一种新能源汽车锂电池用粘结剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种新能源汽车锂电池用粘结剂及其制备方法，属于锂电池粘结剂技术领域。所述的锂电池用粘结剂由含羧基官能团高分子A,含羟基官能团高分子B,含双氨基官能团高分子C制备而成；所述含羧基官能团高分子A为聚马来酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸、聚乳酸和羧甲基纤维素钠中的一种，其数均分子量大于30000；所述含羟基官能团高分子B为聚乙二醇、甲壳质、聚乙烯醇中的一种，该含羟基官能团高分子B的数均分子量小于5000；所述含双氨基官能团高分子C为聚醚胺，所述聚醚胺为双官能度，数均分子量为2000‑5000。本发明专利技术的粘结剂可以降低极片膨胀率和提高极片剥离强度。

A New Binder for Lithium Battery of Energy Vehicle and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种新能源汽车锂电池用粘结剂及其制备方法
本专利技术属于锂电池粘结剂
，具体涉及一种新能源汽车锂电池用粘结剂及其制备方法。
技术介绍
目前，锂离子电池是商用电池中能量密度最高，特别在小型的电子产品中被广泛的使用。近来，人们期待锂离子电池作为动力电池应用于电动汽车、储能设备中。因此，锂离子电池要求具有高容量、长寿命、高倍率性及安全性等性能。电池容量受电极活性物质填充量的影响。倍率性受电子移动难易程度的影响，因而导电剂的增加可以提高倍率性。在有限的电池内部空间里，对于电极材料与导电剂的增加，粘结剂量的减少是非常必要的。但是，粘结剂量的减少，电极活性物质与基底之间的粘结性会减弱，不断的充放电导致电极活性物质的脱落，最终造成循环性恶化。因此，人们强烈要求一种使用量减少仍具有较强粘结性的粘结剂。锂离子电池用粘结剂主要是聚氟乙烯(PVDF)等氟化高分子。使用氟化高分子制备电极比较容易，但是粘结力和柔软性都较差，从而提高电池的容量及倍率特性比较困难。作为上述氟化高分子缺点改进的方法，橡胶系高分子粘结剂的使用提案被采用(日本专利文献1：4-255670号)。虽然粘结力和柔软性得到了改善，但是电极活性物质被橡胶高分子粘结剂覆盖隐藏，电池反应受限问题的产生。因此，尝试混合使用氟化高分子和橡胶高分子，例如、水系丁晴橡胶、聚丙烯晴及丙烯酸酯共用(日本专利文献2:2003-282061号)，丁二烯系高分子共用(日本专利文献3：6-215761号)等方案。中国专利文献“锂电池用粘结剂及其制备方法(公开号：CN103427083B)”公开了一种锂电池用粘结剂及其制备方法。该粘结剂为水系粘结剂，由含羧基官能团的高分子A与含羟基官能团的高分子B制备而成。其制备方法是将含羟基官能团的高分子聚合物A与含羟基官能团的高分子聚合物B分别溶解按比例放入反应器内，再添加反应引发剂C不断搅拌，于40-70℃的恒温搅拌反应10-12h，冷却至室温制得。该粘结剂具有高强度粘结性及优越的可塑性，制得的浆料能够长时间的保存不发生相分离，可以批量生产，使电池制造工艺更加简单方便，保证电池品质的一致性，但是其制备的电极片膨胀率，电极片剥离强度还有待提高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新能源汽车锂电池用粘结剂及其制备方法，优化新能源汽车锂电池用粘结剂的组分、用量、方法等，降低新能源汽车锂电池用粘结剂的极片膨胀率和提高极片剥离强度。为了解决以上技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种新能源汽车锂电池用粘结剂，其特征在于，由含羧基官能团高分子A,含羟基官能团高分子B,含双氨基官能团高分子C制备而成；所述含羧基官能团高分子A为聚马来酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸、聚乳酸和羧甲基纤维素钠中的一种；所述含羟基官能团高分子B为聚乙二醇、甲壳质、聚乙烯醇中的一种；所述含双氨基官能团高分子C为聚醚胺，所述聚醚胺为双官能度；所述含羧基官能团高分子A，含羟基官能团高分子B，含双氨基官能团高分子C同时满足：含羧基官能团高分子A的数均分子量大于30000，含羟基官能团高分子B的数均分子量小于5000，含双氨基官能团高分子C的数均分子量为2000-5000，且三者质量比为40-50:20-30:20-30。进一步地，所述粘结剂添加有反应引发剂D，该引发剂D的质量百分比含量为0.5-1％。进一步地，所述引发剂D包括过氧化二苯甲酰、过氧化二碳酸酯类、过硫酸钾和/或过硫酸铵。进一步地，所述含羧基官能团高分子A，含羟基官能团高分子B，含双氨基官能团高分子C的质量比为45:25:25。进一步地，所述含羧基官能团高分子A为聚丙烯酸，其数均分子量为50000。进一步地，所述含羟基官能团高分子B为聚乙二醇，其数均分子量为4000。进一步地，所述聚醚胺为聚乙二醇在高温高压下氨化得到，数均分子量为5000。一种根据上述的新能源汽车锂电池用粘结剂的制备方法，包括以下步骤：将含羧基官能团的高分子A与含羟基官能团的高分子B，含双氨基官能团高分子C分别在容器中搅拌溶解，再按质量百分比，放入高压釜内，再添加反应引发剂D，在100℃-120℃的恒温条件下不断搅拌10-12h，冷却至室温即制得新能源汽车锂电池用粘结剂。本专利技术具有以下有益效果：现有技术中的锂电池用粘结剂由含羧基官能团的高分子聚合物A与含羟基官能团的高分子聚合物B反应制得，控制各个组分的比例使含有该粘结剂的浆料保持长时间的稳定性。但是通过测试方法，仅仅利用这种组分的粘结剂在电极片膨胀率，电极片剥离强度方面还不令人满意。本专利技术中通过将添加含双氨基官能团高分子C作为第3种组分，发现当含双氨基官能团高分子C加入到其中后，其电极片膨胀率，电极片剥离强度取得了一定程度的改善，同时含双氨基官能团高分子C优选为聚醚胺，所述聚醚胺为双官能度，数均分子量为2000-5000。推测是由于含双氨基官能团高分子具有更高的反应活性，形成的粘结剂的粘性更强，同时氨基可以与羟基和羧基反应，比单纯的羟基与羧基反应形成的基团更加稳定，这是由于当不添加含双氨基官能团高分子C组分，反应体系中主要是含羧基官能团的高分子聚合物A与含羟基官能团的高分子聚合物B之间通过羧基与羟基反应进行进一步交联反应，而添加含双氨基官能团高分子C后，由于氨基可以同时与A的羟基和B的羧基进行反应，且氨基与羧基的反应活性会更高，这样C组分的加入可以做A和B反应的补充，去除未反应的活性基团，从而促进体系的稳定，且更好的拉近分子链的距离，从而提高整体粘结剂的密度，降低膨胀率。含双氨基官能团高分子C的数均分子量为2000-5000，这是由于小分子量具有更好的流动性，且具有更灵活的分子链，能够更好与A和B组分进行反应，为了配合含双氨基官能团高分子C的使用，发现当含羟基官能团的高分子聚合物B的分子量超过5000时，不能取得令人满意的技术效果，因此本专利技术中还对当含羟基官能团的高分子聚合物B的分子量做出了进一步地限定，推测是由于高分子聚合物B分子量过高，导致反应的粘度过大，且反应形成的分子链过于刚性，不能很好的与C组分进行匹配，当其分子量合适时，能与C组分起到最佳的反应效果，从而降低了膨胀率。此外，当含羟基官能团高分子B为聚乙二醇，聚醚胺为聚乙二醇在高温高压下氨化得到，这两种组分在这种情况具有类似的分子链结构，匹配度更好，能够更好的起到分散的效果，反应效果更佳，制备的粘结剂的膨胀率更低。含羧基官能团高分子A，含羟基官能团高分子B，含双氨基官能团高分子C的质量比为40-50:20-30:20-30，当三者组分在该数值范围内时，能够实现分子量的高低搭配，以大分子量的A组分为主体，小分子量的B和C组分作为交联组分，且小分子量的B由于是羟基类高分子材料具有更佳的流动性，C组分的双官能度具有更好的鳌和A和B分子链的作用，实现分子链之间最佳分散和接触，从而使反应体系的粘度，交联度，分散度性能更佳，反应体系更加均衡，得到的粘结剂的分子量合适，分子链排布平衡，晶区和非晶区分布更加稳定合适，使得技术效果更优。具体实施方式为便于更好地理解本专利技术，通过以下实例加以说明，这些实例属于本专利技术的保护范围，但不限制本专利技术的保护范围。实施例1一种新能源汽车锂电池用粘结剂，由含羧基官能团高分子A,含羟基官能团高分子B,含双氨基官能团高分子C制备而成；所述含本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新能源汽车锂电池用粘结剂，其特征在于，由含羧基官能团高分子A,含羟基官能团高分子B,含双氨基官能团高分子C制备而成；所述含羧基官能团高分子A为聚马来酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸、聚乳酸和羧甲基纤维素钠中的一种；所述含羟基官能团高分子B为聚乙二醇、甲壳质、聚乙烯醇中的一种；所述含双氨基官能团高分子C为聚醚胺，所述聚醚胺为双官能度；所述含羧基官能团高分子A，含羟基官能团高分子B，含双氨基官能团高分子C同时满足：含羧基官能团高分子A的数均分子量大于30000，含羟基官能团高分子B的数均分子量小于5000，含双氨基官能团高分子C的数均分子量为2000‑5000，且三者质量比为40‑50:20‑30:20‑30。

【技术特征摘要】
1.一种新能源汽车锂电池用粘结剂，其特征在于，由含羧基官能团高分子A,含羟基官能团高分子B,含双氨基官能团高分子C制备而成；所述含羧基官能团高分子A为聚马来酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸、聚乳酸和羧甲基纤维素钠中的一种；所述含羟基官能团高分子B为聚乙二醇、甲壳质、聚乙烯醇中的一种；所述含双氨基官能团高分子C为聚醚胺，所述聚醚胺为双官能度；所述含羧基官能团高分子A，含羟基官能团高分子B，含双氨基官能团高分子C同时满足：含羧基官能团高分子A的数均分子量大于30000，含羟基官能团高分子B的数均分子量小于5000，含双氨基官能团高分子C的数均分子量为2000-5000，且三者质量比为40-50:20-30:20-30。2.根据权利要求1所述的新能源汽车锂电池用粘结剂，其特征在于，所述粘结剂添加有反应引发剂D，该引发剂D的质量百分比含量为0.5-1％。3.根据权利要求2所述的新能源汽车锂电池用粘结剂，其特征在于，所述引发剂D包括过氧化二苯甲酰、过氧化二碳酸酯类、过硫酸钾和/或过...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：长沙而道新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43