CN104448158B - 一种锂电池用水性粘合剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种锂电池用水性粘合剂的制备方法，将水溶性丙烯酸类单体、油溶性丙烯酸单体以及引发剂滴加到苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物（SBS）乳液中，通过搅拌升温反应得到锂电池用水性粘合剂；所述水溶性丙烯酸类单体、油溶性丙烯酸单体、引发剂和苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物（SBS）乳液的重量配比为2.5～15：10～25：0.5～10：100。本发明解决现有锂电池用水性粘合剂种类少、用量高、分散效率低、分散周期较长的技术问题，本发明制得的水性粘合剂具有较好的粘结性能和分散效果，对石墨等电极材料具有高分散效率；且具有用量低、循环性能优良。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种用于锂离子电池的水性粘合剂的制备方法。
背景技术
随着科学技术的发展以及人民物质文化生活水平的提高，人们对电池的需求量越来越大，对电池的性能的要求也越来越高。特别是随着空间技术的发展、军事装备的需求增大、电动汽车的研制和开发、信息和微电子工业的迅猛发展，大量工业用、民用、医用便携式电子产品相继问世，再加上对环境保护意识的增强，人们对体积小，重量轻，高能量，安全可靠，无污染，可反复充电使用电池的需求更加迫切。锂离子电池由于工作电压高、体积小、质量轻、能量高、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长的优点，成为21世纪最具发展前景的理想能源。
然而，目前市面上锂电池用水性粘合剂种类少，且CMC+SBR等水性粘合剂体系在锂电池粘结上，普遍用量都比较高，且分散效率较低，分散周期较长，存在着明显的缺陷与不足。因此，开发粘结性能好，分散性能优的环保型离子电池用水性粘合剂具有十分重大的意义。
发明内容
针对上述现有技术存在的上述不足，本发明的目的是解决现有锂电池用水性粘合剂种类少、用量高、分散效率低、分散周期较长的技术问题，提供一种粘结性能好、分散性能优的用于锂离子电池的水性粘合剂的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种锂电池用水性粘合剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将水溶性丙烯酸类单体、 油溶性丙烯酸单体以及引发剂滴加到苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）乳液中，通过搅拌升温反应得到锂电池用水性粘合剂；搅拌速度为200～600转/分钟，升温速率为1～5℃/分钟，反应温度为60～90℃，反应时间为1～4小时；
所述水溶性丙烯酸类单体、 油溶性丙烯酸单体、引发剂和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）乳液的重量配比为2.5～15：10～25：0.5～10：100。
进一步，所述水溶性丙烯酸类单体为同时含有可自由基聚合的碳碳双键和具有亲水性的羧基、酰胺基及羟基等基团的单体，即为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯腈、丙烯酰胺、丙烯酸钠、衣康酸、醋酸乙烯、丙烯酸羟乙酯和丙烯酸羟丙酯中的一种或多种。
所述油溶性丙烯酸单体为同时具有碳碳双键和亲油性脂肪链端的单体，即为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯，丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸辛酯和丙烯酸月桂酯中的一种或多种。
所述引发剂为过硫酸钾，过硫酸铵，过硫酸钠，亚硫酸钠以及偶氮二异丁腈中的一种或者多种。
所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）乳液为通用市售乳液，浓度为45～55％。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
本发明通过利用亲水性单体对电极材料具有良好的分散作用，SBS大分子骨架具有优秀的粘结作用，亲油单体能在亲水单体和SBS中起到相容剂作用，将亲油亲水单体通过合适的化学反应接枝到SBS大分子链段上，赋予不饱和长链大分子同时对电极材料具有优秀的附着性能和分散性能；同时该制备方法所用原料价格低廉，工艺流程简单，操作简便，制得的极片韧性好，粘结性能好，循环性能优良，适用于工业化大规模生产，具有不可估量的市场前景。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1：
本实施例，将市售50％的SBS（苯乙烯和丁二烯嵌段共聚物）乳液300g置于反应釜中，300转/分钟搅拌，3℃/分钟升温至50℃，然后将9g甲基丙烯酸和36g丙烯酸辛酯加入反应釜中，搅拌均匀，再加入3g过硫酸铵，氮气保护，2℃/分钟升温至75℃，恒温反应1 小时；然后分两次再加入300g SBS乳液、9g甲基丙烯酸单体和36g丙烯酸辛酯单体，氮气保护，75℃恒温，两小时内加完；之后2℃/分钟升温至80℃，恒温3小时，再加入蒸馏水200g，80℃恒温30分钟后即制成水性粘合剂。
经检测，所述水性粘合剂的固含量为42.8%、粘度为500厘泊（25℃），具有良好的分散效果，对石墨等电极材料具有高分散效率；用于锂离子电池负极效果良好。
实施例2：
本实施例中乳液同实施例1，只是在实施例1水溶性丙烯酸单体和油溶性丙烯酸单体的基础上，增加亲水的丙烯酰胺，减少丙烯酸辛酯的用量，其中过硫酸钠和亚硫酸氢钠的质量比为1:1，引发剂为过硫酸钠，引发剂用量为1.5%。
本实施例通过如下制备方法实现：将300g SBS乳液置于反应釜中，300转/分钟搅拌，3℃/分钟升温至50℃，然后将9g甲基丙烯酸，3.6g丙烯酰胺和32.4g丙烯酸辛酯加入反应釜中，搅拌均匀，再加入2.0g过硫酸钠，2.0g亚硫酸氢钠，氮气保护，2℃/分钟升温至70℃，恒温反应1 小时；然后分两次再加入300g SBS乳液,9g甲基丙烯酸单体,3.6g丙烯酰胺,32.4g丙烯酸辛酯单体,1g偶氮二异丁腈，氮气保护，70℃恒温，两小时内加完；之后2℃/分钟升温至80～85℃，恒温3小时，再加入蒸馏水200g，85℃恒温30分钟后即制成水性粘合剂。
经检测，所述水性粘合剂的固含量为43.1%、粘度为4000厘泊（25℃），具有良好的分散效果，对石墨等电极材料具有高分散效率；用于锂离子电池负极效果良好。
实施例3：
以天然石墨为负极材料，使用上述实施例1或实施例2合成的水性粘合剂，按质量百分比96%的天然石墨，1%的S-P导电剂以及3%的粘合剂的配方，制成负极极片作为负极，匹配正极制成锂离子电池进行充放电。
试验证明，采用本发明制备的锂电池用水性粘合剂，在100个循环周期后，电池容量保持率在90%以上，说明循环性能优良。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围的，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (3)
1.一种锂电池用水性粘合剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将水溶性丙烯酸类单体、油溶性丙烯酸单体以及引发剂滴加到苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）乳液中，通过搅拌升温反应得到锂电池用水性粘合剂；搅拌速度为200～600转/分钟，升温速率为1～5℃/分钟，反应温度为60～90℃，反应时间为1～4小时；
所述水溶性丙烯酸类单体、油溶性丙烯酸单体、引发剂和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）乳液的重量配比为2.5～15：10～25：0.5～10：10；
所述水溶性丙烯酸类单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯腈、衣康酸、醋酸乙烯、丙烯酸羟乙酯和丙烯酸羟丙酯中的一种或多种；
所述油溶性丙烯酸单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯，丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸辛酯和丙烯酸月桂酯中的一种或多种。
2.如权利要求1所述锂电池用水性粘合剂的制备方法，其特征在于，所述引发剂为过硫酸钾，过硫酸铵，过硫酸钠，亚硫酸钠以及偶氮二异丁腈中的一种或者多种。
3.如权利要求1所述锂电池用水性粘合剂的制备方法，其特征在于，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）乳液为通用市售乳液，浓度为45～55％。
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