一种锂离子电池正极浆料用的分散剂及其应用制造技术

本发明专利技术要求保护一种锂离子电池正极浆料用的分散剂，其结构式如下：RO(C2H4O)

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池正极浆料用的分散剂及其应用


[0001]本专利技术涉及一种锂离子电池正极浆料用的分散剂，尤其涉及一种离子型分散剂，属于锂电池


技术介绍

[0002]锂离子电池由于具有比能量大、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应、对环境友好等优点，在航天航空、国防、汽车、3C等领域中有着广泛的应用。
[0003]锂离子电池是一种充电电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间的移动来工作。在充放电过程中，Li
+
在两个电极之间往返嵌入和脱嵌:充电时，Li
+
从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态，放电时则相反。
[0004]锂离子电池由正极、负极、隔膜和电解液组成，在成型时，需要将制好的浆料分别涂覆在铝箔上制成正极和负极，因此浆料的粘度直接关系到涂覆的质量，而目前对锂电池容量越来越高的要求，通常的解决办法都是提高电极活性物质在浆料中的比例，这样就会导致浆料的固含量过高，因而粘稠、流动性不佳，影响电极的涂布效果，进一步影响锂电池制备工艺的效率。
[0005]针对上述问题，业内目前的解决办法是向浆料中添加分散剂，提高浆料的分散效果，现有的分散剂包含聚乙烯吡咯烷酮、亚磷酸酯、曲拉通
‑
X等，这些分散剂可在一定程度上解决浆料的流动性问题，但对于浆料的粘稠、凝胶等问题功能仍不够强大，另外就是这些分散剂的安全性不高。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对锂离子电池用浆料所存在的粘稠、流动性不佳，影响电极涂布效果，进而导致电极片电阻增加、克容量降低的问题，提供一种锂离子电池正极浆料用的分散剂及其应用。
[0007]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0008]一种锂离子电池正极浆料用的分散剂，其结构式如下：RO(C2H4O)
m
(C3H6O)
n
CH2CH2COOM，其中，R表示C2
‑
C18烷基，M表示H、NH
4+
或有机铵基，n为1
‑
50，m为1
‑
50。
[0009]优选的，R表示C4
‑
C16烷基，进一步优选C6
‑
C12烷基，最优选C8
‑
C10烷基。
[0010]优选的，有机铵基为十六烷基三甲基铵基、四乙基铵基或四丁基铵基。
[0011]优选的，n为10
‑
40，m为10
‑
40；进一步优选的，n为10
‑
25，m为10
‑
25。
[0012]本专利技术中所述的烷基可以是直链的或支链的，例如可以是，C2烷基
‑
乙基；C3烷基
‑
丙基，如正丙基或异丙基；C4烷基
‑
丁基，如正丁基、异丁基、叔丁基或2
‑
丁基；C5烷基
‑
戊基，如正戊基、异戊基或新戊基；C6烷基
‑
己基，如正己基、异己基和1,3
‑
二甲基丁基。
[0013]本专利技术的分散剂是先由聚丙二醇、聚乙二醇以及与R相对应的醇聚合而成前驱体，而后前驱体的末端醇羟基与1
‑
羟基丙酸铵盐发生缩合反应生成得到的，可参照如下反应过程获得：
[0014]ROH+HO
‑
(CH2CH2O)
m
‑
H
→
RO
‑
(CH2CH2O)
m
‑
H
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0015]OH
‑
(CH2CH2CH2O)
n
‑
H+CH2OHCH2COOM
→
OH
‑
(CH2CH2CH2O)
n
‑
CH2CH2COOM
ꢀꢀꢀ
(2)
[0016]RO
‑
(CH2CH2O)
n
‑
H+OH
‑
(CH2CH2CH2O)
n
‑
CH2CH2COOM
→
RO
‑
(CH2CH2O)
n
(CH2CH2CH2O)
m
‑
CH2CH2COOM
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0017](1)聚乙二醇与ROH在浓硫酸催化作用下，有机溶剂存在的条件下于30
‑
35℃搅拌条件下发生缩合脱水反应，聚乙二醇与ROH的摩尔比为(0.6
‑
0.8)：1，生成聚乙二醇单醚；
[0018](2)聚丙二醇与1
‑
羟基丙酸铵盐在浓硫酸催化作用下，有机溶剂存在的条件下于25
‑
30℃搅拌条件下发生缩合脱水反应，聚丙二醇与1
‑
羟基丙酸铵盐的摩尔比为1：(1.1
‑
1.2)，生成端羟基聚丙二醇丙酸铵盐醚；
[0019](3)端羟基聚丙二醇丙酸铵盐醚与聚乙二醇单醚于干燥的容器内，以四氢呋喃为溶剂，在浓硫酸存在的条件下，于惰性氛围中，35
‑
40℃条件下搅拌反应12
‑
24h，二者的摩尔比为1:1，即得RO
‑
(CH2CH2O)
n
(CH2CH2CH2O)
m
‑
CH2CH2COOM，当M表示H时，再经过一步水解反应即可得到。
[0020]本专利技术所要求保护的锂离子电池正极浆料用分散剂的作用原理如下：
[0021]该聚醚链段一端为亲水基，另一端为亲油基，在浆料中可形成有效的空间位阻，防止固体颗粒沉降，进而使浆料的粘度下降，有效抑制凝胶，从微观界面看，亲水基和亲油基能够有效降低固液界面的表面张力，提高润湿渗透性能，提高电极活性物质的固含量和涂布方便性，有利于电极活性物质、导电碳等颗粒的均匀分散，进而提高电池的性能。
[0022]本专利技术提供的分散剂的有益效果是：
[0023](1)本专利技术的分散剂是根据锂电池正极浆料的特点专门设计的，能够在保证锂电池的导电性能不受影响的前提下，降低正极浆料中固体颗粒二次聚集的风险，改善正极浆料的流动性，进而降低极片的电阻，提高电池的克容量，降低电池交流内阻；
[0024](2)本专利技术的分散剂使用方便，不需要匹配特殊的制浆工艺，在原有制浆工艺的基础上按比例加入本专利技术的分散剂即可达到浆料的分散降粘效果，不需额外增加工艺成本。
[0025]本专利技术还要求保护一种锂离子电池正极浆料，包含上述的分散剂。
[0026]优选的，所述正极浆料中还包含正极活性物质和导电剂。
[0027]优选的，所述正极活性物质为钴酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰三元材料、镍钴铝酸锂三元材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池正极浆料用的分散剂，其结构式如下：RO(C2H4O)
m
(C3H6O)
n
CH2CH2COOM，其中，R表示C2
‑
C18烷基，M表示H、NH
4+
或有机铵基，n为1
‑
50，m为1
‑
50。2.根据权利要求1所述的分散剂，其特征在于，R表示C4
‑
C16烷基。3.根据权利要求2所述的分散剂，其特征在于，R表示C6
‑
C12烷基。4.根据权利要求3所述的分散剂，其特征在于，R表示C8
‑
C10烷基。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的分散剂，其特征在于，所述有机铵基为十六烷基三甲基铵基、四乙基铵基或四丁基铵基。6.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的分散剂，其特征在于，n为10
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯玲玲，
申请(专利权)人：深圳市皓飞新型材料有限公司，
类型：发明
国别省市：