【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于可充电电池，具体涉及一种聚乙烯醇缩醛型粘结剂的制备，及其在电池负极中的应用。
技术介绍
1、不可再生的传统化石燃料既无法满足日益增长的能源需求，又为生态环境带来了污染。电能存储是一种前景广阔的技术，对间歇性能源(如太阳能、风能及潮汐能等)进行存储、转化，实现连续、高效的能源供给，减少对传统化石燃料的依赖。在现有电能存储系统中，可充电电池可实现电能与化学能间的高效转换，为发展高效便捷的绿色可再生储能系统提供了具有广阔前景的解决方案。
2、然而，在二次电池充放电过程，由于离子的嵌入/脱嵌引起的大的体积变化，将会导致一系列问题，包括极片的粉化、活性物质与集流体的电接触失效等，从而会造成无法挽回的容量损失，甚至导致电池故障失效。由此，虽然粘结剂在极片整体中占比较少，但其性能优劣直接影响电池性能。目前常用的粘结剂为聚偏二氟乙烯(pvdf)、羧甲基纤维素钠(cmc)等，但这些粘结剂通常无法缓解大的体积变化，导致极片结构破坏。为了解决上述技术难题，本申请提供了一种简单高效的聚乙烯醇缩醛型粘结剂的制备方法，该聚乙烯醇缩醛型粘结剂具有强粘结性、强机械性能，来缓解循环过程中体积膨胀带来的应力应变，从而提高电极的稳定性，来提升电池性能。
技术实现思路
1、本专利技术旨在提供一种简单高效的聚乙烯醇缩醛型粘结剂的制备，及其在电池极片中的应用。本专利技术所述的粘结剂粘结性强，具有高效、低成本、可操作性强等优点。所制备的聚乙烯醇缩醛型粘结剂可以应用于可充电电池的负极制备，所制备的粘结剂
2、本专利技术提供了一种聚乙烯醇缩醛型粘结剂及其电池极片的制备及应用，聚乙烯醇缩醛型粘结剂为聚乙烯醇和各种醛类在催化剂条件下进行缩醛反应后得到的聚合物产物。
3、进一步的，所述的聚乙烯醇的聚合度为超高聚合度(分子量为25～30万)、高聚合度(分子量为15～25万、中聚合度(分子量为7～15万)、低聚合度(分子量为1～7万)中的一种或多种。
4、进一步的，所述聚乙烯醇的醇解度为50％至100％中的一种或多种。
5、进一步的，所述的醛类为通式为rcho的醛类。其中包括通式为cnh2no(n≥2)的一元饱和醛：甲醛、乙醛、丙醛、戊醛、己醛等中的一种或多种；无环脂肪醛：辛醛、壬醛、癸醛、十一醛、月桂醛(十二醛)、十三醛、肉豆蔻醛(十四醛)等中的一种或多种；脂环醛：女贞醛、艾薇醛、异环柠檬醛、柑青醛、甲基柑青醛、新铃兰醛等中的一种或多种；芳香醛：苯甲醛、苯乙醛、苯丙醛、桂醛、铃兰醛、香兰素、乙基香兰素等中的一种或多种；萜烯醛：柠檬醛、香茅醛、羟基香茅醛、紫苏醛、三甲基庚烯醛等中的一种或多种。
6、进一步的，所述的醛类溶液占聚乙烯醇溶液的0.01wt％～30wt％。
7、进一步的，所述的催化剂为无机酸(盐酸、硫酸等)或有机酸(r-cooh、r-so3h等)中的一种或多种。
8、本专利技术还提供一种聚乙烯醇缩醛制备极片方法，包括如下步骤：
9、步骤一：将聚乙烯醇在水中加热搅拌至完全溶解，得到透明均匀的聚乙烯醇水溶液。
10、步骤二：在酸性催化剂的催化作用下，聚乙烯醇与醛类进行一步缩醛化反应。
11、步骤三：20～200℃下进行缩醛化反应，直至反应变粘稠，产生不溶交联絮状物。
12、步骤四：用碱中和残留的酸性催化剂至体系ph值为7～10。
13、步骤五：经水洗、干燥后得到聚乙醇缩醛聚合物。
14、进一步的，步骤一中加热温度为20～200℃。
15、进一步的，步骤二中的酸性催化剂为无机酸(盐酸、硫酸等)或有机酸(r-cooh、r-so3h等)中的一种或多种。
16、进一步的，步骤二中体系ph值为1～5。
17、进一步的，步骤三中反应时长为5分钟至48小时。
18、进一步的，步骤四中所述碱为氢氧化钠、氢氧化锂、氢氧化钾、氢氧化钡、氨水、希夫碱等中的一种或多种。
19、本专利技术还提供一种聚乙烯醇缩醛制备极片方法，包括活性物质、导电剂、粘结剂。
20、进一步的，所述的活性物质材料为石墨类碳材料、无序碳材料、钛酸锂材料、硅基材料、羰基化合物、席夫碱化合物、有机自由基化合物、有机硫化物、金属硫系化合物、锌粉、钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、三元材料镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂、过渡金属氧化物、聚阴离子类材料、普鲁士蓝类化合物、有机分子和聚合物、非晶材料、钒基、锰基化合物、普鲁士蓝类似物和有机化合物等中的一种或多种。
21、进一步的，所述的导电剂为炭黑、导电石墨、碳纤维、碳纳米管、石墨烯中的一种或多种。
22、进一步的，所述的粘结剂溶于甲醇、乙醇、丁醇等醇类、环己酮、丁酮、n-甲基吡咯烷酮等酮类、芳烃类、苯、甲苯、二甲苯、氯乙烷、二氯乙烷等氯代烃类、甲酸、乙酸、糠醛、酚类、氮杂苯等有机溶液中的一种或多种。
23、进一步的，所述的活性物质、导电剂、粘结剂之间的比例为(7-9.5)：(0.3-2)：(0.2-1)。
24、本专利技术的有益效果在于：
25、本专利技术所述的粘结剂制备方法简单高效，所得粘结剂粘结性强，具有高效、低成本、可操作性强等优点。所制备的聚乙烯醇缩醛型粘结剂可以应用于二次电池的极片制备，所制备的粘结剂提高了活性物质与集流体之间的粘附性，并具有强的机械性能，能缓解循环过程中体积膨胀带来的应力应变，从而提高电极的稳定性，来提升电池性能。
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1.一种聚乙烯醇缩醛型粘结剂，其特征在于，所述聚乙烯醇缩醛型粘结剂为聚乙烯醇和醛类在催化剂条件下进行缩醛反应后得到的聚合物产物。
2.根据权利要求1所述的聚乙烯醇缩醛型粘结剂，其特征在于，所述聚乙烯醇的聚合度包括超高聚合度、高聚合度、中聚合度、低聚合度中的一种或多种；所述超高聚合度的分子量为25～30万，高聚合度的分子量为15～25万，中聚合度的分子量为7～15万，低聚合度的分子量为1～7万。
3.根据权利要求1所述的聚乙烯醇缩醛型粘结剂，其特征在于，所述聚乙烯醇的醇解度为50％至100％中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的聚乙烯醇缩醛型粘结剂，其特征在于，醛类为通式为RCHO的醛类；包括通式为CnH2nO(n≥2)的一元饱和醛：甲醛、乙醛、丙醛、戊醛、己醛等中的一种或多种；无环脂肪醛：辛醛、壬醛、癸醛、十一醛、月桂醛(十二醛)、十三醛、肉豆蔻醛(十四醛)等中的一种或多种；脂环醛：女贞醛、艾薇醛、异环柠檬醛、柑青醛、甲基柑青醛、新铃兰醛等中的一种或多种；芳香醛：苯甲醛、苯乙醛、苯丙醛、桂醛、铃兰醛、香兰素、乙基香兰素等中的一种或多种；萜烯
5.根据权利要求1所述的聚乙烯醇缩醛型粘结剂，其特征在于，醛类占聚乙烯醇量的0.01wt％～30wt％。
6.根据权利要求1所述的聚乙烯醇缩醛型粘结剂，其特征在于，催化剂为无机酸或有机酸中的一种或多种；所述无机酸包括盐酸、硫酸；所述有机酸包括R-COOH、R-SO3H。
7.一种如权利1～6所述的任一项所述的聚乙烯醇缩醛的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
8.根据权利要求1-6任一所述的聚乙烯醇缩醛型粘结剂在制备电池极片中的应用，其特征在于，所述极片包含活性物质、导电剂、粘结剂。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述的活性物质包括石墨类碳材料、无序碳材料、钛酸锂材料、硅基材料、羰基化合物、席夫碱化合物、有机自由基化合物、有机硫化物、金属硫系化合物、锌粉、钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、三元材料镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂、过渡金属氧化物、聚阴离子类材料、普鲁士蓝类化合物、有机分子和聚合物、非晶材料、钒基、锰基化合物、普鲁士蓝类似物和有机化合物中的一种或多种；所述的导电剂为炭黑、导电石墨、碳纤维、碳纳米管、石墨烯中的一种或多种；所述的粘结剂溶于甲醇、乙醇、丁醇等醇类、环己酮、丁酮、N-甲基吡咯烷酮等酮类、芳烃类、苯、甲苯、二甲苯、氯乙烷、二氯乙烷等氯代烃类、甲酸、乙酸、糠醛、酚类、氮杂苯中的一种或多种。
10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述的活性物质、导电剂、粘结剂之间的比例为(7-9.5)：(0.3-2)：(0.2-1)。
...【技术特征摘要】
1.一种聚乙烯醇缩醛型粘结剂，其特征在于，所述聚乙烯醇缩醛型粘结剂为聚乙烯醇和醛类在催化剂条件下进行缩醛反应后得到的聚合物产物。
2.根据权利要求1所述的聚乙烯醇缩醛型粘结剂，其特征在于，所述聚乙烯醇的聚合度包括超高聚合度、高聚合度、中聚合度、低聚合度中的一种或多种；所述超高聚合度的分子量为25～30万，高聚合度的分子量为15～25万，中聚合度的分子量为7～15万，低聚合度的分子量为1～7万。
3.根据权利要求1所述的聚乙烯醇缩醛型粘结剂，其特征在于，所述聚乙烯醇的醇解度为50％至100％中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的聚乙烯醇缩醛型粘结剂，其特征在于，醛类为通式为rcho的醛类；包括通式为cnh2no(n≥2)的一元饱和醛：甲醛、乙醛、丙醛、戊醛、己醛等中的一种或多种；无环脂肪醛：辛醛、壬醛、癸醛、十一醛、月桂醛(十二醛)、十三醛、肉豆蔻醛(十四醛)等中的一种或多种；脂环醛：女贞醛、艾薇醛、异环柠檬醛、柑青醛、甲基柑青醛、新铃兰醛等中的一种或多种；芳香醛：苯甲醛、苯乙醛、苯丙醛、桂醛、铃兰醛、香兰素、乙基香兰素等中的一种或多种；萜烯醛：柠檬醛、香茅醛、羟基香茅醛、紫苏醛、三甲基庚烯醛等中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的聚乙烯醇缩醛型粘结剂，其特征在于，醛类占聚乙烯醇量的0.01wt％～30wt％。
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