锂离子电池用新型壳聚糖及其衍生物水系粘结剂制造技术

本发明专利技术提出用价格低廉、绿色环保的水溶性的壳聚糖及其衍生物来代替传统的PVDF和CMC，提供一种绿色环保的锂离子电池电极材料的新型粘结剂。本发明专利技术所提出的壳聚糖系粘结剂最初的原料是甲壳素，甲壳素是从甲壳动物如虾壳、蟹壳中提取出来的，因此来源广泛，成本低廉，且绿色无污染。甲壳素经过脱乙酰化后制备成壳聚糖，壳聚糖进一步功能化可制备出羧化壳聚糖、壳聚糖乳酸盐等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电化学和新能源材料
，尤其涉及一种用作锂离子电池正负极材料的新型壳聚糖及其衍生物水系粘结剂。
技术介绍
各种便携式电子设备及电动汽车的快速发展迫切需要具有高比容量、高充放电效率、长循环寿命的电源系统与之相匹配。锂离子电池由于具有开路电压高、能量密度大、使用寿命长、无记忆效果、少污染以及自放电率小等优点，被认为是最为理想的电源。锂离子电池电极材料的开发过程中，Si基材料因具有最高的理论嵌锂容量·(4200mAh/g，远高于目前其它所有的负极材料)而备受关注。但是，Si基材料在高程度脱嵌锂条件下，存在严重的体积效应，造成电极的循环稳定性大幅度下降。针对硅的体积效率，科研工作者采用各种各样的路线来应对，比如制备Si/C复合材料，制备纳米结构的Si材料，采用合适的电解液添加剂以降低极化，选择合适的粘结剂等等。其中粘结剂的选择占有至关重要的地位。传统的有机溶剂型粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)，易吸收电解液而发生溶胀，导致粘结性能下降，从而造成不能有效的抑制Si颗粒在充放电过程中体积的巨大变化。另外，PVDF所利用的有机溶剂虽然具有分散性好的特点，但易挥发、易燃易爆、且毒性大，严重污染大气环境。与有机溶剂型粘合剂相比，水基型粘合剂具有无溶剂释放，符合环境要求，成本低，不燃，使用安全等特点，成为粘合剂行业的重要发展方向。目前常用的水基粘结剂为羧甲基纤维素钠(CMC)，由于其富含的羧基官能团能与Si表面的SiO2形成H键能使得Si减少体积膨胀对Si的影响,使得Si负极的循环性能相对于PVDF大幅提高(Electrochem.Solid. St. 10 (2007) : A17-A20)。近来，I. Kovalenko 等人在 Science 上提出一种新型的绿色粘结剂，相比CMC，更高的羧基含量及更大的强度使得比CMC在Si负极中有更好的电化学性能(Science 7(2011) : 75-79)。寻求一种高效、绿色的新型粘结剂以满足高容动力电池商业化的需求是推动Si负极商业化进程最直接最有效的一种手段。
技术实现思路
本专利技术提出用价格低廉、绿色环保的水溶性的壳聚糖及其衍生物来代替传统的PVDF和CMC，提供一种绿色环保的新型锂离子电池用粘结剂。本专利技术的另一个目的是提供含上述粘结剂的锂离子电池电极。本专利技术新型壳聚糖及其衍生物粘结剂的化学结构如式I所示CH2O—-X -' NH2 —CH2OH I 壳聚糖衍生物I型 Inh壳聚糖衍生物11型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池电极材料用粘结剂，其特征在于所述的粘结剂为式I所示的壳聚糖及其衍生物，分散体系为去离子水或1%的醋酸？水混合体系；其中，衍生物I型的X选自各种烃类酰基、芳香酰基、烷基和芳香基；衍生物II型的Y选自烷烃类酰基和芳香酰基。FDA00001884397800011.jpg

【技术特征摘要】
1.ー种锂离子电池电极材料用粘结剂，其特征在于所述的粘结剂为式I所示的壳聚糖及其衍生物，分散体系为去离子水或1%的醋酸-水混合体系；2.按照权利要求I所述的锂离子电池电极材料用粘结剂，其特征在于所述的壳聚糖及其衍生物的粘度范围为50 lOOOcps。3.权利要求I所述的壳聚糖及其衍生物作为粘结剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：张灵志，岳鹿，仲皓想，
申请(专利权)人：中国科学院广州能源研究所，
类型：发明
国别省市：