技术摘要：
本发明公开了一种聚碳酸酯‑聚丙烯酸交联型水性粘结剂的制备方法，包括以下步骤：1、将多酚化合物与光气通过界面聚合合成聚碳酸酯；2、将步骤1获得聚碳酸酯转化为羟基化的聚碳酸酯；3、将羟基化的聚碳酸酯与聚丙烯酸溶液混合反应，获得聚碳酸酯‑聚丙烯酸水性交联型粘 全部
背景技术：
粘结剂作为锂电池中极为重要的组成部分，良好的粘结首先能够很好的将活物 质、导电剂与集流体粘接在一起形成良好的导电体；其次，能够起到抑制负极活性物质在使 用过程的体积膨胀的作用。粘结剂的好坏将直接影响锂离子电池的性能，因此，粘结剂的研 发与应用是提高锂离子电池硅基负极材料循环稳定性的有效途径之一。目前，用于锂电池 负极粘结剂主要有羟甲基纤维素钠-丁苯橡胶、聚乙烯醇、聚丙烯酸酯类等。然而这些传统 的粘结剂都存在一些问题，如羟甲基纤维素钠-丁苯橡胶粘结性能不够；聚乙烯醇与聚丙烯 酸结构规整性较高，易结晶，导致电极导电率较低。 其中，聚丙烯酸类粘结剂由于存在羟基活性基团，因此，在改良聚丙烯酸粘结剂方 面，人们已经做了大量的工作。如专利CN105261759A公开了一种苯乙烯单体与丙烯酸酯类 单体共聚的水性粘结剂，然而苯乙烯占比过高，导致粘结剂的韧性不足及粘结力不够，电极 片容易开裂。专利CN105637686A公开了一种粘结性和抗氧化性优异的正极用粘结剂组合 物，在聚乙烯醇上接枝以丙烯腈为主成分的单体，对高电压具有更好的耐受性，但该方案制 备聚丙烯酸类粘结剂依旧为线性范围，其结晶度依旧较高，且韧性不足。专利CN109786747A 公开了一种聚丙烯酸或聚丙烯酸盐支链臂组成的非线性多臂均聚物类粘结剂，在一定程度 上改善了线性聚丙烯酸结晶度高、性脆的缺陷，但并未引入刚性结构，抑制活性材料的体积 膨胀的效果不明显。
技术实现要素：
本发明针对现有线性聚丙烯酸结晶度高导致电导率低，且韧性低等问题，本发明 提供了一种聚碳酸酯-聚丙烯酸交联型水性粘结剂的制备方法，所制备的粘结剂具有良好 的韧性及粘结效果，且能有效的抑制硅碳负极的体积膨胀，从而提高硅碳负极的循环稳定 性 本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为： 一种聚碳酸酯-聚丙烯酸交联型水性粘结剂的制备方法，主要步骤如下： 1)将多酚化合物与光气通过界面聚合合成聚碳酸酯； 2)将聚碳酸酯转化为羟基化的聚碳酸酯； 3)将羟基化的聚碳酸酯与聚丙烯酸溶液混合反应，获得聚碳酸酯-聚丙烯酸水性 交联型粘结剂。 按上述方案，所述多酚化合物由双酚A、间苯三酚、没食子酸按摩尔比(8-9):(0.8- 1.2):(0.2-0.8)组成。 3 CN 111732916 A 说 明 书 2/5 页 按上述方案，所述的聚丙烯酸的分子量为200000-300000。 按上述方案，步骤1)具体为：将多酚化合物双酚A、间苯三酚、没食子酸加入到碱溶 液中，得到多酚化合物溶液；然后多酚化合物溶液与光气有机溶液混合，静置使油水两相分 层，然后往水相中加入催化剂后，加热至45-50℃，搅拌反应2-4h，分离出有机相，获得聚碳 酸酯的有机溶液。其中，按上述方案，所述多酚化合物双酚A、间苯三酚、没食子酸在碱溶液 中的总摩尔浓度为1mol/L，光气有机溶液的浓度为1mol/L，多酚化合物溶液与光气有机溶 液的体积比为2-4:5-6。所述碱溶液为2mol/L的氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液等中任 意一种；所述的光气有机溶液中溶剂为氯仿、四氯化碳等中任意一种；所述的催化剂为四丁 基溴化铵等。 按上述方案，步骤2)具体为：将步骤1)获得聚碳酸酯的有机溶液加热至100-110 ℃，去除溶剂，获得固态聚碳酸酯；将固态的聚碳酸酯经过酸洗、干燥，获得羟基化的聚碳酸 酯。其中，酸洗过程采用质量分数为10-15wt％的稀盐酸、醋酸等中任意一种；所述的干燥的 温度为80℃、气压为0.1Mpa，干燥时间为8-10h。 按上述方案，步骤3)具体为：将步骤2)获得羟基化的聚碳酸酯加入到聚丙烯酸的 水溶液中，控制聚碳酸酯与聚丙烯酸的质量比为(30-50):(50-150)，加热至60-80℃，搅拌 3-6h，获得聚碳酸酯-聚丙烯酸交联型水性粘结剂。其中，搅拌完成后，补入水，调整聚碳酸 酯-聚丙烯酸交联型水性粘结剂的固含量在10％-20％。 本发明所述聚碳酸酯-聚丙烯酸交联型水性粘结剂可用于锂电池负极材料中。 与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用刚性聚碳酸酯与聚丙烯酸的 协同作用，在保证优秀的粘结效果同时，引入硬质段聚碳酸酯能有效的抑制硅碳负极的体 积膨胀，从而提高硅碳负极的循环稳定性；并且，聚碳酸酯与聚丙烯酸的交联结构，有效的 降低聚丙烯酸的结晶度，提高其韧性及电导率。 附图说明： 图1为样品A、样品B和对比样的的阻抗图； 图2为样品A、样品B和对比样的充放电循环图。
本发明公开了一种聚碳酸酯‑聚丙烯酸交联型水性粘结剂的制备方法，包括以下步骤：1、将多酚化合物与光气通过界面聚合合成聚碳酸酯；2、将步骤1获得聚碳酸酯转化为羟基化的聚碳酸酯；3、将羟基化的聚碳酸酯与聚丙烯酸溶液混合反应，获得聚碳酸酯‑聚丙烯酸水性交联型粘 全部
背景技术：
粘结剂作为锂电池中极为重要的组成部分，良好的粘结首先能够很好的将活物 质、导电剂与集流体粘接在一起形成良好的导电体；其次，能够起到抑制负极活性物质在使 用过程的体积膨胀的作用。粘结剂的好坏将直接影响锂离子电池的性能，因此，粘结剂的研 发与应用是提高锂离子电池硅基负极材料循环稳定性的有效途径之一。目前，用于锂电池 负极粘结剂主要有羟甲基纤维素钠-丁苯橡胶、聚乙烯醇、聚丙烯酸酯类等。然而这些传统 的粘结剂都存在一些问题，如羟甲基纤维素钠-丁苯橡胶粘结性能不够；聚乙烯醇与聚丙烯 酸结构规整性较高，易结晶，导致电极导电率较低。 其中，聚丙烯酸类粘结剂由于存在羟基活性基团，因此，在改良聚丙烯酸粘结剂方 面，人们已经做了大量的工作。如专利CN105261759A公开了一种苯乙烯单体与丙烯酸酯类 单体共聚的水性粘结剂，然而苯乙烯占比过高，导致粘结剂的韧性不足及粘结力不够，电极 片容易开裂。专利CN105637686A公开了一种粘结性和抗氧化性优异的正极用粘结剂组合 物，在聚乙烯醇上接枝以丙烯腈为主成分的单体，对高电压具有更好的耐受性，但该方案制 备聚丙烯酸类粘结剂依旧为线性范围，其结晶度依旧较高，且韧性不足。专利CN109786747A 公开了一种聚丙烯酸或聚丙烯酸盐支链臂组成的非线性多臂均聚物类粘结剂，在一定程度 上改善了线性聚丙烯酸结晶度高、性脆的缺陷，但并未引入刚性结构，抑制活性材料的体积 膨胀的效果不明显。
技术实现要素：
本发明针对现有线性聚丙烯酸结晶度高导致电导率低，且韧性低等问题，本发明 提供了一种聚碳酸酯-聚丙烯酸交联型水性粘结剂的制备方法，所制备的粘结剂具有良好 的韧性及粘结效果，且能有效的抑制硅碳负极的体积膨胀，从而提高硅碳负极的循环稳定 性 本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为： 一种聚碳酸酯-聚丙烯酸交联型水性粘结剂的制备方法，主要步骤如下： 1)将多酚化合物与光气通过界面聚合合成聚碳酸酯； 2)将聚碳酸酯转化为羟基化的聚碳酸酯； 3)将羟基化的聚碳酸酯与聚丙烯酸溶液混合反应，获得聚碳酸酯-聚丙烯酸水性 交联型粘结剂。 按上述方案，所述多酚化合物由双酚A、间苯三酚、没食子酸按摩尔比(8-9):(0.8- 1.2):(0.2-0.8)组成。 3 CN 111732916 A 说 明 书 2/5 页 按上述方案，所述的聚丙烯酸的分子量为200000-300000。 按上述方案，步骤1)具体为：将多酚化合物双酚A、间苯三酚、没食子酸加入到碱溶 液中，得到多酚化合物溶液；然后多酚化合物溶液与光气有机溶液混合，静置使油水两相分 层，然后往水相中加入催化剂后，加热至45-50℃，搅拌反应2-4h，分离出有机相，获得聚碳 酸酯的有机溶液。其中，按上述方案，所述多酚化合物双酚A、间苯三酚、没食子酸在碱溶液 中的总摩尔浓度为1mol/L，光气有机溶液的浓度为1mol/L，多酚化合物溶液与光气有机溶 液的体积比为2-4:5-6。所述碱溶液为2mol/L的氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液等中任 意一种；所述的光气有机溶液中溶剂为氯仿、四氯化碳等中任意一种；所述的催化剂为四丁 基溴化铵等。 按上述方案，步骤2)具体为：将步骤1)获得聚碳酸酯的有机溶液加热至100-110 ℃，去除溶剂，获得固态聚碳酸酯；将固态的聚碳酸酯经过酸洗、干燥，获得羟基化的聚碳酸 酯。其中，酸洗过程采用质量分数为10-15wt％的稀盐酸、醋酸等中任意一种；所述的干燥的 温度为80℃、气压为0.1Mpa，干燥时间为8-10h。 按上述方案，步骤3)具体为：将步骤2)获得羟基化的聚碳酸酯加入到聚丙烯酸的 水溶液中，控制聚碳酸酯与聚丙烯酸的质量比为(30-50):(50-150)，加热至60-80℃，搅拌 3-6h，获得聚碳酸酯-聚丙烯酸交联型水性粘结剂。其中，搅拌完成后，补入水，调整聚碳酸 酯-聚丙烯酸交联型水性粘结剂的固含量在10％-20％。 本发明所述聚碳酸酯-聚丙烯酸交联型水性粘结剂可用于锂电池负极材料中。 与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用刚性聚碳酸酯与聚丙烯酸的 协同作用，在保证优秀的粘结效果同时，引入硬质段聚碳酸酯能有效的抑制硅碳负极的体 积膨胀，从而提高硅碳负极的循环稳定性；并且，聚碳酸酯与聚丙烯酸的交联结构，有效的 降低聚丙烯酸的结晶度，提高其韧性及电导率。 附图说明： 图1为样品A、样品B和对比样的的阻抗图； 图2为样品A、样品B和对比样的充放电循环图。
