[發明專利]一種含正極材料的導電樹脂的制備方法

有效

• 申請號: 201711028778.3
• 申請日: 2017-10-29
• 公開（公告）號: CN107828009B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 林炳旺;劉學
• 申請（專利權）人: 山東森久生物材料有限公司
• 主分類號: C08F212/36
• 分類號: C08F212/36;C08F212/08;C08F220/14;C08F2/20;C08F2/44;C08K3/32;C08K3/04;C08K3/24;C08K3/08;C08J9/28;B01J20/26;B01J20/28
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本發明公開了一種含正極材料的導電樹脂制備方法，具體來說是一種通過三相懸浮聚合方法制備含有鋰電池正極材料的高分子樹脂制備工藝，該樹脂還具有導電的特征。本發明的樹脂能夠用在鋰電池中作為正極材料，也能夠用于電滲析裝置中作為電極對鋰和其它金屬元素進行分離。

技術領域

本發明公開了一種含正極材料的導電樹脂制備方法，具體來說是一種通過三相懸浮聚合方法制備含有鋰電池正極材料的高分子樹脂制備工藝，該樹脂還具有導電的特征。

背景技術

離子交換與吸附樹脂是一種功能高分子材料，廣泛應用在制藥、食品、環境、冶金、水處理等行業。陽離子交換樹脂是其中的一種，一般在樹脂的骨架結構上含有磺酸基和羧基類功能基團。采用陽離子交換樹脂對水中的陽離子進行交換，存在交換選擇性的問題。通常情況下，在采用陽離子交換樹脂對各種金屬元素進行分離時，鋰離子的選擇性交換能力是較差的。

為了改善樹脂對鋰離子交換的選擇性，通常采用功能化的特種樹脂，一般有兩類物質對鋰離子有較好的交換或吸附選擇性：一類是含冠醚結構的功能基團，如樹脂帶有12-冠-4醚結構，利用12-冠-4的空間結構絡合鋰離子；另一類是樹脂中帶有金屬氧化物結構，利用金屬氧化物的晶格對鋰離子有較好的空間吸附作用。但這另類產品在工業化過程中均存在問題，冠醚類樹脂選擇性較好，但冠醚的合成成本較高，導致樹脂的成本非常高，間接影響使用；另一類帶金屬氧化物類的樹脂在用酸堿再生或氧化還原再生時，金屬氧化物流失嚴重，導致樹脂衰減較快，使用壽命較短。

在此背景下，本發明將正極材料和導電體聚合至樹脂結構中，將樹脂進行功能化，得到的聚合物樹脂材料具有正極材料的特征，從而即可用作鋰電池正極材料，也可以用在電滲析中作為電極使用。

發明內容

針對現有樹脂材料對鋰的吸附選擇性差、使用壽命短的、污染嚴重的問題，本發明提供了一種含正極材料的導電樹脂制備新工藝。

為了實現上述目的，本申請采取的技術手段如下：

一種含正極材料的導電樹脂制備方法，具體步驟為：

1)在單體和交聯劑中，加入引發劑和交聯劑，混合均勻；

2)在步驟1)制備的混合物中，加入正極材料粉末和導電體粉末，混合均勻，制成分散相；

3)將步驟2)制備的分散相加入到含有分散劑的水溶液或鹽溶液連續相中，攪拌，調整粒度，在50～120℃下，聚合1～20h，進行后處理，即得含正極材料的導電樹脂。

所述的引發劑用量為單體和交聯劑總重量0.1～5％；致孔劑用量為單體和交聯劑總重量10～200％；正極材料粉末為單體和交聯劑總重量10～200％；導電體材料粉末為單體和交聯劑總重量5～100％；

所述的正極材料選自磷酸鐵鋰類、錳酸鋰、鈦酸鋰類中的一種或幾種組合；所述的磷酸鐵鋰類指Li_xFe_yMe_zPO₄，鈦酸鋰類指Li_xMe_yTi_zO₁₂，Me指金屬元素。

優選正極材料粉末的粒徑不超過5um、堆積密度不大于2g/cm³。

所述的導電體包括能在電流下傳導電子的物質。金屬或非金屬，固態或液態的導電物質。

優選金屬粉末、石墨粉、炭黑粉、半導體粉末；

更優選的是銀粉、銅粉、鋁粉、鐵粉、石墨粉、炭黑粉中的一種或幾種組合。

所選的導電體粉末粒徑不超過5um、堆積密度不大于2g/cm³。更優選的導電體粒徑小于 3um，堆積密度不大于1.5g/cm³。