锂离子电池用粘结剂及其制备方法技术

本发明专利技术属于电化学技术领域，具体涉及一种锂离子电池用粘结剂。所述粘结剂含有聚乙烯醇，该聚乙烯醇包含化学交联的羧基、羟基结构。本发明专利技术的粘结剂的粘结性能优异，同时能够改善制备电极过程中浆料稳定性。制备电极过程中浆料稳定性。制备电极过程中浆料稳定性。

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池用粘结剂及其制备方法


[0001]锂离子电池具有比能量高、低自放电、循环性能好、无记忆效应、绿色环保等优点。目前，锂离子电池广泛应用于航空航天、电网储能、电子通讯、国防、电动车、混合动力车、大中型电动工具等领域(“锂离子电池发展现状及其前景分析”，闫金定，航空学报，2014年第35卷第10期，第2767页左栏第2段第1
‑
2行及第2772页右栏第6段第1
‑
7行，公开日2014年10月25日)。
[0002]现阶段，锂离子电池负极材料主要采用天然石墨和人造石墨。其中，人造石墨的放电容量一般在300
‑
330mAh/g，天然石墨的放电容量相对较高，接近372mAh/g的理论值(CN201810196557.1)。然而，其电池容量远远不能满足人们对高能量密度电池的需求。在这种背景下，理论容量达4200mAh/g的硅负极材料成为锂离子电池理想的下一代负极材料。
[0003]目前，硅负极材料普遍采用CMC/SBR粘结剂。然而，该粘结剂的粘结力较弱，活性物质涂布到极片上后，烘烤过程中易出现掉料、龟裂、卷边等不良现象。

技术介绍

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种粘结性能优异的锂离子电池用粘结剂。
[0005]专利技术人在研究过程中还发现，采用现有的粘结剂制备电极过程中，浆料稳定性不佳，涂布于负极片后，极片易掉粉，最终导致电池性能不佳。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：
[0007]锂离子电池用粘结剂，其含有聚乙烯醇，该聚乙烯醇包含化学交联结构的羧基
‑
COO
‑
、
‑
OH羟基结构。
[0008]所述锂离子电池是指主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作的电池。
[0009]所述聚乙烯醇是指由聚乙酸乙烯酯醇解制得的水溶性树脂(“化学化工大辞典”，化学化工大辞典编委会、化学工业出版社辞书编辑部，北京：化学工业出版社，2003年1月第1次印刷，第1285页，公开日2003年1月31日)。
[0010]所述化学交联是指通过缩聚反应和加聚反应来实现线性高分子链间以共价键连接成网状或体形高分子的过程(“化学化工大辞典”，化学化工大辞典编委会、化学工业出版社辞书编辑部，北京：化学工业出版社，2003年1月第1次印刷，第1154页，公开日2003年1月31日)。
[0011]所述粘结剂是指通过黏合作用，能使被粘物质结合在一起的物质(“化学化工大辞典”，化学化工大辞典编委会、化学工业出版社辞书编辑部，北京：化学工业出版社，2003年1月第1次印刷，第1161页，公开日2003年1月31日)。
[0012]所述羧基是指羰基和羟基组成的一价官能团，结构式为
‑
COOH(“化学化工大辞典”，化学化工大辞典编委会、化学工业出版社辞书编辑部，北京：化学工业出版社，2003年1月第1次印刷，第2204页，公开日2003年1月31日)。
[0013]所述羟基是指由一个氧原子和一个氢原子相连组成的一价原子团，结构式为
‑
OH(“化学化工大辞典”，化学化工大辞典编委会、化学工业出版社辞书编辑部，北京：化学工业
出版社，2003年1月第1次印刷，第1824页，公开日2003年1月31日)。
[0014]本专利技术的粘结剂的粘结力较强，且能够改善制备电极过程中浆料稳定性。
[0015]本专利技术的目的还在于保护所述粘结剂的制备方法，包括聚合、精馏、醇解、洗涤和干燥工序，其聚合工序所采用单体包括醋酸乙烯酯、不饱和羧酸类单体或丙烯酸酯类单体(如甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸月桂基酯等)及三烯丙基醚类单体或二烯基酰胺类单体。
[0016]优选的，所述不饱和羧酸类单体包括甲基丙烯酸、丙烯酸、马来酸、巴豆酸或衣康酸。
[0017]优选的，所述三烯丙基醚类单体包括季戊四醇三烯丙基醚或季戊二醇三烯丙基醚。
[0018]优选的，所述二烯基酰胺类单体包括N,N
‑
二烯丙基丙烯酰胺或N,N
‑
亚甲基双丙烯酰胺。
[0019]优选的，醋酸乙烯酯、不饱和羧酸类单体或丙烯酸酯类单体及交联剂单体三烯丙基醚类单体或双乙烯基酰胺类单体的质量比为：86.3％
‑
93.2％:6.7％
‑
13.1％：0.1％
‑
0.6％。
[0020]优选的，聚合所采用的溶剂包括甲醇、乙醇和叔丁醇中的1
‑
3种。
[0021]优选的，醋酸乙烯酯、不饱和羧酸类单体或丙烯酸酯类单体及交联剂单体三烯丙基醚类单体或二烯基酰胺类单体的总和与聚合所采用的溶剂的质量比为70wt％
‑
80wt％：20wt％
‑
30wt％。
[0022]优选的，聚合所采用的引发剂包括偶氮二异丁氰、偶氮二异庚氰或者是过氧化物(如过氧化苯甲酰、过氧化新癸酸叔丁酯)。
[0023]优选的，聚合的温度为55
‑
70℃，时间为2
‑
8小时。
[0024]优选的，所述精馏的馏出温度为65
‑
80℃。
[0025]优选的，醇解时，是将精馏后的含有质量浓度为10％
‑
30％共聚物聚合液在催化剂的催化下进行醇解反应。
[0026]优选的，所述催化剂包括无机碱或有机碱的醇溶液。
[0027]优选的，所述无机碱包括氢氧化钠、氢氧化锂。
[0028]优选的，所述有机碱包括甲醇钠或乙醇钠。
[0029]优选的，所述催化剂的用量为与聚合反应得到的醋酸乙烯酯共聚物的摩尔比为5：100
‑
30：100。
[0030]优选的，所述催化剂的质量浓度为30％
‑
50％。
[0031]优选的，所述醇解反应温度为40
‑
50℃，反应时间为1
‑
2小时。
[0032]优选的，所述洗涤是指用醇类物质洗涤。
[0033]优选的，所述干燥温度为60
‑
110℃,干燥时间为3
‑
8小时。
[0034]本专利技术的目的还在于保护用于锂电子电池的负极，其包括：
[0035]如上所述的粘结剂；
[0036]硅基/石墨复合负极材料极片或纯硅负极材料极片；
[0037]导电碳黑；
[0038]铜箔。
[0039]本专利技术的有益效果在于：
[0040]本专利技术的粘结剂的粘结性能优异。
[0041]本专利技术的粘结剂能够进一步改善制备电极过程中浆料稳定性。
[0042]本专利技术的制备方法简单，有利于实现工业化生产。
附图说明
[0043本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.锂离子电池用粘结剂，其特征在于，含有聚乙烯醇，该聚乙烯醇包含化学交联的羧基、羟基结构。2.权利要求1所述粘结剂的制备方法，包括聚合、精馏、醇解、洗涤和干燥工序，其特征在于，聚合所采用单体包括醋酸乙烯酯、不饱和羧酸类单体或丙烯酸酯类单体及交联剂单体三烯丙基醚类单体或二烯基酰胺类单体。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述不饱和羧酸类单体包括甲基丙烯酸、丙烯酸、马来酸、巴豆酸或衣康酸。4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述三烯丙基醚类单体包括季戊四醇三烯丙基醚类或季戊二醇三烯丙基醚。5.根据权利要求3
‑
4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述二烯基酰胺类单体包括N,N
‑
双乙烯基酰胺类或N,N
‑
二烯丙基丙烯酰胺。6.根据权利要求2
‑
5任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴春林，吴刚，李永江，范金华，万四全，
申请(专利权)人：中国石化集团重庆川维化工有限公司，
类型：发明
国别省市：