【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池，涉及一种分散剂及其制备方法与应用。
技术介绍
1、磷酸铁锂因其优异的安全性能，在动力电池中有举足轻重的地位。磷酸铁锂正极极片的加工方式通常是将主材与导电剂、粘结剂等混合在溶剂中，通过搅拌捏合等方式制成正极浆料，随后利用挤压或者转移涂布的设备将浆料涂覆在涂炭铝箔上，最后经过烘干以及辊压程序得到磷酸铁锂正极极片。
2、针对当前纳米级的磷酸铁锂浆料的分散，一种方案是通过降低浆料固含，以适配涂覆所需的粘度，但是这种方案需要消耗更多的溶剂如nmp，以及烘干所需的时间更长等，成本大大增加且极片负载量变低，不利于电池能量密度的提升。第二种方案是通过增加如pvp(聚乙烯吡咯烷酮)等表面活性剂来辅助分散主材，但是pvp为代表的表面活性剂所需要的添加量高，且分子结构中的不饱和键不适配于正极高电压环境，容易在循环中导致极片副反应发生，破坏极片结构并导致电池性能迅速衰退。
3、因此，在磷酸铁锂正极浆料分散过程中，迫切需要一种合适的分散剂，通过很少量的添加就能有效解决磷酸铁锂正极浆料分散的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种分散剂及其制备方法与应用，尤其提供一种磷酸酯类分散剂及其制备方法与在锂离子电池匀浆中的应用，所述分散剂由特定化合物组成，其可以通过较少的添加量，有效降低电极浆料的粘度，改善流动性，增加电极浆料的分散均匀性，从而有效降低电池内阻，提升循环性能。
2、为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、
4、本专利技术针对磷酸铁锂类正极浆料分散困难，高固含下浆料粘度过高，涂布效果差的问题，本专利技术提供的分散剂包括聚磷酸酯和含氮杂环的聚酯化合物的混合物，其中，所述聚磷酸酯中的磷酸根基团会锚定磷酸铁锂表面碳未包裹完全的部分，含氮杂环可以锚定碳包覆层，而聚酯作为溶剂化链可以降低界面能，促进分散，防止团聚达到稳粘的作用；因此，聚磷酸酯和含氮杂环的聚酯化合物可以锚定被碳包覆的以及未被碳包覆的磷酸铁锂类正极材料，从而能够有效分散磷酸铁锂类正极材料；所述含芳香基的酰胺类化合物作为复配在分散剂中的小分子，酰胺基团起锚定作用，芳香基具备较大的空间位阻，从而能够分散正极材料，降低浆料粘度。因此，本专利技术所述分散剂能够有效分散磷酸铁锂类正极浆料，在少于0.3％的添加量下，即可有效降低浆料的粘度，改善流动性，增加浆料的分散均匀性。
5、优选地，所述分散剂中，聚磷酸酯的含量为30-50wt％，例如可以是30wt％、35wt％、40wt％或50wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
6、优选地，所述分散剂中，含氮杂环聚酯的含量为20-40wt％，例如可以是20wt％、30wt％或40wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
7、优选地，所述分散剂中，含芳香基的酰胺类化合物的含量为10-30wt％，例如可以是10wt％、20wt％、25wt％或30wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
8、优选地，所述聚磷酸酯包括聚乙二醇磷酸酯。
9、优选地，所述含氮杂环的聚酯包括聚乙二醇吡咯酸酯、聚乙二醇吡咯烷酮羧酸酯、或聚乙二醇吡啶酸酯中的任意一种或至少两种的组合。
10、优选地，所述含芳香基的酰胺类化合物包括n-苯基乙酰胺、对苯甲酰胺、对苯二酰胺、或苯丙酰胺中的任意一种或至少两种的组合。
11、优选地，所述分散剂的制备原料包括有机物和含磷化合物，所述有机物包括含n杂环的酸、醇类聚合物和芳香基酰胺类化合物。
12、优选地，所述含n杂环的酸、醇类聚合物和芳香基酰胺类化合物的质量比为1:(2-5):(0.4-0.8)，例如可以是1:2:0.4、1:3:0.6、1:4:0.8、1:5:0.5或1:5:0.8，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
13、本专利技术所述含n杂环的酸、醇类聚合物和芳香基酰胺类化合物的质量比，会影响聚磷酸酯、含氮杂环的聚酯和含芳香基酰胺类小分子在分散剂中的含量，从而影响分散剂分散作用的发挥。若醇类聚合物过少，则分散剂缺少溶剂化链，稳粘效果较差；若醇类聚合物过多，则缺少锚固基团，分散效果较差；若芳香基酰胺类小分子的含量过少，则降粘效果不明显；若芳香基酰胺类化合物的含量过多，则影响电芯内阻。
14、优选地，所述含n杂环的酸与含磷化合物的质量比为1:(0.1-0.3)，例如可以是1:0.1、1:0.2或1:0.3，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
15、本专利技术所述含n杂环的酸与含磷化合物的质量比会影响含氮杂环的聚酯和聚磷酸酯的含量，优选所述含n杂环的酸与含磷化合物的质量比在特定范围内。
16、优选地，所述含n杂环的酸包括吡咯烷酮羧酸、吡咯甲酸或吡啶甲酸中的任意一种或至少两种的组合。
17、优选地，所述芳香基酰胺类化合物包括n-苯基乙酰胺、对苯甲酰胺、对苯二酰胺或苯丙酰胺中的任意一种或至少两种的组合。
18、优选地，所述醇类聚合物包括聚乙二醇、聚丙二醇或聚丙三醇中的任意一种或至少两种的组合。
19、优选地，所述含磷化合物包括五氧化二磷。
20、优选地，所述分散剂的制备原料还包括催化剂和引发剂。
21、优选地，所述催化剂包括对甲苯磺酸。
22、优选地，所述引发剂包括偶氮二异丁腈和/或偶氮二异庚腈。
23、第二方面，本专利技术提供了一种如第一方面所述分散剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
24、(1)将醇类聚合物、溶剂和含磷化合物进行第一混合和反应，得到反应后液；
25、(2)将含n杂环的酸、芳香基酰胺类化合物、引发剂和步骤(1)所述反应后液进行第二混合，得到所述分散剂。
26、本专利技术先将醇类聚合物、含磷化合物和nmp溶剂共混，得到聚磷酸酯化合物，然后再将反应液与含n杂环的酸、芳香基酰胺类化合物、引发剂进行第二混合，使含n杂环的酸与部分醇类聚合物发生脱水缩合反应，能够得到含氮杂环的聚酯化合物；同时，本专利技术所述制备方法对环境友好，无需控制环境湿度，可极大降低生产成本。
27、本专利技术所述制备方法中，按照制备原料中的配方量进行制备。
28、优选地，步骤(1)所述第一混合时还加入了催化剂。
29、优选地，所述催化剂包括对甲苯磺酸。
30、优选地，步骤(1)所述反应的温度为130-170℃，例如可以是130℃、140℃、150℃、160℃或170℃，时间为1-2h，例如可以是1h、1.5h或2h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
31、优选地，步骤(2)所述第二混合的温度为60-90℃，例如可以是60℃、70℃80℃或9本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种分散剂，其特征在于，所述分散剂包括聚磷酸酯、含氮杂环的聚酯和含芳香基的酰胺类化合物。
2.根据权利要求1所述的分散剂，其特征在于，所述分散剂中，聚磷酸酯的含量为30-50wt％；
3.根据权利要求1或2所述的分散剂，其特征在于，所述分散剂的制备原料包括有机物和含磷化合物，所述有机物包括含N杂环的酸、醇类聚合物和芳香基酰胺类化合物；
4.根据权利要求3所述的分散剂，其特征在于，所述含N杂环的酸包括吡咯烷酮羧酸、吡咯甲酸或吡啶甲酸中的任意一种或至少两种的组合；
5.一种如权利要求1-4任一项所述分散剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述第一混合时还加入了催化剂；
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述第二混合的温度为60-90℃，时间为2-4h；
8.一种正极浆料，其特征在于，所述正极浆料包括磷酸铁锂类正极材料和如权利要求1-4任一项所述的分散剂。
9.根据权利要求8所述的正极浆料
10.一种电池，其特征在于，所述电池包括正极极片，所述正极极片包括集流体和集流体至少一侧表面的正极活性层，所述正极活性层由如权利要求8或9所述的正极浆料得到。
...【技术特征摘要】
1.一种分散剂，其特征在于，所述分散剂包括聚磷酸酯、含氮杂环的聚酯和含芳香基的酰胺类化合物。
2.根据权利要求1所述的分散剂，其特征在于，所述分散剂中，聚磷酸酯的含量为30-50wt％；
3.根据权利要求1或2所述的分散剂，其特征在于，所述分散剂的制备原料包括有机物和含磷化合物，所述有机物包括含n杂环的酸、醇类聚合物和芳香基酰胺类化合物；
4.根据权利要求3所述的分散剂，其特征在于，所述含n杂环的酸包括吡咯烷酮羧酸、吡咯甲酸或吡啶甲酸中的任意一种或至少两种的组合；
5.一种如权利要求1-4任一项所述分散剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
6.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘智高，王娟玲，陈辉，盛杰，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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