一种增柔剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种增柔剂及其制备方法和应用，所述增柔剂包括聚氨酯基树脂，还可包含添加剂，所述添加剂包含亚磷酸酯类或磷酸酯类化合物。所述增柔剂的稳定性高，能够提高正极极片浆料的稳定性，能够提高正极极片柔韧性，提高正极极片涂层的剥离强度，能够提高锂离子电池的首效和循环容量保持率。电池的首效和循环容量保持率。

【技术实现步骤摘要】
一种增柔剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于锂离子电池材料
，涉及一种增柔剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]锂离子电池的诞生及发展，开启了人类对新能源利用的新纪元，为了满足人们的生产生活的能源消耗以及对清洁能源的向往，人们对锂离子电池的高比能量密度、长循环寿命、宽工作电压平台等的要求越来越高。目前锂离子电池不仅应用于传统的PC领域，在动力输出、储能设备等领域额的应用也越来越广泛。随着科技的发展，锂离子电池也逐渐成为智能行业的重要化学电源，其中，装备有柔性电池的柔性电池器件格外引人注目，柔性电池器件的发展完全取决于柔性电池的发展。柔性电池是指能够承受重复弯曲、扭曲、拉伸以及折叠等形变而不影响性能的电池。
[0003]在锂电池加工制造过程，一般都会经过极片滚压和卷绕切割过程，在此过程中极片的柔韧性对锂电池制造的良品率有着重要影响，影响极片柔韧性的因素有很多，比如粘结剂的种类、添加量、活性物质的粒径、导电物质的种类，加工制造过程等都会影响极片的柔性。
[0004]CN106252589A公开了一种柔性电池和柔性电池组。所述柔性电池包括：导电层、离子传导层和正极材料层；所述导电层包括第一导电层和第二导电层；其中，所述正极材料层覆盖在所述第一导电层的第一表面；所述离子传导层覆盖在所述正极材料层的第一表面；所述第二导电层覆盖在所述离子传导层的第一表面；其中，所述导电层、所述离子传导层和所述正极材料层的厚度分别不超过第一阈值、第二阈值和第三阈值，使得所述柔性电池具有柔性。其所述柔性电池制备方法复杂且对材料的要求较高，会对电池的性能造成一定的损失。
[0005]CN106207195B公开了一种叠片式柔性电池及其制作方法，(1)冲切出正极载流体；正极载流体包括两个以上的正极载流片、正极连接片和正极极耳焊接片，相邻正极载流片之间通过正极连接片串联；(2)冲切出负极载流体；负极载流体包括两个以上的负极载流片、负极连接片和负极极耳焊接片，相邻负极载流片之间通过负极连接片串联；(3)在正极载流片的表面涂覆正极材料，在负极载流片的表面涂覆负极材料；(4)利用叠片工艺将正极载流体、负极载流体和隔膜层叠形成电芯，正极载流片与负极载流片的层叠位置重合，相互重叠的正极载流片和负极载流片组成电芯单体；(5)将电芯放入铝塑膜中进行封装。其所述柔性电池的循环性能和效率均较低。
[0006]基于目前锂离子电池主流制备工艺、以及目前成熟的商业化的锂离子电池生产原材料，开发一种锂离子电池用增柔剂来改善锂离子电池正极极片的柔韧性是十分必要的。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种增柔剂及其制备方法和应用，所述增柔剂包括聚氨酯基树脂，还可包含添加剂，所述增柔剂的稳定性高，能够提高正极极片浆料的稳定性，能够
提高正极极片柔韧性，提高正极极片涂层的剥离强度，能够提高锂离子电池的首效和循环容量保持率。
[0008]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供了一种增柔剂，所述增柔剂包括聚氨酯基树脂，所述聚氨酯基树脂的结构式如式I所示：
[0010][0011]其中R为聚氨酯残基。
[0012]关于聚氨酯残基，从本专利技术的聚氨酯的结构上看，通过在合成过程中保证二异氰酸酯的摩尔量相对于二元醇的摩尔量而言是过量的，因此该聚氨酯两端是异氰酸酯基，从该聚氨酯的结构中去除上述两个端部的异氰酸酯基之后留下的残基就是上述聚氨酯残基R。
[0013]本专利技术所述增柔剂包括聚氨酯基树脂，所述增柔剂的稳定性高，能够提高正极极片浆料的稳定性，同时提高正极极片的柔韧性和正极极片涂层的剥离强度，降低在电极制备过程中出现的掉粉、脱粉现象，提高在电池极片制备过程中的良品率以及在使用过程中的安全性。
[0014]优选地，所述增柔剂还包括添加剂。
[0015]优选地，所述添加剂包括亚磷酸酯类化合物和/或磷酸酯类化合物。
[0016]优选地，所述亚磷酸酯类化合物和/或磷酸酯类化合物包含烷基磷酸酯、芳基磷酸酯、烷基亚磷酸酯或芳基亚磷酸酯，其中，所述烷基为C1～C10的烷基或烯基，所述芳基为苯基、萘基或联苯基。
[0017]优选地，所述添加剂包括磷酸三苯酯、亚磷酸三苯酯、磷酸三甲酯、磷酸三甲苯酯、磷酸甲苯二苯酯、亚磷酸三苯酯、亚磷酸二苯酯、联萘酚磷酸酯、磷酸
‑2‑
联苯基二苯基酯、磷酸二苯基异辛酯、磷酸三(2,6
‑
二甲基苯基)酯或磷酸二(2
‑
乙基己基)苯酯中的任意一种或至少两种的组合，优选为磷酸三苯酯和/或亚磷酸三苯酯。
[0018]优选地，按干重，所述聚氨酯基树脂和添加剂的质量比为1:(0.01～0.05)，例如：1:0.01、1:0.02、1:0.03、1:0.04或1:0.05等。
[0019]本专利技术在增柔剂中加入添加剂有利于提高增柔剂的耐热稳定性，添加剂的质量份数过低时，则耐热效果降低；添加剂的质量份数过高时，则小分子含量过多，导致剥离强度和增柔效果降低。
[0020]优选地，所述聚氨酯基树脂的分子量为10000～200000，例如：10000、20000、25000、50000、100000、150000或200000等，优选为25000～68000。
[0021]第二方面，本专利技术提供了一种如第一方面所述增柔剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0022](1)将聚酯二元醇、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,4
‑
丁二醇和乙二醇混合，反应后与溶剂混合，得到聚氨酯溶液；
[0023](2)将步骤(1)得到的聚氨酯溶液、KH550与添加剂共混，加热反应后得到所述增柔剂。
[0024]其中步骤(2)所述KH550的结构式如式II所示：
[0025][0026]在本专利技术的步骤(1)中使用聚酯二元醇、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,4
‑
丁二醇和乙二醇反应生成端部皆为异氰酸酯基的聚氨酯，在步骤(2)中，所述聚氨酯与KH550的氨基进行反应，生成了式I所示化合物：(OC2H5)3‑
Si
‑
CH2‑
CH2‑
CH2‑
NH
‑
CO
‑
NH
‑
R
‑
NH
‑
CO
‑
NH
‑
CH2‑
CH2‑
CH2‑
Si
‑
(OC2H5)3。
[0027]通过使用硅烷偶联剂KH550与上述聚氨酯的端基异氰酸酯基进行反应，提高聚氨酯树脂的耐电解液性，进一步提高增柔剂的柔性。
[0028]优选地，步骤(1)所述聚酯二元醇、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,4
‑
丁二醇和乙二醇的摩尔量比为1:(2.35～2.55):(0.24～0.26):(1.00～1.04)，例如：1:2.35:0.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增柔剂，其特征在于，所述增柔剂包括聚氨酯基树脂，所述聚氨酯基树脂的结构式如式I所示：其中R为聚氨酯残基。2.如权利要求1所述的增柔剂，其特征在于，所述增柔剂还包括添加剂；优选地，所述添加剂包括亚磷酸酯类化合物和/或磷酸酯类化合物；优选地，所述添加剂包括磷酸三苯酯、亚磷酸三苯酯、磷酸三甲酯、磷酸三甲苯酯、磷酸甲苯二苯酯、亚磷酸三苯酯、亚磷酸二苯酯、联萘酚磷酸酯、磷酸
‑2‑
联苯基二苯基酯、磷酸二苯基异辛酯、磷酸三(2,6
‑
二甲基苯基)酯或磷酸二(2
‑
乙基己基)苯酯中的任意一种或至少两种的组合，优选为磷酸三苯酯和/或亚磷酸三苯酯。3.如权利要求1或2所述的增柔剂，其特征在于，所述聚氨酯基树脂和添加剂的质量比为1:(0.01～0.05)；优选地，所述聚氨酯基树脂的分子量为10000～200000。4.一种如权利要求1
‑
3任一项所述增柔剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)将聚酯二元醇、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,4
‑
丁二醇和乙二醇混合，反应后与溶剂混合，得到聚氨酯溶液；(2)将步骤(1)得到的聚氨酯溶液、KH550与添加剂共混，加热反应后得到所述增柔剂。5.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳敏，路广明，王路海，周竹欣，钱超，
申请(专利权)人：深圳市研一新材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：