鋰離子電池用丙烯酸系水性膠的制備及性能研究.pdf

1、鋰離子電池具有高電壓、循環(huán)性好、安全性優(yōu)良、可快速充放電、無記憶效應(yīng)以及無污染等突出優(yōu)點(diǎn)，是未來電動汽車用的理想輕型高能動力源。粘結(jié)劑占鋰離子電池電極中的活性物質(zhì)的5~8wt％，起著穩(wěn)定極片結(jié)構(gòu)的作用，能夠粘結(jié)和保持活性物質(zhì)，加強(qiáng)活性物質(zhì)與導(dǎo)電劑的接觸，是鋰離子電池正、負(fù)極的重要組成部分。丙烯酸系水性膠是一種以水作溶劑或分散介質(zhì)的環(huán)保型丙烯酸酯類膠粘劑，針對丙烯酸系水性膠進(jìn)行研究以及性能優(yōu)化，制備符合鋰離子電池要求的粘結(jié)劑，對鋰離子電池

2、的發(fā)展有著重要價值。
　　本論文通過采用丙烯酸酯類單體，在十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)和OP類非離子乳化劑的乳化作用下，通過過硫酸銨-亞硫酸氫鈉氧化還原引發(fā)體系引發(fā)乳液聚合反應(yīng)，制得丙烯酸系水性膠。具體研究內(nèi)容如下：
　?。?）采用丙烯酸酯類單體，通過半連續(xù)法進(jìn)行乳液聚合制備丙烯酸系水性膠，當(dāng)軟單體含量為45wt%、親水單體含量為25wt%、乳化劑含量為0.4wt%、乳化劑配比為 SDBS/OP-10=0.3/0.1、引發(fā)劑

3、含量為0.7wt%、溫度為65℃時，乳液性能最佳。在此工藝條件下制備的丙烯酸系水性膠，呈非晶態(tài)的無規(guī)共聚物結(jié)構(gòu)，具有一定的柔韌性，其SEM圖呈現(xiàn)出一種“腦髓狀”結(jié)構(gòu)，且隨著軟單體含量增加，“腦髓狀”結(jié)構(gòu)愈加明顯。
　?。?）考察丙烯酸系水性膠的理化性能發(fā)現(xiàn)，在乳液性能最佳的配方條件下，丙烯酸系水性膠的粘度為1850~1900cp，剝離強(qiáng)度為7.434N/25mm，表現(xiàn)出的較好的粘結(jié)性能和較低的吸水性。丙烯酸系水性膠在電解液中穩(wěn)定性

4、和粘結(jié)性與LA133和PVDF相當(dāng)，可以應(yīng)用到鋰離子電池中。
　?。?）將丙烯酸系水性膠應(yīng)用到鋰離子電池中，確定極片中粘結(jié)劑、導(dǎo)電炭黑和石墨的比例為6%：9.9%：84.1%時，電池性能最好。在該比例條件下，丙烯酸系水性膠電池的首次循環(huán)的充電比容量為373.9mAh/g，放電比容量為358.8mAh/g，庫倫效率為95.9%；在不同倍率下放電的庫倫效率幾乎在99%左右；經(jīng)50次循環(huán)以后的可逆比容量為422.2mAh/g。與PVDF