一种羧甲基纤维素锂制造技术

本发明专利技术公开了一种羧甲基纤维素锂，具有如下的结构：其中，R2为H或CH2COOLi，m、n为大于0的自然数。本发明专利技术的羧甲基纤维素锂，克服了纤维素结构本身的刚性，使产品具有一定的柔韧性；在实际应用中，可改善添加羧甲基纤维素锂制备产品的柔韧度及可弯曲性，降低了其应用的条件限制，扩大了其使用范围。使用范围。

【技术实现步骤摘要】
一种羧甲基纤维素锂
[0001]本申请是申请日为2022年9月23日、申请号为2022111642656、专利技术名称为“一种羧甲基纤维素锂及其制备方法和应用”的专利技术专利申请的分案申请。


[0002]本专利技术涉及纤维素化学改性
，具体涉及一种具有新型结构的羧甲基纤维素锂。

技术介绍

[0003]羧甲基纤维素锂是纤维素的羧甲基化衍生物，是经化学改性后得到一种水溶性的离子型纤维素醚。因为羧甲基纤维素锂在水中具有增稠、保水、乳化、分散的特性，使得其在锂电池中得到应用。但天然纤维素的碳链骨架是β
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1,4
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糖苷键相连的椅式六元环结构，此结构的环式主链分子不能自由转动，外在表现为制备的薄膜等产品带有刚性，即使采用了羧甲基化改性也无法改变此主链的结构。所以含有羧甲基纤维素锂的胶体脱水后带有一定的脆性，会出现不易弯曲以及弯曲易掉粉、涂层折叠后易断裂等问题。
[0004]在电池石墨负极的制备过程中，常使用羧甲基纤维素锂和丁苯橡胶(SBR)组合作为粘结剂。虽然SBR是一种软性的粘结材料，但添加的羧甲基纤维素锂本身自带刚性，特别是对于涂层相对较厚的极片或者添加比例较高的羧甲基纤维素锂时，后期在电池折叠弯曲过程中会出现掉粉、石墨层与基底层开裂的现象，造成电池的质量问题。
[0005]中国专利申请CN 102206286A公开了一种锂电池用羧甲基纤维素锂的制备方法。即将羧甲基纤维素钠先酸化、洗涤获得羧甲基纤维素氢，后与氢氧化锂反应制备羧甲基纤维素锂。此方法制备的羧甲基纤维素锂结构仍然为纤维素的β
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1,4
‑
糖苷键相连的椅式六元环结构，在其使用浓度较大或者电池石墨涂层相对较厚时，折叠弯曲时容易出现掉粉现象。
[0006]中国专利CN106336461B公开了另一种羧甲基纤维素锂的制备方法。即纤维素在氢氧化锂中碱化后加入氯乙酸醚化，最终获得羧甲基纤维素锂。此方法制备的羧甲基纤维素锂的结构也是糖苷键相连的六元环结构，制备的胶体在烘干后带刚性，同样限制了其在电池中的应用。
[0007]以上
技术介绍
内容的公开仅用于辅助理解本专利技术的专利技术构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日以前已经公开的情况下，上述
技术介绍
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

技术实现思路

[0008]有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种结构改进的羧甲基纤维素锂，对纤维素分子的结构进行了柔性链改性。
[0009]为了达到上述目的，本专利技术采用以下的技术方案：
[0010]一种羧甲基纤维素锂的制备方法，包括如下步骤：
[0011]将纤维素和氢氧化锂类物质如单水氢氧化锂或氢氧化锂加入到含醇水溶液中，搅
拌均匀后在20
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40℃下反应2
‑
4h；
[0012]加入双环氧化丁二烯，继续控制温度为20
‑
40℃，搅拌反应1
‑
3h；
[0013]加入氯乙酸的醇溶液，加完后将温度升高至40
‑
75℃，反应1
‑
3h；得到粗羧甲基纤维素锂；
[0014]对粗羧甲基纤维素锂进行后处理得到所述羧甲基纤维素锂。
[0015]在纤维素中加入氢氧化锂，对纤维素进行活化，如对纤维素的结晶区进行破坏，让结晶区内的羟基充分暴露出来，增加与小分子反应物的接触机会，增加后期纤维素的反应活性以及均匀性，且之后的碱性条件，也需要氢氧化锂提供。采用双环氧化丁二烯对纤维素分子进行柔性改性，一方面，双环氧化丁二烯的反应活性适中，在中性条件下较为稳定，在碱性条件下易发生亲核取代反应，能够匹配羧甲基纤维素锂的制备过程，使得步骤简单，反应可控；另一方面，双环氧化丁二烯的分子量相对小，制备相同粘度的成品时(粘度相同可近似看成分子量相同)，能提供更多的嵌入点，使产品具有更好的柔性。
[0016]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述氢氧化锂类物质为单水氢氧化锂时，所述纤维素与单水氢氧化锂的质量比为1:0.3～1。
[0017]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述纤维素的分子量为2000
‑
250000。如果选用更大分子量的纤维素作为基础反应物，会导致最终产品的分子量急剧增加，造成其水溶液中的不溶物随之增加，使后期的电池浆料出现堵网现象，降低电池的生产效率。
[0018]根据本专利技术的一些优选实施方面，将纤维素和单水氢氧化锂加入到含醇水溶液中后体系内所述纤维素的浓度为400
‑
1000g/L。如果纤维素浓度过高，纤维素在捏合机中的吸入、挤出效果差，且捏合过程中的捏合阻力明显增加；如果纤维素浓度过低，则稀释了反应物浓度，反应的转化率下降，成本增加。
[0019]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述含醇水溶液中醇的体积浓度为50
‑
98％。
[0020]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述纤维素与双环氧化丁二烯的质量比为1:0.04～0.4。如果选用的双环氧丁二烯与纤维素的质量比例过高，则会使反应不断的进行下去，反应后产品分子量不断的增加，最终会使产品水溶液中的不溶物增加，影响电池的生产效率；如果双环氧丁二烯与纤维素的质量比例过小，则会使生成的产品分子量较小，其水溶液粘度偏低，配制相同粘度的电池浆料时，需增加产品的使用量，间接影响了电池的能量密度。
[0021]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述纤维素与氯乙酸的质量比1:0.4～1。如果选用的氯乙酸与纤维素的质量比过低，则反应后产品的羟基取代程度过低，产品水溶性变差，大量出现不溶物，影响后期的过网及涂布；如果选用的氯乙酸与纤维素的质量比过高，则产品的羟基取代程度很高，会使产品在石墨表面的吸附力下降，导致电池浆料中的石墨粉易沉降分层，影响涂布的均匀性及电池的质量。
[0022]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述氯乙酸的醇溶液的质量分数，即醇溶液中氯乙酸的质量占比为50
‑
90％。
[0023]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述氯乙酸的醇溶液的加入时长为30
‑
60min。如果氯乙酸加入时间过短，则反应不均匀，造成产品水溶液中出现大量不溶物；氯乙酸加入时间过长，则增加反应时间，增加生产成本。
[0024]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述含醇水溶液和氯乙酸的醇溶液中的醇为乙
醇、丙醇、丁醇、异丙醇中的一种或多种。
[0025]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述后处理步骤为采用酸性物质将粗羧甲基纤维素锂中和后进行洗涤和干燥、粉碎。
[0026]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述酸性物质为醋酸和/或盐酸。
[0027]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述洗涤为采用乙醇水溶液洗涤多次，优选为质量浓度75％的乙醇水溶液。
[0028]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述干燥的条件为1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种羧甲基纤维素锂，其特征在于，具有如下的结构：其中，R2为H或CH2COOLi，m、n为大于0的自然数。2.根据权利要求1所述的羧甲基纤维素锂，其特征在于，所述R2为H或CH2COOLi，同时，R2不全部为H。3.根据权利要求1所述的羧甲基纤维素锂，其特征在于，所述羧甲基纤维素锂通过如下步骤制备得到：将纤维素和氢氧化锂类物质加入到含醇水溶液中，搅拌均匀后在20
‑
40℃下反应2
‑
4h；加入双环氧化丁二烯，继续控制温度为20
‑
40℃，搅拌反应1
‑
3h；加入氯乙酸的醇溶液，加完后将温度升高至40
‑
75℃，反应1
‑
3h；得到粗羧甲基纤维素锂；对所述粗羧甲基纤维素锂进行后处理得到所述羧甲基纤维素锂。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐斌，钱杰，
申请(专利权)人：常熟威怡科技有限公司，
类型：发明
国别省市：