一种锂离子电池正极浆料用分散增柔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增柔剂，包含如下组分：分散剂10

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池正极浆料用分散增柔剂及其应用


[0001]本专利技术涉及一种锂离子电池正极浆料用的分散增柔剂，尤其涉及一种特别适用于以镍钴锰酸锂为活性材料的正极浆料中使用的多元复配型分散增柔剂，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，而随着新能源行业的快速发展和日益增长的需求，对锂电池提出了更高的要求，要求锂电池具有更高的容量和更高的加工效率，因此需要提高极片的涂布厚度和涂布速度。
[0004]在实际操作的过程中，极片厚涂需要提高浆料的固含量，在提高固含量的同时也需要固体颗粒、胶粘剂等材料分散均匀，即提高浆料的分散性，而加快涂布速度在烘干过程中极片容易开裂，因此需要增加极片的柔性，在极片烘干后，厚极片的冷压压力也会变大，极片的延展性也需要增强。此外，在厚涂快涂的过程中，导电剂、粘结剂等会上浮，也会影响极片的柔韧性，恶化极片脆性，增加极片在卷绕热压以及对折漏光的风险。
[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，现有的分散剂可在一定程度上解决浆料的流动性问题，但对于极片的柔韧性、延展性等问题的解决效果仍不够理想，并且正极浆料中添加剂的添加比例非常有限，一般不超过0.5％，再高即会降低锂电池的容量，因此迫切需要一种能在不超过0.5％的添加量的前提下，能够解决浆料的分散性和极片的柔韧性、延展性问题的多功能助剂。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对锂离子电池用浆料在提高固含量后分散性不够好，同时在厚涂、快涂的过程中存在的极片柔韧性、延展性不好的问题，提供一种专用于以三元镍钴锰酸锂为正极活性材料的锂电池正极浆料用的分散增柔剂及其应用。
[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分散增柔剂，包含如下组分：分散剂10
‑
30wt％、润滑剂20
‑
35wt％、抑水剂0
‑
5wt％，余量为溶剂；
[0009]其中，所述分散剂为三苯乙烯基苯酚聚醚磷酸酯或改性聚氨酯，所述改性聚氨酯具有如式I所示的结构：
[0010][0011]其中，R1(NCO)2表示C6
‑
C10烷基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯中的一种或几种；
[0012]R2表示C2
‑
C8亚烷基；R3OH表示脂肪醇聚醚，优选脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧丙烯醚或月桂醇聚氧乙烯醚中的一种；
[0013]n表示0
‑
50的整数，优选10
‑
45的整数。
[0014]本专利技术中所述的C2
‑
C8亚烷基是指具有2
‑
8个碳原子的直链或支链烷基被取代两个氢原子后所形成的基团。
[0015]上述改性聚氨酯的制备方法如下：
[0016]1)预处理：将R1(NCO)2抽真空干燥，去除水分；将OH
‑
R2‑
OH和R3OH置于真空干燥箱干燥；
[0017]2)聚氨酯预聚体的合成：在三口烧瓶中加入经过预处理的OH
‑
R2‑
OH，搅拌均匀；在0.5
‑
1.5h内缓慢滴加R1(NCO)2，OH
‑
R2‑
OH：R1(NCO)2摩尔比为(0.4
‑
0.6)：1；后向其中加入催化剂二月桂酸二丁基锡，室温继续反应1
‑
3h，反应在氮气保护下进行，测试NCO达到预定值；
[0018]3)改性聚氨酯：步骤2)所得的聚氨酯预聚体和R3OH按摩尔比1：(0.4
‑
0.6)混合，搅拌均匀后于氮气保护下室温条件下反应3
‑
5h，测定NCO含量接近0时，即为反应终点，恢复到室温后出料，即得。
[0019]优选的，所述润滑剂为硬脂酸聚乙二醇酯、环氧大豆油、腰果酚缩水甘油醚或山梨醇聚醚酯中的任意一种或多种的复配，更优选的，所述山梨醇聚醚酯优选山梨醇聚醚
‑
30四油酸酯或山梨醇聚醚
‑
40四油酸酯。
[0020]优选的，所述抑水剂为原乙酸三甲酯、原乙酸三乙酯、原甲酸三甲酯、原甲酸三乙酯、含硫硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂中的一种或几种的复配。
[0021]优选的，所述溶剂为N
‑
甲基吡咯烷酮。
[0022]上述分散增柔剂的制备方法，包括如下步骤：
[0023]1)将反应釜充满惰性气体，后排空，真空度保持在0.1MPa以下；
[0024]2)按比例将分散剂、润滑剂、抑水剂和溶剂投入到反应釜内，开启搅拌，搅拌速度30
‑
50rpm，搅拌时间为0.5
‑
2h；
[0025]3)搅拌均匀后放空，过滤、除磁，即得到分散增柔剂。
[0026]本专利技术提供的分散增柔剂的有益效果是：
[0027]1)将很难在一个分子结构中实现的起分散作用和增柔作用的功能基团进行合理复配，在不超过0.5％的添加量下，既可有效分散浆料中的固体颗粒，避免导电剂、粘结剂的上浮，又能减少冷压时颗粒之间的摩擦，进而改善正极膜片的柔韧性，降低正极膜片卷绕热压以及对折漏光的风险；
[0028]2)抑水剂成分能避免主材颗粒吸水导致的凝胶、热稳定性变差等现象；
[0029]3)本专利技术的分散增柔剂在使用过程中不影响粘结力，不恶化电芯性能。
[0030]本专利技术还要求保护一种包含前述分散增柔剂的锂离子电池正极浆料。
[0031]优选的，所述锂离子电池正极浆料中还包含正极活性物质、导电剂和粘结剂。
[0032]优选的，所述正极活性物质为镍钴锰酸锂，所述导电剂选自导电炭黑、超导炭黑、导电石墨、乙炔黑、科琴黑、石墨烯、碳纳米管中的一种或几种的复配，所述粘结剂为偏氟乙烯均聚物、偏氟乙烯共聚物中的一种或二者的复配。
[0033]本专利技术还要求保护一种锂离子电池正极极片，所述正极极片的表面涂覆有前述的锂离子电池正极浆料。
[0034]本专利技术还要求保护一种锂离子电池，包含前述的正极极片。
具体实施方式
[0035]以下结合实例对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。
[0036]表1实施例1
‑
5和对比例1
‑
2中使用的分散增柔剂配方
[0037][0038][0039]其中，第一改性聚氨酯的结构式为：第二改性聚氨酯的结构式为：R3OH表示月桂醇聚氧乙烯醚，n＝10<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分散增柔剂，包含如下组分：分散剂10
‑
30wt％、润滑剂20
‑
35wt％、抑水剂0
‑
5wt％，余量为溶剂；其中，所述分散剂为三苯乙烯基苯酚聚醚磷酸酯或改性聚氨酯，所述改性聚氨酯具有如式I所示的结构：其中，R1(NCO)2表示C6
‑
C10烷基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯中的一种或几种；R2表示C2
‑
C8亚烷基；R3OH表示脂肪醇聚醚；n表示0
‑
50的整数。2.根据权利要求1所述的分散增柔剂，其特征在于，所述脂肪醇聚醚为脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧丙烯醚或月桂醇聚氧乙烯醚中的一种，n表示10
‑
45的整数。3.根据权利要求1或2所述的分散增柔剂，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸聚乙二醇酯、环氧大豆油、腰果酚缩水甘油醚或山梨醇聚醚酯中的任意一种或多种的复配。4.根据权利要求3所述的分散增柔剂，其特征在于，所述山梨醇聚醚酯为山梨醇聚醚
‑
30四油酸酯或山梨醇聚醚
‑
40四油酸酯。5.根据权利要求1、2或...

【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：