锂离子电池水溶型粘接剂及其制备方法、电极极片及电池技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池水溶型粘接剂及其制备方法、电极极片及电池，要解决的技术问题是提高锂离子电池的高温存储和高温循环性能，降低成本。本发明专利技术的锂离子电池水溶型粘接剂，按质量百分比：由式1单体5～75％，式2单体1～35％，式3单体5～65％，组成多元共聚物。本发明专利技术的方法，将式1单体、式2单体、式3单体混合得到溶液，加入引发剂，得到聚合产物，用碱水溶液中和，得到锂离子电池水溶型粘接剂。本发明专利技术的锂离子电池电极极片和锂离子电池，粘接剂锂离子电池水溶型粘接剂。本发明专利技术与现有技术相比，具有较好的分散性能和浆料稳定性，助于粘结强度提升，较低的电解液溶胀特性赋予粘结剂一定的耐高温性能，制备方法简单，成本低。

Water soluble adhesive for lithium ion battery and its preparation method, electrode sheet and battery

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池水溶型粘接剂及其制备方法、电极极片及电池
本专利技术涉及一种锂离子电池材料及其制备方法，以及电极极片和电池，特别是一种锂离子二次电池粘结剂及其制备方法、采用该粘结剂的电极极片和锂离子电池。
技术介绍
目前，锂离子电池在移动电子产品，电动汽车行业和其他循环能源系统中被认为是最具前景的移动储能电池。锂离子电池常用粘结剂为聚偏氟乙烯PVDF和苯乙烯-丁二烯乳液SBR粘结剂。采用PVDF作为粘结剂，溶解PVDF所用的有机溶剂如氮甲基吡咯烷酮NMP对环境和人体有害，且价格昂贵。采用SBR作为粘结剂，必须同时添加纤维素CMC作为增稠剂，但CMC粘性一般，且脆性大、柔顺差，充放电时电极极片易龟裂。同时，SBR作为粘结剂电解液溶胀大，且其基于点-点粘结机理应用于石墨负极、硅基新型负极时，因充放电循环时石墨负极、硅基负极体积反复膨胀收缩，使得粘结剂极易失去粘结性，导致容量损失，尤其高温存储和高温循环性能劣化。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种锂离子电池水溶型粘接剂及其制备方法、电极极片及电池，要解决的技术问题是提高锂离子电池的高温存储和高温循环性能，降低成本。本专利技术采用以下技术方案：一种锂离子电池水溶型粘接剂，由结构式为式1单体、结构式为式2单体和结构式为式3单体，按质量百分比：式1单体5～75％，式2单体1～35％，式3单体5～65％，组成多元共聚物，所述式1为：CHR11＝CHR12-CN，R11为H、Cl、Br或-CH3，R12为H、Cl、Br、-CH3或-C6H4-；所述式2为：CHR21＝CHR22-CONR23R24，R21为H或-CH3，R22为H或-C6H5，R23为H、-C6H7或-Cn-1CH3，n为1～19的整数，R24为H、-C(CH3)2CH2-SO3M、-(CH2)mSO3P或-(CH2)n-1CH3；M为Li、Na或K,P为Li或Na，m为0～14的整数；所述式3为：CHR31＝COOR32，R31为H或CH3，R32为H或M，M为Li、Na或K。本专利技术的式1单体为：丙烯酸、甲基丙烯腈或丙烯腈；所述式2单体为：N,N～二乙基丙烯酰胺、丙烯酰胺或2-丙烯酰胺-2-苯基乙磺酸；所述式3单体为：丙烯腈、丙烯酸钠、丙烯酸或甲基丙烯酸。本专利技术的式1单体、式2单体和式3单体的质量百分比为：式1单体10～75％、式2单体1～35％、式3单体10～55％。一种锂离子电池水溶型粘结剂的制备方法，包括以下步骤：一、将溶剂在转速为100～300rpm的搅拌状态下，通入纯度≥99.9％氮气，流量为2000～4000L/H，0.5～2H后，按质量百分比：式1单体5～75％、式2单体1～35％、式3单体5～65％，加入到溶剂中，持续通入氮气，搅拌3～10h，混合均匀得到溶液，溶液的质量浓度为10～30％；所述溶剂为水溶性溶剂：水、异丙醇或丁二醇；所述式1为：CHR11＝CHR12-CN，R11为H、Cl、Br或-CH3，R12为H、Cl、Br、-CH3或-C6H4-；所述式2为：CHR21＝CHR22-CONR23R24，R21为H或-CH3，R22为H或-C6H5，R23为H、-C6H7或-Cn-1CH3，n为1～19的整数，R24为H、-C(CH3)2CH2-SO3M、-(CH2)mSO3P或-(CH2)n-1CH3；M为Li、Na或K,P为Li或Na，m为0～14的整数；所述式3为：CHR31＝COOR32，R31为H或CH3，R32为H或M，M为Li、Na或K；二、保持氮气氛围下，将溶液以1～2℃/min的升温速度，升温至30～85℃温度，加入0.1～1％引发剂，保持温度稳定，反应5～10小时，得到聚合产物；所述引发剂为有机过氧化物引发剂、无机过氧化物引发剂或氧化还原引发剂；所述有机过氧化物引发剂为过氧化苯甲酰或过氧化二异丙苯；所述无机过氧化物引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠或过硫酸钾；所述氧化还原引发剂为过硫酸铵与亚硫酸钠，或过硫酸铵与亚硫酸氢钠；三、将聚合产物在50～80℃下，用碱水溶液中和至pH为7.5，得到锂离子电池水溶型粘接剂；所述碱水溶液为氢氧化锂、氢氧化钠，碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或两种水溶液。本专利技术的步骤二后，将聚合产物在60～80℃下，减压至真空度低于0.1MPa。本专利技术的步骤三碱水溶液质量浓度为5～20％。本专利技术的式1单体为：丙烯酸、甲基丙烯腈、丙烯腈；所述式2单体为：N,N～二乙基丙烯酰胺、丙烯酰胺或2-丙烯酰胺-2-苯基乙磺酸；所述式3单体为：丙烯腈、丙烯酸钠、丙烯酸或甲基丙烯酸。本专利技术的式1单体、式2单体和式3单体的质量百分比为：式1单体10～75％、式2单体1～35％、式3单体10～55％。一种锂离子电池电极极片，含有粘接剂，所述粘接剂为本专利技术的锂离子电池水溶型粘接剂。一种锂离子电池，设有电极，所述电极含有本专利技术的锂离子电池水溶型粘接剂。本专利技术与现有技术相比，式1单体5～75％，式2单体1～35％，式3单体5～65％，组成多元共聚物，水溶型聚合物分子链特征赋予其面-面粘结机理，形成网状粘结，增强活性材料之间、活性材料与基材之间粘结力，具有较好的分散性能和浆料稳定性，助于粘结强度提升，较低的电解液溶胀特性赋予粘结剂一定的耐高温性能，制备方法简单，成本低，易于实现工业化生产。附图说明图1是实施例静置48小时后流变曲线图。图2是实施例和对比例剥离强度对比示意图。图3是实施例和对比例60℃高温循环曲线图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术的锂离子电池水溶型粘接剂(粘结剂)，由结构式为式1单体、结构式为式2单体和结构式为式3单体，按质量百分比：式1单体5～75％，式2单体1～35％，式3单体5～65％，组成多元共聚物，其中，式1为：CHR11＝CHR12-CN，R11为H、Cl、Br或-CH3，R12为H、Cl、Br、-CH3或-C6H4-。式1单体含有-CN官能团，可赋予粘结剂高的粘结力。式1质量比例低于5％时粘结力低，式1质量比例高于75％时，影响粘结剂的水溶性。式1单体为：丙烯酸、甲基丙烯腈或丙烯腈。式2为：CHR21＝CHR22-CONR23R24，R21为H或-CH3，R22为H或-C6H5，R23为H、-C6H7或-Cn-1CH3；n为1～19的整数，R24为H、-C(CH3)2CH2-SO3M、-(CH2)mSO3P或-(CH2)n-1CH3；M为Li、Na或K,P为Li或Na，m为0～14的整数。式2单体含有-CO-N官能团，可赋予粘结剂高的粘结力和柔韧性。式2单体质量比例低于1％时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池水溶型粘接剂，其特征在于：所述锂离子电池水溶型粘接剂，由结构式为式1单体、结构式为式2单体和结构式为式3单体，按质量百分比：式1单体5～75％，式2单体1～35％，式3单体5～65％，组成多元共聚物，/n所述式1为：CHR

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池水溶型粘接剂，其特征在于：所述锂离子电池水溶型粘接剂，由结构式为式1单体、结构式为式2单体和结构式为式3单体，按质量百分比：式1单体5～75％，式2单体1～35％，式3单体5～65％，组成多元共聚物，
所述式1为：CHR11＝CHR12-CN，
R11为H、Cl、Br或-CH3，
R12为H、Cl、Br、-CH3或-C6H4-；
所述式2为：CHR21＝CHR22-CONR23R24，
R21为H或-CH3，
R22为H或-C6H5，
R23为H、-C6H7或-Cn-1CH3，n为1～19的整数，
R24为H、-C(CH3)2CH2-SO3M、-(CH2)mSO3P或-(CH2)n-1CH3；M为Li、Na或K,P为Li或Na，m为0～14的整数；
所述式3为：CHR31＝COOR32，
R31为H或CH3，
R32为H或M，M为Li、Na或K。


2.根据权利要求1所述的锂离子电池水溶型粘接剂，其特征在于：所述式1单体为：丙烯酸、甲基丙烯腈或丙烯腈；所述式2单体为：N,N～二乙基丙烯酰胺、丙烯酰胺或2-丙烯酰胺-2-苯基乙磺酸；所述式3单体为：丙烯腈、丙烯酸钠、丙烯酸或甲基丙烯酸。


3.根据权利要求1所述的锂离子电池水溶型粘接剂，其特征在于：所述式1单体、式2单体和式3单体的质量百分比为：式1单体10～75％、式2单体1～35％、式3单体10～55％。


4.一种锂离子电池水溶型粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
一、将溶剂在转速为100～300rpm的搅拌状态下，通入纯度≥99.9％氮气，流量为2000～4000L/H，0.5～2H后，按质量百分比：式1单体5～75％、式2单体1～35％、式3单体5～65％，加入到溶剂中，持续通入氮气，搅拌3～10h，混合均匀得到溶液，溶液的质量浓度为10～30％；
所述溶剂为水溶性溶剂：水、异丙醇或丁二醇；
所述式1为：CHR11＝CHR12-CN，
R11为H、Cl、Br或-CH3，
R12为H、Cl、Br、-CH3或-C6H4-；
所述式2为：CHR21＝CHR22-CONR23R24，
R21为H或-CH3，
R22为H或-C6...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊，岳敏，黄绵彬，王伟华，梁华晴，吴家亮，
申请(专利权)人：宣城研一新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34