粘结剂及其制备方法、以及隔膜、电极组件、电池单体、电池和用电装置与流程

本发明涉及电池，特别涉及一种粘结剂及其制备方法、以及隔膜、电极组件、电池单体、电池和用电装置。

背景技术：

1、随着便携式电子设备、电动汽车等的迅猛增长，对动力电池的需求也不断增长。而其中，电池的电化学性能也越来越受到人们的关注。

2、目前，电池电芯存在开口的问题，也即，极片与隔膜之间容易形成间隙，导致电池循环性能变差。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是提供一种粘结剂，旨在通过该粘结剂提高隔膜与极片之间的粘结力，提高电池的循环性能。

2、为实现上述目的，本发明提出的一种粘结剂，所述粘结剂包括核层结构和设于所述核层结构表面的壳层结构，所述壳层结构包括聚丙烯酸酯类聚合物，所述核层结构包括聚偏氟乙烯聚合物。

3、本技术的粘结剂，包括核层结构和设于核层结构表面的壳层结构，核层结构包括聚偏氟乙烯聚合物，壳层结构包括聚丙烯酸酯类聚合物，由于聚偏氟乙烯为均聚物，结晶度约为50％，粘结力不足，本技术采用聚丙烯酸酯类聚合物对聚偏氟乙烯聚合物进行包覆，得到核壳结构的粘结剂，从而实现对核壳结构的粘结剂中的聚偏氟乙烯聚合物的结晶度进行改善，提高核壳结构的粘结剂的粘结性能，以通过该粘结剂提高隔膜与极片之间的粘结力。

4、可选地，所述壳层结构包括多个壳体，多个所述壳体间隔设置在所述核层结构的表面。

5、聚丙烯酸酯类聚合物构成的壳体并非连续地包覆在核层结构表面，而是间隔的附着在核层结构表面，类似于树莓状的结构。可以理解的是，相当于壳层结构是由多个壳体组成，相邻的壳体之间还会存在间隙，在间隙的部位，核层结构的表面可以暴露出来，如此，使得聚偏氟乙烯聚合物核层结构暴露出来，由于核层结构也具有较好的粘结性，在壳体之间暴露出来的核层结构也可以加强粘结性能，且，树莓状的核壳结构相比于壳层全包覆核层的结构，具有更大的比表面积，如此，使得具有粘结功能的表面结构能更多的起到粘结作用。

6、可选地，所述聚偏氟乙烯聚合物与所述聚丙烯酸酯类聚合物的质量比为(2～100):1，可选地为(10～80):1。

7、为了得到上述提到的树莓状结构的核壳结构，聚偏氟乙烯聚合物的质量大于聚丙烯酸酯类聚合物的质量，采用核层结构的质量大于壳层结构的质量，使得壳层结构不能完全包覆在核层结构的表面，从而使得核层结构的表面有部分结构暴露出来，由此得到上述树莓状结构的核壳结构。其中，核层结构的质量大于壳层结构的质量，可以是核层结构与壳层结构的质量比为(2～100)：1，上述(2～100)：1中，取值包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值，具体示例包括但不限于实施例中的点值以及2：1、10：1、20：1、30：1、40：1、50：1、60：1、70：1、80：1、90：1、100：1等。

8、可选地，所述聚偏氟乙烯聚合物与所述聚丙烯酸酯类聚合物的质量比为(10～80)：1

9、为了得到上述提到的树莓状结构的核壳结构，聚偏氟乙烯聚合物的质量大于聚丙烯酸酯类聚合物的质量，采用核层结构的质量大于壳层结构的质量，使得壳层结构不能完全包覆在核层结构的表面，从而使得核层结构的表面有部分结构暴露出来，由此得到上述树莓状结构的核壳结构。其中，核层结构的质量大于壳层结构的质量，可以是核层结构与壳层结构的质量比为(10～80)：1，上述(10～80)：1中，取值包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值，具体示例包括但不限于实施例中的点值以及10：1、20：1、30：1、40：1、50：1、60：1、70：1、80：1等。

10、可选地，所述粘结剂的体积平均粒径dv50为0.5μm-50μm，可选地为7μm-8μm。

11、理论上，本技术中的粘结剂的体积平均粒径dv50可以低于0.5μm，也能高于50μm，但是考虑到本技术的粘结剂用于隔膜上，粘结剂的体积平均粒径dv50不能太大和太小，粘结剂太小容易堵塞隔膜的孔道，降低锂离子在隔膜上的通过性，粘结剂太大，在将粘结剂涂覆在隔膜上时，会形成较厚的涂层，影响后期制备电池额度能量密度，因此，粘结剂的体积平均粒径dv50为0.5μm-50μm，上述0.5μm-50μm中，取值包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值，具体示例包括但不限于实施例中的点值以及0.5μm、1μm、5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm等。

12、可选地，所述粘结剂的体积平均粒径dv50为7μm-8μm。

13、粘结剂的体积平均粒径dv50为7μm-8μm，得到的隔膜的性能较佳，上述7μm-8μm中，取值包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值，具体示例包括但不限于实施例中的点值以及7μm、7.5μm、8μm等。

14、可选地，所述聚丙烯酸酯类聚合物的构成单体包括第一聚合柔性单体、第二聚合极性单体和第三聚合分子量调节单体。

15、本技术中的聚丙烯酸酯类聚合物的构成单体包括第一聚合柔性单体、第二聚合极性单体和第三聚合分子量调节单体，通过三种单体的交联反应，得到聚合物，可控制聚合物的分子量和玻璃化转变温度，从而改善粘结剂的粘结性能。

16、可选地，所述第一聚合柔性单体、所述第二聚合极性单体和所述第三聚合分子量调节单体的摩尔比为1:(0.01～0.8):(0.01～0.15)，可选地为1：(0.05～0.7)：(0.05～0.12)。

17、第一聚合柔性单体、第二聚合极性单体和第三聚合分子量调节单体的摩尔比为1:(0.01～0.8):(0.01～0.15)时，粘结剂的粘结效果较佳，上述1:(0.01～0.8):(0.01～0.15)中，取值包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值，具体示例包括但不限于实施例中的点值以及1:0.01：0.01、1:0.1：0.01、1:0.4：0.01、1:0.8：0.01、1:0.01：0.05、1:0.01：0.1、1:0.01：0.15、1:0.1：0.01、1:0.1：0.05、1:0.1：0.15、1:0.4：0.01、1:0.4：0.05、1:0.4：0.15、1:0.8：0.01、1:0.8：0.05、1:0.8：0.15等。

18、可选地，所述第一聚合柔性单体、所述第二聚合极性单体和所述第三聚合分子量调节单体的摩尔比为1：(0.05～0.7)：(0.05～0.12)。

19、第一聚合柔性单体、第二聚合极性单体和第三聚合分子量调节单体的摩尔比为1：(0.05～0.7)：(0.05～0.12)时，粘结剂的粘结效果较佳，上述1：(0.05～0.7)：(0.05～0.12)中，取值包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值，具体示例包括但不限于实施例中的点值以及1:0.05：0.05、1:0.1：0.05、1:0.4：0.05、1:0.7：0.05、1:0.1：0.05、1:0.1：0.1、1:0.1：0.12等。

20、可选地，所述第一聚合柔性单体的结构中含有酯键，所述第二聚合极性单体的结构中含有氰基，所述第三聚合分子量调节单体含有酰胺键。

21、酯键能提高分子链的柔性，氰基能提高单体的极性，酰胺键具有极性，易形成氢键，可以提高粘结性。通过第一聚合柔性单体的结构中含有酯键，第二聚合极性单体的结构中含有氰基，第三聚合分子量调节单体含有酰胺键，使得通过以上三种单体聚合得到的到聚合物，可控制聚合物的分子量和玻璃化转变温度，从而改善粘结剂的粘结性能。

22、可选地，所述第一聚合柔性单体为丙烯酸酯类单体，所述第二聚合极性单体为丙烯腈类单体，所述第三聚合分子量调节单体为丙烯酰胺类单体。

23、丙烯酸酯类单体，其可提高聚合物抗溶胀能力，并且作为分子链段中的柔性单体链段能够调节聚合物的玻璃化转变温度，改善粘结剂在施用时的韧性，有助于发挥良好的粘结作用。丙烯腈类单体，其具有强极性的氰基基团，有助于提高离子电导率，提高粘结性。丙烯酰胺类单体，起到调节分子量的作用，同时也具有较好的粘结性。通过上述三类单体制备得到的聚合物，可控制聚合物的分子量和玻璃化转变温度，从而改善粘结剂的粘结性能。

24、可选地，所述丙烯酸酯类单体包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸仲丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸-2-羟基乙酯、丙烯酸-2-羟基丙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯和甲基丙烯酸-2羟基丙酯中的至少一种；

25、和/或，所述丙烯腈类单体包括丙烯腈和甲基丙烯腈中的至少一种；

26、和/或，所述丙烯酰胺类单体包括丙烯酰胺、n-羟甲基丙烯酰胺和n-丁氧基甲基丙烯酰胺中的至少一种。

27、基于丙烯酸酯类单体有助于改善粘结剂的粘结性，丙烯酸酯类单体可以包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸仲丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸-2-羟基乙酯、丙烯酸-2-羟基丙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯和甲基丙烯酸-2羟基丙酯中的至少一种；也即，聚丙烯酸酯类聚合物的构成单体中可以包括上述的一种丙烯酸酯类单体，也可以包括上述的多种丙烯酸酯类单体，具体不作限定。

28、基于丙烯腈类单体有助于改善粘结剂的粘结性，丙烯腈类单体包括丙烯腈和甲基丙烯腈中的至少一种；也即，聚丙烯酸酯类聚合物的构成单体中可以包括上述的一种丙烯腈类单体，也可以包括上述的多种丙烯腈类单体，具体不作限定。

29、基于丙烯酰胺类单体有助于改善粘结剂的粘结性，丙烯酰胺类单体包括丙烯酰胺、n-羟甲基丙烯酰胺和n-丁氧基甲基丙烯酰胺中的至少一种；也即，聚丙烯酸酯类聚合物的构成单体中可以包括上述的一种丙烯酰胺类单体，也可以包括上述的多种丙烯酰胺类单体，具体不作限定。

30、可选地，所述聚偏氟乙烯聚合物包括偏氟乙烯聚合物、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏氟乙烯-五氟丙烯共聚物、偏氟乙烯-四氟丙烯共聚物、偏氟乙烯-三氟丙烯共聚物、偏氟乙烯-全氟丁烯共聚物、偏氟乙烯-四氟乙烯共聚物、偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物、偏氟乙烯-三氟氯乙烯共聚物或偏氟乙烯-氟乙烯共聚物中的至少一种。

31、聚偏氟乙烯聚合物除具有良好的耐化学药品性和耐腐蚀性外，还具有耐高温、抗氧化、耐候、耐辐射等特殊性能，如压电性、介电性、和热电特性，常用在锂离子电池隔膜中。

32、本技术中使用的聚偏氟乙烯聚合物包括偏氟乙烯聚合物、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏氟乙烯-五氟丙烯共聚物、偏氟乙烯-四氟丙烯共聚物、偏氟乙烯-三氟丙烯共聚物、偏氟乙烯-全氟丁烯共聚物、偏氟乙烯-四氟乙烯共聚物、偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物、偏氟乙烯-三氟氯乙烯共聚物或偏氟乙烯-氟乙烯共聚物中的至少一种；也即，聚偏氟乙烯聚合物可以包括上述的一种聚偏氟乙烯聚合物，也可以包括上述的多种聚偏氟乙烯聚合物，具体不作限定。

33、本技术还提供一种粘结剂的制备方法，其特征在于，包括：

34、将水、乳化剂、引发剂、聚偏氟乙烯聚合物的构成单体加入反应容器中，搅拌，在反应压力下加热进行聚合反应，得到种子乳液，备用；

35、将水、乳化剂和聚丙烯酸酯类聚合物的构成单体共混搅拌，得到壳层单体预乳液，备用；

36、将所述壳层单体预乳液、引发剂和水投入到所述种子乳液中，搅拌加热反应，得到核壳结构的粘结剂。

37、本技术通过乳液聚合的方式先得到核层的聚偏氟乙烯聚合物的种子乳液，然后再通过乳液聚合的方式，在核层结构的表面制备得到壳层的聚丙烯酸酯类聚合物，最终形成具有核壳结构的粘结剂。

38、可选地，所述聚偏氟乙烯聚合物的构成单体质量与所述聚丙烯酸酯类聚合物的构成单体质量的比值为(2～100):1，可选地为(10～80):1。

39、为了得到上述提到的树莓状结构的核壳结构，采用核层结构的质量大于壳层结构的质量，使得壳层结构不能完全包覆在核层结构的表面，从而使得核层结构的表面有部分结构暴露出来，由此得到上述树莓状结构的核壳结构。其中，核层结构的质量大于壳层结构的质量，可以是核层结构与壳层结构的质量比为(2～100)：1，上述(2～100)：1中，取值包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值，具体示例包括但不限于实施例中的点值以及2：1、10：1、20：1、30：1、40：1、50：1、60：1、70：1、80：1、90：1、100：1等。

40、可选地，所述聚偏氟乙烯聚合物的构成单体质量与所述聚丙烯酸酯类聚合物的构成单体质量的比值为(10～80)：1。

41、为了得到上述提到的树莓状结构的核壳结构，采用核层结构的质量大于壳层结构的质量，使得壳层结构不能完全包覆在核层结构的表面，从而使得核层结构的表面有部分结构暴露出来，由此得到上述树莓状结构的核壳结构。其中，核层结构的质量大于壳层结构的质量，可以是核层结构与壳层结构的质量比为(10～80)：1，上述(10～80)：1中，取值包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值，具体示例包括但不限于实施例中的点值以及10：1、20：1、30：1、40：1、50：1、60：1、70：1、80：1等。

42、可选地，所述聚偏氟乙烯聚合物的构成单体包括偏氟乙烯；

43、或，所述聚偏氟乙烯聚合物的构成单体包括偏氟乙烯、六氟丙烯、五氟丙烯、四氟丙烯、三氟丙烯、全氟丁烯、四氟乙烯、三氟乙烯、三氟氯乙烯、氟乙烯中的至少一种。

44、聚偏氟乙烯聚合物指的是以偏氟乙烯为单体的聚合物，此外，聚偏氟乙烯聚合物的单体除了偏氟乙烯外，还包括六氟丙烯、五氟丙烯、四氟丙烯、三氟丙烯、全氟丁烯、四氟乙烯、三氟乙烯、三氟氯乙烯、氟乙烯中的至少一种。也即，聚偏氟乙烯聚合物可以是偏氟乙烯的均聚物，也可以是偏氟乙烯与其他含氟乙烯的共聚物，具体不做限定。

45、本技术的实施例提供一种隔膜，所述隔膜包括如上述的粘结剂或者通过上述的粘接剂的制备方法制得的粘接剂。

46、隔膜上涂覆有上述的粘结剂，可以提高极片与粘结剂之间的粘结性能，改善现有的电芯预冷压工艺的开口问题。

47、本技术的实施例提供一种电极组件，所述电极组件包括上述的隔膜。

48、电极组件包括正极极片、负极极片和隔膜，该粘结剂涂覆在隔膜上，用以将极片和隔膜粘结在一起，改善极片与隔膜开口的问题。

49、本技术的实施例提供一种电池单体，所述电池单体包括如上述的电极组件。

50、将上述电极组件应用到电池单体上，能够提高电池单体的大夹具循环性能。

51、本技术的实施例提供一种电池，所述电池包括上述的电池单体。

52、本技术的实施例提供一种用电装置，所述用电装置包括上述的电池单体或上述的电池。