粘结剂、涂碳浆料、涂碳集流体及其制备方法以及电极和电池技术

本申请涉及一种粘结剂、涂碳浆料、涂碳集流体及其制备方法以及电极和电池，粘结剂的制备方法包括：于溶剂中将碱性二价金属离子化合物和聚合物粘结剂混合，得到混合液；使混合液进行交联反应，制备得到粘结剂；其中，聚合物粘结剂的结构单元中含有羧基；交联反应在弱酸条件下进行，弱酸条件的pH满足5≤pH＜7。本申请采用碱性二价金属离子化合物对聚合单体具有羧基的聚合物粘结剂进行交联，二价金属离子对羧基进行封端的同时，可作为中间链接基体，形成网状聚合物粘结剂，具有成本低和粘结性能高等特点。等特点。等特点。

【技术实现步骤摘要】
粘结剂、涂碳浆料、涂碳集流体及其制备方法以及电极和电池


[0001]本申请涉及电池
，特别涉及一种粘结剂、涂碳浆料、涂碳集流体及其制备方法以及电极和电池。

技术介绍

[0002]锂电池具有循环利用寿命长、环保节能等优点，锂电池发展的要求也越来越高，要求具有更高的能量密度、更高的安全性能。
[0003]目前随着技术及需求的发展，锂离子电池对集流体的要求越来越高，在传统集流体的基础上，复合铝/铜集流体涂碳等功能涂覆集流体产品，但是传统技术中涂碳集流体存在涂碳层粘结力低和成本高等问题。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要提供一种粘结剂、涂碳浆料、涂碳集流体及其制备方法以及电极和电池，采用碱性二价金属离子化合物对结构单元中具有羧基的聚合物粘结剂进行交联，从而交联形成网状交联结构，提高涂碳集流体中涂碳层的粘结力。
[0005]第一方面，本申请提供了一种粘结剂的制备方法，所述粘结剂的制备方法包括：
[0006]于溶剂中将碱性二价金属离子化合物和聚合物粘结剂混合，得到混合液；使所述混合液进行交联反应，制备得到所述的粘结剂；其中，
[0007]所述聚合物粘结剂的结构单元中含有羧基；
[0008]所述交联反应在弱酸条件下进行，所述弱酸条件的pH满足5≤pH＜7，例如pH为5.0、5.2、5.4、5.6、5.8、6.0、6.2、6.4、6.6、6.8或6.9。
[0009]在一些实施方式中，所述碱性二价金属离子化合物包括乙酸钙、氢氧化钙、碳酸氢钙和草酸化钙中的至少一种。
[0010]在一些实施方式中，所述聚合物粘结剂包括聚丙烯酸。
[0011]在一些实施方式中，所述聚合物粘结剂的数均分子量为6000～10000，例如为6000、6500、7000、7500、8000、8500、9000、9500或10000。
[0012]在一些实施方式中，所述聚合物粘结剂中羧基数量为N1，所述碱性二价金属离子化合物中二价金属离子数量为N2，所述交联反应的交联参数定义为n＝2N2/N1，所述交联反应中交联参数n为0.5～0.9，例如为0.50、0.55、0.60、0.65、0.70、0.75、0.76、0.77、0.78、0.79、0.80、0.81、0.82、0.83、0.84、0.85、0.86、0.87、0.88、0.89或0.90，优选为0.75～0.85。
[0013]在一些实施方式中，所述碱性二价金属离子化合物与聚合物粘结剂的质量比为(1～3):(15～17)，例如为1:15、1:16、1:17、2:15、2:16、2:17、3:15、3:16或3:17。
[0014]在一些实施方式中，所述交联反应的温度为25～35℃，例如为25℃、26℃、27℃、28℃、29℃、30℃、31℃、32℃、33℃、34℃或35℃。
[0015]在一些实施方式中，所述交联反应中pH满足6≤pH＜7，例如为6.0、6.2、6.4、6.6、
6.8或6.9。
[0016]在一些实施方式中，所述交联反应在搅拌分散的条件下进行。
[0017]可选地，所述搅拌分散的切向速度为12～15m/s，例如为12.0m/s、12.5m/s、13.0m/s、13.5m/s、14.0m/s、14.5m/s或15.0m/s。
[0018]可选地，所述搅拌分散的时间为90～120min，例如为90min、95min、100min、105min、110min、115min或120min。
[0019]第二方面，本申请提供了一种粘结剂，所述粘结剂由第一方面所述粘结剂的制备方法制备得到。
[0020]第三方面，本申请提供了一种涂碳浆料，按照质量份数计，所述涂碳浆料包括：
[0021]导电剂
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6～8份；
[0022]粘结剂
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15～17份；
[0023]溶剂
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76～78份；
[0024]其中，所述粘结剂为如第二方面所述的粘结剂。
[0025]在一些实施方式中，所述导电剂包括导电炭黑、石墨、乙炔黑、碳纳米管、掺杂碳纳米管和石墨烯中的至少一种。
[0026]在一些实施方式中，所述涂碳浆料还包括功能添加剂，按照质量份数记，所述功能添加剂的加入量为1～3份，即所述涂碳浆料包括：
[0027][0028]在一些实施方式中，所述涂碳浆料还包括润湿剂，按照质量份数记，所述润湿剂的加入量为4～6份，即所述涂碳浆料包括：
[0029][0030]在一些实施方式中，所述涂碳浆料包括：
[0031][0032]第四方面，本申请提供一种制备如第三方面所述涂碳浆料的方法，所述方法包括：
[0033]于溶剂中将碱性二价金属离子化合物和聚合物粘结剂混合，得到混合液；使所述混合液进行交联反应，制备得到含有如第二方面所述粘结剂的粘结剂溶液；
[0034]将所述粘结剂溶液与所述导电剂混合，制备得到所述的涂碳浆料。
[0035]在一些实施方式中，所述方法包括：在所述粘结剂溶液与所述导电剂混合后还加入功能添加剂。
[0036]在一些实施方式中，所述方法包括：所述粘结剂溶液与所述导电剂混合后还加入润湿剂。
[0037]在一些实施方式中，所述方法包括：所述粘结剂溶液与所述导电剂混合后，依次加入功能添加剂和润湿剂。
[0038]第五方面，本申请提供一种涂碳集流体，所述涂碳集流体包括集流体基体以及设置于所述集流体基体至少一侧表面的涂碳层，所述涂碳层由第三方面所述的涂碳浆料形成。
[0039]在一些实施方式中，所述集流体基体包括铜箔、铝箔、复合铜箔或复合铝箔。
[0040]第六方面，本申请提供一种电极，所述电极包括如第五方面所述的涂碳集流体，所述涂碳集流体的至少一侧表面设置有活性层。
[0041]在一些实施方式中，所述电极为正极，所述正极包括涂碳集流体以及设置于所述涂碳集流体至少一侧表面的正极活性层，例如，正极活性层中正极活性材料包括磷酸铁锂或镍钴锰材料。
[0042]在一些实施方式中，所述电极为负极，所述负极包括涂碳集流体以及设置于所述涂碳集流体至少一侧表面的负极活性层，例如，负极活性层中负极活性材料包括石墨。
[0043]第七方面，本申请提供一种电池，所述电池包括如第六方面所述的电极。
[0044]在一些实施方式中，所述电池包括正极、负极和隔膜，正极结构和负极结构均采用如第六方面所述的电极结构，其中正极结构包括涂碳集流体以及设置于所述涂碳集流体至少一侧表面的正极活性层，负极结构包括涂碳集流体以及设置于所述涂碳集流体至少一侧表面的负极活性层。
[0045]本申请所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种粘结剂的制备方法，其特征在于，所述粘结剂的制备方法包括：于溶剂中将碱性二价金属离子化合物和聚合物粘结剂混合，得到混合液；使所述混合液进行交联反应，制备得到所述的粘结剂；其中，所述聚合物粘结剂的结构单元中含有羧基；所述交联反应在弱酸条件下进行，所述弱酸条件的pH满足5≤pH＜7。2.如权利要求1所述粘结剂的制备方法，其特征在于，所述粘结剂的制备方法满足如下条件中至少一种：(1)所述碱性二价金属离子化合物为碱性钙离子化合物，所述碱性钙离子化合物包括乙酸钙、氢氧化钙、碳酸氢钙和草酸化钙中的至少一种；(2)所述聚合物粘结剂包括聚丙烯酸；(3)所述聚合物粘结剂的数均分子量为6000～10000；(4)所述聚合物粘结剂中羧基数量为N1，所述碱性二价金属离子化合物中二价金属离子数量为N2，所述交联反应的交联参数定义为n＝2N2/N1，所述交联反应中交联参数n为0.5～0.9，优选为0.75～0.85；(5)所述交联反应的温度为25～35℃；(6)所述交联反应中的pH满足6≤pH＜7；(7)所述交联反应在搅拌分散的条件下进行，所述搅拌分散的切向速度为12～15m/s，所述搅拌分散的时间为90～120min。3.一种粘结剂，其特征在于，所述粘结剂由权利要求1或2所述粘结剂的制备方法制备得到。4.一种涂碳浆料，其特征在于，按照质量份数计，所述涂碳浆料包括：导电剂
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6～8份；粘结剂
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15～...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨开福，唐皞，刘科，张宇航，王成豪，李学法，张国平，
申请(专利权)人：江阴纳力新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：