一种烯烃功能聚合物作为粘接剂制备电极浆料的方法技术

本发明专利技术提供了一种烯烃功能聚合物作为粘接剂制备电极浆料的方法，所述方法包括：将低碳烯烃通入反应器后升温升压，达到反应温度和反应压力后，将功能单体、引发剂和溶剂加入反应器内，发生聚合反应；聚合反应后先经气固液分离，同时回收低碳烯烃，剩余物料固液分离，得到固相烯烃功能聚合物和液相物料；将烯烃功能聚合物作为粘接剂与电极活性材料、导电剂、溶剂混合，筛分后得到电极浆料。本发明专利技术通过低碳气态烯烃与功能单体的加压反应，实现两者同链交替共聚，采用非均相聚合方式，提高单体浓度及反应效率，并作为粘接剂制备电极材料，提高对电解液的吸收率，降低阻抗，提高电池循环稳定性；本发明专利技术操作简单，条件温和，易于分离纯化，绿色环保。绿色环保。

【技术实现步骤摘要】
一种烯烃功能聚合物作为粘接剂制备电极浆料的方法


[0001]本专利技术属于有机聚合
，涉及一种烯烃功能聚合物作为粘接剂制备电极浆料的方法。

技术介绍

[0002]烯烃功能聚合物作为功能高分子材料，在工程塑料扩链、高性能复合材料、尼龙浸润、油墨分散、微囊化以及过滤膜成膜等方面具有广泛的用途，受到极大关注。其中，马来酸酐及其衍生物因具有无毒环保、低成本、化学性质优异、界面相容性好等优点而应用广泛，可以作为锂电池的粘接剂、电解液添加剂、聚合物电解质以及有机电极材料。现有的锂离子电池粘接剂主要分为水系粘接剂和油系粘接剂两类，常用的聚偏氟乙烯由于吸收电解液的能力较差、离子电导率较低，会导致电池容量衰减严重以及循环寿命缩短。
[0003]烯烃功能聚合物的合成原料主要是烯烃和功能单体，根据烯烃功能聚合物合成原料种类中烯烃或功能单体种类的不同，需要采用相应的合成工艺。但目前，以马来酸酐为功能单体，与烯烃进行聚合，所用烯烃通常为C4以上的烯烃，且通常为二烯烃、环烯烃、异构烯烃等液态烯烃，并未涉及到C4以下的气态烯烃的聚合反应。
[0004]CN 114045127A公开了一种软包锂离子电池铝塑膜用粘接树脂及其制备方法与应用，该粘接树脂按质量百分比计，包括马来酸酐接枝丙烯共聚物母料5～20％、聚丙烯45～70％、丙烯类弹性体10～30％、聚乙烯5～20％，该粘接树脂具有高粘接力、高延展性的优点，能够用做锂离子电池铝塑膜，虽能够用于锂离子电池，但并非用作电极片组分，且并未公开马来酸酐接枝丙烯共聚物的的合成工艺。/>[0005]CN 113880976A公开了一种乙烯马来酸酐交替共聚物及其水解产物在制备硅负极电极材料中的应用，该乙烯马来酸酐交替共聚物及水解产物作为硅负极电极材料的组分之一，与硅基活性材料、导电剂分散在溶剂中，混合均匀，涂覆于基底上，得到硅负极电极；虽然该乙烯马来酸酐交替共聚物能够起到粘接剂的作用，但同样未涉及到乙烯
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马来酸酐共聚物的合成工艺过程。
[0006]由以上专利可知，虽然烯烃功能共聚物已有作为粘接剂的应用，但通常是烯烃功能共聚物直接作为组分之一，其应用也不局限于电极材料中，但均没有涉及气态烯烃与功能单体合成共聚物的工艺过程。
[0007]综上所述，对于烯烃功能聚合物的合成及其作为粘接剂的用途，尤其是C4以下的低碳烯烃与功能单体的聚合，还需要根据原料的特性选择合适的合成工艺，以提高生产效率，并利用烯烃功能聚合物的特性扩大应用范围。

技术实现思路

[0008]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烯烃功能聚合物作为粘接剂制备电极浆料的方法，所述方法通过低碳气态烯烃与功能单体的加压反应，实现两者的同链交替共聚，通过采用非均相聚合的方式，提高单体浓度及生产效率，合成固体烯烃功能
聚合物，并将其作为粘接剂用于电极材料的制备，以提高电极材料的稳定性和对电解液的吸收率，从而提高电池的循环稳定性；所述方法反应条件温和，操作工艺简单，易于分离纯化，节约能耗，降低成本。
[0009]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]本专利技术提供了一种烯烃功能聚合物作为粘接剂制备电极浆料的方法，所述方法包括以下步骤：
[0011](1)将低碳烯烃通入反应器后升温升压，达到反应温度和反应压力后，将功能单体、引发剂和溶剂配制成的原料液加入反应器内，发生聚合反应；
[0012](2)将步骤(1)聚合反应后的体系先经气固液分离，回收低碳烯烃，剩余物料出料后进行固液分离，得到固相烯烃功能聚合物和液相物料；
[0013](3)将步骤(2)得到的固相烯烃功能聚合物作为粘接剂与电极活性材料、导电剂、溶剂混合，筛分后得到电极浆料。
[0014]本专利技术中，对于烯烃功能聚合物的合成，烯烃和功能单体的选择对聚合物的性能有重要影响，本专利技术选择低碳气态烯烃与液态的功能单体反应，两者相态的不同使其与烯烃和功能单体均为液态时难度相对较大，且低碳气态烯烃通常不含侧链，与液态烯烃相比反应难度较大，本专利技术通过加压反应以及非均相聚合的方式，提高单体浓度及反应速率，提高原料转化率和产物收率，实现气态烯烃单体与功能单体的同链交替共聚，并作为粘接剂制备电极材料，所述粘接剂电化学性质稳定，可提高对电解液的吸收率，降低集流体和电极材料之间的阻抗，从而提高电池的循环稳定性；所述方法操作工艺简单，反应条件温和，易于分离纯化，原料可循环使用，节约能耗，成本较低，绿色环保。
[0015]以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。
[0016]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述低碳烯烃包括乙烯、丙烯、丁烯或丁二烯中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：乙烯和丙烯的组合，丙烯和丁烯的组合，丁烯和丁二烯的组合，乙烯、丙烯和丁烯的组合等。
[0017]优选地，步骤(1)所述低碳烯烃通入前，先将反应器抽真空后通保护气置换，所述保护气可选择氮气或惰性气体。
[0018]优选地，步骤(1)所述反应器包括釜式反应器、管式反应器、微通道反应器、塔式反应器、流化床反应器或沸腾床反应器中任意一种。
[0019]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述功能单体包括马来酸酐、马来酰亚胺或马来酸中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：马来酸酐和马来酰亚胺的组合，马来酰亚胺和马来酸的组合，马来酸酐、马来酰亚胺和马来酸的组合等。
[0020]优选地，步骤(1)所述引发剂包括偶氮类化合物和/或过氧化物类化合物。
[0021]优选地，所述偶氮类化合物包括偶氮二异丁腈、偶氮二异戊腈、偶氮二异庚腈、偶氮二环己基甲腈或偶氮二异丁酸二甲酯中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：偶氮二异丁腈和偶氮二异戊腈的组合，偶氮二异丁腈和偶氮二异庚腈的组合，偶氮二异丁腈、偶氮二环己基甲腈和偶氮二异丁酸二甲酯的组合，偶氮二异戊腈、偶氮二异庚腈和偶氮二异丁酸二甲酯的组合等。
[0022]优选地，所述过氧化物类化合物包括过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯、过氧化二
异丁酰、过氧化二(2,4
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二氯苯甲酰)、过氧化十二酰、过氧化新庚酸叔丁酯、过氧化新癸酸叔丁酯、过氧化二碳酸二仲丁酯、过氧化二(十六烷基)二碳酸酯、过氧化新癸酸叔戊酯、过氧化新戊酸叔丁酯、过氧化二碳酸二
‑
(4
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叔丁基环己基酯)、过氧化二碳酸二环已酯、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸双丁酯、过氧化二碳酸二(2
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乙基己酯)、过氧化2
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乙基已酸叔丁酯、过氧化二碳酸双十四烷基酯、过氧化醋酸叔丁酯、过氧化新癸酸异丙苯酯、过氧化二叔丁酯、过氧化环己基磺酰乙酰、过氧化新癸酸1,1,3,3
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四甲基丁酯、过氧化二碳酸二
‑3‑
甲氧基丁酯或过氧化特戊酸1,1,3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种烯烃功能聚合物作为粘接剂制备电极浆料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将低碳烯烃通入反应器后升温升压，达到反应温度和反应压力后，将功能单体、引发剂和溶剂配制成的原料液加入反应器内，发生聚合反应；(2)将步骤(1)聚合反应后的体系先经气固液分离，同时回收低碳烯烃，剩余物料出料后进行固液分离，得到固相烯烃功能聚合物和液相物料；(3)将步骤(2)得到的固相烯烃功能聚合物作为粘接剂与电极活性材料、导电剂、溶剂混合，筛分后得到电极浆料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述低碳烯烃包括乙烯、丙烯、丁烯或丁二烯中任意一种或至少两种的组合；优选地，步骤(1)所述低碳烯烃通入前，先将反应器抽真空后通保护气置换；优选地，步骤(1)所述反应器包括釜式反应器、管式反应器、微通道反应器、塔式反应器、流化床反应器或沸腾床反应器中任意一种。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述功能单体包括马来酸酐、马来酰亚胺或马来酸中任意一种或至少两种的组合；优选地，步骤(1)所述引发剂包括偶氮类化合物和/或过氧化物类化合物；优选地，所述偶氮类化合物包括偶氮二异丁腈、偶氮二异戊腈、偶氮二异庚腈、偶氮二环己基甲腈或偶氮二异丁酸二甲酯中任意一种或至少两种的组合；优选地，所述过氧化物类化合物包括过氧化二苯甲酰、过氧化十二酰、过氧化二异丙苯或过氧化二碳酸二异丙酯中任意一种或至少两种的组合；优选地，步骤(1)所述溶剂包括有机烷酸酯类化合物、烷烃类化合物或芳烃类化合物中任意一种或至少两种的组合；优选地，所述有机烷酸酯类化合物的结构通式为其中R1为H、C1
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C20的烷烃基或C6
‑
C10的芳烃基中任意一种，R2为C1
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C20的烷烃基或C6
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C10的芳烃基中任意一种；优选地，所述烷烃类化合物包括正己烷、环己烷、正戊烷、正庚烷、正辛烷或正癸烷中任意一种或至少两种的组合；优选地，所述芳烃类化合物包括苯、甲苯、乙苯或二甲苯中任意一种或至少两种的组合。4.根据权利要求1
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3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述引发剂与功能单体的摩尔比为(0.001～0.2):1；优选地，步骤(1)所述溶剂与功能单体的质量比为(2～50):1；优选地，步骤(1)所述原料液加入到反应器前先进行除杂、预热；优选地，步骤(1)所述原料液通过输送泵加压后匀速泵入反应器中。5.根据权利要求1
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4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述聚合反应的温度为50～150℃；优选地，步骤(1)所述聚合反应的压力为0.1～10MPa；
优选地，步骤(1)所述原料液的停留时间为10s～10h；优选地，步骤(1)所述聚合反应过程中，持续通入低碳烯烃维持压力。6.根据权利要求1
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5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述气固液分离过程中排出低碳烯烃；优选地，步骤(2)回收低碳烯烃后的剩余物料以固液方式进行出料；优选地，所述排出的低碳烯烃经过加压后返回步骤(1)再次使用。7.根据权利要求1
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6任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述固液分离的方法包括倾析、过滤或离心中任意一种或至少两种的组合，优选为压滤；优选地，所述剩余物料采用保护气进行压滤，得到的滤饼进行洗涤、干燥后破碎；优选地，步骤(2)所述烯烃功能聚合物为微球状颗粒，粒径为10～50μm；优选地，步骤(2)所述液相物料进行分离，所述分离的方法包括蒸馏、膜分离、洗涤或萃取中任意一种或至少两种的组合，优选为蒸馏；优选地，所述分离后得到的回收溶剂返回步骤(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王铖，丁克鸿，王根林，张留乔，李孝楠，
申请(专利权)人：江苏扬农化工集团有限公司，
类型：发明
国别省市：