【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及二次电池材料，具体涉及一种油性粘合剂体系及其应用。
技术介绍
1、随着能源结构转型的快速发展，二次电池受到越来越多的关注。在众多储能设备中，锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长等诸多优点，目前，已经广泛应用于电动汽车、航空航天、风力、火力等诸多储能电源体系。不仅如此，随着锂离子电池的应用日趋成熟，拥有相似工作原理的钠离子电池和钾离子电池因丰富的钠/钾资源储量而显示出巨大的发展潜力。电池的性能很大程度上取决于电极，优化电池结构有利于促进高性能电池的发展。
2、上述的二次电池的正极是由活性材料、粘合剂、导电剂以及集流体组成。其中，粘合剂的作用是将活性材料与导电剂紧密结合在一起，并固定在集流体上。由于活性材料与导电剂一般为粉末状态，无法仅依靠它们自身固定到集流体上，极片的粉末化与脱落会导致容量损失以及电子、离子转移中断，上述的情况对于电池的正常运行是致命的。因此，粘合剂对于保持电极完整性、离子转移和有效电化学反应至关重要。
3、为实现电池的长期稳定运行，目前已有一些专利文献公开了一些交联型粘合剂在二次电池中的应用。例如，中国专利文献cn117219774a中公开了一种导电交联粘合剂，利用海藻酸钠上的羟基、羧基与ti3c2tx mxene的表面含氧官能团通过氢键制备交联型粘合剂，这种粘合剂体系在应用过程中简化交联过程、减免导电剂的使用以及增大活性材料的负载量。中国专利文献cn114373931a中公开了一种三维网状结构，该结构是由聚丙烯酸刚性链与特制的聚合物软链氢键交联而成，其中，聚合物软链选自聚氨
4、理想的粘合剂应具备以下特征：（1）在制备粘合剂溶液过程中，粘合剂能够快速充分溶解；（2）提供足够的粘附力；（3）浆料状态稳定；（4）电化学稳定；（5）抑制电解液溶胀作用；（6）良好的柔韧性等等。现有的粘合剂仅能满足部分需求。目前较为常见的聚偏氟乙烯粘合剂，由于其本身的线性结构，同时，主要依靠分子间的范德华力来实现粘结力。因此应用于电池中，在面对大体积变化或者物质迁移时，极片会出现开裂甚至粉化；新型粘合剂，如聚丙烯酸、聚丙烯酰胺等，存在刚性偏大、柔韧性差的问题，即使用在水惰性的正极片中，制备过程中也不可避免地出现极片收缩、开裂。因此，开发一种网状的油性粘合剂，有利于电池长期稳定性以及提升倍率性能。
5、聚丙烯腈与活性材料、集流体的粘结性强、价格低廉，是一种很有前景的粘结剂。然而，室温下聚丙烯腈处于玻璃化转变温度以下，其结晶度高。因此，使用丙烯腈均聚物作为粘合剂制备出的极片柔韧性差，不利于大规模生产。
技术实现思路
1、为了解决现有粘合剂的粘结性不足以及长期稳定性受限的问题，本专利技术提出了一种油性粘合剂体系及其应用。
2、本申请的技术方案如下：
3、一种油性粘合剂体系，所述油性粘合剂是由丙烯腈共聚物与硫脲或硫代卡巴肼在油性溶剂中混合得到的；
4、所述丙烯腈共聚物是由丙烯腈、丙烯酸酯类单体和衣康酸聚合而成。
5、优选地，所述丙烯腈共聚物与硫脲或硫代卡巴肼的质量比为4：0.5~4。
6、优选地，所述油性溶剂为n-甲基吡咯烷酮。
7、优选地，所述丙烯酸酯类单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸十二酯中的一种或多种。
8、优选地，所述丙烯腈共聚物通过如下步骤合成得到：
9、s1、将丙烯腈、丙烯酸酯类单体以及衣康酸加入水中，向反应体系中通入氮气以除氧；
10、s2、加入水性引发剂，将反应体系升温至第一温度下进行反应，然后二次升温至第二温度，继续反应；
11、s3、将生成的固体过滤、粉碎，再用去离子水清洗后烘干，得到丙烯腈共聚物。
12、优选地，所述丙烯腈、丙烯酸酯类单体和衣康酸的摩尔比例为70~98：1~15：1~15。
13、优选地，所述丙烯腈、丙烯酸酯类单体和衣康酸的总质量与水的质量比为15~20：100。
14、优选地，所述水性引发剂为过硫酸铵；所述水性引发剂的用量为丙烯腈、丙烯酸酯类单体和衣康酸总质量的2%。
15、优选地，步骤s2中所述第一温度为60℃~70℃，所述第一温度下的反应时间为2.5h~3.5h；所述第二温度为85℃~95℃，所述第二温度下的反应时间为2h~3h。
16、本专利技术还提供一种如上所述的油性粘合剂体系的应用，所述油性粘合剂体系用于与活性材料和导电剂混合后作为正极浆料应用于二次电池中。
17、优选地，所述活性材料、导电剂和油性粘合剂体系中溶质的质量比为80~95：10~2：10~3。
18、优选地，所述正极浆料涂覆于集流体上，置于80℃鼓风烘箱中8h，再置于120℃真空烘箱中干燥8h，使得粘合剂体系在集流体上发生交联。
19、与现有技术相比，本专利技术的具体有益效果为：
20、1、本专利技术将丙烯腈共聚物作为油性粘合剂主体，其分子链中含有强极性的氰基，可通过偶极-偶极相互作用提高粘结性；且氮原子上的孤对电子能够联络合金属离子，促使电解液中的盐解离，提高导电性；在聚丙烯腈链上引入丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯等脂类结构单元，提高了丙烯腈共聚物作为粘合剂的柔韧性；
21、2.本专利技术将衣康酸引入到丙烯腈共聚物中，一方面可提高粘合剂的粘结性，另一方面为后续交联型粘合剂引入了交联点，衣康酸结构单元中的羧基与硫脲/硫代卡巴肼中的胺基发生酰胺化反应形成了共价键的交联结构，且硫脲/硫代卡巴肼结构中硫代羰基与仲胺间形成了氢键，将线性粘合剂通过酰胺化反应制备成多氢键交联型粘合剂，共价键与多重氢键共存，共价键的形成保证了交联结构的有效性，同时，多重氢键提高了长期稳定性和倍率性能；
22、3.本专利技术提供的油性粘合剂体系可应用于二次电池正极浆料中，且在浆料制备过程中不发生交联反应，能够保证正极浆料的顺利制备并保持浆料稳定性；交联条件简单，仅利用电极片烘干过程中不可避免的高温阶段即可完成粘合剂的交联。
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1.一种油性粘合剂体系，其特征在于，所述油性粘合剂是由丙烯腈共聚物与硫脲或硫代卡巴肼在油性溶剂中混合得到的；
2.根据权利要求1所述的油性粘合剂体系，其特征在于，所述丙烯腈共聚物与硫脲或硫代卡巴肼的质量比为4：0.5~4。
3.根据权利要求1所述的油性粘合剂体系，其特征在于，所述油性溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
4.根据权利要求1所述的油性粘合剂体系，其特征在于，所述丙烯腈共聚物通过如下步骤合成得到：
5.根据权利要求4所述的油性粘合剂体系，其特征在于，所述丙烯腈、丙烯酸酯类单体和衣康酸的摩尔比例为70~98：1~15：1~15。
6.根据权利要求4所述的油性粘合剂体系，其特征在于，所述丙烯腈、丙烯酸酯类单体和衣康酸的总质量与水的质量比为15~20：100。
7.根据权利要求4所述的油性粘合剂体系，其特征在于，所述水性引发剂为过硫酸铵；所述水性引发剂的用量为丙烯腈、丙烯酸酯类单体和衣康酸总质量的2%。
8.根据权利要求4所述的油性粘合剂体系，其特征在于，步骤S2中所述第一温度为60℃~70℃，所述第一
9.一种如权利要求1~8中任一项所述的油性粘合剂体系的应用，其特征在于，所述油性粘合剂体系用于与活性材料和导电剂混合后作为正极浆料应用于二次电池中；所述活性材料、导电剂和油性粘合剂体系中溶质的质量比为80~95：10~2：10~3。
10.根据权利要求9所述的油性粘合剂体系的应用，其特征在于，所述正极浆料涂覆于集流体上，置于80℃鼓风烘箱中8h，再置于120℃真空烘箱中干燥8h，使得粘合剂体系在集流体上发生交联。
...【技术特征摘要】
1.一种油性粘合剂体系，其特征在于，所述油性粘合剂是由丙烯腈共聚物与硫脲或硫代卡巴肼在油性溶剂中混合得到的；
2.根据权利要求1所述的油性粘合剂体系，其特征在于，所述丙烯腈共聚物与硫脲或硫代卡巴肼的质量比为4：0.5~4。
3.根据权利要求1所述的油性粘合剂体系，其特征在于，所述油性溶剂为n-甲基吡咯烷酮。
4.根据权利要求1所述的油性粘合剂体系，其特征在于，所述丙烯腈共聚物通过如下步骤合成得到：
5.根据权利要求4所述的油性粘合剂体系，其特征在于，所述丙烯腈、丙烯酸酯类单体和衣康酸的摩尔比例为70~98：1~15：1~15。
6.根据权利要求4所述的油性粘合剂体系，其特征在于，所述丙烯腈、丙烯酸酯类单体和衣康酸的总质量与水的质量比为15~20：100。
7.根据权利要求4所述的油性粘合剂体...
【专利技术属性】
技术研发人员：侯睿，李胜海，陈耀寒，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：
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