一種鋰離子電池硅碳負極粘結劑的制備方法技術

本發明專利技術公開了一種鋰離子電池硅碳負極粘結劑的制備方法，其合成條件溫和、原料價格低、更易于工業化生產，且制得的鋰離子電池硅碳負極粘結劑不僅具有三維網狀結構，還具有良好的剝離強度，可以提高硅碳負極鋰電池的首次充電效率、循環次數。循環次數。循環次數。

【技術實現步驟摘要】
一種鋰離子電池硅碳負極粘結劑的制備方法


[0001]本專利技術屬于鋰離子電池領域，具體涉及一種鋰離子電池硅碳負極粘結劑的制備方法。

技術介紹

[0002]鋰離子電池具有廣闊的市場空間，因為高其工作電壓，長循環壽命，較低的自放電率，且無記憶效應等優點。目前廣泛商用的負極材料是石墨，但其比容量已接近理論值372mAh/g，達到瓶頸，而硅碳負極材料具有較高比容量，可達4200mAh/g，具有良好的應用前景，但硅基材料鋰電池在充放電過程中，因為硅與鋰發生合金化，形成Li
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Si，導致硅碳負極材料嵌入或脫出大量的鋰，直接導致負極極片出現嚴重的體積膨脹收縮(>300％)，使材料極易發生開裂、粉化和剝離；另外，基于負極極片的體積變化，會導致極片表面形成的SEI膜破碎，在后續的循環中重新形成SEI膜，多次循環多次形成而后又破碎，導致電解液中的鋰離子過度被消耗，導致容量損失，電池失效。因而，就對粘結劑產生了更高的要求，即需要具有更強的粘結力、更高剝離強度的粘接劑以抑制硅碳負極材料在充放電過程中體積膨脹收縮。
[0003]中國專利申請(申請號2021114539370)鋰離子電池硅碳負極粘結劑及其制備方法，公開了以下內容：式Ⅰ所示的粘結劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：將丙烯酸或甲基丙烯酸、丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯和苯氧環類丙烯酸酯或苯氧環類甲基丙烯酸酯中溶解于溶劑中，在光引發劑的作用下攪拌并用紫外光照射1～5分鐘使其發生聚合反應得到。該粘結劑還具有彈性、立體網狀結構，能夠抑制體積膨脹，提升鋰離子電池硅碳負極的循環穩定性，解決了現有技術鋰離子電池硅碳負極粘結劑生產成本高、粘結性能隨著循環次數增加而大幅下降的問題。其是通過使粘結劑具有彈性、立體網狀結構來抑制體積膨脹，提升鋰離子電池硅碳負極的循環穩定性，解決了現有技術鋰離子電池硅碳負極粘結劑生產成本高、粘結性能隨著循環次數增加而大幅下降的問題的。但該粘結劑制備方法較為復雜，在使用引發劑的情況下還需要并用紫外光照射才能發生聚合反應得到，并且該粘結劑僅通過其具備的網狀結構提高了粘結力，相對于現階段對粘結劑的要求是不夠的。

技術實現思路

[0004]有鑒于此，本專利技術提供一種鋰離子電池硅碳負極粘結劑的制備方法，其合成條件溫和、原料價格低、更易于工業化生產，且制得的鋰離子電池硅碳負極粘結劑具有三維網狀結構，能夠有效抑制硅碳負極材料在充放電過程中體積變化，使電池具有較高的循環壽命，還具有良好的剝離強度，可以提高硅碳負極鋰電池的首次充電效率、循環次數。
[0005]本專利技術采取的具體技術方案是：
[0006]一種鋰離子電池硅碳負極粘結劑的制備方法，包括如下步驟：
[0007]步驟1：準備原料烷基丙烯酸、烷基丙烯酸酯、乳化劑、引發劑、交聯劑、去離子水；
[0008]步驟2：于反應設備A中加入烷基丙烯酸、烷基丙烯酸酯、一部分的乳化劑和一部分
的去離子水，攪拌至液體呈乳白色，得到單體乳液；
[0009]步驟3：于反應設備B中加入剩余乳化劑溶解于剩余去離子水中，加熱到反應溫度，通入氮氣后，加入引發劑，滴加一部分單體乳液，保溫；
[0010]步驟4：向剩余的單體乳液加入交聯劑，繼續向反應設備B中滴加含有交聯劑的單體乳液，滴加完畢后保溫，隨后降溫出料，得到所述鋰離子電池硅碳負極粘結劑。
[0011]進一步地，步驟1所準備的各原料的用量為：
[0012]8.25wt％～18.00wt％的烷基丙烯酸；
[0013]16.00wt％～32.5wt％的烷基丙烯酸酯；
[0014]0.05wt％～0.20wt％的乳化劑；
[0015]0.05wt％～0.50wt％的引發劑；
[0016]0.01wt％～0.50wt％的交聯劑；
[0017]50.00wt％～75.00wt％的去離子水；
[0018]總量為100.00wt％。
[0019]更為優選地，共聚單體中的烷基丙烯酸的用量為12.00wt％～18.00wt％。
[0020]更為優選地，共聚單體中的烷基丙烯酸酯的用量為18.00wt％～30.00wt％％。
[0021]更為優選地，所述交聯劑的用量為0.10wt％～0.50wt％。
[0022]更為優選地，所述乳化劑用量為0.20wt％～0.50wt％。
[0023]更為優選地，所述引發劑的用量為0.15wt％～0.50wt％。
[0024]進一步地，所述步驟1中一部分乳化劑的用量占總乳化劑的5.00％～20.00％，優選地，所述步驟1中一部分乳化劑的用量占總乳化劑的8.00％～15.00％；更為優選地，所述步驟1中一部分乳化劑的用量占總乳化劑的10.00％～15.00％。
[0025]進一步地，所述步驟3中滴加單體乳液的量為45.00wt％～60.00wt％；優選地，所述步驟3中滴加單體乳液的量為45.00wt％～55.00wt％；更為優選地，所述步驟3中滴加單體乳液的量為45.00wt％～50.00wt％。
[0026]進一步地，步驟3和步驟4中的滴加時間(反應時間)均為1h～3h；優選地，滴加時間為1h～2h；更為優選地，滴加時間為1h～1.5h。
[0027]進一步地，所述反應溫度為65℃～85℃；優選地，所述反應溫度為65℃～85℃；更為優選地，所述反應溫度為70℃～85℃。
[0028]進一步地，上述制備方法中所用的各原料：
[0029]所述烷基丙烯酸為丙烯酸或甲基丙烯酸的至少一種；所述烷基丙烯酸酯為丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸正戊酯、丙烯酸異戊酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正戊酯、甲基丙烯酸異戊酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸
?2?
乙基已酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸十八酯、丙烯酰胺、丙烯酸羥乙酯、苯乙烯、甲基丙烯酸羥乙酯、2
?
丙烯酰胺基
?2?
甲基丙磺酸、烯丙基聚醚、二甲基二烯丙基氯化銨、甲基烯丙基磺酸鈉、烯丙基磺酸鈉、N,N
?
雙烯丙基十二胺、十八烷基聚乙二醇丙烯酸酯、十八烷基聚乙二醇甲基丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯酯酸乙烯酯、烷氧基苯酚丙烯酸酯、甲基丙烯酸異癸酯中的一種或多種混合；
[0030]所述交聯劑為二乙烯基苯、鄰苯二甲酸二烯丙酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、
二乙烯基二醇、衣康酸二烯丙酯、馬來酸二烯丙酯、三羥甲基丙烷二烯基丙基酯、二乙烯基二醇、季戊四醇三丙烯酸酯、二縮三丙三醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、乙氧化(30)雙酚A二丙烯酸酯中的一種或多種混合；
[0031]進一步地，交聯劑優選為三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯中的一種或多種；
[0032]所述乳化劑可選自陰離子性表面活性劑：高級本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種鋰離子電池硅碳負極粘結劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟1：準備原料烷基丙烯酸、烷基丙烯酸酯、乳化劑、引發劑、交聯劑、去離子水；步驟2：于反應設備A中加入烷基丙烯酸、烷基丙烯酸酯、一部分的乳化劑和一部分的去離子水，攪拌至液體呈乳白色，得到單體乳液；步驟3：于反應設備B中加入剩余乳化劑溶解于剩余去離子水中，加熱到反應溫度，通入氮氣后，加入引發劑，滴加一部分單體乳液，保溫；步驟4：向剩余的單體乳液加入交聯劑，繼續向反應設備B中滴加含有交聯劑的單體乳液，滴加完畢后保溫，隨后降溫出料，得到所述鋰離子電池硅碳負極粘結劑。2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟1所準備的各原料的用量為：8.25wt％～18.00wt％的烷基丙烯酸；16.00wt％～32.5wt％的烷基丙烯酸酯；0.05wt％～0.20wt％的乳化劑；0.05wt％～0.50wt％的引發劑；0.01wt％～0.50wt％的交聯劑；50.00wt％～75.00wt％的去離子水；總量為100.00wt％。3.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟1中一部分乳化劑的用量占總乳化劑的5.00％～20.00％。4.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟3中滴加單體乳液的量為45.00wt％～60.00wt％，滴加時間為1h～3h。5.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟4中滴加含有交聯劑的單體乳液的時間為1h～3h。6.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述反應溫度為65℃～85℃。7.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于：所述烷基丙烯酸為丙烯酸或甲基丙烯酸的至少一種；所述烷基丙烯酸酯為丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸正戊酯、丙烯酸異戊酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正戊酯、甲基丙烯酸異戊酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸
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乙基已酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸十八酯、丙烯酰胺、丙烯酸羥乙酯、苯乙烯、甲基丙烯酸羥乙酯、2
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丙烯酰胺基
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甲基丙磺酸、烯丙基聚醚、二甲基二烯丙基氯化銨、甲基烯丙基磺酸鈉、烯丙...

【專利技術屬性】
技術研發人員：龐洪川，李泓淼，李澤勇，林敏生，
申請(專利權)人：九江天賜高新材料有限公司，
類型：發明
國別省市：