锂离子电池用水性粘合剂及正负极片和涂覆隔膜的制作方法_4

文档序号:9300135阅读:来源:国知局
101] 本实施例粘合剂的制法和操作条件与实施例6基本相同,唯不同的是改性剂为 3, 3'-氧二丙腈(OPN)。粘合剂的组成为LiA : AN : OPN = 25 : 60 : 15,乳液固含量为 20%,产物为微黄色乳液。
[0102] 实施例12锂离子电池用水性粘合剂的制备
[0103] 本实施例粘合剂的制法和操作条件与实施例6基本相同,唯不同的是,采用两种 亲水性单体丙烯酰胺(AM)和乙烯基磺酸锂(LiVS),改性剂为乙二醇二(2-氰乙基)醚 (E⑶CEE)。粘合剂的组成为AM : LiVS : AN : E⑶CEE= 10 : 20 : 55 : 15,乳液固含量 为20%,产物为微黄色乳液。
[0104] 实施例13锂离子电池用水性粘合剂的制备
[0105] 本实施例粘合剂的制法和操作条件与实施例12基本相同,唯不同的是,两种亲水 性单体为Ν,Ν' -二甲基丙烯酰胺(DMAA)和乙烯基磺酸锂(LiVS),改性剂为二乙二醇二 (2-氰乙基)醚(DEGDCEE)。粘合剂的组成为 DMM : LiVS : AN : DEGDCEE= 10 : 20 : 55 : 15,乳液固含量为20%,产物为微黄色乳液。
[0106] 实施例14锂离子电池用水性粘合剂的制备
[0107] 本实施例粘合剂的制法和操作条件与实施例12基本相同,唯不同的是,两种亲水 性单体为丙烯酸锂(LiA)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(LiAMPS),改性剂为1,2-丙二 醇二(2-氰乙基)醚(Ρ⑶CEE)。粘合剂的组成为LiA : LiAMPS : AN : P⑶CEE= 10 : 20 : 60 : 10,乳液固含量为20%,产物为微黄色乳液。
[0108] 实施例15锂离子电池用水性粘合剂的制备
[0109] 本实施例粘合剂的制法和操作条件与实施例3基本相同,唯不同的是,采用两种 亲油性单体乙酸乙烯酯(VAc)和甲基丙烯酸甲酯(ΜΜΑ),改性剂为1,3_丙二醇二(2-氰乙 基)醚(Ρ⑶CEE)。将20份丙烯酸锂溶于400份的蒸馏水中;加入15份乙酸乙烯酯和15份 甲基丙烯酸甲酯,通入氮气驱氧1小时,升温至60°C并恒温,加过硫酸铵0. 5份引发聚合反 应,剩余20份乙酸乙烯酯和20份甲基丙烯酸甲酯的混合溶液在3小时内滴加完,继续恒温 反应18小时后,加入10份1,3-丙二醇二(2-氰乙基)醚(TMGDCEE)继续搅拌1小时。粘 合剂的组成为LiA : VAc : MMA : TMGDCEE = 20 : 35 : 35 : 10,乳液固含量为20%,产 物为白色乳液。
[0110] 实施例16锂离子电池用水性粘合剂的制备
[0111] 本实施例粘合剂的制法和操作条件与实施例15基本相同,唯不同的是,两种亲油 性单体乙酸乙烯酯(VAc)和丙烯酸甲酯(MA),改性剂为丁二醇二(2-氰乙基)醚(B⑶CEE)。 粘合剂的组成为LiA : VAc : MA : B⑶CEE = 20 : 30 : 40 : 10,乳液固含量为20%,产 物为白色乳液。
[0112] 实施例17锂离子电池用水性粘合剂的制备
[0113] 本实施例粘合剂的制法和操作条件与实施例15基本相同,唯不同的是,两种亲油 性单体为丙烯酸甲酯(M)和丙烯腈(AN)。将20份丙烯酸锂溶于400份的蒸馏水中;加入 30份丙烯腈,通入氮气驱氧1小时,升温至60°C并恒温,加过硫酸铵0. 5份引发聚合反应, 40份丙烯酸甲酯在3小时内滴加完,继续恒温反应18小时后,加入10份甲氧基二乙二醇 (2-氰乙基)醚(MDEGCEE)继续搅拌1小时。粘合剂的组成为LiA : AN : MA : MDEGCEE =20 : 30 : 40 : 10,乳液固含量为20%,产物为微黄色乳液。
[0114] 实施例18锂离子电池用水性粘合剂的制备
[0115] 本实施例粘合剂的制法和操作条件与实施例17基本相同,唯不同的是,两种亲 油性单体为丙烯酸丁酯(BA)和丙烯腈(AN),改性剂为乙氧基二乙二醇(2-氰乙基)醚 (EDEGCEE)。粘合剂的组成为 LiA : AN : BA : EDEGCEE = 20 : 30 : 40 : 10,乳液固含 量为20%,产物为微黄色乳液。
[0116] 实施例19锂离子电池用水性粘合剂的制备
[0117] 本实施例粘合剂的制法和操作条件与实施例17基本相同,唯不同的是,改性剂为 正丁醇(2-氰乙基)醚(BCEE),粘合剂的组成为LiA : AN : MA : BCEE = 20 : 30 : 40 : 10,乳液固含量为20%,产物为微黄色乳液。
[0118] 实施例20锂离子电池用水性粘合剂的制备
[0119] 本实施例粘合剂的制法和操作条件与实施例17基本相同,唯不同的是改性剂为 丙氧基乙二醇(2-氰乙基)醚(MEGCEE),粘合剂的组成为LiA : AN : MA : MEGCEE = 20 : 30 : 35 : 15,乳液固含量为20%,产物为微黄色乳液。
[0120] 实施例21锂离子电池用水性粘合剂的制备
[0121] 本实施例粘合剂的制法和操作条件与实施例17基本相同,唯不同的是,改性剂为 N,N-二甲基丁酰胺(DMB)。粘合剂的组成为 LiA : AN : MA : DMB = 20 : 25 : 40 : 15, 乳液固含量为20%,产物为微黄色乳液。
[0122] 实施例22锂离子电池用水性粘合剂的制备
[0123] 本实施例粘合剂的制法和操作条件与实施例18基本相同,唯不同的是,改性剂为 N,N-二乙基丙酰胺(DEP)。粘合剂的组成为 LiA : AN : BA : DEP = 20 : 20 : 45 : 15, 乳液固含量为20%,产物为微黄色乳液。
[0124] 实施例23锂离子电池用水性粘合剂的制备
[0125] 本实施例粘合剂的制法和操作条件与实施例18基本相同,唯不同的是,改性剂为 N,N-二甲基辛酰胺(DMO),粘合剂的组成为 LiA : AN : BA : DMO = 20 : 25 : 45 : 10, 乳液固含量为20%,产物为微黄色乳液。
[0126] 实施例24锂离子电池用水性粘合剂的制备
[0127] 本实施例粘合剂的制法和操作条件与实施例18基本相同,唯不同的是,改性剂为 N,N-二乙基辛酰胺(DEO)。粘合剂的组成为 LiA : AN : BA : DEO= 15 : 25 : 45 : 15, 乳液固含量为20%,产物为微黄色乳液。
[0128] 实施例25采用本发明锂离子电池用水性粘合剂制备涂覆隔膜
[0129] 取20份实施例3中制备的水性粘合剂和400份蒸馏水倒入搅拌容器中,搅拌分散 均匀后,缓慢加入16份的纳米氧化铝,然后快速搅拌分散至浆料中无团聚的氧化铝颗粒; 将上述制备的均一浆料转移至涂布用的浸渍料盆中,然后使12um厚的PP隔膜依次连续通 过浸渍料盆中的浆料、控制厚度的刮刀,干燥烘箱,最后得到两侧各有3um厚涂层的涂覆隔 膜。
[0130] 实施例26采用本发明锂离子电池用水性粘合剂制备涂覆隔膜
[0131] 本实施例涂覆隔膜的制备工艺与实施例11基本相同,唯不同的是,采用实施例5 中得到的粘合剂制备涂布浆料,浆料固量中粘合剂和纳米氧化铝颗粒的比值为3 : 7,基膜 为25um厚度的PE隔膜。涂覆后基膜两侧的涂层厚度均为2um,涂覆隔膜的总厚度为29um。
[0132] 实施例27采用本发明水性粘合剂制备的正、负极极片性能
[0133] 正极片组成:以LiCoO2为正极材料,以Super P为导电剂,分别采用实施例1、2、3、 4、6、11、12、17、23及对比例1、2、3得到的水性粘合剂制备正极片,正极片组成为:93 %正极 材料+4 %导电剂+3 %粘合剂;
[0134] 负极片组成:以石墨为负极材料,Super P为导电剂,分别采用实施例1、2、3、4、6、 11、12、17、23及对比例1、2、3得到的水性粘合剂制备负极片,负极片组成为:95%碳负极材 料+1 %导电剂+4 %粘合剂;
[0135] 匹配正、负极片,组装成锂离子电池进行电性能测试试验;电池隔膜为 Cellgard-2400,电解液为 L 0MLiPF6/EC+DEC+EMC,使用实施例 1、2、3、4、6、11、12、17、23 及 对比例1、2、3中制备得到的粘合剂制备的正极片参数如表1所示,负极片参数如表2所示。 由表1、2可知,采用实施例1、2、3、4、6、11、12、17、23所得粘合剂涂布正、负极片时,涂布带 速为5m/min,烘道最高温度段温度设为11(TC,即可正常涂布制得表面无裂纹的正、负极 片;而当使用对比例1、2、3粘合剂涂布正、负极片时,则需将涂布带速降为3m/min,烘道最 高温度段温度设为60°C,才可正常涂布制得表面无裂纹的正负极片。这表明使用本发明的 锂离子电池用水性粘合剂涂布电极片时可高温高带速涂布,极片干燥后无龟裂现象,极片 柔软性良好,从而利于电池制作,提高电池生产的效率和成品率。
[0136] 本发明还测试了采用实施例1、2、3、4、6、11、12、17、23及对比例1、2、3所得粘合 剂涂布得到正极片的柔软性,具体测试为:在室温,20% RH条件下将双面面密度为39. Omg/ cm2的正极片裁成长度为40.0 cm,宽度为4. Ocm的长条,然后将长条形极片搭在Φ 2mm的铁 丝上(极片长度方向上的中线与铁丝重合),测量极片长度方向的两端向下弯曲的夹角。正 极片柔软性的表征:当夹角<40°时,正极片柔软性定义为A级;当40° <夹角<60°时, 正极片柔软性定义为B级;当60° <夹角<90°时,正极片柔软性定义为C级;当90° <夹 角< 180°时,正极片柔软性定义为D级;其中,柔软性优劣级别为A > B > C > D ;所得结 果如表1所示。
[0137] 本发明还测试了采用实施例1、2、3、4、6、11、12、17、23及对比例1、2、3所得粘合 剂涂布得到负极片的柔软性,具体测试为:在室温,20% RH条件下将双面面密度为19. Omg/ cm2的负极片裁成长度为40. 0cm,宽度为4. Ocm的长条,然后将长条形极片搭在Φ 2mm的铁 丝上(极片长度方向上的中线与铁丝重合),测量极片长度方向的两端向下弯曲的夹角。负 极片柔软性的表征:当夹角<60°时,负极片柔软性定义为A级;当60° <夹角<100° 时,负极片柔软性定义为B级;当100° <夹角<140°时,负极片柔软性定义为C级;当 140° <夹角< 180°时,负极片柔软性定义为D级;其中,柔软性优劣级别为A > B > C > D ;所得结果如表2所示。
[0138] 本发明还对采用本发明所得水性粘合剂得到的电芯的首次充放电效率及克容量 进行测试,具体结果如表3所示,其中,电芯的装配为:当采用实施例1、2、3、4、6、11、12、17、 23所得粘合剂时,电芯均是采用高
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