一种锂离子电池硅碳负极粘结剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池硅碳负极粘结剂的制备方法，其合成条件温和、原料价格低、更易于工业化生产，且制得的锂离子电池硅碳负极粘结剂不仅具有三维网状结构，还具有良好的剥离强度，可以提高硅碳负极锂电池的首次充电效率、循环次数。循环次数。循环次数。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池硅碳负极粘结剂的制备方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池领域，具体涉及一种锂离子电池硅碳负极粘结剂的制备方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有广阔的市场空间，因为高其工作电压，长循环寿命，较低的自放电率，且无记忆效应等优点。目前广泛商用的负极材料是石墨，但其比容量已接近理论值372mAh/g，达到瓶颈，而硅碳负极材料具有较高比容量，可达4200mAh/g，具有良好的应用前景，但硅基材料锂电池在充放电过程中，因为硅与锂发生合金化，形成Li
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Si，导致硅碳负极材料嵌入或脱出大量的锂，直接导致负极极片出现严重的体积膨胀收缩(>300％)，使材料极易发生开裂、粉化和剥离；另外，基于负极极片的体积变化，会导致极片表面形成的SEI膜破碎，在后续的循环中重新形成SEI膜，多次循环多次形成而后又破碎，导致电解液中的锂离子过度被消耗，导致容量损失，电池失效。因而，就对粘结剂产生了更高的要求，即需要具有更强的粘结力、更高剥离强度的粘接剂以抑制硅碳负极材料在充放电过程中体积膨胀收缩。
[0003]中国专利申请(申请号2021114539370)锂离子电池硅碳负极粘结剂及其制备方法，公开了以下内容：式Ⅰ所示的粘结剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将丙烯酸或甲基丙烯酸、丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯和苯氧环类丙烯酸酯或苯氧环类甲基丙烯酸酯中溶解于溶剂中，在光引发剂的作用下搅拌并用紫外光照射1～5分钟使其发生聚合反应得到。该粘结剂还具有弹性、立体网状结构，能够抑制体积膨胀，提升锂离子电池硅碳负极的循环稳定性，解决了现有技术锂离子电池硅碳负极粘结剂生产成本高、粘结性能随着循环次数增加而大幅下降的问题。其是通过使粘结剂具有弹性、立体网状结构来抑制体积膨胀，提升锂离子电池硅碳负极的循环稳定性，解决了现有技术锂离子电池硅碳负极粘结剂生产成本高、粘结性能随着循环次数增加而大幅下降的问题的。但该粘结剂制备方法较为复杂，在使用引发剂的情况下还需要并用紫外光照射才能发生聚合反应得到，并且该粘结剂仅通过其具备的网状结构提高了粘结力，相对于现阶段对粘结剂的要求是不够的。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供一种锂离子电池硅碳负极粘结剂的制备方法，其合成条件温和、原料价格低、更易于工业化生产，且制得的锂离子电池硅碳负极粘结剂具有三维网状结构，能够有效抑制硅碳负极材料在充放电过程中体积变化，使电池具有较高的循环寿命，还具有良好的剥离强度，可以提高硅碳负极锂电池的首次充电效率、循环次数。
[0005]本专利技术采取的具体技术方案是：
[0006]一种锂离子电池硅碳负极粘结剂的制备方法，包括如下步骤：
[0007]步骤1：准备原料烷基丙烯酸、烷基丙烯酸酯、乳化剂、引发剂、交联剂、去离子水；
[0008]步骤2：于反应设备A中加入烷基丙烯酸、烷基丙烯酸酯、一部分的乳化剂和一部分
的去离子水，搅拌至液体呈乳白色，得到单体乳液；
[0009]步骤3：于反应设备B中加入剩余乳化剂溶解于剩余去离子水中，加热到反应温度，通入氮气后，加入引发剂，滴加一部分单体乳液，保温；
[0010]步骤4：向剩余的单体乳液加入交联剂，继续向反应设备B中滴加含有交联剂的单体乳液，滴加完毕后保温，随后降温出料，得到所述锂离子电池硅碳负极粘结剂。
[0011]进一步地，步骤1所准备的各原料的用量为：
[0012]8.25wt％～18.00wt％的烷基丙烯酸；
[0013]16.00wt％～32.5wt％的烷基丙烯酸酯；
[0014]0.05wt％～0.20wt％的乳化剂；
[0015]0.05wt％～0.50wt％的引发剂；
[0016]0.01wt％～0.50wt％的交联剂；
[0017]50.00wt％～75.00wt％的去离子水；
[0018]总量为100.00wt％。
[0019]更为优选地，共聚单体中的烷基丙烯酸的用量为12.00wt％～18.00wt％。
[0020]更为优选地，共聚单体中的烷基丙烯酸酯的用量为18.00wt％～30.00wt％％。
[0021]更为优选地，所述交联剂的用量为0.10wt％～0.50wt％。
[0022]更为优选地，所述乳化剂用量为0.20wt％～0.50wt％。
[0023]更为优选地，所述引发剂的用量为0.15wt％～0.50wt％。
[0024]进一步地，所述步骤1中一部分乳化剂的用量占总乳化剂的5.00％～20.00％，优选地，所述步骤1中一部分乳化剂的用量占总乳化剂的8.00％～15.00％；更为优选地，所述步骤1中一部分乳化剂的用量占总乳化剂的10.00％～15.00％。
[0025]进一步地，所述步骤3中滴加单体乳液的量为45.00wt％～60.00wt％；优选地，所述步骤3中滴加单体乳液的量为45.00wt％～55.00wt％；更为优选地，所述步骤3中滴加单体乳液的量为45.00wt％～50.00wt％。
[0026]进一步地，步骤3和步骤4中的滴加时间(反应时间)均为1h～3h；优选地，滴加时间为1h～2h；更为优选地，滴加时间为1h～1.5h。
[0027]进一步地，所述反应温度为65℃～85℃；优选地，所述反应温度为65℃～85℃；更为优选地，所述反应温度为70℃～85℃。
[0028]进一步地，上述制备方法中所用的各原料：
[0029]所述烷基丙烯酸为丙烯酸或甲基丙烯酸的至少一种；所述烷基丙烯酸酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸正戊酯、丙烯酸异戊酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正戊酯、甲基丙烯酸异戊酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸
‑2‑
乙基已酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸十八酯、丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯、苯乙烯、甲基丙烯酸羟乙酯、2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸、烯丙基聚醚、二甲基二烯丙基氯化铵、甲基烯丙基磺酸钠、烯丙基磺酸钠、N,N
‑
双烯丙基十二胺、十八烷基聚乙二醇丙烯酸酯、十八烷基聚乙二醇甲基丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯酯酸乙烯酯、烷氧基苯酚丙烯酸酯、甲基丙烯酸异癸酯中的一种或多种混合；
[0030]所述交联剂为二乙烯基苯、邻苯二甲酸二烯丙酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、
二乙烯基二醇、衣康酸二烯丙酯、马来酸二烯丙酯、三羟甲基丙烷二烯基丙基酯、二乙烯基二醇、季戊四醇三丙烯酸酯、二缩三丙三醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、乙氧化(30)双酚A二丙烯酸酯中的一种或多种混合；
[0031]进一步地，交联剂优选为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯中的一种或多种；
[0032]所述乳化剂可选自阴离子性表面活性剂：高级本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池硅碳负极粘结剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：准备原料烷基丙烯酸、烷基丙烯酸酯、乳化剂、引发剂、交联剂、去离子水；步骤2：于反应设备A中加入烷基丙烯酸、烷基丙烯酸酯、一部分的乳化剂和一部分的去离子水，搅拌至液体呈乳白色，得到单体乳液；步骤3：于反应设备B中加入剩余乳化剂溶解于剩余去离子水中，加热到反应温度，通入氮气后，加入引发剂，滴加一部分单体乳液，保温；步骤4：向剩余的单体乳液加入交联剂，继续向反应设备B中滴加含有交联剂的单体乳液，滴加完毕后保温，随后降温出料，得到所述锂离子电池硅碳负极粘结剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1所准备的各原料的用量为：8.25wt％～18.00wt％的烷基丙烯酸；16.00wt％～32.5wt％的烷基丙烯酸酯；0.05wt％～0.20wt％的乳化剂；0.05wt％～0.50wt％的引发剂；0.01wt％～0.50wt％的交联剂；50.00wt％～75.00wt％的去离子水；总量为100.00wt％。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1中一部分乳化剂的用量占总乳化剂的5.00％～20.00％。4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3中滴加单体乳液的量为45.00wt％～60.00wt％，滴加时间为1h～3h。5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤4中滴加含有交联剂的单体乳液的时间为1h～3h。6.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述反应温度为65℃～85℃。7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述烷基丙烯酸为丙烯酸或甲基丙烯酸的至少一种；所述烷基丙烯酸酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸正戊酯、丙烯酸异戊酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正戊酯、甲基丙烯酸异戊酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸
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乙基已酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸十八酯、丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯、苯乙烯、甲基丙烯酸羟乙酯、2
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丙烯酰胺基
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甲基丙磺酸、烯丙基聚醚、二甲基二烯丙基氯化铵、甲基烯丙基磺酸钠、烯丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞洪川，李泓淼，李泽勇，林敏生，
申请(专利权)人：九江天赐高新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：