【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池，具体涉及一种电池极片添加剂及其制备方法与应用。
技术介绍
1、随着消费类电子产品及动力电池市场需求的不断扩张和升级，锂离子电池以其高能量密度、长寿命、优异的倍率性能和绿色环保等特点成为主流产品。同时，钠离子电池由于钠盐原材料储量丰富、价格低廉，受到广泛关注。
2、电池循环寿命是衡量电池性能的重要指标之一，但无论是商用锂离子电池还是正广泛研究的钠离子电池在提高电池循环寿命上均存在技术难点。负极片是锂离子电池中必不可少的一部分，其在循环充放电过程中会发生体积膨胀，从而会影响电池的循环寿命。例如目前商用锂离子电池的负极活性材料通常为石墨，在电池循环过程中石墨颗粒会发生体积膨胀，尤其在高温情况下石墨膨胀倍数高达自身的数十倍到数百倍甚至上千倍，此时石墨颗粒表面的sei层将会发生破裂，从而产生新的sei层，新的sei层的生成需要消耗电解液，从而导致电芯的内阻增加，严重时会导致热失控的发生，造成石墨负极的老化失效，严重影响电池的循环寿命。
3、基于此，本专利技术从电池极片添加剂端进行改进，以缓解电池活性材料在循环充放电过程中体积膨胀问题，从而提高电池的循环寿命。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术提供了一种电池极片添加剂及其制备方法与应用，该电池极片添加剂为异氰酸酯与增强剂修饰的改性粘结剂，其中增强剂通过异氰酸酯化学接枝在粘结剂分子链上，使包含该添加剂的极片具有更高的剥离强度，同时可有效抑制活性材料在循环充放电过程中的体积膨胀以及降低电解液的
2、本专利技术提供以下技术方案：
3、本专利技术第一方面提供了一种电池极片添加剂，所述添加剂为异氰酸酯与增强剂修饰的改性粘结剂，所述异氰酸酯为二异氰酸酯和/或多异氰酸酯，所述增强剂、粘结剂均包含羟基。
4、进一步地，所述增强剂通过异氰酸酯化学接枝在粘结剂的分子链上。
5、进一步地，所述异氰酸酯选自三苯基甲烷三异氰酸酯、l-赖氨酸三异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种。
6、进一步地，所述增强剂为羟基硅酸镁和/或亲水性聚酰胺。
7、进一步地，所述粘结剂为羧甲基纤维素、聚丙烯酸或海藻酸钠。
8、本专利技术第二方面提供了一种电池极片添加剂的制备方法，包括以下步骤：将异氰酸酯与增强剂在碱性溶液中进行一次加成反应，再加入粘结剂进行二次加成反应，得到所述添加剂。
9、进一步地，在一次加成反应充分反应后，再加入粘结剂进行二次加成反应。
10、进一步地，加入的异氰酸酯与加入的增强剂的反应官能团的摩尔比值为2-3:1；所述异氰酸酯的反应官能团为异氰酸酯基团，所述增强剂的反应官能团包括羟基。
11、进一步地，所述异氰酸酯优选为三苯基甲烷三异氰酸酯、l-赖氨酸三异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种。
12、进一步地，当所述异氰酸酯为三苯基甲烷三异氰酸酯，所述增强剂为羟基硅酸镁和/或亲水性聚酰胺，所述粘结剂为羧甲基纤维素或海藻酸钠时，所述异氰酸酯与增强剂、粘结剂的质量比为3-5:1-2:1-2。
13、进一步地，所述碱性溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液、氨水或氢氧化钙溶液。
14、进一步地，所述碱性溶液的ph为9-11，更优选为ph为10的碱性溶液。
15、进一步地，所述一次加成反应的温度为30-50℃，例如30℃、35℃、40℃、45℃、50℃等，时间为2-4h，例如3h。
16、进一步地，所述二次加成反应的温度为30-50℃，例如30℃、35℃、40℃、45℃、50℃等，时间为2-4h，例如3h。
17、本专利技术第三方面提供了一种电池极片，包括集流体及设置在所述集流体至少一面上的活性材料层，所述活性材料层中包含第一方面所述的添加剂和/或第二方面所述制备方法制备得到的添加剂。
18、进一步地，所述电池极片包括正极片或负极片。
19、进一步地，当所述电池极片为负极片时，所述活性材料层包含按质量份数计的以下组分：负极活性材料80-90份、导电剂3-6份、丁苯橡胶4-6份以及所述添加剂8-13份。
20、进一步地，所述负极活性材料包括石墨、硬碳、软碳和硅负极中的一种或多种，但不限于上述材料。
21、进一步地，所述导电剂优选为导电炭黑。
22、本专利技术第四方面提供了一种二次电池，包含第三方面所述的电池极片。
23、与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
24、1.本专利技术提供了一种电池极片添加剂，由异氰酸酯与增强剂修饰改性粘结剂得到，该添加剂在保留粘结剂原有粘接特性外可进一步提升粘结剂的其它物理特性，使包含该添加剂的极片具有更优的硬度、拉伸强度等机械性能。
25、2.本专利技术还提供了一种电池极片，包含上述添加剂，由于牢固修饰在粘结剂分子链上增强剂的增强作用，使极片的剥离强度提高，且将该添加剂用于负极片中，可有效抑制活性材料在电池循环充放电过程中的体积膨胀，缓解sei膜因体积膨胀被破坏的问题，从而避免电解液的过度消耗，提高了电池的循环稳定性。
26、3.此外，本专利技术加入的添加剂中含有过量的异氰酸酯基团，能与电解液中的痕迹水、氨基等反应，从而提高电解液的稳定性，可进一步提高电池的循环寿命。
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1.一种电池极片添加剂，其特征在于，所述添加剂为异氰酸酯与增强剂修饰的改性粘结剂；所述异氰酸酯为二异氰酸酯和/或多异氰酸酯，所述增强剂、粘结剂均包含羟基。
2.根据权利要求1所述的电池极片添加剂，其特征在于，所述增强剂通过异氰酸酯化学接枝在粘结剂的分子链上。
3.根据权利要求1所述的电池极片添加剂，其特征在于，所述异氰酸酯选自三苯基甲烷三异氰酸酯、L-赖氨酸三异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种；
4.一种权利要求1-3任一项所述的电池极片添加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，加入的异氰酸酯与加入的增强剂的反应官能团的摩尔比值为2-3:1。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述碱性溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液、氨水或氢氧化钙溶液；所述碱性溶液的pH为9-11。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，当所述异氰酸酯为三苯基甲烷三异氰酸酯，所述增强剂为羟基硅酸镁和/或亲水性聚酰胺，
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述一次加成反应的温度为30-50℃，时间为2-4h；
9.一种电池极片，包括集流体及设置在所述集流体至少一面上的活性材料层，其特征在于，所述活性材料层中包含权利要求1-3任一项所述的添加剂，和/或权利要求4-8任一项所述制备方法制备得到的添加剂。
10.根据权利要求9所述的电池极片，其特征在于，当所述电池极片为负极片时，所述活性材料层包含按质量份数计的以下组分：负极活性材料80-90份、导电剂3-6份、丁苯橡胶4-6份以及所述添加剂8-13份；
11.一种二次电池，其特征在于，包含权利要求9或10所述的电池极片。
...【技术特征摘要】
1.一种电池极片添加剂，其特征在于，所述添加剂为异氰酸酯与增强剂修饰的改性粘结剂；所述异氰酸酯为二异氰酸酯和/或多异氰酸酯，所述增强剂、粘结剂均包含羟基。
2.根据权利要求1所述的电池极片添加剂，其特征在于，所述增强剂通过异氰酸酯化学接枝在粘结剂的分子链上。
3.根据权利要求1所述的电池极片添加剂，其特征在于，所述异氰酸酯选自三苯基甲烷三异氰酸酯、l-赖氨酸三异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种；
4.一种权利要求1-3任一项所述的电池极片添加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，加入的异氰酸酯与加入的增强剂的反应官能团的摩尔比值为2-3:1。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述碱性溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液、氨水或氢氧化钙溶液；所述碱性溶液的ph为9-11。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：庄思东，於洪将，
申请(专利权)人：江苏正力新能电池技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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