制备PMMA微球乳液、涂覆隔膜的方法、电极及锂电池与流程

本申请属于锂电池，尤其涉及制备pmma微球乳液、涂覆隔膜的方法、电极及锂电池。

背景技术：

1、pmma具有良好的化学稳定性、易于加工等优异性能，广泛用在新能源、广告、家具、建筑、医疗等领域。目前的新能源领域中，pmma（聚甲基丙烯酸甲酯，polymethylmethacrylate）隔膜逐渐代替pvdf（聚偏二氟乙烯，polyvinylidene difluoride）在隔膜中的使用，现有的pmma隔膜中的微球为不定形聚合物，经过电解液浸泡后，通常会溶解或溶胀严重，并且在外界施加压力的情况下，机械强度比较低，微球容易发生形变，降低了隔膜的透气性，进而降低了电池性能。

2、现有技术的pmma隔膜的微球存在经过电解液浸泡后容易溶解或溶胀且机械强度低形变大，降低了隔膜的透气性的问题。

技术实现思路

1、本申请实施例提供了制备pmma微球乳液、涂覆隔膜的方法、电极以及锂电池，旨在一定程度上解决pmma隔膜中的微球在经过电解液浸泡后容易溶解或溶胀且机械强度低形变大，降低了隔膜的透气性的问题。

2、第一方面，本申请实施例提供了一种制备pmma微球乳液的方法，pmma微球包括内核、链接层和外壳，所述内核与所述外壳通过所述链接层连接形成立体网络交联结构，所述内核为第一丙烯酸类单体与交联单体链接形成的网络结构，所述外壳为第二丙烯酸类单体、pmma与所述交联单体链接形成的交联网络，所述链接层为所述内核的单体或所述外壳的单体裸露的双键通过共价键链接形成，所述第一丙烯酸类单体的第一油水分配系数与所述第二丙烯酸类单体的第二油水分配系数不相同；

3、方法包括：

4、以质量份计，在第一预设温度下，将0.05～1.5份的引发剂、50.1～100份的单体混合物、100～600份的水及0.05～20份的分散剂混合，并进行均质得到乳化液；

5、将所述乳化液在所述第一预设温度下通氮气至预设通气时长；

6、在通氮气的同时边搅拌边升温至第二预设温度；

7、加入10～50份的所述第二丙烯酸类单体进行聚合反应至预设反应时长，得到改性pmma微球乳液；

8、其中，所述单体混合物包括甲基丙烯酸甲酯、所述第一丙烯酸类单体、所述交联单体及功能单体。

9、在本申请实施例的制备pmma微球乳液的方法中，与现有技术相比，由于丙烯酸类单体之间存在疏水性强弱的特性，第一丙烯酸类单体、功能单体及交联单体在引发剂作用下形成具有强支撑作用的网状结构的聚合物内核，而第二丙烯酸类单体、甲基丙烯酸甲酯和交联单体在分散剂作用下在内核的表面通过聚合反应形成交联网络的外壳，内核的单体或外壳的单体裸露的双键通过共价键链接形成链接层，链接层连接内核与外壳形成立体的网络交联结构，外壳由于还有甲基丙烯酸甲酯，外壳的机械强度大于内核的机械强度，内核、链接层和外壳组成改性pmma微球，进而得到改性pmma微球乳液；本申请实施例的改性pmma微球经过电解液浸泡后，由于外壳的疏水性与内核的疏水性不相同，且外壳阻隔了内核与外界电解液的接触，降低了改性pmma微球的溶解或溶胀，并且涂覆隔膜具有收卷不粘的特性；由于内核和外壳均在强支撑作用的网状结构，且通过链接层的链接形成立体的网络交联结构，进一步增强了改性pmma微球的机械强度，故在外界施加压力（60℃且3 mpa压力）的情况下，没有发生形变，依然保持良好的球形，采用本申请实施例制备的改性pmma微球涂覆隔膜的热稳定性、机械强度均能满足电池的生产加工需求，从而提高了电池的性能。

10、第二方面，本申请实施例提供了一种采用如第一方面内容中任一项所述的方法得到的改性pmma微球乳液制备涂覆隔膜的方法，包括：

11、按质量份计，将0.2份的润湿剂加入水中并超声溶解得到润湿溶液；

12、在所述润湿溶液中加入10份的改性pmma微球乳液和0.3份的粘结剂，进行超声混匀，再过滤得到改性pmma微球浆料；

13、将所述改性pmma微球浆料均匀涂布于聚烯烃隔膜的至少一侧，经干燥处理得到pmma微球涂覆隔膜；

14、所述改性pmma微球涂层的厚度为2 μm～20 μm，所述聚烯烃隔膜的厚度为9 μm～20 μm，孔径为0.01 μm～0.3 μm；

15、所述干燥处理的干燥温度为50℃～70℃，干燥时长为5 min～10 min。

16、本申请实施例的改性pmma微球涂覆隔膜由于采用了第一方面内容中任一项所述的改性pmma微球乳液，通过添加润湿剂和粘结剂来增加改性pmma微球涂覆隔膜与电极极片的粘结力，故在提高改性pmma微球涂覆隔膜与电极极片的粘结力的同时，还在热稳定性、机械强度上满足了电池的生产加工需求，从而提高了电池的性能。

17、第三方面，本申请实施例提供了一种电极，电极表面覆盖有由第二方面内容中所述制备方法得到的改性pmma微球涂覆隔膜。

18、本申请实施例的电极由于电极表面覆盖有由第二方面内容中任一项方法得到的改性pmma微球涂覆隔膜，提高了改性pmma微球涂覆隔膜与电极极片的粘结力，同时还在热稳定性、机械强度上满足了电池的生产加工需求，从而提高了电池的性能。

19、第四方面，本申请实施例提供了一种锂电池，包括如第三方面内容中所述的电极。

20、本申请实施例的锂电池由于采用了如第三方面内容中所述的电极，由于提高电极中改性pmma微球涂覆隔膜与电极极片的粘结力，同时还在热稳定性、机械强度上满足了电池的生产加工需求，从而提高了电池的性能。

技术特征：

1.一种制备pmma微球乳液的方法，其特征在于，pmma微球包括内核、链接层和外壳，所述内核与所述外壳通过所述链接层连接形成立体网络交联结构，所述内核为第一丙烯酸类单体与交联单体链接形成的网络结构，所述外壳为第二丙烯酸类单体、pmma与所述交联单体链接形成的交联网络，所述链接层为所述内核的单体或所述外壳的单体裸露的双键通过共价键链接形成，所述第一丙烯酸类单体的第一油水分配系数与所述第二丙烯酸类单体的第二油水分配系数不相同；

2. 如权利要求1所述的制备pmma微球乳液的方法，其特征在于，以质量份计，将0.05～1.5份的引发剂、50.1～100份的单体混合物、100～600份的水及0.05 ～20份的分散剂混合，并进行均质得到乳化液，包括：

3. 如权利要求2所述的制备pmma微球乳液的方法，其特征在于，所述第一次均质的搅拌速度为2500 rpm～3000 rpm；

4.如权利要求1所述的制备pmma微球乳液的方法，其特征在于，所述第一丙烯酸类单体的第一油水分配系数大于或者等于2.5，所述第二丙烯酸类单体的第二油水分配系数小于2.5，所述交联单体的第三油水分配系数为1.5～2.5；

5. 如权利要求1所述的制备pmma微球乳液的方法，其特征在于，所述改性pmma微球乳液的颗粒粒径d50为2 μm～20 μm，颗粒粒径d90为2 μm～50 μm。

6.如权利要求1所述的制备pmma微球乳液的方法，其特征在于，所述第一丙烯酸类单体为丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸环己酯、丙烯酸异冰片酯、环氧丙烯酸酯中的一种或多种的组合；

7.一种采用如权利要求1至6中任一项所述的方法得到的改性pmma微球乳液制备涂覆隔膜的方法，其特征在于，包括：

8.一种电极，其特征在于，电极表面覆盖有由权利要求7中所述方法得到的改性pmma微球涂覆隔膜。

9. 如权利要求8所述的电极，其特征在于，在60℃及3mpa压力下，所述改性pmma微球涂覆隔膜与所述电极的负极片之间的粘结力为2.5n/m～5.0 n/m。

10.一种锂电池，其特征在于，包括如权利要求8或9所述的电极。

技术总结
本申请属于锂电池技术领域，尤其涉及制备PMMA微球乳液、涂覆隔膜的方法、电极及锂电池，PMMA微球包括内核、链接层和外壳，内核与外壳通过链接层连接形成立体网络交联结构，内核为第一丙烯酸类单体与交联单体链接形成的网络结构，外壳为第一丙烯酸类单体、PMMA与交联单体链接形成的交联网络；方法包括：以质量份计，将0.05～1.5份的引发剂、50.1～100份的单体混合物、100～600份的水及0.05～20份的分散剂混合，并进行均质得到乳化液；将乳化液在第一预设温度下通氮气至预设通气时长；在通氮气的同时边搅拌边升温至第二预设温度，加入10～50份的第二丙烯酸类单体进行聚合反应至预设反应时长，得到PMMA微球乳液，提高了PMMA微球机械强度，提高了电池的性能。

技术研发人员：邹亚群,席柳江,蔡小川,杨茹,彭梅珍
受保护的技术使用者：湖南高瑞电源材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5