一种粘结剂、边涂胶浆料及其制备方法、锂离子电池与流程

本发明涉及锂电池，具体而言，涉及一种粘结剂、边涂胶浆料及其制备方法、锂离子电池。

背景技术：

1、锂离子电池具有高能量密度和长循环寿命等优点，因而被广泛应用于电动汽车。随着市场的不断发展，对锂离子电池的能量密度提出了更高的要求，锂离子电池的制造工艺也由卷绕工艺转向叠片工艺。然而，采用叠片工艺生产的锂离子电池，易出现极耳毛刺刺穿隔膜的情况，造成正负极短接的安全问题。目前常用解决措施是在正极极耳边缘涂覆一层极耳边涂胶，用于减少毛刺的产生。但现有的边涂胶配方普遍采用聚偏氟乙烯(pvdf)复配勃姆石，由于pvdf与箔材的粘接力较小，且pvdf在电解液中的溶胀程度大，在电芯中经过电解液浸泡后，边涂胶涂层容易脱落，使电芯在使用过程中存在安全风险。另外，现有的极耳边涂胶涂层柔韧性较差，易出现边涂胶涂层过脆断裂的情况。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是以下问题的至少一种：现有的极耳边涂胶与箔材的粘接力较小，在电解液中溶胀程度大，边涂胶涂层容易脱落；现有的极耳边涂胶涂层柔韧性较差，易出现边涂胶涂层过脆断裂的情况。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

3、一种粘结剂的制备方法，包括：

4、获取磺化聚酰亚胺；

5、将磺化聚酰亚胺、十二烷基磺酸钠和有机溶剂混合均匀，进行溶剂热反应，分离反应产物，得到粘结剂。

6、与现有技术相比，本发明以磺化聚酰亚胺和十二烷基磺酸钠原料制得粘结剂，该粘结剂主要依靠磺酸和酰胺基团的强氢键作用提供粘接力，将该粘结剂用于制备边涂胶涂层，可以有效提升边涂胶涂层和箔材之间的粘接力；而且，该粘结剂中通过十二烷基磺酸钠将长烷基柔性链段枝接到磺化聚酰亚胺基团上，可以有效改善粘结剂的刚性，从而提高边涂胶涂层的柔韧性，防止边涂胶涂层过脆断裂。另外，聚酰亚胺酰胺基团具有刚性对称结构，分子链间具有较强的共轭作用，分子链紧密堆积，因而具有很好的耐溶剂性，通过对聚酰亚胺进行磺化改性，引入磺化基团，可以改善其溶解性，同时以磺酸基团作为交联点进行化学交联引入交联结构，可以有效抑制磺化聚酰亚胺在电解液中的溶胀，因而使得该粘结剂具有较低的电解液溶胀度，进而使得边涂胶涂层在电解液中溶胀程度较小。综上，使用本发明提供的粘结剂制得的边涂胶涂层与箔材的粘接力较大，在电解液中溶胀程度较小，边涂胶涂层不容易脱落；而且该边涂胶涂层柔韧性较高，不易出现边涂胶涂层过脆断裂的情况。

7、较佳地，磺化聚酰亚胺与所述十二烷基磺酸钠的质量比为(85-95)：(5-15)。

8、较佳地，溶剂热反应的温度为80-200℃，时间为5-10h。

9、较佳地，获取磺化聚酰亚胺包括：

10、在惰性气体氛围下，将4,4′-二氨基二苯乙烯-2,2′-二磺酸、间甲酚和三乙胺混合均匀，在60-100℃的温度下反应2-8h，得到反应混合物；

11、在惰性气体氛围下，向反应混合物中加入1,4,5,8-萘四甲酸酐、4,4′-双(4-氨基苯氧基)二苯砜和苯甲酸，加热反应，分离反应产物，得到磺化聚酰亚胺；加热反应的温度为120-200℃，时间为4-10h；

12、其中，4,4′-二氨基二苯乙烯-2,2′-二磺酸、间甲酚、三乙胺、1,4,5,8-萘四甲酸酐、4,4′-双(4-氨基苯氧基)二苯砜和苯甲酸质量比为(1-10)：(10-100)：(1-10)：(1-5)：(1-10)：(1-10)。

13、本发明还提供了一种粘结剂，采用上述粘结剂的制备方法制得。

14、本发明还提供了一种边涂胶浆料，包括上述粘结剂、勃姆石和nmp；其中，粘结剂、勃姆石和nmp的质量之比为(5-20)：(80-100)：(100-300)。

15、与现有技术相比，本发明以磺化聚酰亚胺和十二烷基磺酸钠原料制得粘结剂，以该粘结剂、勃姆石和nmp为原料制得边涂胶浆料，进而制得边涂胶涂层；该粘结剂作为边涂胶的基体，能够起到分散勃姆石、形成粘接网络的作用；该粘结剂主要依靠磺酸和酰胺基团的强氢键作用提供粘接力，可以有效提升使用边涂胶涂层和铝箔之间的粘接力；由于粘结剂中引入了磺化聚酰亚胺基团，而磺化聚酰亚胺基团对nmp的亲和性较好，因而该粘结剂对勃姆石的分散效果更好，从而有利于提升边涂胶涂层与箔材间的粘接力；另外，该粘结剂中通过十二烷基磺酸钠将长烷基柔性链段枝接到磺化聚酰亚胺基团上，可以有效改善粘结剂的刚性，从而提高边涂胶涂层的柔韧性，防止边涂胶涂层过脆断裂。另外，聚酰亚胺酰胺基团具有刚性对称结构，分子链间具有较强的共轭作用，分子链紧密堆积，因而具有很好的耐溶剂性，通过对聚酰亚胺进行磺化改性，引入磺化基团，可以改善其溶解性，同时以磺酸基团作为交联点进行化学交联引入交联结构，可以有效抑制磺化聚酰亚胺在电解液中的溶胀，因而使得该粘结剂具有较低的电解液溶胀度，进而使得边涂胶涂层在电解液中溶胀程度较小。综上，使用本发明提供的边涂胶浆料制得的边涂胶涂层与箔材的粘接力较大，在电解液中溶胀程度较小，边涂胶涂层不容易脱落；而且该边涂胶涂层柔韧性较高，不易出现边涂胶涂层过脆断裂的情况。

16、较佳地，勃姆石的粒径为0.5-3μm。

17、本发明还提供了一种边涂胶浆料的制备方法，包括：

18、步骤m1、将上述粘结剂与nmp加入到搅拌罐中，进行第一次高速分散处理，得到中间浆料；

19、步骤m2、向中间浆料中加入勃姆石，进行第二次高速分散处理，得到边涂胶浆料；

20、其中，粘结剂、勃姆石和nmp的质量之比为(5-20)：(80-100)：(100-300)。

21、较佳地，步骤m1中，第一次高速分散处理的公转速度为30rpm，分散速度为4000rpm，时间为2h；步骤m2中，第二次高速分散处理的公转速度为60rpm，分散速度为4500rpm，时间为2.5h。

22、本发明还提供了一种锂离子电池，包括电极极片，所述电极极片上涂覆有上述边涂胶浆料。

技术特征：

1.一种粘结剂的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的粘结剂的制备方法，其特征在于，所述磺化聚酰亚胺与所述十二烷基磺酸钠的质量比为(85-95)：(5-15)。

3.根据权利要求1所述的粘结剂的制备方法，其特征在于，所述溶剂热反应的温度为80-200℃，时间为5-10h。

4.根据权利要求1所述的粘结剂的制备方法，其特征在于，所述获取磺化聚酰亚胺包括：

5.一种粘结剂，其特征在于，采用如权利要求1-4任一项所述的粘结剂的制备方法制得。

6.一种边涂胶浆料，其特征在于，包括如权利要求5所述的粘结剂、勃姆石和nmp；其中，所述粘结剂、所述勃姆石和所述nmp的质量之比为(5-20)：(80-100)：(100-300)。

7.根据权利要求1所述的边涂胶浆料，其特征在于，所述勃姆石的粒径为0.5-3μm。

8.一种边涂胶浆料的制备方法，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的边涂胶浆料的制备方法，其特征在于，所述步骤m1中，所述第一次高速分散处理的公转速度为30rpm，分散速度为4000rpm，时间为2h；所述步骤m2中，所述第二次高速分散处理的公转速度为60rpm，分散速度为4500rpm，时间为2.5h。

10.一种锂离子电池，其特征在于，包括电极极片，所述电极极片上涂覆有如权利要求6或7所述的边涂胶浆料。

技术总结本发明涉及锂电池技术领域，具体而言，涉及一种粘结剂、边涂胶浆料及其制备方法、锂离子电池；该粘结剂的制备方法包括：获取磺化聚酰亚胺；将磺化聚酰亚胺、十二烷基磺酸钠和有机溶剂混合均匀，进行溶剂热反应，分离反应产物，得到粘结剂。使用本发明提供的粘结剂制得的边涂胶涂层与箔材的粘接力较大，在电解液中溶胀程度较小，边涂胶涂层不容易脱落；而且该边涂胶涂层柔韧性较高，不易出现边涂胶涂层过脆断裂的情况。技术研发人员：武金磊,杜昌朝,方钢,潘福中受保护的技术使用者：浙江吉利控股集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/20