[发明专利]一种聚丙烯脂类水性粘结剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种聚丙烯脂类水性粘结剂及其制备方法，所述聚丙烯脂类水性粘结剂，包括以下成分：丙烯酸酯、丙烯酸类单体、交联剂。其制备方法包括以下步骤：步骤一，在反应容器中，加入丙烯酸酯、丙烯酸类单体、交联剂；步骤二，加入溶剂，通入氮气排除氧气；步骤三，升高反应釜温度至50‑90℃，保温15‑60min；步骤四，滴加引发剂，在机械搅拌下在反应2‑12h；步骤五，加入碱液调整PH7‑8，加水稀释得到乳胶液。本发明提供的粘结剂可适应充放电过程中的体积膨胀和收缩，防止粘结剂在充放电过程中断裂，保持电池结构的完整性和良好的电连接性，从而提升锂离子电池中的循环性能。

技术领域

本发明涉及一种粘结剂，尤其涉及一种聚丙烯脂类水性粘结剂及其制备方法。

背景技术

随着新兴科技带动下的能源技术变革以及环保整治力度的加大，可反复充电、能量密度高、循环性能好、无记忆效应、自放电低、绿色环保的锂离子电池在便携式电子产品、能源交通、新能源汽车、航天航空以及储能系统等多个领域得到广泛应用，并逐渐向高性能、高安全和低成本方向发展。

锂离子电池以碳素材料为负极，以含锂的化合物作正极，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池。锂离子电池是指以锂离子嵌入化合物为正极材料电池的总称。锂离子电池的充放电过程，就是锂离子的嵌入和脱嵌过程。在锂离子的嵌入和脱嵌过程中，同时伴随着与锂离子等当量电子的嵌入和脱嵌。在充放电过程中，锂离子在正、负极之间往返嵌入/脱嵌和插入/脱插，被形象地称为“摇椅电池”。锂离子电池的性能很大程度上决定于电池的正负极材料，而目前传统的商业负极石墨材料其实际容量已经接近于其理论比容量372mAh/g,其可开发潜力有限，难以满足市场对锂离子电池负极容量日益增长需求。因此，理论容量高石墨数倍的硅以及硅基复合材料，成为了负极材料研究热点。

目前硅基负极材料，包括硅碳SiC和硅氧SiO在内，技术已经不断成熟，产品稳定性提升，但是其应用还是有一定局限性。制约硅碳材料应用的主要原因是硅在嵌/脱锂过程中存在的明显的体积效应，巨大的体积变化会造成硅颗粒在集流体上的粉化和剥落，降低循环性能，同时还会造成SEI膜的裂解，SEI膜裂解后新暴露的硅界面消耗电解液生成厚重SEI增大阻抗，从而影响电池性能。通过石墨包覆以及结构修饰，负极材料受体积效应的影响会减小，但同时也会降低材料的比容量，且稳定性不如石墨体系。一种有效的提升硅基复合材料的方式就是提供能适应硅颗粒体积膨胀和高粘附力的粘结剂，保持电池结构在充放电过程中的完整性和良好的电连接性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术或产品的不足，提供一种聚丙烯脂类水性粘结剂，并将其适用于锂离子电池硅碳负极级片。

本发明通过以下技术方案实现，一种聚丙烯脂类水性粘结剂，包括以下成分：丙烯酸酯、丙烯酸类单体、交联剂；所述丙烯酸酯、丙烯酸类单体、交联剂的含量按摩尔质量计算，具体为1:(0.6-1):(0.1-0.5)。

进一步地，所述丙烯酸类单体可以替换为甲基丙烯酸类单体。

进一步地，所述丙烯酸酯类单体可以是丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸月桂酯或甲基丙烯酸正辛酯。

进一步地，所述交联剂为丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺或N-(N-丁氧基甲基)丙烯酰胺中的一种或多种。

进一步地，所述的聚丙烯脂类水性粘结剂的制备方法，包括以下步骤，参见图1：

步骤一，在反应容器中，加入丙烯酸酯、丙烯酸类单体、交联剂；

步骤二，加入溶剂，通入氮气排除氧气；

步骤三，升高反应釜温度至50-90℃，保温15-60min；

步骤四，滴加引发剂，在机械搅拌下在反应2-12h；

步骤五，加入碱液调整PH7-8，加水稀释得到乳胶液。