[发明专利]一种电能储存设备的金属表面底胶及其导电涂层组合物

说明书

一种电能储存设备的金属表面底胶，由预聚体、油溶性单体、水溶性单体、引发剂、表面活性剂通过乳液聚合得到，所述预聚体是通过催化剂使异氰酸酯、多元醇及具有羟基的丙烯酸酯类单体于20℃‑150℃反应制得，所得金属表面底胶与正负极活性物质粘合性优良、电池极片在电解质溶液中浸泡不溶胀、不脱落，能够长期保持极片尺寸的稳定性。使用本发明提供的集流体的金属表面底胶制成的锂离子电池具有内阻小、极化低、电池容量高等特性。

技术领域

本发明涉及一种电能储存设备的集流体的金属表面底胶及其导电涂层组合物，具体地，本发明涉及一种粘合力优异的底胶、利用该底胶制备的导电涂层组合物。

背景技术

锂离子电池作为一种电能存储设备，具有能量密度高、输出电压高、输出功率大、自放电小、工作温度宽、无记忆效应等特点，被广泛应用于手机、笔记本电脑等便携式电子设备中。目前，锂离子电池作为动力电池在混合动力汽车、插电式混合动力汽车及纯电动汽车中也有广泛的应用。

锂离子电池主要由正极、负极、隔膜和电解液等组成，正负极电极一般由粉状活性材料，即锂过渡金属氧化物正极材料或碳素负极材料、底胶、导电添加剂和集流体组成。制备方法一般是把活性材料、导电添加剂和底胶溶液混合研磨均匀制成浆料，涂布于作为集流体的铜箔、铝箔上，经干燥、碾压等工艺处理而成。目前应用最多的底胶是含氟聚合物底胶如聚偏氟乙烯类底胶。

但聚偏氟乙烯类底胶在使用中存在诸多缺点：如粘接强度较弱；含有氟元素会与嵌锂石墨反应造成热失控和活性物质不可逆反应；对水分敏感；价格昂贵不利于降低成本；溶剂的挥发既污染环境又危害操作人员的健康。

为解决上述问题，人们研究与开发了锂离子电池水性底胶，如羧甲基纤维素钠、聚苯乙烯丁二烯共聚物等，但是羧甲基纤维素钠与聚苯乙烯丁二烯共聚物水性底胶同样存在粘接性能较弱、极片掉粉等现象，不利于电池的电化学性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电能储存设备的金属表面底胶及其导电涂层组合物，能够解决现有底胶的粘接力弱、极片掉粉，从而引起电池极片在电解质溶液中浸泡会溶胀、脱落、极片的尺寸不能保持稳定、电池内阻大、极化高、电池容量低的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：

一种电能储存设备的金属表面底胶，所述合成电能储存设备的金属表面底胶的原料的各组分和用量为：

预聚体：1-70.5份；

油溶性单体：20-95份；

水溶性单体：2.5-20份；

引发剂：0.3-10份；

表面活性剂：0.3-3份；

去离子水：150份；

氨水适量；

所述预聚体由异氰酸酯：20-60份，多元醇：35-70份，具有羟基的丙烯酸酯单体：4.5-10份和催化剂：0.001-0.5份在20℃-150℃下反应制得；

所述多元醇为聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇-丙二醇酯二醇、聚己二酸一缩二乙二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇-一缩二乙二醇酯二醇、聚氧化丙烯二醇、聚四氢呋喃二醇、四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇、聚乙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、甘油、三羟甲基丙烷、新戊二醇、山梨醇中的至少一种；

所述水溶性单体为丙烯酸类单体，同时含有可进行自由基聚合的碳碳双键和具有亲水性的基团；

所述引发剂包括乳液聚合使用的过氧化物引发剂及其与还原剂组合而成的氧化还原聚合引发剂。

优选地，所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和氢化二苯基甲烷二异氰酸酯中的至少一种。