锂离子电池陶瓷隔膜涂料的粘合剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池陶瓷隔膜涂料用的水性粘合剂，具体而言，本发明涉及一种通过环氧树脂接枝改性的由四种或四种以上单体共聚而制得的水性丙烯酸酯粘合剂，属于锂电池技术领域。

背景技术

随着手机、笔记本电脑、数码相机的等电子设备的普及，我国锂电池市场得到了前所未有的发展；同时，电动汽车、混合动力汽车、电力系统储能电池也开始展露头脚，我国锂电池行业展现出广阔的发展前景。

锂电池由正负极材料、电解液、隔膜以及电池外壳包装材料组成。隔膜是锂离子电池的重要组成部分，它既能将正负极隔开防止电池内部短路，又能在充放电过程中为锂离子提供传输通道，是电池容量、循环能力、安全性能的重要决定因素。由于正极材料的强氧化性、负极材料的强还原性、工作电压高等特点，要求隔膜具有优异的电绝缘性、化学稳定性、耐热性、机械强度等性能，同时要求隔膜能够快速被电解液润湿，保液性能好，而且具有内阻小、熔断隔离性等特点。

目前，市场上主要的锂离子电池隔膜产品有：单层聚丙烯微孔膜(PP)，单层聚乙烯微孔膜(PE)，三层PP／PE／PP复合膜，同时也出现了在PE、PP上涂陶瓷涂层的隔膜产品。陶瓷隔膜作为新一代锂电池隔膜产品，其在耐热性、电解液润湿性等方面具有优异的性能，使得电池安全和循环性能得到了很大的改善。德国德固赛公司生产的SEPARION系列柔性陶瓷锂电隔膜，它是在纤维素无纺布隔膜上复合A1₂O₃或其它无机物，其熔融温度可达到230℃，在200℃下不发生收缩，具有较高的热稳定性，即使有机物底膜在充放电过程中发生熔融收缩，无机涂层仍能保持完整，防止出现大面积短路，提高了电池的安全性。同时，日本东燃化学、旭化成、麦克赛尔等隔膜生产商对耐高温、高保液性的陶瓷隔膜进行了重点研发，目前其产品已开始逐步上市。

目前针对陶瓷隔膜涂料用的粘合剂在市场上尚未出现，一般用正负极材料粘结剂代替，比如聚偏二氟乙烯(PVDF)、羧基丁苯胶乳(SBR)等。PVDF是一种基于有机溶剂的粘合剂，比如N-甲基吡咯烷酮(NMP)，N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，而这类有机溶剂对环境有害，对工作人员身体健康造成威胁；丁苯乳液(SBR)为水性粘合剂，污染小，对环境友好，但是其粘结强度较小，而且由于其化学特性限制，只能作为负极材料粉体的粘合剂，因此在陶瓷隔膜涂料中应用也受到限制。

因此，开发一种陶瓷隔膜涂料用的、耐高温的、有助于提高隔膜结构稳定性和具有优异粘结力的水性粘合剂的需求增加。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述缺点，提供一种专门用于陶瓷隔膜涂料的、耐高温的、耐溶剂的、具有优异粘结力的环氧改性水性丙烯酸酯粘合剂及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种用于锂离子电池陶瓷隔膜涂料的粘合剂，其特征在于，其原料包括：环氧树脂0.5～2％，单体a5～15％，单体b4～10％，单体c1～5％，酰胺类单体1～5％，乳化剂0.5～1％，引发剂0.1～0.5％，中和剂1～5％，去离子水56.5～86.9％，以上原料按重量百分数计；所述的单体a为丙烯酸酯单体，所述的单体b为乙烯基单体和腈类单体的至少一种，所述的单体c为不饱和酸单体。

优选地，所述的用于锂离子电池陶瓷隔膜涂料的粘合剂的外观特征为乳液状，粘度为100～10000厘泊(25℃)。

优选地，所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂，选自牌号为E-55、E-51、E-44、E-42、E-35和E-31环氧树脂的一种。

优选地，所述单体a为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯和丙烯酸异冰片酯中的至少一种。

优选地，所述单体b中的乙烯基单体为苯乙烯、α-甲基苯乙烯或β-甲基苯乙烯。

优选地，所述单体b中的腈类单体为丙烯腈或甲基丙烯腈。

优选地，所述单体c为丙烯酸、甲基丙烯酸、苯乙烯磺酸、乙烯基磺酸钠或2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸。

优选地，所述酰胺类单体为丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、N，N-亚甲基双丙烯酰胺或N-(异丁氧基)甲基丙烯酰胺中的一种。

优选地，所述乳化剂为阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂复配的乳化剂，复配比例为1.5：1。