一种耐高电压导电浆料分散剂制造技术

本发明专利技术涉及一种耐高电压的导电浆料分散剂。本发明专利技术所述的分散剂是丙烯酸酯或/和丙烯腈与苯乙烯的二元或三元共聚物。所述分散剂耐受电压可大于6V，不发生氧化分解，高于现有分散剂约4V耐受电压。并且本发明专利技术的耐高压分散剂制备的导电浆料30天不沉降，与现有分散剂效果分散效果相当。使用本发明专利技术的分散剂能够提高电池能量密度，增加电池的储能能力。增加电池的储能能力。增加电池的储能能力。

【技术实现步骤摘要】
一种耐高电压导电浆料分散剂


[0001]本专利技术属于电池
，具体涉及一种耐高电压的导电浆料用分散剂

技术介绍

[0002]电池是电能的重要储存载体，应用非常广泛，已经成为社会、经济、人民生活不可或缺产品。电池发展非常快，其中提高电池的能量密度是主要发展方向之一。高能量密度下同样体积(或重量)的电池中存储更多的能量，提高能源的利用率和用电设备持续使用时间，并有助于进一步扩大电池的应用范围。
[0003]电池的能量密度是电池电压和电池容量的函数，能量密度的提高通过提高电池电压或电池容量来实现。在电池电压的提高过程中，不仅要求高电压的电极材料，同时需要整体环境均可以耐受高电压。
[0004]电极的制备通过浆料涂覆方法实现。为保证电极材料的良好分散性，需要在电极浆料中添加分散剂。分散剂可以长期保持电极材料颗粒的均匀分散和稳定，从而制备性能稳定的电极。然而，分散剂在电极浆料形成电极的过程中保留在电极中，无法除去。分散剂可能在高电压下发生电化学氧化副反应，导致电池性能的劣化，甚至带来电池燃烧或爆炸等危险。目前常用的分散剂已经成为制约高电压电池发展的一大障碍，如电池浆料中应用广泛的分散剂聚乙烯吡咯烷酮只能耐受4V的电压。还有其他如CN106654171A公开的一种常用分散剂复合使用的锂离子电池负极浆料。所述复合分散剂包括非离子型表面活性剂50
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90％；离子表面活性剂10％
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50％。非离子型表面活性剂为聚氧乙烯型、多元醇型表面活性剂中的至少一种。离子型表面活性剂为十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基硫酸铵﹑仲烷基磺酸钠中的至少一种。这类常用的分散剂的耐高电压性能均较差。因此，本领域需要开发出一种耐高电压的电池导电浆料分散剂，在保证浆料良好分散的同时耐受高电压下，保证电池良好储能性能和安全性能。
[0005]CN111129501A公开了一种耐高电压的锂离子电池用导电浆料，分散剂为聚偏二氟乙烯(PVDF)，具有耐受>6V的高电压性能。专利中的导电浆料中碳材料，分散剂和溶剂的质量比为(1～10):(1～10):(80～98)。用于耐高电压的锂离子电池用导电浆料、电极活性材料和粘结剂的质量比为(0.5～1.5):(96.5～98):(1～2)。但PVDF更多被用于粘结剂，分散碳材料的效果十分有限，分散、稳定效果很差。

技术实现思路

[0006]针对高电压下分散剂分解带来的电池性能劣化和安全风险。本专利技术提供了一种能耐高电压的分散剂，氧化分解电压>6V。
[0007]本专利技术的耐高电压分散剂为丙烯酸酯、丙烯腈与苯乙烯两种或三种的共聚物。其中苯乙烯链段单元与导电碳材料结构相似，能够锚固在导电碳材料表面上，丙烯酸酯、丙烯腈链段单元易溶于常见的浆料溶剂中。共聚物合适的分子量通过空间位阻分散、稳定导电碳材料。丙烯酸酯和丙烯腈具有良好的耐电氧化性，使分散剂能够耐受高电压。
[0008]本专利技术耐高电压分散剂的共聚物中丙烯酸酯优选甲基丙烯酸甲酯。
[0009]本专利技术耐高电压分散剂的共聚物可以是苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯二元共聚物，摩尔占比分别为苯乙烯20％
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80％、甲基丙烯酸甲酯20％
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80％。优选苯乙烯50％，甲基丙烯酸甲酯50％。或苯乙烯、丙烯腈二元共聚物，摩尔占比分别为苯乙烯20％
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80％、丙烯腈20％
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80％。优选苯乙烯50％，丙烯腈50％。
[0010]本专利技术耐高电压分散剂的共聚物可以是苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈三元共聚物，摩尔占比分别为苯乙烯20％
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60％，甲基丙烯酸甲酯20％
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60％，丙烯腈20
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60％。优选苯乙烯40％、甲基丙烯酸甲酯30％、丙烯腈30％。
[0011]本专利技术耐高电压分散剂的共聚物重均相对分子量为0.5万
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10万，优选1万。
[0012]本专利技术所述耐高电压分散剂在导电浆料内的质量比为0.1wt％
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5wt％，优选3.7wt％。
[0013]本专利技术所述耐高电压分散剂组成的导电浆料的导电材料可以是石墨烯、石墨、碳纳米管或导电炭黑中的任意一种或几种，优选碳纳米管。导电材料在浆料中的质量比为0.5～10wt％，优选9.3wt％。
[0014]本专利技术所述耐高电压分散剂组成的导电浆料的溶剂可以是N
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甲基吡咯烷酮、N,N
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二甲基甲酰胺或N,N
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二甲基乙酰胺。溶剂在浆料中的质量比为85wt％
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95wt％，优选87wt％。
[0015]将导电浆料制备成电极，用伏安曲线法测量耐电压性能。本专利技术的耐高压分散剂，在2.0
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6.0V的电压范围内保持稳定。高于现有分散剂4V的耐受电压。
[0016]分散剂的分散效果用导电浆料稳定性评价，静置导电浆料30天，观察沉降情况。本专利技术的耐高压分散剂制备的浆料30天不沉降，与现有分散剂效果分散效果相当。
附图说明
[0017]图1是本专利技术分散剂与目前使用的分散剂所得电极片的线性伏安曲线；
[0018]图2是本专利技术分散剂及现用常见分散剂制成的导电浆料储存稳定性对比图；
具体实施方式
[0019]下面将详细说明本专利技术的优选实施方案。应理解以下实施例仅仅是示例性的，本专利技术范围并不限于以下实施例。
[0020]实施例1
[0021]分散剂制备：5.15g甲基丙烯酸甲酯与5.04g苯乙烯溶解于10mL甲苯中，加入0.19g过氧化苯甲酰溶解，溶解加热到90℃，反应1h，冷却，溶液中加入乙醇沉淀，沉淀物干燥得到甲基丙烯酸甲酯
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苯乙烯共聚物(P(MMA
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St))。NMR测试甲基丙烯酸甲酯摩尔占比50％，苯乙烯摩尔占比50％。
[0022]实施例2
[0023]与实施例1的区别在于用2.05g丙烯腈替代甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯用量变为1.21g。制备的丙烯腈
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苯乙烯共聚物(P(AN
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St))NMR测试丙烯腈摩尔占比50％，苯乙烯摩尔占比50％。
[0023]实施例3
[0024]与实施例1区别在于甲基丙烯酸甲酯用量变为1.77g，苯乙烯用量变为1.74g，增加丙烯腈0.89g。制备的甲基丙烯酸酯
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丙烯腈
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苯乙烯共聚物(P(MMA
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AN
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St))NMR测试丙烯腈摩尔占比30％，甲基丙烯酸甲酯摩尔占比30％，苯乙烯摩尔占比40％。
[0025]实施例4
[0026]将实施例1的分散剂9.3g溶解于87.0gN,N
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二甲基乙酰胺中，加入3.7g碳纳米管(山东晶石大展纳米科技有限公司；型号：GT
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210)、超声波分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分散剂用于制备耐高电压导电浆料。其特征在于所述分散剂的氧化分解电压>6V。2.权利要求1所述的耐高电压导电浆料用分散剂，其特征在于所述分散剂为苯乙烯、丙烯酸酯、丙烯腈共聚物。摩尔占比分别为20％
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80％，20％
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80％，20～80％。3.权利要求1、2所述的分散剂，其特征在于所述分散剂的重均分子量为0.5万
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10万。4.权利要求1所述的耐高电压导电浆料，其特征在于导电材料为碳材料，包括导...

【专利技术属性】
技术研发人员：程斌，王宗豪，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：