【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种锂电池电极粘结剂及电极材料，特别是一种纤维素羧酸单酯锂的制备及作为锂电池电极粘合剂的应用。
技术介绍
1、由于过去的几十年对能源的需求不断增长，对可再生能源的大力开发与利用，引起了研究者对储能设备的广泛研究，其中锂离子电池由于其重量轻、能量密度高而成为最主要的储能设备之一。自1991年首次商业化以来，锂离子电池已广泛应用于各种移动设备、电动汽车和智能电网系统。
2、聚合物是锂离子电池中经常使用的成分，被广泛用于电解质、隔膜和电极粘合剂等领域。特别是，电极粘合剂虽然在电池中的占比低，但在电极界面处起着关键性的作用，对电池的循环寿命和不可逆的容量损失都有着关键的作用，因此开发用于阴极和阳极的功能性粘结剂引起了人们的广泛关注。
3、聚合物粘结剂的主要功能是保持电极的完整性，并将带有导电成分的活性材料粘合到集流体上。聚合物粘结剂的基本要求包括高粘附性和化学稳定性、较好的机械强度和良好的电化学稳定性。聚偏二氟乙烯(pvdf)由于其良好的电化学和机械稳定性，是锂离子电池最常见的商业电极粘合剂，但由于其粘附力主要由范德华力提供，粘附性较弱，同时其对锂离子的传导呈现出惰性，在高充放电下具有高的极化电阻，基于此，研究者们通过对pvdf接枝改性，来改善性能。如专利cn144566648b中，pvdf与烯基离子液体，乙烯基三丁酮肟基硅烷，丙烯酸锂接枝在一起，得到改性的pvdf基粘结剂，提高了粘结强度，同时由于其中不同的亲水和疏水单体的引入，降低了pvdf在电解液中的高溶胀率，使活性物质不易损失。但是由于pvd
4、纤维素因其来源广泛、高丰度、低成本、易于恢复和环境可接受的性质，将在可持续电化学储能系统的发展中发挥关键作用，在粘合剂中也有着广泛的应用，比如羧甲基纤维素(cmc)就有广泛的研究，如专利cn108473594b中通过多工序将纤维素碱化、醚化、精制、粉碎等，得到电极用粘合剂，抑制针孔等电极表面的缺陷，并且使用改粘合剂的电池的容量保持率优异。由于锂离子电池在循环使用过程中不可避免的会生成“死锂”造成不可逆的锂损失，研究者们提出了补锂粘合剂机制，许多的粘合剂中都引入了锂离子，以提升可逆容量，在电极中加入含锂化合物，是一种较为合适的策略，而在电极粘合剂中引入锂离子更是引起了人们的关注，如专利cn110767880a以及cn104409737b中都向粘合剂中引入了含锂化合物，都显著的提升了电极的性能。但这些水性粘合剂在使用于锂电池电极粘合剂的过程中大都不太理想，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，制备工艺复杂，引入锂离子的过程，需要使用溶剂，组分繁多，成本较高。
5、基于此，为了开发制备工艺简单、低成本的锂电池电极水系粘合剂，本专利技术技术人员采用一种无溶剂球磨的方法制备了纤维素羧酸单酯锂粘合剂，其中锂盐不仅作为催化剂，使纤维素具有良好的可改性能力，更是作为补锂型粘合剂的锂源。相较于传统采用溶剂法接枝改性纤维素，本专利技术整个制备过程绿色高效无溶剂参与，且可将球磨后的产物分散于水中直接作为粘合剂使用，而进一步纯化得到性能更佳的粘合剂，具有高的原子经济性。此外，通过球磨制备的纤维素羧酸单酯锂粘合剂，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，通过在粘合剂中引入锂离子，补充循环充放电过程中的锂损耗，降低不可逆容量，提高了电极的电化学性能，显著提了电池循环稳定性，每个循环的容量损失小于0.01％，满足了锂电池电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羧酸单酯锂的制备及作为锂电池电极粘合剂的应用。本专利技术的纤维素羧酸单酯锂在无溶剂条件下通过球磨法制备，工艺简单；而作为粘合剂使用时，以水作为溶剂，具有无毒环保、安全性高、低成本、制备方法简单的优点，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，补充首次嵌锂过程中的不可逆的容量损失，极大的提高了电池锂离子扩散速率和循环寿命。
2、本专利技术的技术方案之一：
3、提供一种纤维素羧酸单酯锂，是以纤维素为原料，通过加入环状酸酐和含锂化合物，球磨2-24h，经透析纯化后得到。
4、优选地，前述的纤维素羧酸单酯锂，所述纤维素中的羟基、环状羧酸酐中的酸酐以及含锂化合物中的锂的摩尔比为1:1:1；纤维素羧酸单酯锂的取代度为0.5-1.5。
5、优选地，前述的纤维素羧酸单酯锂，所述纤维素为微晶纤维素、棉花、木浆粕、竹子浆粕或从农林木质纤维素废弃物中分离的植物纤维素中的一种或几种的任意组合。
6、优选地，前述的纤维素羧酸单酯锂，所述环状羧酸酐为顺丁烯二酸酐、衣康酸酐、四氟琥珀酸酐、二乙醇酸酐、戊二酸酐、丁基琥珀酸酐、丁二酸酐、已二酸酐、2-甲基琥珀酸酐、正辛基琥珀酸酐或烯丙基琥珀酸酐的一种或几种的任意组合。
7、本专利技术的技术方案之二：
8、提供一种纤维素羧酸单酯锂作为锂电池电极粘合剂的应用。
9、本专利技术的技术方案之三：
10、提供一种锂电池电极粘合剂，其中包含前述的纤维素羧酸单酯锂。
11、优选地，前述的锂电池电极粘合剂，其制备方法是将所述纤维素羧酸单酯锂直接溶于水中，然后得到锂电池电极粘合剂；其中，纤维素羧酸单酯锂与水的质量比为5:80-100。
12、本专利技术的技术方案之四：
13、提供一种锂电池电极，其中含有前述的锂电池电极粘合剂。
14、优选地，前述的锂电池电极，其制备方法是将锂电池电极材料和导电剂以及所述锂电池电极粘合剂混合均匀，得电极浆料，然后将电极浆料烘干，得到锂电池电极。
15、优选地，前述的锂电池电极，所述电极材料为磷酸铁锂、锰酸锂、三元电极材料或钴酸锂中的任意一种。
16、优选地，前述的锂电池电极，所述烘干是将电极浆料涂覆于涂炭铝箔，在80-120℃真空干燥8-24h。
17、本专利技术的有益效果：
18、1、本专利技术的纤维素羧酸单酯锂在无溶剂条件下通过球磨法制备，工艺简单，易于工业化实施。
19、2、本专利技术的纤维素羧酸单酯锂作为粘合剂使用时，是以水为粘合剂，直接将其溶解于去离子水中，直接用作锂电池电极粘合剂，具有无毒环保、安全性高、低成本、制备方法简单的优点。
20、3、本专利技术的纤维素羧酸单酯锂作为粘合剂使用时，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，由于纤维素羧酸单酯锂的特殊结构，引入了锂离子，降低了锂电池的不可逆容本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种纤维素羧酸单酯锂，其特征在于：是以纤维素为原料，通过加入环状羧酸酐和含锂化合物，球磨2-24h，经透析纯化后得到。
2.根据权利要求1所述的纤维素羧酸单酯锂，其特征在于：所述纤维素中的羟基、环状羧酸酐中的酸酐以及含锂化合物中的锂的摩尔比为1:1:1；纤维素羧酸单酯锂的取代度为0.5-1.5。
3.根据权利要求1所述的纤维素羧酸单酯锂，其特征在于：所述纤维素为微晶纤维素、棉花、木浆粕、竹子浆粕或从农林木质纤维素废弃物中分离的植物纤维素中的一种或几种的任意组合。
4.根据权利要求1所述的纤维素羧酸单酯锂，其特征在于：所述环状羧酸酐为顺丁烯二酸酐、衣康酸酐、四氟琥珀酸酐、二乙醇酸酐、戊二酸酐、丁基琥珀酸酐、丁二酸酐、已二酸酐、2-甲基琥珀酸酐、正辛基琥珀酸酐或烯丙基琥珀酸酐中的一种或几种的任意组合。
5.一种根据权利要求1-4任一项所述的纤维素羧酸单酯锂作为锂电池电极粘合剂的应用。
6.一种锂电池电极粘合剂，其特征在于：其中包含权利要求1-4任一项所述的纤维素羧酸单酯锂。
7.根据权利要求6所述的锂电池电极
8.一种锂电池电极，其特征在于：其中含有权利要求6或7所述的锂电池电极粘合剂。
9.根据权利要求8所述的锂电池电极，其特征在于：其制备方法是将锂电池电极材料和导电剂以及所述锂电池电极粘合剂混合均匀，得电极浆料，然后将电极浆料涂覆于涂炭铝箔，在80-120℃真空干燥8-24h，得到锂电池电极。
10.根据权利要求9所述的锂电池电极，其特征在于：所述电极材料为磷酸铁锂、锰酸锂、三元电极材料或钴酸锂中的任意一种。
...【技术特征摘要】
1.一种纤维素羧酸单酯锂，其特征在于：是以纤维素为原料，通过加入环状羧酸酐和含锂化合物，球磨2-24h，经透析纯化后得到。
2.根据权利要求1所述的纤维素羧酸单酯锂，其特征在于：所述纤维素中的羟基、环状羧酸酐中的酸酐以及含锂化合物中的锂的摩尔比为1:1:1；纤维素羧酸单酯锂的取代度为0.5-1.5。
3.根据权利要求1所述的纤维素羧酸单酯锂，其特征在于：所述纤维素为微晶纤维素、棉花、木浆粕、竹子浆粕或从农林木质纤维素废弃物中分离的植物纤维素中的一种或几种的任意组合。
4.根据权利要求1所述的纤维素羧酸单酯锂，其特征在于：所述环状羧酸酐为顺丁烯二酸酐、衣康酸酐、四氟琥珀酸酐、二乙醇酸酐、戊二酸酐、丁基琥珀酸酐、丁二酸酐、已二酸酐、2-甲基琥珀酸酐、正辛基琥珀酸酐或烯丙基琥珀酸酐中的一种或几种的任意组合。
5.一种根据权利要求1-4任一项所述...
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