一种磺甲基纤维素锂作为锂电池粘结剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种磺甲基纤维素锂作为锂电池粘结剂的制备方法。本发明专利技术中，在真空干燥箱中进行烘干，采用的带有活性官能团的磺酸衍生物与主链是以醚键连接，不易水解，其稳定性得到大幅提高。直接使用固体碱与异丙醇混合，简化了合成工艺，减少了水资源的浪费，并且各步骤没有直接以氢氧化锂和乙醇为原料，避免了高温下高分子链进行氧化反应，避免造成高分子链的加剧氧化断裂。通过补锂技术得到的磺甲基纤维素锂，应用于锂电池中，能给锂电池额外补充锂离子，增加了锂离子的总体数量，不仅可以提高锂电池的比容量，又能提高电池的循环效率。率。率。

A preparation method of sulfomethylcellulose lithium as lithium battery binder

【技术实现步骤摘要】
一种磺甲基纤维素锂作为锂电池粘结剂的制备方法


[0001]本专利技术属于锂电池
，具体为一种磺甲基纤维素锂作为锂电池粘结剂的制备方法。

技术介绍

[0002]对于纤维素的磺酸功能化，一般采用氯磺酸等磺化试剂在酸性环境下直接磺化反应，容易生产其他的副反应产物。
[0003]但是氯磺酸的反应活性高，需要在低温体系下进行，并且反应过程会产生氯化氢气体，操作安全性不高。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于：为了解决上述提出的问题，提供一种磺甲基纤维素锂作为锂电池粘结剂的制备方法。
[0005]本专利技术采用的技术方案如下：一种磺甲基纤维素锂作为锂电池粘结剂的制备方法，其特征在于：所述磺甲基纤维素锂作为锂电池粘结剂的制备方法包括以下步骤：
[0006]S1：用带有活性官能团的磺酸衍生物在碱性条件下与纤维素上的羟基反应；
[0007]S2：通过深度碱化处理，补充锂离子；
[0008]所述步骤S1包括：
[0009]A.粉碎：将棉花在粉碎机进行粉碎，得到纤维素粉；
[0010]B.碱化：将纤维素粉投入异丙醇溶液中，加入NaOH固体，搅拌，溶液可以是异丙醇，乙醇或者其他溶剂的混合物，也可以是异丙醇和乙醇的混合物，氢氧化钠的固体加入，使得碱化环境处于饱和状态；
[0011]C.醚化：将碱纤维加入氯甲基氯磺酸酯进行醚化，得到磺甲基纤维素钠(SMC
‑
Na)，醚化反应过程处于先初步40℃
‑
60℃的醚化反应，然后65℃
‑
75℃的深入醚化反应过程，反应结束以后，还需要中和(除去过多的碱)、一定浓度的乙醇或者甲醇等溶剂的洗涤，一般是70％
‑
90％的体积浓度，主要是除去反应生产的无机盐分杂质；
[0012]所述步骤S2包括：
[0013]D.酸化：将磺甲基纤维素钠加入酸，得到磺甲基纤维素氢(SMC
‑
H)，酸化反应以后，需要用溶剂洗涤干净，除去过多的酸，此时的反应酸可以是硫酸、盐酸、硝酸、醋酸等；
[0014]洗涤还需要除去生成的无机盐分，就是酸根SMC
‑
Na生成的盐分；
[0015]E.深度碱化：磺甲基纤维素氢中加入乙醇锂进行深度碱化，得到磺甲基纤维素锂；
[0016]F.离心洗涤：用一定浓度的乙醇或者甲醇等溶剂交替进行离心洗涤，离心的溶液可使用70％
‑
90％的体积浓度的乙醇或者甲醇等溶剂的洗涤，主要除去反应生产的无机盐分杂质；
[0017]G.烘干：在真空干燥箱中进行烘干。
[0018]在一优选的实施方式中，所述步骤A中，棉花在粉碎机中粉碎的时间控制为60
‑
90min。
[0019]在一优选的实施方式中，所述步骤B中，加入固体碱化搅拌的时间控制为2h。
[0020]在一优选的实施方式中，所述步骤C中，氯甲基氯磺酸酯可以用1,4
‑
丁磺酸内酯、3
‑
溴丙烷磺酸钠、5
‑
溴
‑1‑
戊烷磺酸钠、2,3
‑
二溴丙烷磺酸钠、3
‑
氯
‑2‑
羟基丙烷磺酸钠中的一种进行代替。
[0021]在一优选的实施方式中，所述步骤D中，酸为稀酸、浓酸，如醋酸、盐酸、硫酸和硝酸中的一种或多种。
[0022]在一优选的实施方式中，所述步骤E中，磺甲基纤维素氢和乙醇锂按照1：0.1
‑
1的比例进行配置。
[0023]在一优选的实施方式中，所述步骤F中，离心洗涤的次数为三次。
[0024]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
[0025]本专利技术中，采用的带有活性官能团的磺酸衍生物与主链是以醚键连接，不易水解，其稳定性得到大幅提高。直接使用固体碱与异丙醇混合，简化了合成工艺，减少了水资源的浪费，并且各步骤没有直接以氢氧化锂和乙醇为原料，避免了高温下高分子链进行氧化反应，避免造成高分子链的加剧氧化断裂。通过补锂技术得到的磺甲基纤维素锂，应用于锂电池中，能给锂电池额外补充锂离子，增加了锂离子的总体数量，不仅可以提高锂电池的比容量，又能提高电池的循环效率。
附图说明
[0026]图1为SMC
‑
Li作为锂电池的粘结剂进行测试的电化学性能效果图。
具体实施方式
[0027]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]实施例一：
[0029]一种磺甲基纤维素锂作为锂电池粘结剂的制备方法，所述磺甲基纤维素锂作为锂电池粘结剂的制备方法包括以下步骤：
[0030]S1：用带有活性官能团的磺酸衍生物在碱性条件下与纤维素上的羟基反应；
[0031]S2：通过深度碱化处理，补充锂离子；
[0032]所述步骤S1包括：
[0033]A.粉碎：将棉花在粉碎机进行粉碎，得到纤维素粉；步骤A中，棉花在粉碎机中粉碎的时间控制为60min；
[0034]B.碱化：先将浴比为10份的异丙醇加入立式反应釜中，再将1份的纤维素粉溶液中，再加入2份的NaOH固体，在20℃下进行搅拌反应2.5h；
[0035]C.醚化：将2份的氯甲基氯磺酸酯加入到立式反应釜中，温度升高到50℃进行醚化2h，再进行升高温度到75℃进行深度醚化0.5h，得到磺甲基纤维素钠(SMC
‑
Na)，进行降低温度到40℃以下，；步骤C中，氯甲基氯磺酸酯可以用1,4
‑
丁磺酸内酯、3
‑
溴丙烷磺酸钠、5
‑
溴
‑
1
‑
戊烷磺酸钠、2,3
‑
二溴丙烷磺酸钠、3
‑
氯
‑2‑
羟基丙烷磺酸钠中的一种进行代替；
[0036]D：中和离心：将醚化反应以后的产品经过离心机离心，得到湿物料SMC
‑
Na，再加入10份的洗涤液中(洗涤液可以是体积浓度75％的乙醇或者甲醇等溶剂的混合溶液)，加入常用酸进行中和滴定，并得到SMC
‑
Na固体。
[0037]所述步骤S2包括：
[0038]E.酸化：在搪瓷立式反应釜中加入10份的乙醇溶剂和3份的酸化剂，再将磺甲基纤维素钠固体加入搪瓷反应釜中，在40℃下反应2.5h，离心得到磺甲基纤维素氢(SMC
‑
H)；步骤D中，酸为稀酸、浓酸，如醋酸、盐酸、硫酸和硝酸中的一种或多种；引入功能化磺酸基团，并保留了纤维素上的羟基，使其保持了粘结剂良好的悬浮性能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磺甲基纤维素锂作为锂电池粘结剂的制备方法，其特征在于：所述磺甲基纤维素锂作为锂电池粘结剂的制备方法包括以下步骤：S1：用带有活性官能团的磺酸衍生物在碱性条件下与纤维素上的羟基反应；S2：通过深度碱化处理，补充锂离子；所述步骤S1包括：A.粉碎：将棉花在粉碎机进行粉碎，得到纤维素粉；B.碱化：将纤维素粉投入异丙醇溶液中，加入NaOH固体，搅拌，溶液可以是异丙醇，乙醇或者其他溶剂的混合物，也可以是异丙醇和乙醇的混合物，氢氧化钠的固体加入，使得碱化环境处于饱和状态；C.醚化：将碱纤维加入氯甲基氯磺酸酯进行醚化，得到磺甲基纤维素钠(SMC
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Na)，醚化反应过程处于先初步40℃
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60℃的醚化反应，然后65℃
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75℃的深入醚化反应过程，反应结束以后，还需要中和(除去过多的碱)、一定浓度的乙醇或者甲醇等溶剂的洗涤，一般是70％
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90％的体积浓度，主要是除去反应生产的无机盐分杂质；所述步骤S2包括：D.酸化：将磺甲基纤维素钠加入酸，得到磺甲基纤维素氢(SMC
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H)，酸化反应以后，需要用溶剂洗涤干净，除去过多的酸，此时的反应酸可以是硫酸、盐酸、硝酸、醋酸等；洗涤还需要除去生成的无机盐分，就是酸根SMC
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Na生成的盐分；E.深度碱化：磺甲基纤维素氢中加入乙醇锂进行深度碱化，得到磺甲基纤维素锂；F.离心洗涤：用一定浓度的乙醇或者甲醇等溶剂交替进行离心洗涤，离心的溶液可使用70％
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90％的体积浓度的乙醇或者甲醇等溶剂的洗...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿幸雅，邱泇于，
申请(专利权)人：向能新型材料科技河北有限公司，
类型：发明
国别省市：