[發(fā)明專利]聚丙烯腈?丙烯酸高分子材料制備方法及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410218592.4
• 申請日: 2014-05-22
• 公開（公告）號: CN105085796B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宮麗媛;陳坤
• 申請（專利權(quán)）人: 北京萬源工業(yè)有限公司
• 主分類號: C08F220/46
• 分類號: C08F220/46;C08F220/06;H01M4/62
• 代理公司: 核工業(yè)專利中心11007
• 代理人: 程旭輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電池制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種聚丙烯腈-丙烯酸高分子材料制備方法及其在電池中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

鋰離子電池在手機(jī)、筆記本電腦、攝像機(jī)等電子通訊領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用并占據(jù)了主導(dǎo)地位。負(fù)極作為鋰離子電池的重要組成部分，其負(fù)極中的膠黏劑在最近的10年里，越來越受到廣泛的重視，是鋰離子電池今后發(fā)展的重點。在鋰離子電池中，由高分子組成的膠黏劑將活性物質(zhì)與集流體很好的粘合，為電子的轉(zhuǎn)移提供軌道。由于膠黏劑材料被發(fā)現(xiàn)是加強(qiáng)負(fù)極材料，特別是高理論容量例如硅及其復(fù)合物的電化學(xué)性能表現(xiàn)能力的主要因素；尋求高效的膠黏劑就越來越值得重視。

目前，大量的高分子聚合物被視為可應(yīng)用與負(fù)極粘合劑。但單一的一種單體聚合物會在某些方面存在如導(dǎo)電性，粘合性及延展性的不足，因此聚合形成具有多種特性的多單體聚合物就成為本發(fā)明的前提條件。聚丙烯酸被認(rèn)為使用良好的負(fù)極粘合劑已經(jīng)被市場認(rèn)可，在聚丙烯酸羧基基礎(chǔ)上，聚合物反應(yīng)鏈中加入腈基官能團(tuán)，提升粘合劑本身的導(dǎo)電性和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成是本發(fā)明的開發(fā)依據(jù)。

在現(xiàn)有技術(shù)中，已經(jīng)有人采用了聚丙烯酸作為粘合用的材料。例如，我國專利申請CN101735467B公開了一種熱交聯(lián)聚丙酸酯作為粘合用的材料的制造方法。雖然聚丙烯酸比其他的粘合劑材料的性質(zhì)要好，但單純采用聚丙烯酸粘合劑制得的負(fù)極漿料徒步性能不是很穩(wěn)定，極片的粘合力不是很高，使負(fù)極極片不能穩(wěn)定發(fā)揮其性能。因此，有必要研制出一種既有聚丙烯酸特性，又能輔助它不足的新型高分子共聚物粘合劑，進(jìn)一步改善鋰離子電池負(fù)極的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種既有聚丙烯酸特性，又能輔助它不足的新型高分子共聚物粘合劑。本發(fā)明還有一個目的是提供上述新型高分子共聚物粘合劑在電池制造中的應(yīng)用。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為，一種聚丙烯腈-丙烯酸高分子材料的制備方法，具體包括以下步驟：

步驟1，稱取物料，按照68.95-69.55：0.9-0.3：0.1-0.23：10-25：5-20的質(zhì)量比稱取蒸餾水、乳化劑端羥基封閉的非離子助劑、無機(jī)過氧化物引發(fā)劑、丙烯腈、丙烯酸，以備以下步驟混合使用；

步驟2，分散階段，在蒸餾水中加入作為乳化劑端羥基封閉的非離子助劑的溶液和純丙烯酸液體，勻速攪拌，并將溶液加熱到65℃；

步驟3，引發(fā)階段，在65℃的勻速攪拌條件下在30-35min內(nèi)將無機(jī)過氧化物引發(fā)劑溶液勻速滴入步驟2制得的溶液中；

步驟4，乳化階段，在65℃的勻速攪拌條件下在50-70min內(nèi)將丙烯腈液體勻速滴入步驟3制得的溶液中，加入后繼續(xù)攪拌2小時；

步驟5，陳化階段，將步驟4的制得的白色乳狀液體升溫至70℃，再攪拌1小時后烘干得粘合劑固體粉末，即為聚丙烯腈-丙烯酸高分子材料。

所述步驟2中，端羥基封閉的非離子助劑為十二烷基硫酸鈉；

所述步驟3中，無機(jī)過氧化物引發(fā)劑為過硫酸鉀，此時各組分質(zhì)量配比為68.95-69.55：0.9-0.3：0.15：10-25：5-20

所述步驟2和4中，丙烯酸和丙烯腈為99.9％純度的純液體；

上述聚丙烯腈-丙烯酸高分子材料在電池中的應(yīng)用，包括以下步驟：

步驟1，制膠，將依據(jù)上述步驟制得聚丙烯腈-丙烯酸高分子材料和甲基吡咯烷酮按照5:95的質(zhì)量比攪拌，混合成膠體；

步驟2，制漿，將膠體、負(fù)極活性物質(zhì)和導(dǎo)電劑混合，制得漿料；

步驟3，負(fù)極極片制作，將制備好的漿料均勻地涂在集流體上，烘干之后即為負(fù)極極片。

所述步驟2中，負(fù)極活性物質(zhì)為鈦酸鋰，導(dǎo)電劑為乙炔黑時，膠體、負(fù)極活性物質(zhì)和導(dǎo)電劑的質(zhì)量比為5：90：5。

所述步驟2中，負(fù)極活性物質(zhì)為納米硅，導(dǎo)電劑為碳纖維時，膠體、負(fù)極活性物質(zhì)和導(dǎo)電劑的質(zhì)量比為15：80：5。

所述步驟2中，負(fù)極活性物質(zhì)為石墨，導(dǎo)電劑為碳纖維時，膠體、負(fù)極活性物質(zhì)和導(dǎo)電劑的質(zhì)量比為8：90：2。

本發(fā)明通過應(yīng)用新型膠黏劑聚丙烯腈-丙烯酸，制備負(fù)極極片。采用標(biāo)準(zhǔn)制備負(fù)極扣式電池方法進(jìn)行測試。此新型材料在負(fù)極漿料制備過程中，不會產(chǎn)生對人有害的毒性，不存在漿料涂布性不好的缺點。增加負(fù)極極片的穩(wěn)定性，適用于制備高功率型鋰離子動力電池。

附圖說明

圖1為實施例1中制備的粘合劑固體粉末的XRD圖譜。

圖2為實施例1中制備的膠黏劑粉末的FT-IR圖譜。