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，所述粘结剂包括囊壳和设于所述囊壳内的芯材，所述囊壳包括有机聚合物，所述芯材包括增塑剂。

3、本技术的粘结剂，粘结剂包括囊壳和设于囊壳内的芯材，囊壳包括有机聚合物，芯材包括增塑剂。通过将增塑剂作为芯材包覆在有机聚合物的囊壳内，提高该有机聚合物的粘结性能，以通过该粘结剂提高隔膜与极片之间的粘结力。

4、可选地，所述芯材与所述囊壳的质量比为1：(10～100)，可选地为1：(20～90)。

5、胶囊状的粘结剂，起到主要粘结作用的还是囊壳，并且，避免囊壳破裂，采用囊壳的质量大于芯材的质量，来保证粘结性和胶囊结构的稳定性。芯材与囊壳的质量比为1：(10～100)，上述1：(10～100)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1：10、1：20、1：30、1：40、1：50、1：60、1：70、1：80、1：90、1：100等。

6、可选地，所述芯材与所述囊壳的质量比为1：(20～90)。

7、上述1：(20～90)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1：20、1：30、1：40、1：50、1：60、1：70、1：80、1：90等。

8、可选地，所述粘结剂的体积平均粒径dv50为0.5μm-100μm，可选地为7μm-8μm。

9、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100μm，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-100μm，上述0.5μm-100μm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、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm等。

10、可选地，所述粘结剂的体积平均粒径dv50为7μm-8μm。

11、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。

12、可选地，所述囊壳包括聚丙烯酸酯类聚合物和脲醛树脂中的至少一种。

13、本技术的囊壳需要具有粘结性能，聚丙烯酸酯类聚合物和脲醛树脂具有较好的粘结性，因此，作为囊壳后能起到更好的粘结效果，当然，本技术的囊壳材质并不作限定，其他具有较好粘结性和稳定性的材料都可以应用于本技术。

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。

24、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。

25、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。

26、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。

27、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；

28、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；

29、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。

30、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。

31、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。

32、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。

33、可选地，所述增塑剂包括邻苯二甲酸二丁酯、己二酸二辛酯、癸二酸二丁酯、癸二酸二辛酯、已二酸二正丁酯中的至少一种。

34、芯材是增塑剂类材料，增塑剂可采用常用的增塑剂，具体种类不作限制，例如，芯材包括邻苯二甲酸二丁酯、己二酸二辛酯、癸二酸二丁酯、癸二酸二辛酯、已二酸二正丁酯中的至少一种。

35、本技术提供一种粘结剂的制备方法，包括以下步骤：

36、将水、乳化剂和有机聚合物的构成单体共混搅拌，得到预聚体，备用；

37、将水、乳化剂、增塑剂共混搅拌，得到乳液，备用；

38、将所述预聚体和引发剂加入到所述乳液中，加热反应，得到粘结剂，所述粘结剂包括囊壳和设于所述囊壳内的芯材，所述囊壳包括有机聚合物，所述芯材包括增塑剂。

39、本技术通过乳液聚合的方式得到胶囊状的粘结剂，首先分别制备囊壳的预聚体和芯材的乳液，然后将预聚体和引发剂滴加到乳液中，加热反应，使囊壳的预聚体在芯材表面形成聚合物，得到胶囊状的粘结剂。

40、可选地，所述有机聚合物包括聚丙烯酸酯类聚合物和脲醛树脂中的至少一种。

41、本技术中的有机聚合物的类型不作限定，有机聚合物需要具有粘结性，例如可以是聚丙烯酸酯类聚合物，还可以是脲醛树脂。

42、可选地，所述增塑剂的质量与所述有机聚合物的构成单体的质量比为1：(10～100)，可选地为1：(20～90)。

43、胶囊状的粘结剂，起到主要粘结作用的还是囊壳，并且，避免囊壳破裂，采用囊壳的质量大于芯材的质量，来保证粘结性和胶囊结构的稳定性。芯材与囊壳的质量比为1：(10～100)，上述1：(10～100)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1：10、1：20、1：30、1：40、1：50、1：60、1：70、1：80、1：90、1：100等。

44、可选地，所述增塑剂的质量与所述有机聚合物的构成单体的质量比为1：(20～90)。

45、上述1：(20～90)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1：20、1：30、1：40、1：50、1：60、1：70、1：80、1：90等。

46、本技术的实施例提供一种隔膜，所述隔膜上设有如上述的粘结剂或者通过如上述的粘接剂的制备方法制得的粘接剂。

47、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。

48、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。

49、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。

50、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。

51、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。

52、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。

53、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。