【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種納米羧甲基纖維素鹽及其制備方法、粘結劑、極片和電池。
技術介紹
1、現如今對于3c消費類電池領域，越來越偏向于高能量密度方向發展，這導致硅碳負極的發展突飛猛進。相比于傳統石墨材料而言，現如今的硅碳負極材料在嵌鋰過程中易發生膨脹，雖然對于新型硅烷沉淀硅碳來說可以大大緩解其膨脹，然而根據目前的表現來看，常規配方的硅碳負極，當硅碳摻雜量在10%、壓實密度在1.73g/cm3時候，其極片的膨脹量約在100%上下。巨大的體積膨脹在經年累月的循環過程中導致集流體表面活性物質易脫落，因此發展新型粘結劑勢在必行。
2、羧甲基纖維素鈉是硅碳負極材料必不可缺少的粘結劑，但現有的羧甲基纖維素鈉無法很好的起到穩定漿料、保持長時間不沉淀、提高粘度穩定涂布、較小極片氣泡產生概率、減輕在負極極片表面的掉粉、負極極片韌性、增強極片電解液浸潤性等作用，從而使現有的羧甲基纖維素鈉應用在電池中時無法滿足高循環性能和倍率性能。
技術實現思路
1、為了解決現有技術中羧甲基纖維素鈉應用在電池中時無法滿足高循環性能和倍率性能，本專利技術提供了一種納米羧甲基纖維素鹽及其制備方法、粘結劑、極片和電池。該納米羧甲基纖維素鹽用于電池時可同時具有高循環性能和高倍率性能。
2、為實現上述目的，本專利技術采用以下技術方案。
3、本專利技術提供了一種納米羧甲基纖維素鹽的制備方法，其包括以下步驟：
4、使纖維素原料和混合物進行反應得沉淀物；將所述沉淀物依次經過堿化處理和醚化處理得
5、本專利技術中，所述纖維素原料可為本領域常規的含纖維素的物質，例如為木材、秸稈、紙漿和棉花中的一種或多種，較佳地為棉花。
6、本專利技術中，所述纖維素原料中的纖維素含量較佳地為90%以上，更佳地為95%以上，例如為99.5%或99.9%。
7、本專利技術中，所述纖維素原料的灰分較佳地為10%以下，更佳地為5%以下，進一步更佳地為0.1%以下，例如為0.1%。本專利技術中將灰分設置為10%以下可以進一步提高納米羧甲基纖維素鹽的結晶程度和強度，并且能夠降低其與電解液之間存在的負影響。
8、本專利技術中，較佳地，所述第一催化劑包括吡啶類化合物、嘧啶類化合物和吡咯類化合物中的一種或多種。其中，吡啶類化合物為吡啶及其衍生物，嘧啶類化合物為嘧啶及其衍生物，吡咯類化合物為吡咯及其衍生物。
9、其中，所述吡啶類化合物較佳地為4-二甲氨基吡啶（dmap）和/或4-苯氨基吡啶，優選為4-二甲氨基吡啶。
10、本專利技術中，所述酸液較佳地為硫酸和/或磷酸，優選為硫酸。
11、其中，所述硫酸的質量濃度較佳地為5%-15%，例如為10%。
12、本專利技術中，所述纖維素原料和所述第一催化劑的質量比較佳地為（5-50）：1，例如為5：1、10：1、15：1、20：1、25：1、30：1、35：1、40：1或45：1，優選為20：1。
13、本專利技術中，所述纖維素原料和所述第二催化劑的質量比較佳地為1：（1-50），例如為1：5、1：10、1：15、1：20、1：25、1：30、1：35、1：40或1：45，優選為1：10。
14、本專利技術中，所述反應的溫度較佳地為-20~100℃，例如為-20℃、0℃、5℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃或100℃，優選為60℃。
15、本專利技術中，所述反應的時間較佳地為1-10h，更佳地為2-9h，例如為3h、4h、5h、6h、7h或8h，進一步更佳地為2-4h，優選為3h。
16、本專利技術中，所述沉淀物的最大粒徑較佳地為0.1-2μm，例如為0.2μm、0.3μm、0.4μm、0.5μm、0.6μm、0.8μm、1μm、1.2μm、1.4μm、1.6μm或1.8μm。本專利技術中的沉淀物的最大粒徑在0.1-2μm的范圍，一方面可以起到骨架作用，能夠使納米羧甲基纖維素鹽應用在漿料和極片中時，進一步提高極片強度、抑制膨脹、防止開裂、增強浸潤性以及提升漿料的穩定性。另一個方面可以避免團聚，提高漿料的分散性，同時能夠提高納米羧甲基纖維素鹽的酯化程度從而提高極片的倍率性能。
17、在本專利技術某些具體實施方案中，在所述反應后還包括以下步驟以獲得沉淀物：向所述反應后的產物中加入去離子水，靜置后分離得所述沉淀物。
18、其中，所述靜置的時間例如為24h。
19、其中，所述分離例如采用離心的方法，其中，所述離心的轉速例如為4000r/min。
20、本專利技術中，所述沉淀物的ph值較佳地為6-10，例如為6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5，優選為7.5。
21、在本專利技術一些具體實施方案中，所述沉淀物的ph值通過氨水進行調節。
22、本專利技術中，較佳地，所述堿化處理的步驟包括：將堿化劑和含沉淀物的分散液混合進行堿化處理。
23、其中，較佳地，所述堿化劑為氫氧化鈉。
24、其中，較佳地，所述沉淀物和所述堿化劑的質量比為（2-10）：1，例如為5：1。
25、其中，所述堿化劑和所述含沉淀物的分散液混合后，所述含沉淀物的分散液的ph值較佳地為8-14，例如為9、10、11、12或13。
26、其中，所述堿化處理的步驟較佳地包括：將所述堿化劑、所述含沉淀物的分散液和乙醇混合后進行堿化處理。其中，加入乙醇能夠加速氫氧化鈉的浸潤效果，促進堿化處理的程度。
27、其中，所述乙醇的質量濃度例如為75%。
28、其中，所述堿化劑的質量和所述乙醇的體積比例如為20：1，其中，質量的單位為g，體積的單位為l。
29、在本專利技術某些具體實施方案中，所述含沉淀物的分散液和所述堿化劑的質量比較佳地為（1-1000）：1，例如為5：1、10：1、20：1、30：1、40：1、50：1、60：1、70：1、80：1、90：1、100：1、200：1、300：1、400：1、500：1、600：1、700：1、800：1或900：1。
30、其中，較佳地，所述堿化處理的溫度為35℃以下，例如為35℃。
31、其中，較佳地，所述堿化處理的時間為0.5-4h，例如為1h、2h或3h。
32、其中，所述含沉淀物的分散液的制備方法較佳地包括：將分散劑和所述沉淀物混合后形成所述含沉淀物的分散液。
33、其中，較佳地，所述含沉淀物的分散液的固含量為0.01%-20%，例如為0.1%、0.5%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%或19%，例如為5%。其中，固含量的含義即為分散液本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種納米羧甲基纖維素鹽的制備方法，其特征在于，其包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的納米羧甲基纖維素鹽的制備方法，其特征在于，所述納米羧甲基纖維素鹽的制備方法滿足以下條件中的一種或多種：
3.如權利要求1所述的納米羧甲基纖維素鹽的制備方法，其特征在于，所述納米羧甲基纖維素鹽的制備方法滿足以下條件中的一種或多種：
4.一種如權利要求1-3中任一項所述的納米羧甲基纖維素鹽的制備方法制得的納米羧甲基纖維素鹽。
5.如權利要求4所述的納米羧甲基纖維素鹽，其特征在于，所述納米羧甲基纖維素鹽滿足以下條件中的一種或多種：
6.一種粘結劑，其特征在于，其包括如權利要求4或5所述的納米羧甲基纖維素鹽。
7.如權利要求6所述的粘結劑，其特征在于，所述粘結劑滿足以下條件中的一種或多種：
8.一種極片，其特征在于，其包括集流體和活性材料層，所述活性材料層包括如權利要求6或7所述的粘結劑。
9.如權利要求8所述的極片，其特征在于，所述極片滿足以下條件中的一種或多種：
10.一種電池，其特征在于
...【技術特征摘要】
1.一種納米羧甲基纖維素鹽的制備方法，其特征在于，其包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的納米羧甲基纖維素鹽的制備方法，其特征在于，所述納米羧甲基纖維素鹽的制備方法滿足以下條件中的一種或多種：
3.如權利要求1所述的納米羧甲基纖維素鹽的制備方法，其特征在于，所述納米羧甲基纖維素鹽的制備方法滿足以下條件中的一種或多種：
4.一種如權利要求1-3中任一項所述的納米羧甲基纖維素鹽的制備方法制得的納米羧甲基纖維素鹽。
5.如權利要求4所述的納米羧甲基纖維素鹽，其特征在于，...
【專利技術屬性】
技術研發人員：夏長明，李波，
申請(專利權)人：上海杉杉新材料有限公司，
類型：發明
國別省市：
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