本发明涉及电池技术领域，具体的，涉及动力汽车用锂电池，更具体的，涉及水性胶粘剂及其制备方法和电池。
背景技术：
随着我国新能源汽车的飞速发展，对锂电池需求越来越大，技术要求也更严，电池电极的制备为最关键因素，电极材料的组成和制备工艺不仅关系到电池的电能储存容量，还涉及电池的循环次数和使用寿命。动力锂电池负极原先所用的胶采用有机溶剂溶解的聚偏氟乙烯。该种胶与负极的粘结性较差，在基片的裁剪、化成和冲放电过程中活性材料易脱落、掉粉，胶液稳定性差，影响电极的均匀性和尺寸稳定性，不利于锂电池储电和循环利用。溶剂通常为二甲基乙酰胺，甲基吡咯烷酮，有一定毒性易燃性，对电池工人劳动操作存在危险。而且增稠剂通常为羧甲基纤维素钠，只能在碱性溶液中使用，且稳定pH范围窄。
因而，目前仍需要开发水溶性的、乳液稳定性好、固化强度高的电极胶粘剂。
技术实现要素：
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
本发明是基于发明人的以下发现而完成的：
针对相关技术中胶粘剂与电极的粘结性较差，在基片的裁剪、化成和冲放电过程中活性材料易脱落、掉粉，乳液稳定性差，影响电极的均匀性和尺寸稳定性，溶剂有一定毒性易燃性，对电池工人劳动条件有影响，以及通常只能在碱性溶液中使用，且稳定pH范围窄的问题，发明人进行了深入研究，发现使用非离子增稠剂可以使胶液更稳定，而采用带有羧基的聚丙烯乳液作为胶粘剂主体获得固化后粘结性好、防水性好且具有坚固的电极尺寸。有鉴于此，本发明提供了一种环境友好、无毒、安全性好、胶液稳定性好、固化后粘结性好、防水性好或者具有坚固的电极尺寸的胶粘剂。
在本发明的一个方面，本发明提供了一种水性胶粘剂。根据本发明的实施例，该水性胶粘剂包括：带有羧基的聚丙烯乳液；非离子增稠剂；导电剂；降阻剂；以及水。发明人惊喜地发现，不含有毒的挥发性有机溶剂，采用水作为介质，物理环境友好，对工人安全，采用非离子增稠剂形成的胶液稳定性好，在电解液中浸泡24小时胶膜的溶胀率不大于1％，甚至溶胀率可不大于0.7％，且采用带有羧基的聚丙烯乳液使得胶粘剂具有反应活性，固化后电极尺寸稳定性好。将该胶粘剂用于电池正、负极时，制备的锂动力电池具有优异的储电性能和循环性能。
根据本发明的实施例，带有羧基的聚丙烯乳液包括聚丙烯酸乳液。
根据本发明的实施例，所述非离子增稠剂包括羟甲基丙基纤维素。
根据本发明的实施例，所述导电剂包括炭黑。
根据本发明的实施例，所述降阻剂包括聚氧化乙烯。
根据本发明的实施例，该水性胶粘剂包括：带有羧基的聚丙烯乳液45-65重量份；非离子增稠剂0.1-0.5重量份；导电剂3-5重量份；降阻剂0.1-0.5重量份；以及水30-57重量份。
在本发明的另一方面，本发明提供了一种制备前面所述的水性胶粘剂的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：将非离子增稠剂和降阻剂溶于水中，并向所得到的混合物中加入带有羧基的聚丙烯乳液和导电剂。发明人发现，利用该方法，能够快速有效地制备获得前面所述的水性胶粘剂，且操作简单、方便快速，成本低廉，无苛刻反应条件，对设备等无特殊要求，易于实现。另外，前面所述的水性胶粘剂的所有特征和优点均适用于该方法，在此不再一一赘述。
在本发明的另一方面，本发明提供了一种电池。根据本发明的实施例，该电池包括前面所述的水性胶粘剂。本领域技术人员可以理解，前面所述的水性胶粘剂的所有特征和优点均适用于该方法，在此不再一一赘述。
根据本发明的实施例，该电池可以为锂电池。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
在本发明的一个方面，本发明提供了一种水性胶粘剂。根据本发明的实施例，该水性胶粘剂包括：带有羧基的聚丙烯乳液；非离子增稠剂；导电剂；降阻剂；以及水。发明人惊喜地发现，不含有毒的挥发性有机溶剂，采用水作为介质，物理环境友好，对工人安全，采用非离子增稠剂形成的胶液稳定性好，在电解液中浸泡24小时胶膜的溶胀率不大于1％，甚至溶胀率可不大于0.7％，且采用带有羧基的聚丙烯乳液使得胶粘剂具有反应活性，固化后电极尺寸稳定性好。采用本发明的上述胶粘剂组成，能显著提高胶粘剂的水溶性、导电性、稳定性和固化强度。将该胶粘剂用于电池正、负极时，制备的锂动力电池具有优异的储电性能、循环性能和使用寿命。
根据本发明的实施例，可以采用的带有羧基的聚丙烯乳液的具体种类不受特别限制，本领域技术人员可以根据需要灵活选择，只要能够实现较好的粘结作用，且带有反应活性具体羧基即可。在本发明的一些实施例中，采用的带有羧基的聚丙烯乳液包括聚丙烯酸乳液。由此，既能保证具有良好的粘结作用，且具有反应活性的羧基可以提高固化强度，固化后电极尺寸稳定性好，有利于提高采用该胶粘剂的电池的储能容量、循环次数和使用寿命。
根据本发明的实施例，可以采用的非离子增稠剂包括羟甲基丙基纤维素。采用羟甲基丙基纤维素作为增稠剂，胶粘剂适用的pH范围较广，且采用该增稠剂固体颗粒形成的胶液pH稳定性极佳。
根据本发明的实施例，可以采用的导电剂的具体种类步骤特别限制，本领域技术人员可以根据需要灵活选择。在本发明的一些实施例中，可以采用的导电剂包括炭黑。由此，可以有效提高胶粘剂的导电性，减少内阻，是采用该胶粘剂的电池输出外电路电势高。
根据本发明的实施例，可以采用的降阻剂包括聚氧化乙烯。由此，可以有效减小液体分子间摩擦力，提高离子导电迁移率，使得离子迁移阻力更小，锂离子电导率更高。
根据本发明的实施例，该水性胶粘剂可以包括：带有羧基的聚丙烯乳液45-65重量份；非离子增稠剂0.1-0.5重量份；导电剂3-5重量份；降阻剂0.1-0.5重量份；以及水30-57重量份。发明人发现，在上述配比范围内的胶粘剂具有理想的粘结性，且pH稳定性好，固化强度高，固化后电极尺寸稳定性好，在电解液中浸泡24小时胶膜的溶胀率不大于1％，以水作为介质，不含有毒的挥发性有机溶剂，物理环境友好对工人安全，采用该胶粘剂制备的锂离子动力电池具有优异的储电性能、循环性能和使用寿命。
在本发明的另一方面，本发明提供了一种制备前面所述的水性胶粘剂的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：将非离子增稠剂和降阻剂溶于水中，并向所得到的混合物中加入带有羧基的聚丙烯乳液和导电剂。发明人发现，利用该方法，能够快速有效地制备获得前面所述的水性胶粘剂，且操作简单、方便快速，成本低廉，无苛刻反应条件，对设备等无特殊要求，易于实现。另外，前面所述的水性胶粘剂的所有特征和优点均适用于该方法，在此不再一一赘述。
在本发明的另一方面，本发明提供了一种电池。根据本发明的实施例，该电池包括前面所述的水性胶粘剂。本领域技术人员可以理解，前面所述的水性胶粘剂的所有特征和优点均适用于该方法，在此不再一一赘述。
根据本发明的实施例，该电池的具体种类不受特别限制，本领域技术人员可以根据需要选择。在本发明的一些实施例中，该电池可以为锂电池，例如锂离子动力电池等。
下面详细描述本发明的实施例，下面实施例中配方中原料用量均为重量份。
实施例1
配方：聚丙烯酸乳液55份,增稠剂羟甲基丙基纤维素0.23份，导电剂炭黑4.7份，降阻剂聚氧化乙烯0.23份，水44.84份。
制备方法：先用水溶解聚氧化乙烯和羟甲基丙基纤维素，完全溶解后加入聚丙烯酸乳液、导电剂炭黑，搅匀制得胶粘剂。
利用上述胶粘剂、磷酸铁锂为阳极材料，纳米石墨为阴极材料制得的锂电池，其电极尺寸稳定性，在电解液中浸泡24小时，胶膜溶胀率0.72％。制备的5Ah的样品电池容量5560mAh,300次冲放电后，电容量保持91.4％。
实施例2
配方：聚丙烯酸乳液45份,增稠剂羟甲基丙基纤维素0.50份，导电剂炭黑3.0份，降阻剂聚氧化乙烯0.10份，水56.40份。
制备方法：同实施例1。
利用上述胶粘剂、磷酸铁锂为阳极材料，纳米石墨为阴极材料制得的锂电池，其电极尺寸稳定性，在电解液中浸泡24小时，胶膜溶胀率0.96％。制备的5Ah的样品电池容量5345mAh,300次冲放电后，电容量保持86.3％。
实施例3
配方：聚丙烯酸乳液65份,增稠剂羟甲基丙基纤维素0.10份，导电剂炭黑5.0份，降阻剂聚氧化乙烯0.50份，水34.40份。
制备方法：同实施例1。
利用上述胶粘剂、磷酸铁锂为阳极材料，纳米石墨为阴极材料制得的锂电池，其电极尺寸稳定性，在电解液中浸泡24小时，胶膜溶胀率0.70％。制备的5Ah的样品电池容量54760mAh,300次冲放电后，电容量保持90.4％。
实施例4
配方：聚丙烯酸乳液55份,增稠剂羟甲基丙基纤维素0.30份，导电剂炭黑3.50份，降阻剂聚氧化乙烯0.30份，水45.90份。
制备方法：同实施例1。
利用上述胶粘剂、磷酸铁锂为阳极材料，纳米石墨为阴极材料制得的锂电池，其电极尺寸稳定性，在电解液中浸泡24小时，胶膜溶胀率0.74％。制备的5Ah的样品电池容量5552mAh,300次冲放电后，电容量保持90.8％。
实施例5
配方：聚丙烯酸乳液55份,增稠剂羟甲基丙基纤维素0.40份，导电剂炭黑4.50份，降阻剂聚氧化乙烯0.20份，水44.90份。
制备方法：同实施例1。
利用上述胶粘剂、磷酸铁锂为阳极材料，纳米石墨为阴极材料制得的锂电池，其电极尺寸稳定性，在电解液中浸泡24小时，胶膜溶胀率0.75％。制备的5Ah的样品电池容量5560mAh,300次冲放电后，电容量保持91.3％。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。