【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于硫化物全固態鋰離子電池領域，具體涉及一種改性粘結劑的制備方法和應用，尤其是用于干法制備電解質的粘結劑。
技術介紹
1、硫化物電解質因其超高的離子電導率和固有的柔軟性而受到越來越多的關注。與之對應的是，硫化物電解質在成膜過程中缺乏強度和韌性以及易開裂是需要解決的問題。目前干法制備電解質膜主要的粘結劑為ptfe，在剪切力作用下使電解質原纖維化成膜，從而實現固態硫化物電解質自支撐膜。但在成膜過程中隨著ptfe的占比減小，其成膜效果越差，容易導致電解質膜開裂使得電池在充放電過程中形成鋰枝晶，影響材料各項電化學性能指標。
2、聚丙烯酸(paa)在硫化物固態電解質中的作用主要集中在改善電解質的性能和穩定性，尤其在硫化物全固態電池中，paa的應用可以幫助解決一些關鍵的技術挑戰。以下幾點概述了paa在硫化物固態電解質中的幾個重要作用：1.界面穩定劑：paa可以作為一種界面穩定劑，用于減少金屬鋰負極與硫化物電解質之間的界面反應。由于金屬鋰和硫化鋰都不穩定，易與空氣中的水分反應，paa的引入可以形成一層保護膜，減少硫化物電解質與鋰金屬接觸時的副反應，提高電池的循環穩定性和安全性。2.抑制電解質降解：paa能夠幫助抑制硫化物固態電解質在空氣中的降解。硫化物電解質容易與空氣中的水分反應，釋放出有毒的硫化氫氣體，并導致電解質結構的退化和性能的衰減。paa的加入可以改善電解質的空氣穩定性，延長其使用壽命。3.增強機械性能：paa的加入可以增強硫化物固態電解質的機械性能，使其更加堅固和耐用。通過改善電解質的機械強度，可以減少在電池組
3、paa-li(聚丙烯酸鋰)在硫化物固態電解質中的作用主要體現在以下幾個方面：1.穩定劑與成膜劑：paa-li可以在電極/電解質界面上形成一層保護性的固體電解質界面膜(sei)，這層膜有助于穩定電極表面，減少與硫化物電解質直接接觸所產生的副作用，比如抑制枝晶生長，從而提高電池的安全性和循環穩定性。2.提高界面相容性：硫化物固態電解質與電極材料之間的接觸往往會導致較高的界面阻抗，影響鋰離子的傳輸效率。paa-li作為聚合物添加劑，能改善電極材料與硫化物電解質之間的相容性，促進鋰離子的高效傳導，從而提升電池的整體電化學性能。3.調節離子電導率：通過與硫化物電解質的相互作用，paa-li可能會影響電解質內部的微觀結構，進而調節離子電導率。雖然paa-li本身不是高離子電導物質，但它可以通過改變電解質的形態和結構，間接優化離子傳輸路徑。4.抑制副反應：硫化物固態電解質易與水或空氣中的其他成分反應生成有毒氣體如h2s。paa-li的引入可能有助于形成一層保護層，減少外界環境對電解質的侵蝕，從而提高電池的環境適應性和長期存儲穩定性。5.促進鋰離子遷移：在某些情況下，paa-li的親鋰性可以幫助鋰離子在電極/電解質界面上的傳輸，特別是在多孔電極結構中，它能夠滲透進入微孔，促進更均勻的鋰離子分布。綜上所述，paa-li作為添加劑在硫化物固態電解質系統中的應用，主要是為了優化電池性能，包括提升循環穩定性、安全性以及電化學性能等。
4、但是，相較于ptfe，paa、paa-li的成膜性能均不太理想。在本領域中，期望開發一種復合改性粘結劑體系，解決硫化物固態電解質成膜開裂和增加強度韌性的問題，同時還能進一步提升電池的容量和循環性能的問題。
技術實現思路
1、針對現有技術的不足，本專利技術的目的在于提供一種改性粘結劑的制備方法和應用。本專利技術的改性粘結劑具有較好的粘結力和較好的離子電導率，克服了電解質在成膜過程中ptfe占比減小，硫化物固態電解質成膜開裂的缺點，實現對現有干法電解質膜生產工藝上的突破，從而使干法電解質膜技術廣泛的應用于硫化物全固態鋰離子電池領域。
2、為達到此專利技術目的，本專利技術采用以下技術方案：
3、本專利技術提供了一種改性粘結劑的制備方法，所述改性粘結劑由聚合物a和聚合物b兩種聚合物通過以下步驟制備：
4、s1、將聚合物b溶于溶劑，再加入聚合物a，攪拌使其分散均勻，形成混合溶液；
5、s2、將混合溶液進行高溫高壓處理，冷卻后抽濾，即得改性粘結劑；
6、所述聚合物a為ptfe；所述聚合物b為paa和paa-li中的一種或多種。
7、作為本專利技術的一個實施方案，步驟s1中，所述聚合物b質量分數占聚合物a的2.5％～5.5％(例如2.5％，3.5％，4.5％，5.5％)，優選3.5％～4.5％。
8、作為本專利技術的一個實施方案，步驟s1中，所述溶劑的質量是聚合物a的15倍-20倍，優選為20倍。
9、作為本專利技術的一個實施方案，步驟s1中，所述聚合物b優選為paa-li。
10、作為本專利技術的一個實施方案，步驟s1中，所述溶劑包括乙醇、丙酮、四氫呋喃中的一種或多種。優選丙酮作為溶劑。本專利技術選擇的溶劑，聚合物b溶于溶劑，聚合物a不溶于溶劑。
11、作為本專利技術的一個實施方案，步驟s2中，所述高溫高壓處理是在高溫高壓條件下進行。所述高溫高壓條件中，溫度為60～120℃，壓力為100kpa～500kpa，優選200kpa。高溫高壓處理的時間為6～12h，例如可以為6h，8h，10h，12h。
12、在常溫常壓的條件下，聚合物b(paa、paa-li)溶于溶劑，聚合物a(ptfe)是不溶于溶劑的。但聚合物b(paa、paa-li)的溶解性不佳，與聚合物a(ptfe)在溶劑中混合后，少部分聚合物a(ptfe)顆粒表面會有聚合物b(paa、paa-li)吸附，并在抽濾后留在顆粒表面，形成這種類似的不完全的包覆層，但缺少高溫高壓條件，其結合效果不好、易脫落。也就是常溫常壓的條件并不能使其完全包覆，形成包覆結構穩定的粘接劑顆粒，得到的是有少量的且包覆結構不穩定的顆粒，大部分仍是原來的聚合物a(ptfe)顆粒。而有包覆層的顆粒，包覆層也會因其包覆結構不穩定，在開始輥壓時，就與顆粒分離，導致聚合物a纖維化而聚合物b不會被纖維化。
13、本專利技術的加熱加壓過程中，聚合物b(paa、paa-li)的溶解性更好(聚合物大分子分散狀態更好，可本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種改性粘結劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟S1中，所述聚合物B為聚合物A質量的2.5％～5.5％。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟S1中，所述溶劑的質量是聚合物A的15倍-20倍。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟S2中，高溫高壓處理是在攪拌條件下進行，攪拌轉速為400-600rpm/min。
5.一種如權利要求1-4任一項所述的制備方法得到的改性粘接劑。
6.一種如權利要求5所述的改性粘接劑在干法制備電解質自支撐膜中的應用。
7.一種電解質自支撐膜，其特征在于，所述電解質自支撐膜包括如權利要求5所述的改性粘結劑和硫化物電解質。
8.一種如權利要求7所述的電解質自支撐膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：將硫化物電解質和改性粘結劑按比例充分混合均勻，然后進行滾磨、輥壓，得到干法電解質自支撐膜。
【技術特征摘要】
1.一種改性粘結劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述聚合物b為聚合物a質量的2.5％～5.5％。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述溶劑的質量是聚合物a的15倍-20倍。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s2中，高溫高壓處理是在攪拌條件下進行，攪拌轉速為400-600rpm/min。
【專利技術屬性】
技術研發人員：張希，張君，陳玉華，孫掌印，
申請(專利權)人：上海屹鋰新能源科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。