一种锂离子电池正极浆料分散剂、制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池正极浆料分散剂，由以下组分制成，各组分质量百分比计为：亲水性单体40％～80％；疏水性单体10％～20％；功能单体0.5％～5％；润湿性单体1％～5％；引发剂0.5％～2％；pH调节剂；有机溶剂。本发明专利技术一种锂离子电池正极浆料分散剂，在正极浆料中提高了活性物质的固含，活性物质固含越高越有利于提高电池电容，对电化学稳定性几乎没有影响。本发明专利技术一种锂离子电池正极浆料分散剂，该分散剂对正极浆料不仅具有优异的分散能力，且同时使得正极浆料具有优异的稳定性、由该正极浆料制备的正极极片具有较强的剥离强度和导电性。度和导电性。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池正极浆料分散剂、制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及锂离子电池制备
，具体涉及一种锂离子电池正极浆料分散剂、制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]锂电池是当今广泛应用的一种高性能化学电源，锂离子电池正极浆料在锂电池中占据核心地位，锂离子电池正极浆料的性能直接影响着锂离子电池的的各项性能指标。
[0003]目前，为了提高电池能量密度，正极极片趋于厚涂工艺，但是厚涂后在干燥过程中容易出现开裂，其中之一的解决思路是提高正极浆料的固含量，减少大量溶剂干燥挥发引起开裂。总的来讲，正极浆料制作存在以下问题：(1)锂离子电池正极活性材料(例如磷酸铁锂)和导电炭黑在NMP中分散不好，正极浆料粘度很大，容易团聚沉淀；(2)正极浆料制成集流体后存在表面开裂和掉粉的问题；(3)制作高固含正极浆料粘度很大，涂布效果就变差。降低浆料的固含量和粘度，浆料生产过程中使用的溶剂(NMP)的用量就对应增加，而NMP作为一种贵重溶剂，导致生产成本及后续使用回收等成本都相应增加，电极活性物质的固含降低也影响正极的性能。
[0004]因此，迫切需要开发一种新型锂离子电池正极浆料分散剂。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种锂离子电池正极浆料分散剂、制备方法及其应用，该分散剂对正极浆料不仅具有优异的分散能力，且同时使得正极浆料具有优异的稳定性、由该正极浆料制备的正极极片具有较强的剥离强度和导电性。
[0006]本专利技术提供一种锂离子电池正极浆料分散剂，由以下组分制成，各组分质量百分比计为：
[0007][0008][0009]pH调节剂；
[0010]有机溶剂；
[0011]上述各组分用量均按主单体质量计算，所述主单体包括亲水单体、疏水性单体、功能单体、润湿性单体；
[0012]所述亲水单体为乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酰胺中的一种或多种；
[0013]所述疏水性单体为丙烯腈、苯乙烯中的一种或多种；
[0014]所述功能单体聚乙二醇单甲基丙烯酸酯、聚乙二醇单丙烯酸酯、聚丙二醇单甲基丙烯酸酯、聚丙二醇单丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚丙二醇二甲基丙烯酸酯、聚丙二醇二丙烯酸酯、双键封端聚醚改性有机硅中的一种或多种；
[0015]所述润湿性单体为烯丙醇聚氧烷基醚、烯丙基聚醚磷酸铵盐、烯丙基的烷基醇醚磺基琥珀酸双酯钠盐、烯丙基的烷基磺基琥珀酸酯钠盐、烯丙基磺酸钠中的一种或多种。
[0016]优选的方案，所述引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰中的一种或多种。
[0017]优选的方案，所述pH调节剂为氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、三乙胺、二甲基乙醇胺中的一种或多种。
[0018]优选的方案，所述有机溶剂选自有机溶剂为N
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甲基吡咯烷酮。
[0019]优选的方案，所述pH调节剂用量根据pH要求确定。
[0020]优选的方案，所述有机溶剂总用量为主单体质量的100％～400％。
[0021]本专利技术还提供所述一种锂离子电池正极浆料分散剂的制备方法，包括如下步骤：
[0022](1)将亲水交联单体、润湿性单体、疏水性单体、功能单体混合均匀，得到单体溶液加入到单体高位滴加槽中；
[0023](2)将引发剂和部分的有机溶剂混合均匀，得到引发剂溶液加入到引发剂高位滴加槽中；
[0024](3)剩余部分有机溶剂作为反应底液，升温至预定温度；
[0025](4)向底液中加入少量引发剂溶液，反应预定时间后，同步滴加剩余引发剂溶液和单体溶液，保温处理，然后冷却，即得。
[0026]进一步，所述步骤(3)中，剩余部分有机溶剂作为反应底液，升温至60℃～120℃。
[0027]进一步，所述步骤(4)中，向底液中加入少量引发剂溶液，反应10min～40min后，同步滴加剩余引发剂溶液和单体溶液，滴加2h～5h，保温1h～2.5h，然后冷却、中和。
[0028]本专利技术还提供所述锂离子电池正极浆料分散剂在锂电池正极浆料制备中的应用。
[0029]专利技术原理：疏水性单体与亲水性单体共聚，形成类似表面活性剂亲水端和疏水端的结构，疏水端能够增加对亲油性的导电碳黑的亲和性，亲水端的极性基团对正极材料有较好的吸附性及表面包覆性，提高正极浆料的分散性，同时这些极性基团能增加和涂炭层的结合力；润湿性单体中引入乳化剂性质的结构进一步大大提升浆料的润湿性，可以有效防止团聚沉淀降低浆料粘度提升固含，减少由于大量NMP溶剂干燥挥发收缩引起开裂的问题；另外功能单体主要为了提供增塑性、柔韧性，也能缓解正极极片厚涂开裂问题；整体上形成以疏水
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亲水主链分子，穿插润湿性基团、柔性支链，形成对正极材料的良好浸润、缠绕包覆，从而降低浆料粘度，提高固含，并且所引入的结构具有良好的电化学循环稳定性。
[0030]本专利技术的有益技术效果为：
[0031]本专利技术一种锂离子电池正极浆料分散剂，在正极浆料中提高了活性物质的固含，活性物质固含越高越有利于提高电池电容，对电化学稳定性几乎没有影响。
[0032]本专利技术一种锂离子电池正极浆料分散剂，该分散剂对正极浆料不仅具有优异的分散能力，且同时使得正极浆料具有优异的稳定性、由该正极浆料制备的正极极片具有较强的剥离强度和导电性。
具体实施方式
[0033]本实施例如无特殊说明，使用的试剂均为普通市售产品或者通过常规手段制备获得，采用的设备均为本领域内的常规设备，以下是专利技术人在试验中的部分实施例：
[0034]下面通过具体实施例对本专利技术进一步说明。
[0035]实施例1
[0036]本专利技术一种锂离子电池正极浆料分散剂的制备方法，包括如下步骤：
[0037](1)将亲水性单体、润湿性单体、疏水性单体、功能单体混合均匀，加入到单体高位滴加槽中；
[0038](2)将引发剂和溶剂混合均匀加入到引发剂高位滴加槽中；
[0039](3)剩余部分溶剂作为反应底液，升温至70℃；
[0040](4)向底液中加入少量引发剂溶液，反应10min后，同步滴加剩余引发剂溶液和单体溶液，滴加4h，保温2h，然后冷却、中和，即得。
[0041]上述的一种锂离子电池正极浆料分散剂，包括以下组分，各组分质量百分比计为：
[0042]亲水性单体：73％乙烯基吡咯烷酮、5％丙烯酸；
[0043]润湿性单体：5％烯丙基的烷基磺基琥珀酸酯钠盐；
[0044]疏水性单体：12％丙烯腈；
[0045]功能单体：5％聚乙二醇单丙烯酸酯；
[0046]引发剂：1％偶氮二异丁腈；
[0047]pH调节剂：5％二甲基乙醇胺
[0048]溶剂：300％N
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甲基吡咯烷酮；
[0049]上述各组分用量均按主单体质量计算，所述主单体包括亲水性单体、润湿性单体、疏水性单体、功能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池正极浆料分散剂，其特征在于，由以下组分制成，各组分质量百分比计为：亲水性单体40％～85％；润湿性单体1％～10％；疏水性单体5％～20％；功能单体0.5％～10％；引发剂；pH调节剂；有机溶剂；上述各组分用量均按主单体质量计算，所述主单体包括亲水单体、疏水性单体、功能单体、润湿性单体；所述亲水单体为乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酰胺中的一种或多种；所述疏水性单体为丙烯腈、苯乙烯中的一种或多种；所述功能单体聚乙二醇单甲基丙烯酸酯、聚乙二醇单丙烯酸酯、聚丙二醇单甲基丙烯酸酯、聚丙二醇单丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚丙二醇二甲基丙烯酸酯、聚丙二醇二丙烯酸酯、双键封端聚醚改性有机硅中的一种或多种；所述润湿性单体为烯丙醇聚氧烷基醚、烯丙基聚醚磷酸铵盐、烯丙基的烷基醇醚磺基琥珀酸双酯钠盐、烯丙基的烷基磺基琥珀酸酯钠盐、烯丙基磺酸钠中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池正极浆料分散剂，其特征在于，所述引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池正极浆料分散剂，其特征在于，所述pH调节剂为氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、三乙胺、二甲基乙醇胺中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池正极浆料分散剂，其特征在于，所述有机溶剂选自有机溶剂为N
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【专利技术属性】
技术研发人员：蒋哲明，叶武龙，刘小林，阳习春，易添福，
申请(专利权)人：湖南林特科技有限公司，
类型：发明
国别省市：