粘结剂及其制备方法、隔离膜、极片、电极组件、电池单体、电池及用电装置与流程

本技术涉及电池，具体涉及一种粘结剂及其制备方法、隔离膜、极片、电极组件、电池单体、电池及用电装置。

背景技术：

1、近年来，随着电池的应用范围越来越广泛，电池广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域，然而，现有技术中使用的电池粘结剂存在粘结性能差、硬度低的问题，进而导致不能有效粘结电池部件，从而恶化电池的循环性能并引发安全问题。

技术实现思路

1、本技术是鉴于上述课题而进行的，其目的在于，提供一种可在适于电池加工的条件下提供良好的粘结性能，从而有助于提升电池的硬度和循环性能。

2、为了达到上述目的，本技术提供一种粘结剂及其制备方法、隔离膜、极片、电极组件、电池单体、电池及用电装置。

3、第一方面，本技术提出了一种粘结剂，包括包覆层和设于所述包覆层内的内核，其中，所述包覆层包括聚丙烯酸酯类共聚物，所述内核包括陶瓷。

4、由此，本技术实施例的技术方案中，包括包覆层和设于所述包覆层内的内核，其中，所述包覆层包括聚丙烯酸酯类共聚物，所述内核包括陶瓷。该粘结剂涂覆在隔膜上应用到电池上，粘结性强，提高了电芯的预冷压粘结力和电芯硬度，降低了电化学阻抗，能够提高电池的循环性能。

5、在任意实施方式中，所述聚丙烯酸酯类共聚物的单体包括丙烯酸酯类单体、丙烯腈类单体和丙烯酰胺类单体。

6、由此，丙烯酸酯类单体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；丙烯腈类单体具有强极性的氰基基团，有助于提高离子电导率；丙烯酰胺类单体起到调节分子量的作用。上述三种单体的同时存在，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。

7、在任意实施方式中，所述丙烯酸酯类单体、丙烯腈类单体和丙烯酰胺类单体的摩尔比为1:(0.01～0.8):(0.01～0.15)。上述三种单体的摩尔比例控制上述范围内，进一步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。

8、在任意实施方式中，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；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；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，实验表明，三种单体采用上述物质，补锂和粘结效果好，进一步提高锂离子电池的循环性能和倍率性能。

9、在任意实施方式中，所述聚丙烯酸酯类共聚物和所述陶瓷的质量之比为(20～50)：(50～80)。上述配比下，使得所述粘结剂能够具有优秀的粘结效果。

10、在任意实施方式中，所述陶瓷包括二氧化钛、二氧化硅、勃姆石、氧化镁和氧化铝中的至少一种，采用上述陶瓷，提高了电芯的预冷压粘结力和电芯硬度，降低了电化学阻抗，能够提高电池的循环性能。

11、在任意实施方式中，所述陶瓷的体积平均粒径dv50为0.01μm～2μm。上述粒径下，粘结剂的粘结力强，提升电池的循环性能。

12、在任意实施方式中，所述粘结剂的体积平均粒径dv50为5～100μm，可选地为7～8μm。上述粒径范围内，粘结效果好。

13、第二方面，本技术提出了一种粘结剂的制备方法，包括以下步骤：

14、将聚丙烯酸酯类共聚物的单体加入含有乳化剂的溶液中，得预乳化液；

15、向所述预乳化液中加入引发剂进行反应后，调节ph值为7～8，得反应液；

16、将所述反应液和陶瓷混匀后，干燥得所述粘结剂。

17、通过乳液聚合，聚合速度快，有利于传热控温，反应达高转化率后乳聚体系的粘度仍很低，分散体系稳定，较易控制和实现连续操作。此外，将聚合物和陶瓷颗粒混合包覆，制备成核壳结构的粘结剂，能够提升粘结剂的稳定性；陶瓷颗粒之间靠聚合物进行粘结，在进行预冷压时，提升预冷压的粘结力，提高锂离子电池的动力学性能。

18、在任意实施方式中，所述反应的温度为20～20℃，可选地为75～85℃；所述反应的时间为20～40min；实验表明，上述反应温度和时间下，反应更加充分，副反应少。

19、所述干燥包括喷雾干燥。喷雾干燥是系统化技术应用于物料干燥的一种方法。于干燥室中将稀料经雾化后，在与热空气的接触中，水分迅速汽化，即得到干燥产品。该法能直接使溶液、乳浊液干燥成粉状或颗粒状制品，可省去蒸发、粉碎等工序。干燥过程非常迅速，可直接干燥成粉末，易改变干燥条件，调整产品质量标准，由于瞬间蒸发，设备材料选择要求不严格。干燥室有一定负压，保证了生产中的卫生条件，避免粉尘在车间内飞扬，提高产品纯度。

20、在任意实施方式中，所述聚丙烯酸酯类共聚物的单体包括丙烯酸酯类单体、丙烯腈类单体和丙烯酰胺类单体。

21、由此，丙烯酸酯类单体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；丙烯腈类单体具有强极性的氰基基团，有助于提高离子电导率；丙烯酰胺类单体起到调节分子量的作用。上述三种单体的同时存在，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、在任意实施方式中，所述丙烯酸酯类单体、丙烯腈类单体和丙烯酰胺类单体的摩尔比为1:(0.01～0.8):(0.01～0.15)，可选地为1：(0.05～0.7)：(0.05～0.12)。上述三种单体的摩尔比例控制上述范围内，进一步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。

23、在任意实施方式中，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；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；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，实验表明，三种单体采用上述物质，粘结效果好，进一步提高锂离子电池的循环性能和倍率性能。

24、在任意实施方式中，所述聚丙烯酸酯类共聚物和所述陶瓷的质量之比为(20～50)：(50～80)。上述配比下，使得所述粘结剂能够具有优秀的粘结效果。

25、在任意实施方式中，所述陶瓷包括二氧化钛、二氧化硅、勃姆石、氧化镁和氧化铝中的至少一种，采用上述陶瓷，提高了电芯的预冷压粘结力和电芯硬度，降低了电化学阻抗，能够提高电池的循环性能。

26、在任意实施方式中，所述陶瓷的体积平均粒径dv50为0.01μm～2μm。上述粒径下，粘结剂的粘结力强，提升电池的循环性能。

27、在任意实施方式中，所述粘结剂的体积平均粒径dv50为5～100μm，可选地为7～8μm。上述粒径范围内，粘结效果好。

28、第三方面，本技术实施例提出了一种隔离膜，包括本技术第一方面实施例的粘结剂或者通过第二方面实施例所述的粘接剂的制备方法制得的粘接剂。

29、第四方面，本技术实施例提出了一种极片，包括本技术第一方面实施例的粘结剂或者通过第二方面实施例所述的粘接剂的制备方法制得的粘接剂。

30、第五方面，本技术实施例提出了一种电极组件，包括本技术第一方面实施例的粘结剂、通过第二方面实施例所述的粘接剂的制备方法制得的粘接剂、第三方面实施例的隔离膜和第四方面实施例的极片中的至少一种。

31、第六方面，本技术实施例提供了一种电池单体，包括本技术第五方面实施例的电极组件。

32、第七方面，本技术实施例提供了一种电池，包括本技术第六方面实施例的电池单体。

33、第八方面，本技术实施例提供了一种用电装置，包括本技术第六方面实施例的电池单体或者第七方面实施例的电池。