梳型正极分散材料的制备方法及低内阻电极片的制备方法技术

本发明专利技术属于电池分散材料技术领域，公开了一种梳型正极分散材料的制备方法，包括：将溶剂、不饱和环状单体、不饱和支化聚醚、（甲基）丙烯酸酯类单体混合，获得混合溶液；将混合溶液加热至反应温度，加入引发剂，保持反应温度进行反应，获得半成品；向半成品中加入与（甲基）丙烯酸酯类单体等摩尔的磷酸进行酯化，高温脱水，得到梳型正极分散材料。本发明专利技术还公开了一种以上述梳型正极分散材料为原料制备低内阻电极片的方法。上述方法合成步骤简单，易于操作，分散效果会明显优于现有分散材料；可提高涂布效率，涂布得到的极片表面平整光滑、无开裂、无掉粉；电极片内阻与对比样相比均有明显降低，提高了电池整体能量密度。提高了电池整体能量密度。提高了电池整体能量密度。

【技术实现步骤摘要】
梳型正极分散材料的制备方法及低内阻电极片的制备方法


[0001]本专利技术属于电池分散材料
，具体涉及一种梳型正极分散材料的制备方法及低内阻电极片的制备方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池主要由正极、负极、电解液及隔膜等部分组成，其中极片制备是锂离子电池制作过程中的第一步，极片质量的好坏关系到锂离子电池的良率。极片的制备分为浆料搅拌、极片涂布及辊压分切等步骤，浆料搅拌是关键步骤。就电极片而言，浆料一般由正极材料、粘结剂、导电剂及溶剂等组成。随着环保及成本等方面压力加大，目前市场上均在追求更高固含浆料，减少NMP溶剂的使用，这也为浆料的分散及涂布带来很大难度，正极分散材料的引入可以有效解决上述难题。但是目前市面上选择较少，行业才刚刚起步，相关专利也少有披露。而且目前电极片的制备还存在极片开裂、掉粉、涂布不均匀等问题，对正极分散材料提出了更高要求。值得注意的是，分散材料的引入可能会带来极片内阻上升的负面影响，而极片内阻关系到锂电池能量密度，极片内阻偏高会降低能量密度，不利于产品推广应用。开发出一种新型正极分散材料，可兼顾分散效果好及极片内阻小两方面优势，是目前急需开展的工作。
[0003]因此，有必要研发一种梳型正极分散材料的制备方法及低内阻电极片的制备方法，来解决现有的分散材料效果差及极片内阻偏高等问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的是提供一种梳型正极分散材料的制备方法及低内阻电极片的制备方法。
[0005]本专利技术的技术方案是：一种梳型正极分散材料的制备方法，包括：(1)将溶剂、不饱和环状单体、不饱和支化聚醚、（甲基）丙烯酸酯类单体混合，获得混合溶液，其中，所述溶剂为N
‑
甲基吡咯烷酮、N
‑
乙基吡咯烷酮中的任意一种或两种；所述不饱和环状单体为苯乙烯、甲基苯乙烯、乙烯基吡啶、N
‑
乙烯基吡咯烷酮中的任意一种或多种；所述不饱和支化聚醚的起始剂为烯丙醇、异丁烯基醇、异戊烯醇中的任意一种，所述不饱和支化聚醚的参与链段为环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物，所述不饱和支化聚醚的分子量在500
‑
5000g/mol之间，所述（甲基）丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丁酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯中的任意一种或多种；(2)将所述混合溶液加热至反应温度，加入引发剂，保持所述反应温度进行反应，获得半成品；(3)向所述半成品中加入与所述（甲基）丙烯酸酯类单体等摩尔的磷酸进行酯化，高温脱水，得到梳型正极分散材料。
[0006]进一步的，在步骤(1)中，所述不饱和环状单体、不饱和支化聚醚、（甲基）丙烯酸酯
类单体的质量比为2~4：4~7：1~2。
[0007]进一步的，在步骤(2)中，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰中的任意一种或多种；按质量百分比计算，所述引发剂的用量占所述不饱和环状单体、不饱和支化聚醚、（甲基）丙烯酸酯类单体三者用量之和的0.1%
‑
3%。
[0008]进一步的，在步骤(2)中，所述反应温度为60
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90℃，反应时间为2h
‑
10h。
[0009]进一步的，在步骤(3)中，所述酯化的温度为70℃，所述酯化的时间为3h
‑
6h。
[0010]进一步的，在步骤(3)中，所述梳型正极分散材料的分子量在10000
‑
60000g/mol之间。
[0011]本专利技术的另一技术方案是：一种低内阻电极片的制备方法，包括步骤：(1)将梳型正极分散材料、磷酸铁锂、导电炭黑、聚偏氟乙烯、N
‑
甲基吡咯烷酮混合均匀，并用真空脱泡机进行分散，获得正极浆料；(2)将所述正极浆料倒在平板涂布机上进行极片涂布，得到低内阻电极片。
[0012]进一步的，在步骤(1)中，所述磷酸铁锂、导电炭黑、聚偏氟乙烯、N
‑
甲基吡咯烷酮、梳型正极分散材料的质量比为95：2：2：66：1。
[0013]进一步的，在步骤(2)中，所述低内阻电极片的面密度在150
‑
200g/m2之间。
[0014]本专利技术提供了一种梳型正极分散材料的制备方法及低内阻电极片的制备方法，有益效果为：使用本专利技术方法制备的梳型正极分散材料的合成步骤简单，易于操作，有助于大规模工业化生产；使用本专利技术方法制备梳型正极分散材料为一种梳状高分子，主链上的磷酸酯基团会对正极浆料颗粒有一定吸附作用，侧链的大分子聚醚链可提供强有力的空间位阻作用，分散效果会明显优于现有分散材料；使用本专利技术方法制备梳型正极分散材料可以将磷酸铁锂正极浆料的固含量提升至60wt％，料体粘度较空白样有大幅下降，并且可以保证料体粘度稳定，静置72小时后粘度上升约10%，有助于后续的极片涂布工序；使用本专利技术方法制备的电极片涂布良率高，较低粘度且更稳定的电池浆料易于高速涂布，可提高涂布效率，涂布得到的极片表面平整光滑、无开裂、无掉粉；使用本专利技术方法制备的电极片内阻与对比样相比均有明显降低，这是由于分散材料优异的分散能力使得浆料中的导电组分及铁锂分散均匀，而且极片表面平整光滑无裂纹也会带来极片内阻的进一步降低，低内阻极片有助于提高电池整体能量密度。
附图说明
[0015]图1为本专利技术所述的一种低内阻电极片的制备方法在实施例1至6以及对比例1至4中所制备的电极片的表面照片图。
具体实施方式
[0016]为了兼顾分散效果好及极片内阻小两方面优势，本专利技术提供一种高分散、低内阻的梳型正极分散材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤(1)，将溶剂、不饱和环状单体、不饱和支化聚醚、（甲基）丙烯酸酯类单体混合，得到混合溶液。
[0017]步骤2)，将混合溶液加热至60
‑
90℃，加入引发剂，保持反应温度2h
‑
10h，得到半成品。
[0018]步骤3)，向半成品中加入与（甲基）丙烯酸酯类单体等摩尔的磷酸，在温度为70℃的条件下酯化3h
‑
6h，高温脱水，最终得到的产品即为分子量在10000
‑
60000g/mol的梳型正极分散材料。
[0019]上述过程中，溶剂可以为N
‑
甲基吡咯烷酮、N
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乙基吡咯烷酮等中的一种或几种，优选溶剂为N
‑
甲基吡咯烷酮；按质量百分比计算，不饱和环状单体20
‑
40%，不饱和支化聚醚40
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70%，（甲基）丙烯酸酯类单体10
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20%，三者合计为100%；不饱和环状单体，可以为苯乙烯、甲基苯乙烯、乙烯基吡啶、N
‑
乙烯基吡咯烷酮中的一种或多种；不饱和支化聚醚，起始剂为烯丙醇、异丁烯基醇、异戊烯醇等中的一种，参与链段为环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物，可以为烯丙醇基聚氧乙烯(300)聚氧乙烯(200)醚、烯丙醇基聚氧乙烯(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种梳型正极分散材料的制备方法，其特征在于，包括：(1)将溶剂、不饱和环状单体、不饱和支化聚醚、（甲基）丙烯酸酯类单体混合，获得混合溶液，其中，所述溶剂为N
‑
甲基吡咯烷酮、N
‑
乙基吡咯烷酮中的任意一种或两种；所述不饱和环状单体为苯乙烯、甲基苯乙烯、乙烯基吡啶、N
‑
乙烯基吡咯烷酮中的任意一种或多种；所述不饱和支化聚醚的起始剂为烯丙醇、异丁烯基醇、异戊烯醇中的任意一种，所述不饱和支化聚醚的参与链段为环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物，所述不饱和支化聚醚的分子量在500
‑
5000g/mol之间，所述（甲基）丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丁酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯中的任意一种或多种；(2)将所述混合溶液加热至反应温度，加入引发剂，保持所述反应温度进行反应，获得半成品；(3)向所述半成品中加入与所述（甲基）丙烯酸酯类单体等摩尔的磷酸进行酯化，高温脱水，得到梳型正极分散材料。2.根据权利要求1所述的一种梳型正极分散材料的制备方法，其特征在于：在步骤(1)中，所述不饱和环状单体、不饱和支化聚醚、（甲基）丙烯酸酯类单体的质量比为2~4：4~7：1~2。3.根据权利要求1所述的一种梳型正极分散材料的制备方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰中的任意一种或多种；按质量百分比计算，所述引发剂的用量占所述不饱和环状单体、不饱和支化聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：王争争，郝瑞文，齐文刚，耿悦凯，
申请(专利权)人：江苏一特新材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：