[發(fā)明專利]一種支化交聯(lián)型聚酰胺酸溶液、聚酰亞胺粘合劑及其制備方法和應(yīng)用

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202210465436.2
• 申請日: 2022-04-29
• 公開（公告）號: CN114805804A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賈南方;王杰
• 申請（專利權(quán)）人: 北京宇程科技有限公司
• 主分類號: C08G73/10
• 分類號: C08G73/10;C09J179/08;H01M4/62
• 代理公司: 北京格允知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11609
• 代理人: 劉曉

一種支化交聯(lián)型聚酰胺酸溶液、聚酰亞胺粘合劑及其制備方法和應(yīng)用，涉及電極材料領(lǐng)域，該支化交聯(lián)型聚酰胺酸溶液中聚酰胺酸分子鏈上含有強(qiáng)極性基團(tuán)，整個分子鏈呈支化交聯(lián)形態(tài)；所述強(qiáng)極性基團(tuán)為羥基基團(tuán)、羧基基團(tuán)、磺酸基團(tuán)、三氟甲基、氰基基團(tuán)中的至少一種；該支化交聯(lián)型聚酰胺酸溶液的固含量為0.5～50wt％，特性粘度為0.1～6.63dL/g。本發(fā)明提供的強(qiáng)極性、支化交聯(lián)結(jié)構(gòu)的聚酰胺酸溶液制備得到的聚酰亞胺粘合劑具有更強(qiáng)的粘結(jié)力，使得電極材料組分之間相互作用更強(qiáng)，粘合性能及包覆性能更好，漿料分散更均勻；包含該聚酰亞胺粘合劑的鋰離子電池極片所組裝的鋰離子電池具有更為優(yōu)異的循環(huán)性能、倍率性能和安全性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電極材料領(lǐng)域，特別涉及一種支化交聯(lián)型聚酰胺酸溶液、聚酰亞胺粘合劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

21世紀(jì)以來，鋰離子電池(Lithium Ion Batteries,LIBs)因具有高能量密度、大倍率性能和綠色環(huán)保等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于各種便攜式電子設(shè)備、動力汽車、儲能電站和電動工具等領(lǐng)域。但是近年來LIBs安全事故頻發(fā)，其安全問題已成為社會關(guān)注的熱點問題，LIBs朝著大容量、高比能、高安全性的方向發(fā)展已經(jīng)是一個必然的趨勢。

LIBs主要包括正極、負(fù)極、電解液和隔膜四大部分，其中，正極和負(fù)極由粉狀活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘合劑及集流體組成；粘合劑是將活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和集流體緊密連接的主要載體，還具有均勻分散正負(fù)極組分、承受電極體積膨脹、減少活性材料與電解液界面副反應(yīng)等作用。高性能粘合劑應(yīng)該同時具有強(qiáng)大的粘合作用、耐受電解液溶脹和腐蝕、高的拉伸強(qiáng)度、良好的柔韌性、優(yōu)異的耐高溫性能、良好的化學(xué)及電化學(xué)穩(wěn)定性、環(huán)境友好等多種性能。但是，目前廣泛使用的粘合劑，如聚偏氟乙烯(PVDF)的均聚物或共聚物等，大多存在粘結(jié)性能差、在電解液中過度溶脹、力學(xué)強(qiáng)度低、高溫軟化等缺點，反復(fù)充放電循環(huán)后可能導(dǎo)致電極材料組分連接失效、電極結(jié)構(gòu)坍塌、電池安全性能差等問題。

為了解決常規(guī)粘合劑存在的問題，專利CN106220779A(申請?zhí)?01610677774.7)提供了一種丙烯腈共聚物粘合劑，該共聚物以丙烯腈為主體，加入丙烯酸酯類單體、丙烯酰胺類單體、丙烯酸鹽單體進(jìn)行共聚，通過強(qiáng)大的分子間相互作用在一定程度上提高了粘合性能，同時粘合劑具有良好的柔韌性和電解液浸潤性；但是由于該粘合劑采用丙烯腈、丙烯酸酯、丙烯酰胺和丙烯酸鹽類單體聚合而成，因而其耐熱性能、粘合強(qiáng)度及機(jī)械性能仍然有待進(jìn)一步提高。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的一個或者多個技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種支化交聯(lián)型聚酰胺酸溶液、聚酰亞胺粘合劑及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明首先提供了一種強(qiáng)極性、支化交聯(lián)結(jié)構(gòu)的聚酰胺酸溶液，該聚酰胺酸溶液制備得到的聚酰亞胺粘合劑具有更強(qiáng)的粘結(jié)力，使得電極材料組分之間相互作用更強(qiáng)，粘合性能及包覆性能更好，漿料分散更均勻；包含該聚酰亞胺粘合劑的鋰離子電池極片所組裝的鋰離子電池具有更為優(yōu)異的循環(huán)性能、倍率性能和安全性能。

本發(fā)明第一方面提供了一種支化交聯(lián)型聚酰胺酸溶液，所述聚酰胺酸分子鏈上含有強(qiáng)極性基團(tuán)，整個分子鏈呈支化交聯(lián)形態(tài)；

所述強(qiáng)極性基團(tuán)為羥基基團(tuán)、羧基基團(tuán)、磺酸基團(tuán)、三氟甲基、氰基基團(tuán)中的至少一種；

所述聚酰胺酸溶液的固含量為0.5～50wt％，特性粘度為0.1～6.63dL/g。

本發(fā)明第二方面提供了上述第一方面所述的支化交聯(lián)型聚酰胺酸溶液的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：

(1)將二元酸酐和二元胺在極性溶劑中進(jìn)行縮聚反應(yīng)，得到線性聚酰胺酸溶液；其中，所述二元胺包含普通型二元胺和功能型二元胺；

(2)向所述線性聚酰胺酸溶液中加入多元胺進(jìn)行反應(yīng)，得到支化交聯(lián)型聚酰胺酸溶液。