一种分散助剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种分散助剂及其制备方法和应用，所述分散助剂包括具有含氮基团、含氧基团和含芳香基团的聚合物。本发明专利技术中，所述分散助剂采用特定的结构设计，得到聚合物分散剂，能够提升浆料中各组分的分散性，使得在粘度相同的条件下、提高浆料的固含量，抑制粘度反弹，降低厚涂过程中的极片开裂概率，改善极片柔软性，且分散剂的加入不会降低电池的循环性能，加工性能好。加工性能好。

【技术实现步骤摘要】
一种分散助剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种分散助剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有高电压、比能量密度高、长循环寿命、自放电小和安全无记忆效应等优点，已被广泛应用于各类便携式电子产品、小型动力系统以及航空航天等领域。而随着科技技术的发展，对锂离子电池的要求越来越趋向于高能量密度。
[0003]锂离子电池包括电极组和非水电解液，电极组和非水电解液密封在电池壳体内；电极组包括正极、负极和隔膜；正极包括导电基体和负载于导电基体上的正极材料。在制备电池正极时，需要将锂离子电池正极活性物质、导电剂、粘合剂和溶剂混合，制备成正极浆料，然后将浆料涂覆和/或填充在所述导电基体上，除去溶剂后，得到正极。
[0004]目前，锂离子电池电极浆料的制备主要是通过搅拌混合制成一定粘度的浆料。由于正极材料的粒子比表面积大，碳包覆量多等原因，在工业化生产中，材料的可制造性较差，具体表现为在浆料制作时难分散、消耗溶剂多、粘度反弹大、极片脆、硬等，使得很多电性能良好的正极材料的应用受到限制。
[0005]CN114843516A公开一种锂电池正极浆料用分散剂，包括：5～15wt％的A组分、15～60wt％的含梳状结构的聚醚型聚氨酯、0.01～1wt％的B组分、0.001～0.1wt％的C组分，余量为有机溶剂。所述分散剂分散得到的正极浆料在涂布后可有效克服褶皱、断带或是划痕漏箔的问题，具有较好的柔韧性；但是所述分散剂分散后的正极浆料固含量有待进一步提高，粘度有待进一步降低，且组分多，成本高。
[0006]因此，开发一种能够抑制浆料的粘度反弹、提高浆料的固含量、改善极片柔性、不会影响电池循环性能的分散助剂，是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0007]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种分散助剂及其制备方法和应用。所述分散助剂采用特定的结构，得到的聚合物分散剂，能够提升浆料中各组分的分散性，抑制浆料的粘度反弹、提高浆料的固含量，降低厚涂过程中的极片开裂概率，改善极片柔性，且分散剂的加入不会降低电池的循环容量保持率，且加工性能好，尤其适用于正极浆料。
[0008]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供一种分散助剂，所述分散助剂包括具有含氮基团、含氧基团和含芳香基团的聚合物。
[0010]本专利技术中，含氮基团能够吸附在活性物质颗粒表面，帮助粒子相互分离，降低浆料粘度，提升浆料固含量，从而降低烘烤能耗，提升极片制作效率；含氧基团的空间位阻作用能防止粒子再团聚，从而避免储存过程中粒子絮凝和沉淀，赋予浆料具有更高的稳定性；并且含氧基团的氧原子可以与氢原子形成氢键，降低材料的结晶性，从而提升极片的柔软度；
芳香基团可以与活性物质形成共轭效应，同时芳香基团的空间位阻作用可以阻止浆料中的颗粒聚集，避免絮凝；通过三种基团相互配合，并且形成聚合物，避免小分子添加剂容易引起粘结剂的粘剂力下降，极片加工后容易粉化或开裂的现象，电化学稳定性，不会影响电池性能，甚至还略有提升。
[0011]需要说明的是，本专利技术所述具有含氮基团、含氧基团和含芳香基团的聚合物指：聚合物的分子结构中同时具有含氮基团、含氧基团和含芳香基团。
[0012]优选地，所述分散助剂包括具有含氮基团的第一嵌段、含氧基团的第二嵌段和含芳香基团的第三嵌段的聚合物。
[0013]优选地，所述含氮基团的第一嵌段的结构单元、含氧基团的第二嵌段的结构单元和含芳香基团的第三嵌段的结构单元的质量比为(20～60):(30～50):(10～30)，其中，(20～60)中的具体取值例如可以为20、22、24、26、28、30、32、34、36、38、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60等；(30～50)中的具体取值例如可以为30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50等；(10～30)中的具体取值例如可以为10、10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15、15.5、16、16.5、17、17.5、18、18.5、19、19.5、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30等；进一步优选为(40～60):(30～50):(10～20)。
[0014]本专利技术中，分散助剂中含氮基团链段的作用是溶剂化链段，是亲油端，占比过少将导致分散剂与浆料溶剂的适配性差，不能很好的分散LFP；含氧基团链段主要是维持浆料体系稳定，占比过少将导致浆料粘度升高过快，甚至凝胶化；含芳香基团链段占比过少，分散剂与LFP表面的亲和作用力弱，无法有效对LFP表面包覆，也会导致分散效果差，因此本专利技术中，所述含氮基团的第一嵌段的结构单元、含氧基团的第二嵌段的结构单元和含芳香基团的第三嵌段的结构单元的配比在上述限定的范围内，浆料和电池的性能更优。
[0015]本专利技术中，所述结构单元的质量比指对应单体的质量比。
[0016]优选地，所述含氮基团包括酰胺基、氰基、胺基、吡咯基、吡啶基、嘧啶基、咪唑基或吡唑基中的至少一种。
[0017]优选地，所述含氮基团的第一嵌段的单体包括N
‑
乙烯基吡咯烷酮、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯腈、乙烯胺、乙烯酰胺、乙烯基吡啶或乙烯基咪唑中的至少一种。
[0018]优选地，所述含氧基团包括羧基、羟基、醚基、酯基、呋喃基或吡喃基中的至少一种。
[0019]优选地，所述含氧基团的第二嵌段的单体包括烯丙氧基聚氧乙烯醚、丙烯酸四氢呋喃酯、丙烯酸甲酯、乙烯基四氢呋喃或乙烯氧基四氢吡喃中的至少一种。
[0020]优选地，所述含芳香基团包括苯基、苄基或萘基中的至少一种。
[0021]优选地，所述含芳香基团的第三嵌段的单体包括苯乙烯、N
‑4‑
乙烯基苄基
‑
N,N
‑
二甲胺、4
‑
乙烯基苄基乙醚或2
‑
乙烯基萘中的至少一种。
[0022]优选地，所述分散助剂的重均分子量为1000～20000，例如可以为1000、2000、4000、6000、8000、10000、12000、14000、16000、18000、20000等。
[0023]本专利技术中，所述重均分子量过小，聚合过程中无法形成良好的嵌段结构，分散剂的分散效果不佳，另外分子量过小，部分分散剂可能与粘结剂上的官能团形成作用力，占据官
能团点位，导致粘结剂粘结力下降；分子量过大，分散效果提升不明显，聚合工艺会更复杂，影响成本。
[0024]第二方面，本专利技术提供一种根据第一方面所述的分散助剂的制备方法，所述方法包括：
[0025]将单体进行聚合反应，得到所述分散助剂。
[0026]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分散助剂，其特征在于，所述分散助剂包括具有含氮基团、含氧基团和含芳香基团的聚合物。2.根据权利要求1所述的分散助剂，其特征在于，所述分散助剂包括具有含氮基团的第一嵌段、含氧基团的第二嵌段和含芳香基团的第三嵌段的聚合物；优选地，所述含氮基团的第一嵌段的结构单元、含氧基团的第二嵌段的结构单元和含芳香基团的第三嵌段的结构单元的质量比为(20～60):(30～50):(10～30)，进一步优选为(40～60):(30～50):(10～20)。3.根据权利要求2所述的分散助剂，其特征在于，所述含氮基团包括酰胺基、氰基、胺基、吡咯基、吡啶基、嘧啶基、咪唑基或吡唑基中的至少一种；优选地，所述含氮基团的第一嵌段的单体包括N
‑
乙烯基吡咯烷酮、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯腈、乙烯胺、乙烯酰胺、乙烯基吡啶或乙烯基咪唑中的至少一种；优选地，所述含氧基团包括羧基、羟基、醚基、酯基、呋喃基或吡喃基中的至少一种；优选地，所述含氧基团的第二嵌段的单体包括烯丙氧基聚氧乙烯醚、丙烯酸四氢呋喃酯、丙烯酸甲酯、乙烯基四氢呋喃或乙烯氧基四氢吡喃中的至少一种。4.根据权利要求2或3所述的分散助剂，其特征在于，所述含芳香基团包括苯基、苄基或萘基中的至少一种；优选地，所述含芳香基团的第三嵌段的单体包括苯乙烯、N
‑4‑
乙烯基苄基
‑
N,N
‑
二甲胺、4
‑
乙烯基苄基乙醚或2
‑
乙烯基萘中的至少一种；优选地，所述分散助剂的重均分子量为1000～20...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓鹏，徐钢，李远洋，刘俊，
申请(专利权)人：南京零一未来新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：