一种锂电池正极粘结剂材料制备方法

本发明涉及锂电池生产，具体为一种锂电池正极粘结剂材料制备方法。

背景技术：

1、锂离子电池是现代高性能电池的代表，锂离子电池电极的生产环境和电性能取决于电极浆料制备工艺和电极材料，好的制浆工艺，一方面能提高产品的质量性能，另一方面也可以降低原料的成本和生产过程中的时间成本，粘结剂作为电池浆料的组成成分，与电极活性材料、导电剂等以搅拌的方式，均匀分散于溶剂中，虽然用量很低，但其选择至关重要，由于贮锂活性物质在电池充放电过程中会不断发生体积变化，导致活性材料的开裂和粉化，导电剂与活性物质失去电接触，从而引起电极结构的破坏，造成较差的循环稳定性和倍率性能，故粘结剂需具备足够的柔韧性，以缓解充放电过程引起的电极片体积变化，并且增加浆料与集流体之间的黏附力，以保活性物质在充放电过程中不脱落，以及颗粒间的结合状态不会被破坏，对于锂电池电极而言，粘结剂除了具有高的电子导电性能和可拉伸特性外，锂离子扩散和传输性能对其储锂性能也有很大的影响，其中电极主要由活性材料，导电剂，粘结剂和集流体组成，锂离子电池的性能与电极制作工艺有很大的关系，如粘结剂的性能，活性材料、导电剂、粘结剂的比例等。

2、现有的正极材料加工使用油性nmp作为溶剂的粘结剂pvdf,过程中有部分nmp挥发到空气中有一定污染，且nmp易燃易爆炸，有使用安全风险，有机溶剂的挥发严重污染环境，使生产现场毒性大，严重影响了生产车间工作人员的身体健康，电极活性材料被半结晶结构的聚偏氟乙烯包覆，结晶区域的聚偏氟乙烯抑制锂离子的脱出或嵌入，而活性材料与聚偏氟乙烯的弱相互作用导致活性材料分布不均，易团簇。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种锂电池正极粘结剂材料制备方法，解决了生产期间和使用期间存在安全隐患，对环境存在污染，材料分布不均匀的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种锂电池正极粘结剂材料制备方法，具体包括以下步骤：

3、s1、物料的预处理：先分别将聚偏氟乙烯、胶粘剂、固化剂和流平剂进行干燥，将称取的聚偏氟乙烯、胶粘剂、固化剂和流平剂一起加入双行星搅拌机的双层搅拌桶的内桶中进行搅拌2-3小时，同时在双层搅拌桶的外隔层中加入50℃-55℃热水进行循环，使聚偏氟乙烯、胶粘剂、固化剂和流平剂快速进行分散和溶解，双行星搅拌机的分散速度为600±20米/秒、公转20±1米/秒；

4、s2、聚丙烯酸接枝改性环氧树脂的制备：先将引发剂过氧化苯甲酰与丙烯酸单体混合，将上述混料加入正丁醇中，再将复合环氧树脂加入到正丁醇中，混合均匀，升温至100℃-120℃，接枝共聚3-6小时，高速离心、烘干制得聚丙烯酸接枝改性环氧树脂；

5、s3、粘结剂溶液制备：在s1制得的聚丙烯酸接枝改性环氧树脂中加入电子导电聚合物，双行星搅拌机以分散速度为1500±20米/秒、公转40±1米/秒搅拌1-2小时，同时在双层搅拌桶的外隔层中加入冷水进行循环，确保内桶中的混合物料的温度不超过40℃，形成混合液，将聚偏氟乙烯粉末溶解于溶液中，然后加入胶粘剂、固化剂和流平剂，在室温下搅拌12-18小时，然后将混合液倒入，继续进行混合，即可得到锂电池正极粘结剂。

6、优选的，所述锂电池正极粘结剂材料的原材料具体包括以下组分：聚丙烯酸接枝改性环氧树脂1-15份、聚偏氟乙烯20-40份、电子导电聚合物10-20份、溶剂10-20份、胶粘剂5-15份、固化剂5-15份和流平剂5-15份。

7、优选的，所述s1中，过氧化苯甲酰与丙烯酸单体按质量比为1∶10～1∶20混合，所述引发剂为过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈或偶氮二异氰基戊酸中的一种或几种，所述引发剂为油溶性引发剂，所述复合环氧树脂包括耐磨粉体、树脂和固化剂，所述耐磨粉体选自碳化硅粉体、棕刚玉粉体、碳化钨粉体、氮化硼粉体、氮化硅粉体中的一种或多种，所述耐磨粉体质量分数占复合环氧树脂的35％-45％。

8、优选的，所述溶剂选自去离子水、乙腈、乙醇、甲醇、异丙醇和乙二醇、丙三醇、二甲基亚砜，二甲基甲酰胺、二甲基砜、四氢呋喃和n-甲基吡咯烷酮中的一种或几种，所述胶粘剂包括环氧树脂，酚醛树脂，糠醛树脂，聚氨酯，丙烯酸树脂和有机硅胶胶粘剂中的一种或几种。

9、优选的，所述聚偏氟乙烯的数均分子量为mn＝6×105，所述电子导电聚合物为聚3，4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐。

10、优选的，所述固化剂为多胺固化剂、酚醛固化剂、酸酐固化剂、聚硫醇固化剂、多异氰酸酯固化剂中的一种或多种的组合，所述流平剂包括二甲基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、聚醚改性有机硅氧烷、聚酯改性有机硅氧烷、烷基改性有机硅氧烷中的至少一种。

11、有益效果

12、本发明提供了一种锂电池正极粘结剂材料制备方法。与现有技术相比具备以下有益效果：该锂电池正极粘结剂材料制备方法，具体包括以下步骤：s1、物料的预处理：先分别将聚偏氟乙烯、胶粘剂、固化剂和流平剂进行干燥，将称取的聚偏氟乙烯、胶粘剂、固化剂和流平剂一起加入双行星搅拌机中进行搅拌，使聚偏氟乙烯、胶粘剂、固化剂和流平剂快速进行分散和溶解；

13、s2、聚丙烯酸接枝改性环氧树脂的制备：先将引发剂过氧化苯甲酰与丙烯酸单体混合，将上述混料加入正丁醇中，再将复合环氧树脂加入到正丁醇中，制得聚丙烯酸接枝改性环氧树脂；s3、粘结剂溶液制备：在s1制得的聚丙烯酸接枝改性环氧树脂中加入电子导电聚合物，将聚偏氟乙烯粉末溶解于溶液中，然后加入胶粘剂、固化剂和流平剂，然后将混合液倒入，继续进行混合，即可得到锂电池正极粘结剂；通过以聚丙烯酸接枝改性环氧树脂共混聚偏氟乙烯作为锂离子电池正极粘结剂，由于环氧本身具有较强的粘附力，有利于保持电极结构的稳定性，防止电极脱落，复合粘结剂可溶于水溶剂或非水溶剂中，具有良好的化学稳定性，使其处于高电位时，粘结剂在高压下不被氧化；在低电位，粘结剂不被还原，制备过程采用最基本的锂电池粘结剂材料，来源丰富，制备工艺简单，无需加稳定剂，适合工业化生产，且具有优异的电化学性能，采用易得材料做为溶剂，对环境友好，且价格便宜，能够起到节能减排作用，从而实现绿色无污染生产过程，减少了使用nmp作为溶剂的安全风险和环境污染问题。

技术特征：

1.一种锂电池正极粘结剂材料制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种锂电池正极粘结剂材料制备方法，其特征在于：所述锂电池正极粘结剂材料的原材料具体包括以下组分：聚丙烯酸接枝改性环氧树脂1-15份、聚偏氟乙烯20-40份、电子导电聚合物10-20份、溶剂10-20份、胶粘剂5-15份、固化剂5-15份和流平剂5-15份。

3.根据权利要求1所述的一种锂电池正极粘结剂材料制备方法，其特征在于：所述s1中，过氧化苯甲酰与丙烯酸单体按质量比为1∶10～1∶20混合，所述引发剂为过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈或偶氮二异氰基戊酸中的一种或几种，所述引发剂为油溶性引发剂，所述复合环氧树脂包括耐磨粉体、树脂和固化剂，所述耐磨粉体选自碳化硅粉体、棕刚玉粉体、碳化钨粉体、氮化硼粉体、氮化硅粉体中的一种或多种，所述耐磨粉体质量分数占复合环氧树脂的35％-45％。

4.根据权利要求1所述的一种锂电池正极粘结剂材料制备方法，其特征在于：所述溶剂选自去离子水、乙腈、乙醇、甲醇、异丙醇和乙二醇、丙三醇、二甲基亚砜，二甲基甲酰胺、二甲基砜、四氢呋喃和n-甲基吡咯烷酮中的一种或几种，所述胶粘剂包括环氧树脂，酚醛树脂，糠醛树脂，聚氨酯，丙烯酸树脂和有机硅胶胶粘剂中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的一种锂电池正极粘结剂材料制备方法，其特征在于：所述聚偏氟乙烯的数均分子量为mn＝6×105，所述电子导电聚合物为聚3，4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐。

6.根据权利要求1所述的一种锂电池正极粘结剂材料制备方法，其特征在于：所述固化剂为多胺固化剂、酚醛固化剂、酸酐固化剂、聚硫醇固化剂、多异氰酸酯固化剂中的一种或多种的组合，所述流平剂包括二甲基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、聚醚改性有机硅氧烷、聚酯改性有机硅氧烷、烷基改性有机硅氧烷中的至少一种。

技术总结本发明公开了一种锂电池正极粘结剂材料制备方法，具体包括以下步骤：S1、物料的预处理；S2、聚丙烯酸接枝改性环氧树脂的制备；S3、粘结剂溶液制备；本发明涉及锂电池生产技术领域。该锂电池正极粘结剂材料制备方法，通过以聚丙烯酸接枝改性环氧树脂共混聚偏氟乙烯作为锂离子电池正极粘结剂，由于环氧本身具有较强的粘附力，有利于保持电极结构的稳定性，防止电极脱落，复合粘结剂可溶于水溶剂或非水溶剂中，具有良好的化学稳定性，使其处于高电位时，粘结剂在高压下不被氧化；在低电位，粘结剂不被还原，制备过程采用最基本的锂电池粘结剂材料，来源丰富，制备工艺简单，无需加稳定剂，适合工业化生产。技术研发人员：陈勇,朱锦娇,田秀受保护的技术使用者：盐城工学院技术研发日：技术公布日：2024/5/27