一种锂电池阳极材料水性聚酰亚胺粘接剂及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种锂电池阳极材料水性聚酰亚胺粘接剂及其制备方法，包括：(1)惰性气氛下，向反应釜中加入反应物，升温至固体完全溶解；(2)加入催化剂，升温反应至无二氧化碳放出；冷却，称量后兑入溶剂；(3)过滤得滤液；(4)称取步骤(3)得到的溶液，向其中滴加十二烷基苯磺酸锂溶液，搅拌混合；(5)将步骤(4)得到的混合液升温至65‑85℃，滴加去离子水；(6)称取步骤(5)得到的混合液，加入去离子水；(7)称取步骤(6)得到的溶液、磷酸亚铁锂和石墨烯，将磷酸亚铁锂、石墨烯依次加入溶液中，混合均匀后，加入去离子水调整粘度，本发明专利技术的优点在于，降低粘接剂对阳极材料电容量的影响，同时减少有机溶剂的使用量，降低污染。

Waterborne polyimide adhesive for anode material of lithium battery and preparation method thereof

The invention discloses a water-borne polyimide adhesive for lithium battery anode material and a preparation method thereof, which comprises: (1) adding a reactant to a reaction kettle in inert atmosphere, heating up to complete dissolution of the solid; (2) adding a catalyst, heating up the reaction to no carbon dioxide discharge; cooling, weighing and adding a solvent; (3) filtering filtrate to obtain the filtrate. (4) Weighing step (3) the solution obtained, dropping the solution of lithium dodecylbenzene sulfonate, stirring and mixing; (5) step (4) the mixture obtained by heating to 65 85 C, dropping with deionized water; (6) weighing step (5) the mixture obtained by adding deionized water; (7) weighing step (6) the solution obtained, lithium ferrous phosphate and graphite solution The invention has the advantages of reducing the influence of the adhesive on the capacitance of the anode material, reducing the use of organic solvents and reducing pollution.

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池阳极材料水性聚酰亚胺粘接剂及制备方法
本专利技术属于电话学
，具体涉及一种锂电池阳极材料水性聚酰亚胺粘接剂及制备方法。
技术介绍
能源与人类社会的生存和发展息息相关，可持续发展是全体人类共同的愿望与奋斗目标。为了实现可持续发展，必须保护人类赖以生存的自然环境和自然资源。工信部针对一些国家已经制定了停止生产销售传统能源汽车的时间表，目前也启动了制定我国停止生产销售传统能源汽车的时间表。新能源和新能源材料是完成这项世界级重大决策的重要组成部分。。作为储能设备的蓄电池，已经在人类的生产和生活中得到广泛的应用，但是随着电动交通工具、通讯技术、和信息产业化的迅速发展，以及当前对环境保护的更高要求，这就使得开发新一代在生产和使用过程都无污染、具有高能量密度、高功率密度、安全性能好、循环充放电性能好、相对低成本的新型绿色电池成为新能源领域发展的重要目标之一。与传统电池相比，二次锂离子电池具有工作电压高、比能量大、充放电寿命长、自放电率低、循环性能好等优点。目前市场上的二次锂离子电池，所用的正极材料基本上有四大类：锂镍氧正极材料(LiNiO2)、锂猛氧正极材料(LiMn2O4)、锂钴氧正极材料(LiCoO2)及最新发展的磷酸亚铁锂正极材料(LiFePO4).在阳极生产过程中，需要将这些材料制成微米级至亚纳米级微粒，然后用粘结剂粘结在阳极薄片上，进一步制成阳极使用。现有的粘结剂有两大类，一是溶剂型偏氯乙烯粘结剂，其中含有65-80％的有机溶剂，这些有机溶剂为：NN-二甲基吡咯烷酮，NN-二甲基甲酰胺，NN二甲基乙酰胺，以及醛、酮等有机溶剂，在粘结剂及阳极极片过程中，对生产工人身体有严重的危害，而且在产品干燥过程中大量的有机溶剂扩散到大气中，造成严重污染；二是水性明胶型粘结剂，由于明胶本身粘结力、韧性不佳，所以需要添加丁苯胶乳，增加韧性；添加聚氧乙烯增加粘结力，添加碳粉增加电导率。而添加剂的加入，导致阳极材料的电容量大幅度降低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于：现有水性明胶型粘接剂加入各种添加剂导致阳极材料电容量降低。本专利技术采用以下技术方案解决上述技术问题：一种锂电池阳极材料水性聚酰亚胺粘接剂的制备方法，包括以下步骤：(1)惰性气氛下，向反应釜中加入NN-二甲基乙酰胺、二元酸酐和异佛尔酮二异氰酸酯，加热体系温度至50-60℃，至固体完全溶解；所述二元酸酐与二异氰酸酯的摩尔比为1:1；(2)向反应釜中加入有机银催化剂，升温反应至无二氧化碳放出时停止；冷却至60-80℃，称量后兑入NN-二甲基乙酰胺；(3)过滤得到固含量为14％-16％聚酰亚胺树脂溶液；(4)称取步骤(3)得到的聚酰亚胺树脂溶液，向其中滴加十二烷基苯磺酸锂溶液，搅拌混合，所述十二烷基苯磺酸锂溶液的浓度为35-40％，PH为12-12.5；十二烷基苯磺酸锂溶液的用量为聚酰亚胺树脂溶液的15％-18％。(5)将步骤(4)得到的混合液升温至65-85℃，在搅拌的同时滴加去离子水；(6)称取步骤(5)得到的混合液，搅拌的同时加入去离子水，得到固含量为1％-2％的聚酰亚胺透明溶液；(7)分别称取步骤(6)得到的溶液、磷酸亚铁锂和石墨烯，聚酰亚胺树脂、磷酸亚铁锂及石墨烯的质量比为2：98：4.9，将磷酸亚铁锂加入溶液中，并搅拌均匀；再加入石墨烯，混合均匀后，加入去离子水调整粘度。优选地，本专利技术所述的一种锂电池阳极材料水性聚酰亚胺粘接剂的制备方法，所述二元酸酐选自1,2,4,5-环己烷四甲酸二酐、均苯四甲酸二酐、二苯醚四甲酸二酐。优选地，本专利技术所述的一种锂电池阳极材料水性聚酰亚胺粘接剂的制备方法，所述二元酸酐为1,2,4,5-环己烷四甲酸二酐。优选地，本专利技术所述的一种锂电池阳极材料水性聚酰亚胺粘接剂的制备方法，所述步骤(2)中加入的有机银催化剂用量为为二元酸酐质量的0.3％-0.4％。优选地，本专利技术所述的一种锂电池阳极材料水性聚酰亚胺粘接剂的制备方法，所述步骤(2)中加入的有机银催化剂为CAT-100E。优选地，本专利技术所述的一种锂电池阳极材料水性聚酰亚胺粘接剂的制备方法，所述步骤(5)中加入的去离子水预先加热至80-85℃。优选地，本专利技术所述的一种锂电池阳极材料水性聚酰亚胺粘接剂的制备方法，所述步骤(5)加入的去离子水的量为聚酰亚胺树脂溶液质量的125％。优选地，本专利技术所述的一种锂电池阳极材料水性聚酰亚胺粘接剂的制备方法，所述步骤(7)中磷酸亚铁锂的加入方法为:将磷酸亚铁锂均分为五等份，依次加入溶液，每次加入后搅拌混匀。优选地，本专利技术所述的一直锂电池阳极材料水性聚酰亚胺粘接剂的制备方法，所述步骤(7)中石墨烯的加入方法为：将石墨烯均分为五等份，依次加入溶液，每次加入后搅拌混匀。本专利技术还提供了一种锂电池阳极材料水性聚酰亚胺粘接剂，其由上述的一种锂电池阳极材料水性聚酰亚胺粘接剂的制备方法制备而成。本专利技术技术有益效果：本专利技术技术方采用异佛尔酮二异氰酸酯合成聚酰亚胺增强韧性，同时具有良好的水性亲和力，因而可以使用去离子水代替有机溶剂，大大降低对人体及环境的危害；采用有机银催化剂，用量少，对环境无害，十二烷基苯磺酸锂作为阴离子表面活性剂对阳极材料没有任何不良影响，不会降低阳极材料的电容量，通过本方法制备的粘接剂粘接磷酸亚铁锂阳极材料制成磷酸亚铁锂电池，电容量为145-160mAh/g，充放电1000次后电容保持率仍在80％以上。具体实施方式为便于本领域技术人员理解本专利技术技术方案，现结合具体实施例对本专利技术技术方案做进一步的说明。本专利技术技术方案提供了一种锂电池阳极材料水性聚酰亚胺粘接剂，该粘接剂通过下述方法制备而成：(1)惰性气氛下，向反应釜中加入NN-二甲基乙酰胺、二元酸酐和异佛尔酮二异氰酸酯，加热体系温度至50-60℃，至固体完全溶解；所述二元酸酐与二异氰酸酯的摩尔比为1:1；惰性气氛可通过多种气体产生，如氮气、稀有气体等，本实施例优选为氮气；所述二元酸酐选自1,2,4,5-环己烷四甲酸二酐、均苯四甲酸二酐、二苯醚四甲酸二酐，优选为1,2,4,5-环己烷四甲酸二酐。(2)向反应釜中加入二元酸酐质量0.3％-0.4％的有机银催化剂CAT-100E，升温至130-185℃，至无二氧化碳放出时停止反应；冷却至60-80℃，称量后兑入NN-二甲基乙酰胺；(3)过滤得到固含量为14％-16％聚酰亚胺树脂溶液；(4)称取步骤(3)得到的聚酰亚胺树脂溶液，向其中滴加十二烷基苯磺酸锂溶液，搅拌混合，所述十二烷基苯磺酸锂溶液的浓度为35-40％，PH为12-12.5；十二烷基苯磺酸锂溶液的用量为聚酰亚胺树脂溶液的15％-18％。十二烷基苯磺酸锂的制备方法为：称取十二烷基苯磺酸锂(工业纯)加入去离子水中，搅拌溶解；向溶液中加入氢氧化锂(工业纯)搅拌溶解，至PH稳定在12-12.5为止。(5)将步骤(4)得到的混合液升温至65-85℃，在搅拌的同时滴加已事先预热至80-85℃的去离子水，加入的去离子水的量为聚酰亚胺树脂溶液质量的125％。(6)称取步骤(5)得到的混合液，搅拌的同时加入去离子水，得到固含量为1％-2％的聚酰亚胺透明溶液；(7)分别称取步骤(6)得到的溶液、磷酸亚铁锂和石墨烯，聚酰亚胺树脂、磷酸亚铁锂及石墨烯的质量比为2：98：4.9，将磷酸亚铁锂均分为五本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂电池阳极材料水性聚酰亚胺粘接剂的制备方法，包括以下步骤：(1)惰性气氛下，向反应釜中加入NN‑二甲基乙酰胺、二元酸酐和异佛尔酮二异氰酸酯，加热体系温度至50‑60℃，至固体完全溶解；所述二元酸酐与二异氰酸酯的摩尔比为1:1；(2)向反应釜中加入有机银催化剂，升温反应至无二氧化碳放出为止；冷却至60‑80℃，称量后兑入NN‑二甲基乙酰胺；(3)过滤得到固含量为14％‑16％聚酰亚胺树脂溶液；(4)称取步骤(3)得到的聚酰亚胺树脂溶液，向其中滴加十二烷基苯磺酸锂溶液，搅拌混合，所述十二烷基苯磺酸锂溶液的浓度为35‑40％，PH为12‑12.5；十二烷基苯磺酸锂溶液的用量为聚酰亚胺树脂溶液的15％‑18％。(5)将步骤(4)得到的混合液升温至65‑85℃，在搅拌的同时滴加去离子水；(6)称取步骤(5)得到的混合液，搅拌的同时加入去离子水，得到固含量为1％‑2％的聚酰亚胺透明溶液；(7)分别称取步骤(6)得到的溶液、磷酸亚铁锂和石墨烯，聚酰亚胺树脂、磷酸亚铁锂及石墨烯的质量比为2：98：4.9，将磷酸亚铁锂加入溶液中，并搅拌均匀；再加入石墨烯，混合均匀后，加入去离子水调整粘度。

【技术特征摘要】
1.一种锂电池阳极材料水性聚酰亚胺粘接剂的制备方法，包括以下步骤：(1)惰性气氛下，向反应釜中加入NN-二甲基乙酰胺、二元酸酐和异佛尔酮二异氰酸酯，加热体系温度至50-60℃，至固体完全溶解；所述二元酸酐与二异氰酸酯的摩尔比为1:1；(2)向反应釜中加入有机银催化剂，升温反应至无二氧化碳放出为止；冷却至60-80℃，称量后兑入NN-二甲基乙酰胺；(3)过滤得到固含量为14％-16％聚酰亚胺树脂溶液；(4)称取步骤(3)得到的聚酰亚胺树脂溶液，向其中滴加十二烷基苯磺酸锂溶液，搅拌混合，所述十二烷基苯磺酸锂溶液的浓度为35-40％，PH为12-12.5；十二烷基苯磺酸锂溶液的用量为聚酰亚胺树脂溶液的15％-18％。(5)将步骤(4)得到的混合液升温至65-85℃，在搅拌的同时滴加去离子水；(6)称取步骤(5)得到的混合液，搅拌的同时加入去离子水，得到固含量为1％-2％的聚酰亚胺透明溶液；(7)分别称取步骤(6)得到的溶液、磷酸亚铁锂和石墨烯，聚酰亚胺树脂、磷酸亚铁锂及石墨烯的质量比为2：98：4.9，将磷酸亚铁锂加入溶液中，并搅拌均匀；再加入石墨烯，混合均匀后，加入去离子水调整粘度。2.根据权利要求1所述的一种锂电池阳极材料水性聚酰亚胺粘接剂的制备方法，其特征在于，所述二元酸酐选自1,2,4,5-环己烷四甲酸二酐、均苯四甲酸二酐、二苯醚四甲酸二酐。3.根据权利要求2所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴艳飞，岳岚嵩，苏若荀，
申请(专利权)人：吴艳飞，
类型：发明
国别省市：安徽,34