[發(fā)明專利]鋰離子電池用超支化水溶型鋰離子電池粘結(jié)劑及制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911424779.9
• 申請(qǐng)日: 2019-12-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111180732A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 雒香;陳育行;王爭(zhēng);陳華鑫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市研一新材料有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H01M4/62
• 分類號(hào): H01M4/62;H01M10/0525;C08G83/00
• 代理公司: 深圳市中知專利商標(biāo)代理有限公司 44101
• 代理人: 孫皓;呂曉蕾

本發(fā)明涉及一種鋰離子電池用超支化水溶型鋰離子電池粘結(jié)劑及制備方法，其特征在于所述粘結(jié)劑為N,N?亞甲基雙丙烯酰胺和氨乙基哌嗪的共聚物，在25.0℃下的特性粘度為120?820mL/g；它由如下的步驟制備：將5?75％的N,N?亞甲基雙丙烯酰胺于裝有磁力攪拌子的反應(yīng)器中，加入相應(yīng)量的去離子水，混合均勻并加入1?35％的氨乙基哌嗪，密封反應(yīng)器且置于20℃～25℃的恒溫水浴中，攪拌反應(yīng)3～8小時(shí)后，得到反應(yīng)溶液，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀懸蒸濃縮后，用沉淀劑反復(fù)沉淀洗滌3次，得粘稠聚合物；將粘稠聚合物于60℃真空烘箱中干燥24h，得到淡黃色固體聚合物，再以9ml中1g的量加入去離子水中溶解，得到10wt％的超支化水溶型鋰離子電池粘結(jié)劑。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種鋰離子電池用超支化水溶型鋰離子電池粘結(jié)劑及制備方法，它屬于鋰離子電池材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是鋰離子二次電池用電極材料粘接技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

鋰離子電池具有比能量高、自放電小、使用壽命長(zhǎng)、綠色無(wú)污染等突出優(yōu)點(diǎn)已被廣泛的應(yīng)用于便攜電子產(chǎn)品和電動(dòng)汽車中。隨著社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步，鋰離子電池的進(jìn)一步應(yīng)用亟需提高能量密度，開(kāi)發(fā)高比容量的電極材料是有效途徑之一。在負(fù)極材料中，目前商業(yè)化的主要是碳材料，其理論比容量較低，約為372mAh·g-1。而硅因具有高的理論比容量(約3579mAh·g-1)而受到越來(lái)越多的關(guān)注，它被認(rèn)為是最有可能替代石墨負(fù)極的材料之一。然而硅在嵌/脫鋰過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生約300％的體積變化，巨大的體積變化會(huì)造成硅電極的粉化剝落，使硅顆粒之間以及硅與集流體之間失去電接觸。除了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)外，粘結(jié)劑在硅負(fù)極的應(yīng)用中占據(jù)了重要地位，因高分子結(jié)構(gòu)的強(qiáng)大內(nèi)聚力，可有效的抑制極片的膨脹效應(yīng)。

目前鋰離子電池最常用粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯(PVDF)粘結(jié)劑。采用PVDF作為粘結(jié)劑，溶解PVDF所用到的有機(jī)溶劑如氮甲基吡咯烷酮(NMP)對(duì)環(huán)境和人體有害，且價(jià)格昂貴。同時(shí)，PVDF作為粘結(jié)劑在電解液中易溶脹，且充放電循環(huán)時(shí)石墨負(fù)極、硅基負(fù)極體積反復(fù)膨脹收縮，導(dǎo)致活性物質(zhì)易脫落，電池性能急劇下降。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于提供一種具有較為合適的特性粘度，在電極極片制作過(guò)程和循環(huán)過(guò)程中保持活性材料間以及和集流體間的粘接作用的鋰離子電池用超支化水溶型鋰離子電池粘結(jié)劑及制備方法。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種鋰離子電池用超支化水溶型鋰離子電池粘結(jié)劑，它為N,N-亞甲基雙丙烯酰胺和氨乙基哌嗪的共聚物，在25.0℃下的特性粘度為120-820mL/g；且由如下的步驟制備：

A、原料準(zhǔn)備：稱取N,N-亞甲基雙丙烯酰胺和氨乙基哌嗪，其中N,N-亞甲基雙丙烯酰胺重量百分比為5-75％，氨乙基哌嗪的重量百分比為：1-35％，其余為去離子水；

B、將N,N-亞甲基雙丙烯酰胺于裝有磁力攪拌子的反應(yīng)器中，加入相應(yīng)量的去離子水，混合均勻，在磁力攪拌下，加入氨乙基哌嗪，密封反應(yīng)器；

C、將反應(yīng)器至于具有20℃～25℃的恒溫水浴中，攪拌反應(yīng)3～8小時(shí)后，得到淡黃色的粘稠反應(yīng)溶液，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀懸蒸濃縮后，用沉淀劑進(jìn)行沉淀，反復(fù)沉淀洗滌3次，除去未反應(yīng)單體或反應(yīng)低聚物，獲得粘稠聚合物；

D、將上述粘稠聚合物于60℃真空烘箱中干燥24h，得到淡黃色固體聚合物；

E、稱取上述淡黃色固體聚合物粉末去離子水中，淡黃色固體聚合物粉末與去離子水的重量比1：9，靜置至淡黃色固體聚合物粉末完全溶解，即得到10wt％的超支化水溶型鋰離子電池粘結(jié)劑；

F、浸泡：超支化水溶型鋰離子電池粘結(jié)劑70℃浸泡7天，電解液溶脹＜8％。

所述沉淀劑為丙酮或乙醚或甲醇或乙醇。

在B步驟中，將N,N-亞甲基雙丙烯酰胺于裝有磁力攪拌子的反應(yīng)器中，以0.1g/ml的比例加入的去離子水，混合均勻，在磁力攪拌下，加入氨乙基哌嗪，密封反應(yīng)器。