一种复合粘结剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种复合粘结剂及其制备方法和应用，所述复合粘结剂按照重量份数包括如下组分：氢键供体高分子2

【技术实现步骤摘要】
一种复合粘结剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及粘结剂
，尤其涉及一种复合粘结剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]目前锂电池极片主要是由活性物质、导电剂、粘结剂等组分组成。其中粘结剂的作用是将活性物质和导电剂粘结起来，成为易于加工成型的极片材料。粘结剂本身在极片中的占比很少，但对极片的形态和性能有着极大的影响，是不可或缺的。
[0003]CN107369835A公开了一种锂离子电池用导电粘结剂，包括石墨烯以及接枝在所述石墨烯表面的第一粘结剂，所述第一粘结剂包括聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠、聚乙二醇、聚乳酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚偏氟乙烯、六氟丙烯聚合物、苯乙烯
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丁二烯橡胶、海藻酸钠、淀粉、环糊精和多聚糖中的至少一种。其公开的锂离子电池用导电粘结剂兼具良好的导电性能和粘结性能，而且具有一定的强度可增强电极极片整体的力学强度，其公开的导电粘结剂实现了粘结剂与导电剂合二为一，因此可提高极片活性物质的含量，进一步提升电芯能量密度。
[0004]CN113249060A公开了一种锂离子电池粘结剂改性聚偏氟乙烯的制备方法，包括将六水合硝酸钴加入到甲醇溶液中，超声溶解得到溶液A，将2
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甲基咪唑加入到甲醇溶液中，超声溶解得到溶液B，然后将溶液A倒入溶液B中，磁力搅拌2～6h后，离心，用甲醇溶液洗涤2～3次，真空干燥后得到ZIF
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67；将步骤S1中的ZIF
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67加入到溶剂中，然后进行超声，超声至溶液成浑浊，成为悬浮液，将该悬浮液中上层吸取后加入到聚四氟乙烯反应釜中，然后加入聚偏氟乙烯，放置在烘箱中200～220℃下反应1.5～3h后冷却至室温，移至注射泵中，纺丝入固浴液中；将固浴液中的纺丝捞出后，真空干燥，然后放置在球磨机中，进行球磨，球磨2～3h后，再加入步骤S1中的ZIF
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67，继续球磨2～3h后得到所述粘结剂改性聚偏氟乙烯。
[0005]目前，现有技术中更多采用的是聚偏氟乙烯(PVDF)及其共聚物多用作的锂电池粘结剂，具有诸多优点，例如PVDF具有较的高介电常数，在电场中具有良好的稳定性；由于分子链较为规整，十分易于结晶，具有较好的力学强度和溶剂耐受性。但是PVDF同样具备一定的局限性，由于其分子链上的氢原子大部分被氟原子取代，而氟原子本身极化率很低，导致PVDF本身的表面能较低，粘附效果较差。对于正极材料如磷酸铁锂和三元材料，其本身离子导电率导电率差，但是PVDF本身不具有导电性，所以需要想办法采用离子导率较高的粘结剂，且需要使材料在粘结剂中分散的更好；而且，对于负极材料来说，目前最常用的是碳基材料，而PVDF易使得碳基材料与锂及碳化锂反应使电池容量降低，增加界面阻抗。
[0006]虽然已经有较多的新型粘结剂被用于锂离子电池的实验室制备，但目前还是缺少一种具有通用性，可以分别用于正负极或者电解质层的粘结剂体系，使其具有较高的粘结力及较高的介电常数。

技术实现思路

[0007]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种复合粘结剂及其制备方法和应
用，所述复合粘结剂可以分别用于正负极或者电解质层，具有较好粘结性，较高的介电常数和电化学性能。
[0008]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供一种复合粘结剂，所述复合粘结剂按照重量份数包括如下组分：
[0010][0011]本专利技术中，通过氢键供体高分子和氢键受体高分子相互配合，形成氢键，使整体的高分子网络更完善，剥离强度相对于单一组分粘结剂更高；又由于氢键的极化作用，所述复合粘结剂具有更高的介电常数，保证粘结剂本身具有较为宽广的电化学窗口，耐受高电压；而且，由于氢键网络的存在，粘结剂溶液粘度相对较大，可以更好的分散正极或者负极材料。
[0012]本专利技术中，所述氢键供体高分子的重量份数为2
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4份，例如2.2份、2.4份、2.6份、2.8份、3份、3.2份、3.4份、3.6份、3.8份等。
[0013]氢键受体高分子的重量份数为2
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4份，例如2.2份、2.4份、2.6份、2.8份、3份、3.2份、3.4份、3.6份、3.8份等。
[0014]溶剂的重量份数为88
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91份，例如88.5份、89份、89.5份、90份、90.5份等。
[0015]增塑剂的重量份数为1
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8份，例如2份、3份、4份、5份、6份、7份等。
[0016]优选地，所述氢键供体高分子的结构包括羧基基团和/或氨基基团。
[0017]优选地，所述氢键供体高分子包括聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺或羧甲基纤维素中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括：聚丙烯酸和聚丙烯酰胺的组合，聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺和羧甲基纤维素的组合，聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯亚和羧甲基纤维素的组合等。
[0018]本专利技术中，所述氢键供体高分子优选上述材料的原因在于：易制得，成本较低，结构简单。
[0019]优选地，所述氢键受体高分子的结构包括含氧基团、含氟基团或含氮基团中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括：含氧基团和含氟基团的组合，含氟基团和含氮基团的组合，含氧基团、含氟基团和含氮基团的组合等。
[0020]优选地，所述氢键受体高分子包括聚乙烯醇、聚环氧乙烷、聚丙烯腈或聚偏氟乙烯中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括：聚乙烯醇和聚环氧乙烷的组合，聚环氧乙烷、聚丙烯腈和聚偏氟乙烯的组合，聚乙烯醇、聚环氧乙烷、聚丙烯腈和聚偏氟乙烯的组合等。
[0021]本专利技术中，所述氢键受体高分子优选上述材料的原因在于：易制得，成本较低，结构简单。
[0022]优选地，所述氢键供体高分子和氢键受体高分子的质量比为(0.5～1.5)：1，其中，0.5～1.5可以为0.6、0.8、1、1.2、1.4等，进一步优选1：1。
[0023]本专利技术中，所述氢键供体高分子和氢键受体高分子的质量比优选为(0.5～1.5)：1，控制二者的质量比在此范围的原因是：二者质量份数相差较大的情况下，无论哪种组分多或者少，都会降低氢键在材料中的密度，降低材料的性能。
[0024]优选地，所述溶剂包括水和/或有机溶剂。
[0025]优选地，所述有机溶剂包括N
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甲基吡咯烷酮、N,N
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二甲基甲酰胺、N,N
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二甲基乙酰胺或二甲基亚砜中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括：N
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甲基吡咯烷酮和N,N
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二甲基甲酰胺的组合，N,N
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二甲基乙酰胺和二甲基亚砜的组合，N
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甲基吡咯烷酮、N,N
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二甲基甲酰胺、N,N
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二甲基乙酰胺和二甲基亚砜的组合等。
[0026]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合粘结剂，其特征在于，所述复合粘结剂按照重量份数包括如下组分：2.根据权利要求1所述的复合粘结剂，其特征在于，所述氢键供体高分子的结构包括羧基基团和/或氨基基团；优选地，所述氢键供体高分子包括聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺或羧甲基纤维素中的任意一种或至少两种的组合。3.根据权利要求1或2所述的复合粘结剂，其特征在于，所述氢键受体高分子的结构包括含氧基团、含氟基团或含氮基团中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述氢键受体高分子包括聚乙烯醇、聚环氧乙烷、聚丙烯腈或聚偏氟乙烯中的任意一种或至少两种的组合。4.根据权利要求1
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3任一项所述的复合粘结剂，其特征在于，所述氢键供体高分子和氢键受体高分子的质量比为(0.5～1.5)：1。5.根据权利要求1
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4任一项所述的复合粘结剂，其特征在于，所述溶剂包括水和/或有机溶剂；优选地，所述有机溶剂包括N
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甲基吡咯烷酮、N,N
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二甲基甲酰胺、N,N
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二甲基乙酰胺或二甲基亚砜中的任意一种或至少两种的组合。6.根据权利要求1
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5任一项所述的复合粘结剂，其特征在于，所述增塑剂包括邻苯二甲酸乙二醇酯、邻苯二甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵力达，童晓彬，梁士轩，李鹏，黄祯，
申请(专利权)人：中汽创智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：