一种耐水性涂碳浆料、涂碳集流体制备方法技术

本发明专利技术涉及涂碳集流体的技术领域，具体为一种耐水性涂碳浆料、涂碳集流体制备方法。所述耐水性涂碳浆料的原料包括以下组分：按重量份数计，6～8份导电剂、15～17份复合粘结剂、75～79份纯水；所述复合粘结剂的原料包括质量比为1:(0.15～0.3):(2～3)的导电高分子纳米纤维、含氟有机磺酸、水性粘结剂。水性粘结剂。

【技术实现步骤摘要】
一种耐水性涂碳浆料、涂碳集流体制备方法


[0001]本专利技术涉及涂碳集流体
，具体为一种耐水性涂碳浆料、涂碳集流体制备方法。

技术介绍

[0002]随着社会发展对环境保护、节能降耗要求的提高，锂电池所具有的循环利用性、环保节能性等优点愈加突显。其中，集流体作为锂电池重要构件之一，随着锂电池的发展，性能要求越来越高。
[0003]目前，随着科学技术和需求发展，基于铝箔、铜箔的复合型涂碳集流体发展强势，性能增强明显。复合型涂碳集流体主要制备方法是：使用含有导电剂、粘结剂、分散剂等配方体系的涂碳浆料，利用凹版或微凹技术均匀涂布在铝箔、铜箔等集流体上制备得到。现有技术中，涂碳浆料分为水性体系和油性体系；油性体系中，虽可以实现较良好的耐水性；但是该体系相对环境污染大，制作过程对人毒害性大，且车间环境湿度控制要求高、设备需求高、成本需求该，不利于量产。而水性体系中，主流应用大多采用聚丙烯酸类作为粘结剂；而聚丙烯酸类粘结剂均为水系溶剂体系，对水亲和、耐水性差，且易受到水分浸润导致涂层脱落，影响涂碳集流体的涂覆效果。
[0004]综上解决上述问题，制备一种耐水性涂碳浆料、涂碳集流体具有重要应用价值。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种耐水性涂碳浆料、涂碳集流体制备方法及其制备工艺，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种耐水性涂碳浆料，所述耐水性涂碳浆料的原料包括以下组分：按重量份数计，6～8份导电剂、15～17份复合粘结剂、75～79份纯水；所述复合粘结剂的原料包括质量比为1:(0.15～0.3):(2～3)的导电高分子纳米纤维、含氟有机磺酸、水性粘结剂。
[0008]较为优化地，所述复合粘结剂的制备方法为：将导电高分子纳米纤维加入至0.8～1.2mol/L的碱性溶液中，脱掺杂；加入0.15～0.3wt％含氟有机磺酸溶液，搅拌；加入20～30wt％的水性粘结剂溶液，混合搅拌，得到复合粘结剂。
[0009]较为优化地，所述水性粘结剂的原料包括以下组分：按重量份数计：12～17份左旋多巴改性聚丙烯酸、6～10份L
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乙烯基甘氨酸改性聚丙烯酸、2～3份巯基聚乙二醇多巴胺、0.03～0.05份光引发剂。
[0010]较为优化地，所述左旋多巴改性聚丙烯酸的制备方法为：将聚丙烯酸加入至纯水中，调节pH＝5.2～5.7；加入EDC和NHS，搅拌均匀；加入左旋多巴、2,2,2
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三氟乙胺，室温搅拌12～24小时，透析、冻干，得到左旋多巴改性聚丙烯酸。
[0011]较为优化地，所述左旋多巴改性聚丙烯酸的原料包括以下组分：按重量份数计，4～6份聚丙烯酸、1.2～1.3份左旋多巴、0.2～0.3份2,2,2
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三氟乙胺。
[0012]较为优化地，所述L
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乙烯基甘氨酸改性聚丙烯酸的制备方法为：将聚丙烯酸加入至纯水中，调节pH＝5.2～5.7，加入EDC和NHS，搅拌均匀；加入L
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乙烯基甘氨酸，室温搅拌12～24小时，透析、冻干，得到L
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乙烯基甘氨酸改性聚丙烯酸。
[0013]较为优化地，所述L
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乙烯基甘氨酸改性聚丙烯酸的原料包括以下组分：按重量份数计，4～6份聚丙烯酸、1.2～1.5份L
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乙烯基甘氨酸。
[0014]较为优化地，所述导电高分子纳米纤维的制备方法为：(1)将聚合物溶于溶剂中，得到8～10wt％的聚合物溶液，静电纺丝，得到平均直径为100～200nm的聚合物纳米纤维；(2)将导电高分子单体分散在加入至0.8～1.2mol/L的酸性溶液中，分散均匀；加入聚合物纳米纤维，滴加1～1.2wt％的氧化剂溶液，搅拌反应，得到导电高分子纳米纤维；
[0015]其中，所述聚合物包括聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、聚碳酸酯、聚环氧乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乳酸、聚丙烯酰胺中一种或多种；所述导电高分子单体包括聚苯胺、聚吡咯中一种或两种。
[0016]较为优化地，所述导电剂包括石墨、乙炔黑、碳纳米管、石墨烯中一种或多种。包括但不限于。
[0017]较为优化地，所述耐水性涂碳浆料涂覆在集流体表面，紫外光照、烘烤，制备得到涂碳集流体。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0019]本技术方案中，为了增强涂碳集流体的导电性、粘结性、耐水性，方案中将导电高分子纳米纤维、改性聚丙烯酸类的水性粘结剂复合形成复合粘结剂，使得涂碳浆料在增强集流体导电性和耐水性的基础上，有效保证了涂碳浆料与集流体的粘结性剥离强度；此外，方案中形成的涂碳浆料区别于油性浆料体系的有毒有害、以及对环境不好好性。
[0020]其中，复合粘结剂是通过将导电高分子纳米纤维先使用含氟有机磺酸进行掺杂，再与改性聚丙烯酸类的水性粘结剂复合而成。导电高分子纳米纤维是参照现有技术进行制备的，其是一种核壳结构同轴的纳米纤维，由于表面含有纳米导电单体(聚苯胺或聚吡咯)使其具有导电性。将其引入在复合粘结剂中有效增强了导电剂，降低了涂碳集流体的穿透电阻。另一方面，导电高分子纳米纤维使用了含氟有机磺酸利用静电作用(磺酸基团与氨基基团)进行预改性，使得其在酸性或中性体系中具有一定疏水性，可以有效提高复合粘结剂在含有酸性电解液的锂电池中的耐水性。
[0021]其中，由于导电高分子纳米纤维预先使用含氟有机磺酸改性，会使得复合粘结剂的粘结性降低。因此方案中，使用包括有左旋多巴改性聚丙烯酸、L
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乙烯基甘氨酸改性聚丙烯酸、巯基聚乙二醇多巴胺的改性聚丙烯酸类的水性粘结剂；有效保证粘结性，提高浆料的剥离强度。
[0022](1)左旋多巴改性聚丙烯酸，是利用羧基和氨基偶联反应，将含有邻苯二酚基团的左旋多巴、含有氟基的2,2,2
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三氟乙胺，接枝在其链段上；利用接枝的氟基链断与含氟苯磺酸的相近性，提高与预改性的导电高分子纳米纤维的亲和性，同时提高耐水性；利用邻苯二酚基团的强粘附性，提高与集流体表面之间的相互作用，有效抑制含氟链段引入导致粘附性的降低。同时，聚丙烯酸中的羧基同样可以与导电高分子纳米纤维中产生静电作用，产生物理交联，提高涂碳层稳定性。
[0023](2)为了提高涂碳层的粘结性，方案中，还混入了L
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乙烯基甘氨酸改性聚丙烯酸、
巯基聚乙二醇多巴胺；利用L
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乙烯基甘氨酸改性聚丙烯酸中的乙烯基和巯基聚乙二醇多巴胺中的巯基产生交联，提高涂碳层交联密度，从而提高耐水性。而巯基聚乙二醇多巴胺中含有的邻苯二酚基团，可以进一步提高粘附性。
具体实施方式
[0024]下面将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，所描述的实施例仅仅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做出创造性劳动前提下所获得的所有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐水性涂碳浆料，其特征在于：所述耐水性涂碳浆料的原料包括以下组分：按重量份数计，6～8份导电剂、15～17份复合粘结剂、75～79份纯水；所述复合粘结剂的原料包括质量比为1:(0.15～0.3):(2～3)的导电高分子纳米纤维、含氟有机磺酸、水性粘结剂。2.根据权利要求1所述的一种耐水性涂碳浆料，其特征在于：所述复合粘结剂的制备方法为：将导电高分子纳米纤维加入至0.8～1.2mol/L的碱性溶液中，脱掺杂；加入0.15～0.3wt％含氟有机磺酸溶液，搅拌；加入20～30wt％的水性粘结剂溶液，混合搅拌，得到复合粘结剂。3.根据权利要求1所述的一种耐水性涂碳浆料，其特征在于：所述水性粘结剂的原料包括以下组分：按重量份数计：12～17份左旋多巴改性聚丙烯酸、6～10份L
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乙烯基甘氨酸改性聚丙烯酸、2～3份巯基聚乙二醇多巴胺、0.03～0.05份光引发剂。4.根据权利要求3所述的一种耐水性涂碳浆料，其特征在于：所述左旋多巴改性聚丙烯酸的制备方法为：将聚丙烯酸加入至纯水中，调节pH＝5.2～5.7；加入EDC和NHS，搅拌均匀；加入左旋多巴、2,2,2
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三氟乙胺，室温搅拌12～24小时，透析、冻干，得到左旋多巴改性聚丙烯酸。5.根据权利要求4所述的一种耐水性涂碳浆料，其特征在于：所述左旋多巴改性聚丙烯酸的原料包括以下组分：按重量份数计，4～6份聚丙烯酸、1.2～1.3份左旋多巴、0.2～0.3份2,2,2
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三氟乙胺。6.根据权利要求3所述的一种耐水性涂碳浆...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨开福，唐皞，刘科，李亲燕，李学法，张国平，
申请(专利权)人：江阴纳力新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：