[发明专利]一种水性改性丙烯酸酯乳液及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种水性改性丙烯酸酯乳液及其制备方法和在锂离子电池隔膜粘结剂中的应用。水性改性丙烯酸酯乳液的聚合单体包括丙烯酸酯、芳香族单体和任选的其他单体，水性改性丙烯酸酯乳液还包括改性氯化聚烯烃，改性氯化聚烯烃为马来酸酐或丙烯酸接枝氯化聚烯烃，氯化聚烯烃为聚氯乙烯或聚氯丙烯，丙烯酸酯、芳香族单体和任选的其他单体共聚形成胶乳，改性氯化聚烯烃被包覆在所述胶乳中。本发明通过将改性氯化聚烯烃先溶解在单体中，再参与预乳液聚合，实现了其水化，得到的水性改性丙烯酸酯乳液粘结性提高，用于锂离子电池隔膜粘结时，隔膜的粘结性能、透气性能均得到提高，水分含量降低。

技术领域

本发明属于电化学领域，具体涉及一种隔膜粘结剂、其制备方法及其在锂离子电池中的应用。

背景技术

锂离子电池的隔膜粘结剂目前主要是聚丙烯酸酯乳液，由于隔膜表面能较低，隔膜的润湿较难实现，即使降低粘结剂的表面张力，其对隔膜的润湿效果也一般，导致隔膜和陶瓷的粘结力较差，最终导致锂离子电池循环时出现严重的脱落现象。

现有技术中，通过加入附着力促进剂聚氯乙烯，可以提高隔膜和陶瓷的粘结力，进而提高锂离子电池的电化学性能，例如，中国公开专利CN108963150A公开了一种电池隔离膜涂层浆料，其组分包括聚氯乙烯、粘结剂及溶剂，其中粘结剂包括水性丙烯酸树脂溶液。该专利中含有聚氯乙烯的涂层浆料为溶剂型配方，不能和水性丙烯酸树脂溶液很好地水化混合，聚氯乙烯提高丙烯酸树脂的粘结性能和透气性还不够，且产品为溶剂型，不够安全环保。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种新的水性改性丙烯酸酯乳液，使用该水性改性丙烯酸酯乳液作为隔膜粘结剂，可以实现锂离子电池隔膜和陶瓷的良好粘结，隔膜透气性高，水分含量低，进而提高锂离子电池的电学性能。

为实现上述目的，本发明第一方面提供一种水性改性丙烯酸酯乳液，所述水性改性丙烯酸酯乳液的聚合单体包括丙烯酸酯、芳香族单体和任选的其他单体，所述水性改性丙烯酸酯乳液还包括改性氯化聚烯烃，所述改性氯化聚烯烃为马来酸酐或丙烯酸接枝氯化聚烯烃，所述氯化聚烯烃为聚氯乙烯或聚氯丙烯，所述丙烯酸酯、芳香族单体和任选的其他单体共聚形成胶乳，所述改性氯化聚烯烃被包覆在所述胶乳中。

其中任选的含义是可以选择，也可以不选择，即聚合单体包括其他单体或不包括其他单体。

进一步地，所述改性氯化聚烯烃的数均分子量为5万以下。

进一步地，所述改性氯化聚烯烃中马来酸酐或丙烯酸的质量％为1-5％。

进一步地，所述丙烯酸酯包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸异辛酯。

进一步地，所述芳香族单体选自苯乙烯、甲基苯乙烯中的一种或两种。

进一步地，所述任选的其他单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸羟乙酯中的一种或多种的组合。

进一步优选地，所述任选的其他单体为丙烯酰胺。

在本发明的一些实施方案中，按质量计，所述丙烯酸酯、芳香族单体和其他单体的投料比为240-350:50-100:5-10。

在本发明的一些实施方案中，所述水性改性丙烯酸酯乳液的固含量为30-50质量％，粘度为10-200mPa.s，所述胶乳的粒径为200-500nm。

在本发明的一些实施方案中，所述改性氯化聚烯烃占所述胶乳质量的1-5％。

作为本发明的一些优选实施方式，以重量份计，所述聚合单体的组成为：

丙烯酸丁酯180-200份；

甲基丙烯酸甲酯10-50份；

丙烯酸异辛酯50-100份；