一种水性粘合剂及其制备方法和应用与流程

本发明涉及粘合剂，尤其涉及一种水性粘合剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、锂电池粘合剂的作用是粘结和保持电极活性物质，增强电极活性材料与导电剂以及活性材料与集流体之间的电子接触，更好地稳定极片的结构，由于锂电池的正、负极在充、放电过程中体积会膨胀或收缩，要求粘合剂对此能够起到一定的缓冲作用。锂电池粘合剂主要分为两大类，一类是油溶性粘合剂，比如聚偏氟乙烯(pvdf)，需要采用有机溶剂如n-甲基吡咯烷酮作为分散剂，对环境有危害，且对负极材料粘结力差，多用于锂电池正极中；一类是水基粘合剂，以水作为分散剂，比如水性丙烯酸树脂、羧甲基淀粉、海藻酸钠、苯丙乳液等，其中丙烯酸树脂因其含有大量羧基使得水性丙烯酸树脂自身的分子链间形成氢键，产生一定程度的交联，因而粘结性能较好，并且其可以与活性物质颗粒或导电剂颗粒表面的羟基形成酯键及氢键结构，增强粘附力，有利于负极的稳定性。尽管如此，水性丙烯酸树脂还有较多的缺陷限制了其应用领域，比如脆性较大，柔软性差，对负极材料的分散性较差等，而影响了锂电池的持续循环稳定性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种水性粘合剂及其制备方法和应用，本发明提供的水性粘合剂柔软性以及对负极材料的分散性好，在锂电池负极中具有良好的粘结力和稳定性，提高了锂电池的持续循环稳定性。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种水性粘合剂的制备方法，包括以下步骤：

4、将水、乳化剂、丙烯酸、丙烯腈、丙烯酸烷基酯和部分引发剂混合，进行共聚反应，得到预聚物；所述丙烯酸烷基酯中烷基链的c原子数为10～20个；以质量份数计，所述丙烯酸为150～200份，所述丙烯腈为40～90份，所述丙烯酸烷基酯为10～50份；

5、向所述预聚物中加入剩余引发剂继续进行聚合反应，得到终聚物；

6、调整所述终聚物的ph值至7～8，得到所述水性粘合剂。

7、优选的，所述乳化剂包括乳化剂aeo-9、乳化剂aeo-5或乳化剂t-80；

8、以所述丙烯酸的质量份数为基准，所述乳化剂为5～15份。

9、优选的，所述丙烯酸烷基酯包括丙烯酸十二酯、丙烯酸十四酯、丙烯酸十六酯和丙烯酸十八酯中的一种或多种。

10、优选的，所述引发剂为过氧化物类引发剂和/或偶氮类引发剂。

11、优选的，以所述丙烯酸的质量份数为基准，所述部分引发剂为1～1.5份，所述剩余引发剂为0.1～0.5份。

12、优选的，所述共聚反应的温度为65～75℃，保温时间为2～6h。

13、优选的，所述聚合反应的温度为78～88℃，保温时间为1～3h。

14、优选的，调整所述终聚物的ph值至7～8后，还包括向所得ph值为7～8的聚合物中加入水，调整固含量和粘度。

15、本发明提供了上述方案所述制备方法制备得到的水性粘合剂。

16、本发明提供了上述方案所述水性粘合剂在锂电池负极中的应用。

17、本发明提供了一种水性粘合剂的制备方法，包括以下步骤：将水、乳化剂、丙烯酸、丙烯腈、丙烯酸烷基酯和部分引发剂混合，进行共聚反应，得到预聚物；所述丙烯酸烷基酯中烷基链的c原子数为10～20个；以质量份数计，所述丙烯酸为150～200份，所述丙烯腈为40～90份，所述丙烯酸烷基酯为10～50份；向所述预聚物中加入剩余引发剂继续进行聚合反应，得到终聚物；调整所述终聚物的ph值至7～8，得到所述水性粘合剂。

18、本发明引入丙烯酸烷基酯，由于丙烯酸烷基酯位阻较大，烷基酯键也使得羧基的吸电子能力减缩，电子云密度增加，从位阻和电子效应来看，丙烯酸烷基酯和丙烯酸相比，不易受自由基进攻，即不易出现爆聚，分子量更容易控制，分子量不会过大，因而聚合物分散性较好；另外丙烯酸烷基酯链段较长，玻璃化转变温度较低，所以柔软性较好。本发明制备的水性粘合剂柔软性以及对负极材料的分散性好，在锂电池负极中具有良好的粘结力和稳定性，提高了锂电池的持续循环稳定性。

技术特征：

1.一种水性粘合剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述乳化剂包括乳化剂aeo-9、乳化剂aeo-5或乳化剂t-80；

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸烷基酯包括丙烯酸十二酯、丙烯酸十四酯、丙烯酸十六酯和丙烯酸十八酯中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂为过氧化物类引发剂和/或偶氮类引发剂。

5.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，以所述丙烯酸的质量份数为基准，所述部分引发剂为1～1.5份，所述剩余引发剂为0.1～0.5份。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述共聚反应的温度为65～75℃，保温时间为2～6h。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚合反应的温度为78～88℃，保温时间为1～3h。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，调整所述终聚物的ph值至7～8后，还包括向所得ph值为7～8的聚合物中加入水，调整固含量和粘度。

9.权利要求1～8任一项所述制备方法制备得到的水性粘合剂。

10.权利要求9所述水性粘合剂在锂电池负极中的应用。

技术总结本发明提供了一种水性粘合剂及其制备方法和应用，涉及粘合剂技术领域。本发明将水、乳化剂、丙烯酸、丙烯腈、丙烯酸烷基酯和部分引发剂混合，进行共聚反应，得到预聚物；所述丙烯酸烷基酯中烷基链的C原子数为10～20个；以质量份数计，所述丙烯酸为150～200份，所述丙烯腈为40～90份，所述丙烯酸烷基酯为10～50份；向所述预聚物中加入剩余引发剂继续进行聚合反应，得到终聚物；调整所述终聚物的pH值至7～8，得到所述水性粘合剂。本发明提供的水性粘合剂柔软性以及对负极材料的分散性好，在锂电池负极中具有良好的粘结力和稳定性，提高了锂电池的持续循环稳定性。技术研发人员：冯练享,海峰,李明涛,王顺平,曲树光,周钦伟,徐晖,李雷受保护的技术使用者：齐河力厚化工有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18