[发明专利]一种锂电池陶瓷隔膜专用水溶液型粘合剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种锂电池陶瓷隔膜专用水溶液型粘合剂及其制备方法和应用。该粘合剂为水溶性原料溶于水聚合而成的溶液，并以中和剂控制溶液的pH为4.0~8.0，水溶性原料和水按如下质量份组成：水溶性不饱和多元羧酸150‑300份，水溶性不饱和羧酸酯100‑250份，交联单体1‑20份，助交联剂0‑10份，引发剂0.5‑5份，水500‑2000份。本发明所得粘合剂多种指标突出、性能优异。本发明选用热力学稳定的溶液体系替代现有技术热力学不稳定的乳液体系，有效改善了粘合剂的制备过程及所得产物的稳定性，投料和生产工艺能够得到有效简化，产物稳定性高，产物的存储条件亦无特殊要求，降低了生产与储存、运输成本。

技术领域

本发明涉及一种粘合剂，特别涉及一种锂离子电池陶瓷隔膜专用水溶液型粘合剂及其制备方法和应用。

背景技术

以锂离子电池为代表的各类新能源电池，目前在日常生活与前沿科技领域中均有广泛应用。随着市场对新能源电池需求日益增长，如何在保证电池的安全性和有效性的前提下提升生产效率以扩大产能，就成为了各大新能源电池制造商及其上游供应商亟待解决的课题。电池的主要组成部件包括外壳、电解液、正负极和隔膜等，其中，作为电池核心部件的隔膜，目前以粉末陶瓷涂覆隔膜为主，其生产涉及到将粉末陶瓷材料制备成浆料后涂覆在基材表面的工艺过程。浆料制备的过程中，粘合剂是不可或缺的组分之一，其质量对电池成品的质量有着直接影响。

随着人们对环境质量要求的不断提高，易对人体健康和环境造成危害的有机溶剂型的粘合剂已越来越不符合市场的需求，因而水性粘合剂取代了有机溶剂型粘合剂成为了当前主流产品。用于锂电池陶瓷隔膜的水性专用粘合剂主要是以(甲基)丙烯酸及其酯类为原料合成的水性粘合剂，而大多数(甲基)丙烯酸酯及其聚合产物皆不溶于水，因此这一类水性粘合剂通常以乳液的形式存在，即通过乳化剂的表面活性作用使非水溶性合成单体以微小液滴的形式分散于水中并完成聚合。乳液聚合工艺成熟，对多种合成单体均有良好的适用性，因此上述以(甲基)丙烯酸及其酯类聚合物为主要成分的水性乳液粘合剂在电池专用水性粘合剂领域得到了广泛的应用。然而乳液是一种热力学不稳定体系，因而这一类水性乳液粘合剂在生产和后续储存过程中易受到机械作用、电解质、冷冻、加热等的影响，且长期储存时，乳液结构逐渐被破坏，进而产生分层、絮凝、沉淀等导致粘合剂失效，从而限制了其使用条件和改性范围。

综上所述，寻找一种更为稳定的电池专用水性粘合剂是改进电池生产效率和质量稳定性的主要研究方向之一。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种锂电池陶瓷隔膜专用水溶液型粘合剂及其制备方法和应用，选择了热力学稳定的溶液体系，粘合剂有效成分及其合成原料均能溶于水中形成均质溶液，合成过程亦在水溶液环境下进行，显著提升了其稳定性。同时，该粘合剂还具备良好的耐热性。

本发明的技术方案为：

一种锂电池陶瓷隔膜专用水溶液型粘合剂，其特征在于，该粘合剂为水溶性原料溶于水聚合而成的溶液，并以中和剂控制溶液的pH为4.0~8.0，水溶性原料和水按如下质量份组成：

水溶性不饱和多元羧酸 150-300份，

水溶性不饱和羧酸酯 100-250份，

交联单体 1-20份，

助交联剂 0-10份，

引发剂 0.5-5份，

水 500-2000份。

进一步地，所述的水溶性不饱和多元羧酸是以下物质中的至少一种：顺式丁烯二酸(俗名马来酸或失水苹果酸)、反式丁烯二酸(俗名富马酸或延胡索酸)、2-亚甲基丁二酸(俗名衣康酸)、反式-2-甲基-2-丁烯二酸(俗名中康酸)、顺式-2-甲基-2-丁烯二酸(俗名柠康酸)、丙烯-1,2,3-三羧酸(俗名乌头酸)；优选为2-亚甲基丁二酸(衣康酸)。