一种水性共聚物粘结剂制造技术

本发明专利技术提供了一种水性共聚物粘结剂

【技术实现步骤摘要】
一种水性共聚物粘结剂、制备方法及钠离子电池负极材料


[0001]本专利技术涉及电池材料粘结剂领域，具体而言，涉及一种水性共聚物粘结剂
、
制备方法及钠离子电池负极材料
。

技术介绍

[0002]近年来，由于壳聚糖具有丰富的氨基和羟基等活性基团，因其来源丰富作为一种替代电极粘结剂而受到越来越多的关注
。
壳聚糖作为电极粘结剂存在易降解
、
粘接性能不可控的难题，对其进行化学修饰是解决这一难题的有效途径
。

技术实现思路

[0003]本专利技术解决的问题是解决壳聚糖作为电极粘结剂存在易降解
、
粘接性能不可控的难题
。
[0004]为解决上述问题，本专利技术提供一种水性共聚物粘结剂，性能可控，有效提升电池负极材料的循环稳定性，使电极保持其完整并具有良好的电连接性
。
[0005]为此，本专利技术的第一目的在于提供一种水性共聚物粘结剂
。
[0006]本专利技术的第二目的在于提供水性共聚物粘结剂的制备方法
。
[0007]本专利技术的第三目的在于提供钠离子电池负极材料
。
[0008]为实现本专利技术的第一目的，本专利技术的实施例提供了一种水性共聚物粘结剂，水性共聚物粘结剂的原料，按照质量份包括：壳聚糖，
20
质量份
‑
50
质量份；丙烯酸，
20
质量份
‑
50
质量份；氰基丙烯酸酯，
100
质量份
‑
150
质量份；其中，氰基丙烯酸酯为
C4
‑
C8
的直链烷基酯中的至少一种
。
[0009]多糖类粘结剂往往存在与集流体剥离强度低，电子导电性不足等性能缺陷；另外，在结构修饰方面存在有机溶剂溶解度低
、
结构优化条件苛刻等不足
。
因此，往往需要与其它聚合物复合来实现较好的粘接性能
。
本专利技术选用壳聚糖作为起始原料，壳聚糖广泛存在于自然界中，分子中含有氨基
、
羟基，具有独特的生物活性和理化性质
。
丙烯酸酯富含极性官能团以及线状结构，通过其改善和提供粘结剂的亲水性或极性，可提供强力的附着力和内聚力，对其进行改性后，能够有效改善水性共聚物粘结剂分散性和粘接性
。
一方面通过丙烯酸酯与丙烯酸酯在壳聚糖表面形成共聚物；另一方面，聚合物包裹在壳聚糖外，也有效降低了羟基与水之间的氢键作用力，提高分散性，丙烯酸酯链与活性物质和电极材料充分接触，使得导电率有所提高；利用该水性粘结剂制作的钠离子电池负极材料在充放电过程中可以有效抑制极片膨胀；水性粘结剂在制备和使用中无挥发性有机溶剂释放，对环境友好，使用安全方便
。
[0010]为实现本专利技术的第二目的，本专利技术的实施例提供了水性共聚物粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
S10
：将水
、
水性共聚物粘结剂的原料和乳化剂加入反应器，配制预乳液；
S20
：将预乳液升温至
60℃
‑
65℃
，在预乳液中滴加引发剂，保温，得到乳液聚合物；
S30
：将乳液聚合物降温至
20℃
‑
30℃
，加入
pH
调节剂调节乳液聚合物
pH
值
7.0
‑
7.5。
[0011]本专利技术以水为反应介质，制备工艺简单
、
安全环保
、
聚合条件温和，采用自由基聚合方法，得到一种组成和分子量调控方便的水性共聚物粘结剂
。
[0012]上述任一技术方案中，水性共聚物粘结剂的制备方法，按照质量份，原料包括：水，
1000
质量份；乳化剂，5质量份
‑
10
质量份；引发剂，
2.5
质量份
‑
5.5
质量份
。
[0013]本专利技术通过控制优化原料中各组分的质量份，获得一种显著增强粉体颗粒与集流体之间
、
粉体颗粒与粉体颗粒之间的粘结力，匹配无定形碳所具有的大比表，小粒径，低振实的特点的粘结剂
。
[0014]上述任一技术方案中，水性共聚物粘结剂的制备方法，
S10
，具体包括：
S11
：将水
、
壳聚糖和丙烯酸加入反应器，
35℃
‑
45℃
，
2h
‑
3h
，搅拌至体系均匀；
S12
：在反应器加入氰基丙烯酸酯
、
乳化剂，冷却至室温，通入惰性气体，置换氧气，转速为
150rpm
‑
300rpm
，搅拌
0.5h
‑
1h
，至氧含量
<5ppm
，得到预乳液
。
[0015]本专利技术通过调整聚合物单体的加入时间
、
预乳化的搅拌速率以及搅拌时间，实现造乳过程的成功，预乳液造乳的成功对于水性粘结剂的制备至关重要
。
[0016]上述任一技术方案中，水性共聚物粘结剂的制备方法，引发剂滴加时间为：
2h
‑
4h。
[0017]本专利技术通过控制引发剂滴加的时间，控制引发剂滴加过程中产生的自由基与乳胶聚合的速度
。
[0018]上述任一技术方案中，水性共聚物粘结剂的制备方法，保温，具体包括：反应体系温度
≤75℃
，保温
6h
‑
8h。
[0019]本专利技术控制滴加引发剂后的保温的温度和时间，让残留单体继续共聚反应，减少单体的残留，使聚合物分子量保持在较高水平
。
[0020]上述任一技术方案中，水性共聚物粘结剂的制备方法，
pH
调节剂为
50
％
wt
的强碱水溶液
。
[0021]本专利技术通过将
pH
调节剂设置为为
50
％
wt
的强碱水溶液，目的在于减少对反应体系造成局部的干扰，增加反应体系的稳定性及加快
pH
值的调节
。
[0022]上述任一技术方案中，水性共聚物粘结剂的制备方法，乳化剂，包括：
NP
‑
10、
十二烷基硫酸钠
、
十六烷基三甲基溴化铵
、
十六烷基三甲基氯化铵或全氟辛酸铵中的至少一种
。
[0023]本专利技术选择适合应用于本专利技术的乳化剂，在聚合反应结束后赋予乳液分散稳定的功能，对单体有更大加溶能力，且不能与单体和引本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种水性共聚物粘结剂，其特征在于，所述水性共聚物粘结剂的原料，按照质量份包括：壳聚糖，
20
质量份
‑
50
质量份；丙烯酸，
20
质量份
‑
50
质量份；氰基丙烯酸酯，
100
质量份
‑
150
质量份；其中，所述氰基丙烯酸酯为
C4
‑
C8
的直链烷基酯中的至少一种
。2.
一种如权利要求1所述的水性共聚物粘结剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10
：将水
、
所述水性共聚物粘结剂的原料和乳化剂加入反应器，配制预乳液；
S20
：将所述预乳液升温至
60℃
‑
65℃
，在所述预乳液中滴加引发剂，保温，得到乳液聚合物；
S30
：将所述乳液聚合物降温至
20℃
‑
30℃
，加入
pH
调节剂调节所述乳液聚合物
pH
值
7.0
‑
7.5。3.
一种根据权利要求2所述的水性共聚物粘结剂的制备方法，其特征在于，按照质量份，原料包括：水，
1000
质量份；所述乳化剂，5质量份
‑
10
质量份；所述引发剂，
2.5
质量份
‑
5.5
质量份
。4.
一种根据权利要求2或3任一所述的水性共聚物粘结剂的制备方法，其特征在于，所述
S10
，具体包括：
S11
：将水
、
所述壳聚糖和所述丙烯酸加入反应器，
35℃
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：余方苗，张晨纯，周昶吉，刘琪辉，徐侠，卢家豪，邵汉琦，
申请(专利权)人：浙江中科立德新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：