一种锂电池负极粘结剂及其制备方法与流程

本发明属于锂电池粘结剂，具体涉及一种锂电池负极粘结剂及其制备方法。

背景技术：

1、锂电池是当今广泛应用的一种高性能化学电源，随着锂离子电池在新能源汽车和储能方面领域的应用。因此，对于锂离子电池更高性能的要求，更高能量密度的锂离子电池是未来的趋势。

2、目前，市场上的负极粘结剂主要分为丁苯橡胶(sbr)和聚丙烯酸(paa)类粘结剂。而丁苯橡胶(sbr)类粘结剂的粘结强度较弱，对石墨活性物质以及硅碳负极材料的抑制作用较差，对石墨活性物质和导电剂不能提供分散性和悬浮性，所以需要加入大量的cmc来提供分散性和悬浮性，但丁苯橡胶类粘结剂具有良好的柔性，极片分切卷绕时不易掉粉。而聚丙烯酸(paa)类粘结剂具有高粘结强度，能够抑制活性物质的反弹，同时对负极活性物质和导电剂提供分散和悬浮的能力，但丙烯酸类粘结剂的硬度和极片脆性较大，在极片分切时容易掉粉，影响电池的长期循环性能。

3、现有技术中，通常采用sbr、cmc、paa中的一种或多种混合，但并不能彻底解决在负极浆料干燥过程中不同的粘结剂发生分相、不能完全融合的问题，导致负极浆料粘度低，负极浆料的分散性、悬浮性能差，长时间储存容易分层，制成的负极极片剥离强度低、内阻偏大、循环性能较差。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种锂电池负极粘结剂及其制备方法，该负极粘结剂的分子量高，制备的浆料粘度高，可参与浆料的研磨分散，浆料悬浮性能好，长时间储存不容易分层，利用所述负极粘结剂制得的极片具有高剥离强度、低内阻和优异的循环性能。

2、为了达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供一种锂电池负极粘结剂，包括以下组分，各组分质量百分比计为：

4、

5、上述各组分用量均按单体质量计算，所述主单体包括亲水单体、疏水性单体、功能单体、保护胶；

6、所述亲水单体为甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯、十一碳烯酸、衣康酸、马来酸酐中的一种或多种；

7、所述疏水性单体为丙烯腈、丙烯酸正丁酯中的一种或多种；

8、所述功能单体为乙烯基吡咯烷酮、对苯乙烯磺酸钠、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、羟基封端乙烯基聚硅氧烷、乙烯基聚硅氧烷、聚乙二醇单甲基丙烯酸酯、聚乙二醇单丙烯酸酯、聚丙二醇单甲基丙烯酸酯、聚丙二醇单丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚丙二醇二甲基丙烯酸酯、聚丙二醇二丙烯酸酯、烷基丙烯酸酯磷酸酯、乙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯、烯丙醇聚氧烷基醚、烯丙基聚醚磷酸铵盐、烯丙基的烷基醇醚磺基琥珀酸双酯钠盐、烯丙基的烷基磺基琥珀酸酯钠盐、烯丙基磺酸钠为中的一种或多种；

9、所述保护胶为羧甲基纤维素钠(cmc)、聚乙烯醇(pva1799)、聚乙烯醇(pva2699)、羧基改性聚乙烯醇(改性pva)、海藻酸钠、黄原胶、瓜尔胶中的一种或多种。

10、优选的方案，所述引发剂包括过氧化物引发剂和/或还原剂引发剂。

11、进一步优选的，所述氧化剂为过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾中的一种或多种。

12、进一步优选的，所述还原剂为亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠、抗环血酸vc、次磷酸钠中的一种或多种。

13、优选的方案，所述ph调节剂为氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、三乙胺、二甲基乙醇胺、氨水中的一种或多种。

14、优选的方案，所述水总用量为主单体质量的100％～300％。

15、本发明提供一种锂电池负极粘结剂的制备方法，包括以下步骤：

16、(1)将亲水交联单体、疏水性单体、功能单体、保护胶、ph调节剂混合均匀，加入到反应釜中通入氮气；

17、(2)将引发剂混合均匀加入到引发剂高位滴加槽中；

18、(3)升温至30℃～80℃；

19、(4)分批次加入引发剂溶液，反应预定时间后，保温处理，然后冷却、稀释、中和，即得。

20、步骤(4)中，分批次加入引发剂溶液，间隔时间60min～120min后，保温时长8h～12h，然后冷却、稀释、中和。

21、与现有技术相比，本发明的有益技术效果在于：

22、本发明提供一种锂电池负极粘结剂，合成了一种具有特殊结构的高分子量负极粘结剂，对负极材料和导电剂具有很好的分散润湿能力，同时在主链上引入了长碳链的链段提高了柔韧性，同时分子链段上的羟基、羧基、磺酸基和聚硅氧烷基团能提高负极活性物质之间的内聚力和极片之间的剥离强度。

23、本发明制备的锂电池负极粘结剂，同时具有聚丙烯酸(paa)和丁苯乳液(sbr)的高粘结强度、润湿分散性、对负极活性物质好的悬浮性、柔韧性和低内阻。

技术特征：

1.一种锂电池负极粘结剂，其特征在于，包括以下组分，各组分质量百分比计为：

2.根据权利要求1所述一种锂电池负极粘结剂，其特征在于，所述引发剂包括过氧化物引发剂和/或还原剂引发剂。

3.根据权利要求2所述一种锂电池负极粘结剂，其特征在于，所述氧化剂为过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾中的一种或多种。

4.根据权利要求2所述一种锂电池负极粘结剂，其特征在于，所述还原剂为亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠、抗环血酸vc、次磷酸钠中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述一种锂电池负极粘结剂，其特征在于，所述ph调节剂为氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、三乙胺、二甲基乙醇胺、氨水中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述一种锂电池负极粘结剂，其特征在于，所述水总用量为主单体质量的100％～300％。

7.一种锂电池负极粘结剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述锂电池负极粘结剂的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，分批次加入引发剂溶液，间隔时间60min～120min后，保温时长8h～12h，然后冷却、稀释、中和。

技术总结本发明公开了一种锂电池负极粘结剂，其特征在于，包括以下组分，各组分质量百分比计为：亲水性单体30％～60％；疏水性单体10％～30％；功能单体5％～20％；保护胶0.5％～2％；引发剂0.05％～1％；pH调节剂10％～25％；余量为水；本发明提供一种锂电池负极粘结剂，合成了一种具有特殊结构的高分子量负极粘结剂，对负极材料和导电剂具有很好的分散润湿能力，同时在主链上引入了长碳链的链段提高了柔韧性，同时分子链段上的羟基、羧基、磺酸基和聚硅氧烷基团能提高负极活性物质之间的内聚力和极片之间的剥离强度。技术研发人员：蒋哲明,叶武龙,刘小林受保护的技术使用者：湖南林特科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/16