[发明专利]一种涂覆于隔膜表面的粘结剂及制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，特别涉及一种涂覆于隔膜表面的粘结剂及制备方法，用于隔膜与正极极片和负极极片的粘结。

背景技术

目前，石油能源正在大量消耗，中国已超越美国成为全球最大石油进口国，能源使用也带来了环境污染问题，尤其是PM2.5的爆发，其中传统燃油汽车的尾气排放“贡献”较大，中国的汽车保有量仅次于美国位列全球第二，节能与环保的压力越来越大。从节能减排的角度考虑，发展电动汽车意义深远、迫在眉睫。锂离子动力电池作为电动汽车的核心部件之一，要求具有比能量高、循环寿命长、安全、绿色环保等特点。

锂电池主要有正极、负极、隔膜、电解液等部分组成，隔膜在其中起着重要作用，一方面隔离正负极片以避免接触短路，另一方面允许锂离子在电池充放电过程中可以自由穿梭以满足电能的储存和释放。锂电池隔膜的质量优劣对锂电池性能影响很大，比如电池内阻、放电容量、循环寿命和安全性能等。使用传统普通隔膜的电池在循环过程中由于卷绕张力和正负极片的膨胀作用会导致电芯变形，继而影响电池寿命和安全性能，同时其倍率性能也难以满足动力电池的实际需求。

发明内容

本发明为提升隔膜和正负极片之间的附着力，提供了一种水性高分子共聚物粘结剂及制备方法，用于涂敷在隔膜表面，该水性高分子共聚物粘结剂的结构为

-[CH₂-CH(CN)-CH₂-C(CH₃)(COOCH₃)-CHR₂-C(COOH)R₃-CH₂-CH(CONH₂)]_n-

该粘结剂为水溶性，使用过程中无污染，活性物质固含量为10-60％，使用过程中可以稀释、可以浓缩。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种涂覆于隔膜表面的粘结剂，其特征在于，由丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺、不饱和羧酸单体在水溶液介质中通过引发剂诱导共聚反应合成，其结构式为-[CH₂-CH(CN)-CH₂-C(CH₃)(COOCH₃)-CHR₂-C(COOH)R₃-CH₂-CH(CONH₂)]_n-。

所述丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯、不饱和羧酸单体、丙烯酰胺、水的摩尔比为1.5-2.5：1：1：0.5-1：6.67-55，所述引发剂占反应物质总量的0.5-0.8％。

所述的不饱和羧酸单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、乙烯基乙酸、马来酸酐、衣康酸、乌头酸、富马酸、巴豆酸、柠康酸、肉桂酸中的任意一种。

所述的引发剂选自过氧化氢、过硫酸盐和无机还原剂或有机还原剂的组合、过氧化氢和无机还原剂或有机还原剂的组合、过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的任意一种或二种以上组合。

所述的无机还原剂选自Fe²⁺、NaHSO₃、Na₂SO₃、Na₂S₂O₃；所述的有机还原剂选自醇、胺、葡萄糖。

一种制备涂覆于隔膜表面的粘结剂的方法，该制备方法包括如下步骤：将丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯、不饱和羧酸单体、丙烯酰胺、水按1.5-2.5：1：1：0.5-1：6.67-55的摩尔比加入水溶液介质中，通过引发剂诱导共聚反应合成，反应后活性物质固含量控制在10-60％，制得水性高分子共聚物粘结剂，其结构式为-[CH₂-CH(CN)-CH₂-C(CH₃)(COOCH₃)-CHR₂-C(COOH)R₃-CH₂-CH(CONH₂)]_n-。

所述的丙烯腈配制成浓度40-60％的水溶液在0.5h-2h时间内滴加到反应器中；所述的丙烯酰胺配制成30-50％的水溶液在0.5h-2h时间内滴加到反应器中；所述的引发剂按反应物总量的0.5-8％用量配制成10-40％的水溶液在0.5-5h时间内滴加到反应器中；剩余反应物与水一次性加到反应器中，搅拌反应，反应温度控制在30-80℃，反应时间2-8h。