水性粘结剂及其应用制造技术

本发明专利技术提供了一种水性粘结剂及其应用，所述水性粘结剂包括儿茶酚羧酸类化合物改性的壳聚糖，所述儿茶酚羧酸类化合物包括左旋多巴、α

【技术实现步骤摘要】
水性粘结剂及其应用


[0001]本专利技术属于电池
，涉及一种水性粘结剂，尤其涉及一种水性粘结剂及其应用。

技术介绍

[0002]随着新能源汽车的高速发展，现有商业化正负极材料明显无法满足锂离子电池在能量密度方面需求，尤其是石墨负极材料实际比容量已经接近理论比容量，硅负极材料由于较高的理论比容量(4200mAh/g)成为最有前途的下一代锂离子电池负极材料。
[0003]但是，硅在嵌脱锂过程中巨大的体积变化，严重影响了电池的使用寿命。商业化的CMC(羧甲基纤维素钠)与SBR(丁苯乳液)的混合体系，以及PVDF(聚偏氟乙烯)作为粘结剂，显然不能在硅负极体积变化时，发挥较好的粘结效果。
[0004]基于以上研究，如何提供一种水性粘结剂，能在硅负极体积变化时，发挥较好的粘结效果，显著提升硅负极体系锂离子电池的容量和循环性能，成为了目前迫切需要解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种水性粘结剂及其应用，尤其涉及一种用于硅负极的水性粘结剂及其应用，所述水性粘结剂用于硅负极中，能解决硅在嵌脱锂过程中体积变化导致硅负极开裂的问题，使硅负极在循环过程中，具有优异的电化学性能。
[0006]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种水性粘结剂，所述水性粘结剂包括儿茶酚羧酸类化合物改性的壳聚糖，所述水性粘结剂的结构式如下：
[0008][0009]其中，X由儿茶酚羧酸类化合物而定；
[0010]本专利技术所述儿茶酚羧酸类化合物的结构通式如下：
[0011][0012]所述儿茶酚羧酸类化合物包括左旋多巴、α
‑
甲基多巴、屈昔多巴、3,4
‑
二氢咖啡酸、二羟基桂皮酸、二羟苯乙酸、原儿茶酸、3,4
‑
二氢扁桃酸或大黄酸中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制的组合包括左旋多巴和α
‑
甲基多巴的组合，屈昔多巴和3,4
‑
二氢咖啡酸的组合，左旋多巴和屈昔多巴的组合，或原儿茶酸和3,4
‑
二氢扁桃酸的组合。
[0013]所述儿茶酚羧酸类化合物为两种物质的组合时，任意两种所述儿茶酚羧酸类化合物的摩尔比为1:(0.5至2.5)，例如可以是1:0.5、1:1、1:1.5、1:2或1:2.5，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0014]本专利技术所述水性粘结剂为儿茶酚羧酸类化合物改性的壳聚糖，相比于传统的粘结剂具有更好的粘结强度，在体系体积变化时，能发挥优异的粘结作用，不会使体系开裂而导致掉粉的问题，同时在液体中同样可以具有良好的粘接力，保持负极在电解液中的良好粘接稳定性。
[0015]优选地，所述儿茶酚羧酸类化合物包括左旋多巴、α
‑
甲基多巴或二羟基桂皮酸中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制的组合包括左旋多巴和α
‑
甲基多巴的组合，或二羟基桂皮酸和α
‑
甲基多巴的组合，优选为二羟基桂皮酸。
[0016]优选地，所述水性粘结剂的重均分子量为100000至1000000，例如可以是100000、500000或1000000，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为200000至500000。
[0017]本专利技术所述水性粘结剂的制备方法包括如下步骤：
[0018]混合儿茶酚羧酸类化合物和壳聚糖，经反应，透析，浓缩和烘干后得到所述水性粘结剂。
[0019]优选地，所述混合包括儿茶酚羧酸类化合物溶于盐酸溶液，再混入壳聚糖和催化剂得分散液。
[0020]优选地，所述壳聚糖和儿茶酚羧酸类化合物的质量比为1:(0.5至1.5)，例如可以是1:0.5、1:1或1:1.5，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0021]优选地，所述盐酸溶液的质量分数为1wt％至5wt％，例如可以是1wt％、2wt％、3wt％、4wt％或5wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0022]优选地，基于所述分散液的质量，所述儿茶酚羧酸类化合物的含量为4wt％至6wt％，例如可以是4wt％、5wt％或6wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0023]优选地，所述儿茶酚羧酸类化合物与催化剂的质量比为1:(0.1至0.3)，例如可以是1:0.1、1:0.2或1:0.3，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0024]优选地，所述催化剂包括1
‑
(3
‑
二甲氨基丙基)
‑3‑
乙基碳二亚胺盐酸盐和N
‑
羟基
琥珀酰亚胺。
[0025]优选地，所述混合的温度为20℃至30℃，例如可以是20℃、25℃或30℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0026]优选地，所述混合的时间为12h至24h，例如可以是12h、16h、18h、20h、22h或24h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0027]优选地，所述透析的时间为3天至7天，例如可以是3天、5天或7天，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0028]优选地，所述浓缩的方式包括旋蒸浓缩。
[0029]第二方面，本专利技术提供了一种负极，所述负极包括如第一方面所述的水性粘结剂。
[0030]本专利技术所述水性粘结剂作为硅负极的粘结剂时，在电池循环过程中，硅在嵌脱锂过程中会发生体积变化，本专利技术所述水性粘结剂由于具有优异的力学性能和湿态粘接能力，能够避免硅负极因体积变化导致开裂的问题，从而提升电池的容量和循环性能。
[0031]优选地，以重量份计，所述负极的活性材料层包括5份至15份的所述水性粘结剂，例如可以是5份、10份或15份，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0032]优选地，以重量份计，所述负极的活性材料层还包括80份至90份的硅基材料，例如可以是80份、85份或90份，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0033]优选地，所述硅基材料包括单质硅、硅氧化合物或硅碳材料中的任意一种。
[0034]优选地，以重量份计，所述负极的活性材料层还包括5份至10份的导电剂，例如可以是5份、8份或10份，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0035]优选地，所述乙炔黑、导电碳黑或碳纳米管中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制的组合包括乙炔黑和导电碳黑的组合，或乙炔黑和碳纳米管的组合。
[0036]第三方面，本专利技术提供了一种电化学装置，所述电化学装置包括如第二方面所述的负极。
[0037]优选地，所述电化学装置包括锂离子电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水性粘结剂，其特征在于，所述水性粘结剂包括儿茶酚羧酸类化合物改性的壳聚糖，所述水性粘结剂的结构式如下：其中，X由儿茶酚羧酸类化合物而定；所述儿茶酚羧酸类化合物包括左旋多巴、α
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甲基多巴、屈昔多巴、3,4
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二氢咖啡酸、二羟基桂皮酸、二羟苯乙酸、原儿茶酸、3,4
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二氢扁桃酸或大黄酸中的任意一种或至少两种的组合。2.根据权利要求1所述的水性粘结剂，其特征在于，所述儿茶酚羧酸类化合物包括左旋多巴、α
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甲基多巴或二羟基桂皮酸中的任意一种或至少两种的组合。3.根据权利要求1所述的水性粘结剂，其特征在于，所述水性粘结剂的重均分子量为100000至1000000。...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵彦彪，李扬，张宇，尹雪，
申请(专利权)人：远景睿泰动力技术上海有限公司，
类型：发明
国别省市：