一种硅碳负极极片水性粘接剂及其制备方法与流程

本发明涉及硅碳电极水性粘接剂，具体的说，是一种硅碳负极极片水性粘接剂及其制备方法。

背景技术：

1、传统粘接剂（cmc:sbr），主要以成本高、配比组份繁琐，生产使用过程中现场操作很容易出错，在水体中粘度太大难以分散，且主体带刚性强、粘附性差，容易鼓包、开裂，能量发挥密度差，导致首效率低、循环稳定性差等诸多缺点。

2、现有技术中对于粘接剂的改进有很多，例如中国专利cn114520329a，公开了一种粘接剂及其制备方法和浆料，所述粘接剂为核壳型聚合物颗粒，所述核壳型聚合物颗粒包括：内核和包含至少一层共聚物层的外壳，所述内核和外壳各自由单体混合物聚合形成，其中，所述内核和外壳的至少一者上具有孔洞。本申请通过在核壳型聚合物颗粒的内核和/或外壳形成孔洞，使得该核壳型聚合物颗粒具有锂离子传输通道，能够降低锂离子的传输阻力，提高锂离子在电极以及电极与电解液界面之间的迁移速率，从而改善电池的低温输出特性和循环特性。

3、但是现有技术中依旧存在一些问题，如大部分粘接剂都需要采用有机溶剂作为分散介质。并且大量的核壳结构都是软核搭配硬壳的结构，这样不利于提高粘结性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种硅碳负极极片水性粘接剂，以解决现有的核壳粘接剂粘结性能较差，不利于形成离子为空通道的问题。

2、为了解决上述问题，本发明采用以下技术手段：

3、一种硅碳负极极片水性粘接剂，包括：

4、由硬单体聚合而成的硬核心以及由软单体聚合而成的软壳；

5、所述硬核心包括甲基丙烯腈、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸甲酯以及苯乙烯；

6、所述软壳包括羟乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、甲基丙烯酸；

7、所述软壳制备时添加偶联剂和交联剂；

8、所述偶联剂为具有异丙基结构的位阻偶联剂。

9、作为优选的，所述偶联剂采用以下方式进行制备：

10、以甲基丙烯酸和异丙醇作为原料，加热状态下进行酯化反应；

11、酯化反应结束后，在加热状态下加入催化剂和三乙氧基甲基硅烷进行接枝共聚反应；

12、反应完成后，冷却至室温即得所述偶联剂；

13、所述偶联剂用于与所述交联剂共同配合的作用之一为在软壳表面形成空间位阻结构，并且控制乳胶粒径。

14、进一步的，所述交联剂为n-羟甲基丙烯酰胺、nn二甲基双丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺中的一种；

15、所述交联剂用于与所述偶联剂共同配合的作用之一为在软壳表面形成空间位阻结构，并且控制乳胶粒径。

16、更进一步的，按重量份计算，所述硬核心包括所述甲基丙烯腈7~12份、所述甲基丙烯酰胺20~25份、所述甲基丙烯酸甲酯8~12份以及苯乙烯5~8份；

17、所述软壳包括所述羟乙酯7~8份、所述丙烯酸丁酯10~15份、所述丙烯酸8~12份以及所述甲基丙烯酸8~12份；

18、所述偶联剂3~5份，所述交联剂1~2份。

19、另外，一种前述的硅碳负极极片水性粘接剂制备方法，包括以下步骤：

20、a.核预乳液的制备：将纯水、乳化剂加入反应釜，搅拌后得到核预乳液反应基体，在常温状态下向所述核预乳液反应基体中加入所述硬核心原料，搅拌得到核预乳液备用；

21、b.壳预乳液的制备：将纯水、乳化剂加入反应釜，搅拌后得到壳预乳液反应基体，在常温状态下向所述壳预乳液反应基体中加入所述软壳原料以及所述偶联剂和所述交联剂，搅拌得到壳预乳液备用；

22、c.核壳材料的制备：将纯水加入反应釜，在搅拌状态下加入所述核预乳液总量的一半，升温后加入引发剂，反应完成后，加入剩余的核预乳液，并紧跟滴加壳预乳液，同时滴加引发剂，反应完成后，调节ph至6~7得到成品粘接剂。

23、作为优选的，所述引发剂为过氧化物引发剂。

24、本发明在使用的过程中，具有以下有益效果：

25、本申请的粘接剂不采用任何小分子溶剂做溶剂分散剂，完全以纯水作为分散介质。

26、本申请的粘接剂在聚合时以硬单体为核，软单体为壳，在软单体与硬单体接触面形成离子微孔通道，这样有利于锂离子的顺利通过，壳体这一面有利于对铜箔的粘接。

27、同时，本申请的粘接剂不采用任何小分子溶剂做分散剂，在壳体上面加入适量交联剂和偶联剂能有效的控制乳胶粒径，形成空间位阻结构后就能达到耐电解液对其表面的反复侵蚀，从而防止电池表面整个胶体不发生溶胀，电池就不会发生鼓包现象。

28、在聚合过程中通过分段式聚合将配置好的预乳液以硬单体做为核相聚和，在聚合完毕后接着滴加第二预乳液以软单体为主作为壳从而形成核壳聚合乳液，从而使核乳液和壳乳液通过错位聚合以不同的粒径形状呈现并形成细小的微孔。

29、并且对于交联剂和偶联剂的使用来说，交联剂的制备通过接枝共聚反应后由于有异丙基的存在形成位阻效应，不容易发生水解反应，因此很容易进行核壳互穿网络聚合（若用其他的偶联剂在ph值为5以下很容易发生水解反应）。

30、并且利用交联剂和偶联剂的联用，在壳体上面加入的交联剂和偶联剂能有效的控制乳胶粒径，形成空间位阻结构后就能达到耐电解液对其表面的反复侵蚀，从而防止电池表面整个胶体不发生溶胀，电池就不会发生鼓包现象。

技术特征：

1.一种硅碳负极极片水性粘接剂，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种硅碳负极极片水性粘接剂，其特征在于，所述偶联剂采用以下方式进行制备：

3.根据权利要求1所述的一种硅碳负极极片水性粘接剂，其特征在于：所述交联剂为n-羟甲基丙烯酰胺、nn二甲基双丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺中的一种；

4.根据权利要求1所述的一种硅碳负极极片水性粘接剂，其特征在于：按重量份计算，所述硬核心包括所述甲基丙烯腈7~12份、所述甲基丙烯酰胺20~25份、所述甲基丙烯酸甲酯8~12份以及苯乙烯5~8份；

5.一种权利要求1至4任意一项所述的一种硅碳负极极片水性粘接剂制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种硅碳负极极片水性粘接剂制备方法，其特征在于，所述引发剂为过氧化物引发剂。

技术总结本发明公开了一种硅碳负极极片水性粘接剂及其制备方法，涉及硅碳电极水性粘接剂技术领域。本发明包括一种硅碳负极极片水性粘接剂，包括：由硬单体聚合而成的硬核心以及由软单体聚合而成的软壳；所述硬核心包括甲基丙烯腈、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸甲酯以及苯乙烯；所述软壳包括羟乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、甲基丙烯酸；所述软壳制备时添加偶联剂和交联剂；所述偶联剂为具有异丙基结构的位阻偶联剂；以及其制备方法，以解决现有的核壳粘接剂粘结性能较差，不利于形成离子为空通道的问题。技术研发人员：杨建,杨文佳,李雨轩受保护的技术使用者：四川宏扬高分子科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15