一种复配粘结剂和一种脱盐电极片及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于电极材料技术领域，本发明专利技术提供了一种复配粘结剂和一种脱盐电极片及其制备方法与应用。本发明专利技术提供的复配粘结剂包括总粘结剂、表面活性剂和水。利用该复配粘结剂制备脱盐电极片的步骤包括：将多孔材料、复配粘结剂和水混合后得到混合材料，将混合材料烘干后进行辊压处理即得脱盐电极片。本发明专利技术制备的脱盐电极片具有电阻率低、能耗低等优点，在电容脱盐中，脱盐率可达到85％，脱盐效果非常显著。脱盐效果非常显著。

【技术实现步骤摘要】
一种复配粘结剂和一种脱盐电极片及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及电极材料
，尤其涉及一种复配粘结剂和一种脱盐电极片及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]目前，在电极材料的制备过程中，常用的粘结为羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、聚丙烯酸和聚四氟乙烯。其中，羧甲基纤维素钠(CMC)与金属箔有良好的粘结性，且具有导电性能。但是，羧甲基纤维素钠胶液粘度会随着温度的升高而降低，容易吸潮，弹性较差。此外，CMC对于负极石墨的分散能够起到很好的作用，CMC在水溶液中会分解出钠离子和阴离子，随着CMC量增加，其分解产物将附着在石墨颗粒表面，石墨颗粒之间由于静电作用力而相互排斥，达到很好分散效果。但是CMC也有比较致命的缺点，CMC是呈脆性的，如果全部选用CMC作为粘结剂，极片在压片、分切过程中石墨负极出现坍塌会出现严重的掉粉情况。同时，CMC受电极材料配比、pH值的影响较大，充放电时极片可能会龟裂，直接影响电池的安全性。
[0003]丁苯橡胶(SBR)是一种水性粘结剂，具有良好的耐水和耐老化性能。与CMC相比，粘结性更强，但是其在长时间的搅拌下容易破乳，从而结构被破坏，粘结性会降低。而且，SBR分散效果不如CMC，过多的SBR会产生较大溶胀，所以也不能完全使用SBR作为粘结剂。
[0004]聚丙烯酸(PAA)作为石墨负极的粘结剂时，可以在石墨电极表面形成一种膜，阻止石墨片层状剥落的过程中溶剂化锂离子的嵌入。但PAA含有大量的羧基，由于羧基的亲水性较强，容易与电池中的残余水分反应，从而影响电极的性能。
[0005]聚四氟乙烯(PTFE)单体的分子式是(
‑
CF2‑
CF2)，PTFE具有良好的粘结性，能够在电极基体中形成一种弹性的网状结构，在这种结构中，活性物质不但彼此接触良好，有利于电子的传导，还可以对抗由于电极充放电造成的膨胀和收缩，能够改善锂电池的放电性能和储存寿命。PTFE的生产工艺比较简单，储存方法要求也比较低，成本也低，且对环境友好。但在部分研究中发现，PTFE会增加电极的电阻，降低电极可逆性，从而降低电极的电位和放电容量。
[0006]因此，如何提供一种性能更加优异的粘结剂用于电极材料中成为了本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术提供了一种复配粘结剂和一种脱盐电极片及其制备方法与应用，其目的是解决现有粘结剂容易受外界影响从而影响电极性能的技术问题。
[0008]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0009]本专利技术提供了一种复配粘结剂，包括以下组分：
[0010]总粘结剂、表面活性剂和水；所述总粘结剂包括羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸、丁苯橡胶和聚四氟乙烯，所述羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸、丁苯橡胶和聚四氟乙烯的质量比为1～3:1～5:1～3:1～5；
[0011]所述总粘结剂和表面活性剂的质量比为90～99:1～10；
[0012]所述总粘结剂和表面活性剂的总质量与水的质量比为1～10：90～99。
[0013]进一步的，所述表面活性剂为甜菜碱、十六烷基磺酸钠和四丁基溴化铵中的一种或多种。
[0014]本专利技术提供了使用上述复配粘结剂制备脱盐电极片的制备方法，包括以下步骤：
[0015]将多孔材料、复配粘结剂和水混合后得到混合材料，将混合材料烘干后进行辊压处理即得脱盐电极片。
[0016]进一步的，所述多孔材料为碳气凝胶、活性炭和碳纳米管中的任意一种。
[0017]进一步的，所述多孔材料和复配粘结剂的质量体积比为40～60g：40～60mL；所述多孔材料和水的质量体积比为40～60g：1～5L。
[0018]进一步的，所述混合采用搅拌的方式，搅拌的转速为100～500r/min，搅拌的时间为3～8h。
[0019]进一步的，所述烘干的温度为100～110℃，烘干的时间为20～30h。
[0020]进一步的，所述辊压处理的参数为：辊压速度为2～8r/min，压片的厚度为8～15mm，压片的宽度为15～25cm。
[0021]本专利技术提供了上述制备方法所制备的脱盐电极片。
[0022]本专利技术还提供了上述脱盐电极片在电容脱盐中的应用。
[0023]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0024]1.本专利技术制备的复配粘结剂对电极材料的粘结性更强，亲水性更好；即使电极材料经长时间电解液浸泡，也不会产生吸附材料脱落，从而降低吸附能力的情况；
[0025]2.本专利技术制备的复配粘结剂可提高电极材料的导电性，降低其电阻率，利于对电解液中盐类离子的电极吸附；
[0026]3.通过复合配比粘结剂能够降低现有粘结剂的成本，利于产业化应用；
[0027]4.本专利技术制备的复配粘结剂实现了“1+1+1+1＞4”的环境友好效果，降低了粘结剂对水体的污染，是环境友好型粘结剂；
[0028]5.本专利技术制备的脱盐电极片使用寿命更长，电极材料不易脱落；
[0029]6.本专利技术制备的脱盐电极片的电阻率低，能耗低，脱附等量盐需要的能量较少；
[0030]7.本专利技术制备的脱盐电极片对环境污染较小。
具体实施方式
[0031]本专利技术提供了一种复配粘结剂，包括以下组分：
[0032]总粘结剂、表面活性剂和水；所述总粘结剂包括羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸、丁苯橡胶和聚四氟乙烯，所述羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸、丁苯橡胶和聚四氟乙烯的质量比为1～3:1～5:1～3:1～5，优选为2:2～4:2:2～4，进一步优选为2:3:2:3。
[0033]在本专利技术中，所述总粘结剂和表面活性剂的质量比为90～99:1～10，优选为92～98:2～8，进一步优选为94～96:4～6；
[0034]所述总粘结剂和表面活性剂的总质量与水的质量比为1～10：90～99，优选为2～7：93～98，进一步优选为3～5：95～97。
[0035]在本专利技术中，所述表面活性剂为甜菜碱、十六烷基磺酸钠和四丁基溴化铵中的一
种或多种，优选为甜菜碱和/或十六烷基磺酸钠，进一步优选为甜菜碱。
[0036]本专利技术提供了使用上述复配粘结剂制备脱盐电极片的制备方法，包括以下步骤：
[0037]将多孔材料、复配粘结剂和水混合后得到混合材料，将混合材料烘干后进行辊压处理即得脱盐电极片。
[0038]在本专利技术中，所述多孔材料为碳气凝胶、活性炭和碳纳米管中的任意一种，优选为活性炭或碳纳米管，进一步优选为碳纳米管。
[0039]在本专利技术中，所述多孔材料和复配粘结剂的质量体积比为40～60g：40～60mL，优选为45～55g：45～55mL，进一步优选为50g：50mL；所述多孔材料和水的质量体积比为40～60g：1～5L，优选为45～55g：2～4L，进一步优选为50g：3L。
[0040]在本专利技术中，所述混合采用搅拌的方式，搅拌的转速为100～本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复配粘结剂，其特征在于，包括以下组分：总粘结剂、表面活性剂和水；所述总粘结剂包括羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸、丁苯橡胶和聚四氟乙烯，所述羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸、丁苯橡胶和聚四氟乙烯的质量比为1～3:1～5:1～3:1～5；所述总粘结剂和表面活性剂的质量比为90～99:1～10；所述总粘结剂和表面活性剂的总质量与水的质量比为1～10：90～99。2.根据权利要求1所述的复配粘结剂，其特征在于，所述表面活性剂为甜菜碱、十六烷基磺酸钠和四丁基溴化铵中的一种或多种。3.一种使用权利要求1或2所述复配粘结剂制备脱盐电极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将多孔材料、复配粘结剂和水混合后得到混合材料，将混合材料烘干后进行辊压处理即得脱盐电极片。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述多孔材料为碳气凝...

【专利技术属性】
技术研发人员：许跃龙，杜云铅，王莎莎，任斌，于春宝，翟作昭，张利辉，刘振法，
申请(专利权)人：深州市工程塑料有限公司，
类型：发明
国别省市：