System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种纤维素乙酰丙酸酯作为锂电池正极粘合剂的应用制造技术_技高网
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一种纤维素乙酰丙酸酯作为锂电池正极粘合剂的应用制造技术

技术编号:42580254 阅读:13 留言:0更新日期:2024-08-29 00:42
本发明专利技术公开了一种纤维素乙酰丙酸酯作为锂电池正极粘合剂的应用及锂电池正极粘合剂以及锂电池正极。本发明专利技术的纤维素乙酰丙酸酯粘合剂有利于锂金属电池的循环稳定性,可用于不同的锂电池正极材料,同时,本发明专利技术的水系纤维素基粘合剂,使用水作溶剂,无毒环保、安全性高、低成本、制备方法简单,将其用于电池正极材料,能够引导均匀的界面固态电解质层的形成,极大的提高了电池锂离子扩散速率和循环稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种锂电池正极粘结剂及正极材料,特别是一种纤维素乙酰丙酸酯正极粘结剂及正极材料。


技术介绍

1、锂电池作为高效、可靠和环保的能源存储技术,在便携式电子设备、电动车辆和储能系统等领域得到了广泛应用,并推动了可再生能源和电动交通等领域的发展。

2、锂电池的内部结构主要由正极、负极、电解液、隔膜组成,锂电池平稳的发展主要取决于这四大关键体系,它们共同决定了锂离子电池的质量。其中,正极材料是锂离子电池中非常重要的一部分,占整个电池总成本的30%以上。锂电池的正极由锂盐、导电剂和粘合剂等组成,而粘合剂在锂离子电池中扮演着重要的角色,它负责固定正极材料中的活性物质在电极片上,并提供均匀的电子传导路径。

3、目前广泛使用的锂电池粘合剂主要有两大类:一是聚偏氟乙烯(pvdf)所代表的油系粘合剂,二是羧甲基纤维素(cmc)和聚丙烯酸(paa)等代表的水系粘合剂,但是这两类粘合剂却有着各自的缺点。如:聚偏氟乙烯(pvdf)粘结剂中的f原子与锂电池负极材料发生副反应,这种副反应不但对偏氟乙烯(pvdf)粘结剂本身造成消耗,也对锂电池负极的容量产生负面影响,由于是线性链通过范德华力进行粘结,其粘附性能较差,同时其是含f材料是一种无色、有刺激性气味的有毒气体,同时需要使用昂贵且有毒的n-甲基吡咯烷酮(nmp)作为溶剂,成本高、回收难、对环境污染大,且干燥过程复杂,需要后续的气体处理装置,对生产工人的健康造成危害。而使用水系粘合剂则具有成本低、回收简单、不需要后续处理干燥气体、无毒无害的优势,如专利cn117050678a中,采用羧甲基纤维素钙与氟化石墨烯混合,改善羧甲基纤维素的对正极材料的低分散性能,实现高分散性的同时保持高粘性特征,使该粘合剂既有较好的热稳定性和黏合力,又有较高的电阻率、机械强度和绝缘性。专利cn1728427a中,通过纤维素醚的结构改善ptfe(聚四氟乙烯)正极浆料涂布性能不稳定的缺陷,同时由于纤维素醚结构易溶于水,制备过程无需使用有机溶剂,不会对人产生毒性。专利cn104409737a中,采用丙烯酸,羧甲基纤维素和聚丙烯酰胺等多组分混合,采用多元有机酸酯共聚合成,制作的锂电池具有良好的循环性能。上述锂电池中虽然采用了水系粘合剂,但可看出,这些水性粘合剂在用作锂电池正极粘合剂的过程中大都不太理想,主要体现在:需要进行多组分混合,以进行分散性、浆料稳定性、涂布稳定性、极片粘附力等各方面性能的改善,另外,制备工艺复杂,组分繁多,成本较高。

4、基于此,为了开发制备工艺简单、低成本的锂电池正极水系粘合剂,本专利技术技术人员采用了一种水溶性酯化纤维素粘合剂,既能改善其对活性材料的分散性,也能使电极锂离子表观扩散系数提升,提高了电极的电化学性能,满足了锂电池正极材料制备工艺的要求。


技术实现思路

1、为了解决上述的技术问题,本专利技术提供了一种纤维素乙酰丙酸酯作为锂电池正极粘合剂的应用。本专利技术的粘合剂使用水作溶剂,具有无毒环保、安全性高、低成本、制备方法简单的优点,将其用于锂电池时,能够引导均匀的界面固态电解质层的形成,极大的提高了电池锂离子扩散速率和循环稳定性。

2、本专利技术的技术方案之一:

3、提供一种纤维素乙酰丙酸酯作为锂电池正极粘合剂的应用。

4、优选地,前述的纤维素乙酰丙酸酯作为锂电池正极粘合剂的应用,所述纤维素乙酰丙酸酯是以纤维素为原料,在dmso/co2/有机碱体系中反应获得。

5、优选地,前述的纤维素乙酰丙酸酯作为锂电池正极粘合剂的应用,所述纤维素乙酰丙酸酯的取代度为0.7-1.5。

6、本专利技术的技术方案之二:

7、提供一种锂电池正极粘合剂,其中包含纤维素乙酰丙酸酯。

8、优选地,前述的锂电池正极粘合剂,其制备方法是将所述纤维素乙酰丙酸酯直接溶于水中,然后得到锂电池正极粘合剂。

9、优选地,前述的锂电池正极粘合剂,所述纤维素乙酰丙酸酯与水的质量比为5:90-100。

10、本专利技术的技术方案之三:

11、提供一种锂电池正极,其中含有前述的锂电池正极粘合剂。

12、优选地,前述的锂电池正极,其制备方法是将锂盐和导电剂与所述锂电池正极粘合剂混合均匀,得电极浆料,然后将电极浆料烘干,得到锂电池正极。

13、优选地,前述的锂电池正极,所述电极浆料中,锂电池正极粘合剂、锂盐和导电剂的混合质量比为8:0.5-1.5:0.5-1.5。

14、优选地,前述的锂电池正极,所述烘干是将电极浆料涂覆于涂炭铝箔,在100-120℃真空干燥8-12h。

15、本专利技术的有益效果:

16、1、本专利技术的纤维素乙酰丙酸酯粘合剂为水系粘合剂,是通过使用纤维素为原料,使用已有方法dmso/co2/有机碱体系直接制备纤维素乙酰丙酸酯,而后直接将其溶解于去离子水中,直接用作锂金属电池正极粘合剂,使用水作为溶剂,具有无毒环保、安全性高、低成本、制备方法简单的优点。

17、2、本专利技术的纤维素乙酰丙酸酯粘合剂是以纤维素为原料,合成纤维素乙酰丙酸酯,将其用于电池正极粘合剂,由于纤维素中强大的氢键网络结构,赋予了粘合剂较高的粘附性。同时,由于纤维素乙酰丙酸酯的结构,使其具有更好的分散性。

18、3、本专利技术的纤维素乙酰丙酸酯粘合剂,可以有效降低电极的表面阻抗,极大的提高了电池锂离子扩散速率,进而影响整个锂离子在电极中的脱/嵌过程,从而使其具有良好的倍率性能。

19、4、本专利技术的纤维素乙酰丙酸酯粘合剂,能够引导均匀的界面固态电解质层的形成,同时保持大多数活性材料始终粘附于电极集流体上,极大的提升其循环稳定性。

20、综上所述,本专利技术的纤维素乙酰丙酸酯粘合剂有利于锂金属电池的循环稳定性,可用于不同的锂电池正极材料,同时,本专利技术的水系纤维素基粘合剂,使用水作溶剂,无毒环保、安全性高、低成本、制备方法简单,将其用于电池正极材料,能够引导均匀的界面固态电解质层的形成,极大的提高了电池锂离子扩散速率和循环稳定性。

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【技术保护点】

1.一种纤维素乙酰丙酸酯作为锂电池正极粘合剂的应用。

2.根据权利要求1所述的纤维素乙酰丙酸酯作为锂电池正极粘合剂的应用,其特征在于:所述纤维素乙酰丙酸酯是以纤维素为原料,在DMSO/CO2/有机碱体系中反应获得。

3.根据权利要求1或2所述的纤维素乙酰丙酸酯作为锂电池正极粘合剂的应用,其特征在于:所述纤维素乙酰丙酸酯的取代度为0.7-1.5。

4.一种锂电池正极粘合剂,其特征在于:其中包含纤维素乙酰丙酸酯。

5.根据权利要求4所述的锂电池正极粘合剂,其特征在于:其制备方法是将所述纤维素乙酰丙酸酯直接溶于水中,然后得到锂电池正极粘合剂。

6.根据权利要求5所述的锂电池正极粘合剂,其特征在于:所述纤维素乙酰丙酸酯与水的质量比为5:90-100。

7.一种锂电池正极,其特征在于:其中含有权利要求4-6任一项所述的锂电池正极粘合剂。

8.根据权利要求7所述的锂电池正极,其特征在于:其制备方法是将锂盐和导电剂与所述锂电池正极粘合剂混合均匀,得电极浆料,然后将电极浆料烘干,得到锂电池正极。

9.根据权利要求8所述的锂电池正极,其特征在于:所述电极浆料中,锂电池正极粘合剂、锂盐和导电剂的混合质量比为8:0.5-1.5:0.5-1.5。

10.根据权利要求8所述的锂电池正极,其特征在于:所述烘干是将电极浆料涂覆于涂炭铝箔,在100-120℃真空干燥8-12h。

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【技术特征摘要】

1.一种纤维素乙酰丙酸酯作为锂电池正极粘合剂的应用。

2.根据权利要求1所述的纤维素乙酰丙酸酯作为锂电池正极粘合剂的应用,其特征在于:所述纤维素乙酰丙酸酯是以纤维素为原料,在dmso/co2/有机碱体系中反应获得。

3.根据权利要求1或2所述的纤维素乙酰丙酸酯作为锂电池正极粘合剂的应用,其特征在于:所述纤维素乙酰丙酸酯的取代度为0.7-1.5。

4.一种锂电池正极粘合剂,其特征在于:其中包含纤维素乙酰丙酸酯。

5.根据权利要求4所述的锂电池正极粘合剂,其特征在于:其制备方法是将所述纤维素乙酰丙酸酯直接溶于水中,然后得到锂电池正极粘合剂。

6.根据权利要求5所述的锂电池正...

【专利技术属性】
技术研发人员:谢海波黄鹏飞黄俊徐芹芹
申请(专利权)人:贵州大学
类型:发明
国别省市:

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