锂离子电池用防静电水性胶材料及制备方法和制备装置与流程

本发明涉及水性胶材料，具体涉及锂离子电池用防静电水性胶材料及制备方法和制备装置。

背景技术：

1、进入21世纪，能源和资源成为世界性的问题，直接关系到人类社会的发展、稳定和国家的安全，缓解能源危机切实可行的方法之一便是开发使用清洁可再生能源和高效储能系统，作为一种典型的可充电储能设备，由于其高能量密度，长循环寿命和高安全性等特点，近20年锂离子电池在市场上一直占据着绝对的统治地位，然而锂离子电池充放电过程中锂多硫化物的“穿梭效应”、硫正极活性材料充放电过程中复杂的固-液-固相变化严重阻碍了锂硫电池的实际应用和产业化发展，作为硫正极的重要组成部分，粘结剂能够抑制锂多硫化物在电解液中的扩散并保护正极结构的完整性。

2、为了保证锂电子电池运输和装配过程中的安全性，杜绝因静电导致误激活的安全性隐患，设计过程中通常需进行防静电安全性设计，传统的锂电子电池采用聚偏氟乙烯为油性材料，在浆料制备过程中需要使用毒性有机溶剂，对生产员工的身体产生不利影响，同时无法降低硫化物的穿梭现象，其正极结构只是将静电的泄放位置转移到薄弱的静电聚集点无法进行稳固，容易在静电放电电压下被击穿，还是存在安全隐患。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供锂离子电池用防静电水性胶材料及制备方法和制备装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、本发明解决技术问题采用如下技术方案：

3、锂离子电池用防静电水性胶材料，包括以下原料：水性复合聚乙烯醇、碳酸钠溶液、导电粉末、消泡剂、有机分散剂；

4、其具体配方包括以下原料：水性复合聚乙烯醇100-200g、碳酸钠溶液20-30g、导电粉末10-15g、消泡剂3-6g、有机分散剂5-10g，碳酸钠溶液的浓度为6-10g/l。

5、优选地，水性复合聚乙烯醇是将聚乙烯醇和丙酮混合在100-120℃的容器中，反应1-2小时得到酸值在55-65/g的复合产物，然后向复合产物中加入固体含量为50-60％的去离子水溶液，搅拌均匀即为水性复合聚乙烯醇。

6、优选地，导电粉末由石墨烯粉末、纳米银粉末、碳酸镁粉末和氮化铝粉末的一中或多种混合，导电粉末粒径为100-120μm。

7、优选地，消泡剂由乙二醇、乙醇和丙醇中的一种或多种混合。

8、优选地，有机分散剂由环氧丙烷苄基醚和十二烷基缩水甘油醚两种混合，环氧丙烷苄基醚和十二烷基缩水甘油醚的重量比为3:2。

9、锂离子电池用防静电水性胶材料的制备方法，包括如下步骤：

10、步骤一、按防静电水性胶材料的原料重量份数准备各原料，并将导电粉末烘干备用；

11、步骤二、将水性复合聚乙烯醇和碳酸钠溶液倒入混料设备中混合均匀，加热到100-120℃后以600-800r/min匀速搅拌，反应20-30min后得到混合物；

12、步骤三、向混合物中加入导电粉末和有机分散剂搅拌混合均匀，冷却至50-60℃后加入消泡剂得到防静电水性胶材料。

13、锂离子电池用防静电水性胶材料的制备装置，包括用于制备锂离子电池用防静电水性胶材料的混料设备，混料设备包括混料箱和储水箱，混料箱的上下两侧分别设置有进料口和出料管，混料箱的上下两侧分别通过轴承转动连接有第一空心轴和第二空心轴，第一空心轴的顶端设置有驱动组件，第一空心轴和第二空心轴相远离的一侧通过循环组件与储水箱相连通，第一空心轴和第二空心轴相靠近的一侧均位于混料箱的内部并设置有中空的搅拌组件，第一空心轴位于混料箱内部的外表面固定连接有蜗杆，混料箱的内顶壁固定连接有箱体，箱体的左右两侧内壁之间通过轴承转动连接有转轴，转轴的外表面固定连接有蜗轮蜗轮，蜗轮与蜗杆啮合连接，转轴的左右两端均固定连接有圆盘，圆盘的一侧边缘通过第一销轴转动连接有连接杆，连接杆的另一端通过第二销轴转动连接有第一竖杆，第一竖杆的顶端通过传动组件设置有第二竖杆，第二竖杆的底端设置有圆环，圆环的外侧固定连接有刮料板，刮料板与混料箱的内壁相接触，混料箱的侧壁开设有空腔，空腔的内部缠绕有第一电加热管，储水箱的内部缠绕有第二电加热管，驱动组件包括固定连接在混料箱上表面的防护壳，防护壳的内顶壁固定连接有电机，电机的输出端固定连接有第一齿轮，第一空心轴的顶端位于防护壳的内部并固定连接有第二齿轮，第一齿轮与第二齿轮啮合连接。

14、优选地，加热循环组件包括固定连接有储水箱内底壁的循环泵，循环泵的输出端固定连接有第一连接管，第一连接管通过旋转接头与第二空心轴的底端相连通，第一空心轴的顶端通过旋转接头转动连接有第二连接管，第二连接管的另一端与储水箱相连通。

15、优选地，搅拌组件包括上下两个第一搅拌管，两个第一搅拌管之间固定连接有多个第二搅拌管，上下两个第一搅拌管分别与第一空心轴和第二空心轴固定连接，第一搅拌管和第二搅拌管的横截面均为椭圆形。

16、优选地，传动组件包括固定连接在混料箱内顶壁左右两侧的安装箱，第一竖杆和第二竖杆的顶端均贯穿安装箱的内底壁并分别固定连接有第一齿条和第二齿条，第一竖杆和第二竖杆均与安装箱滑动连接，安装箱的左右两侧内壁通过轴承转动连接有圆杆，圆杆的外表面固定连接有第三齿轮和第四齿轮，第三齿轮和第四齿轮分别与第一齿条和第二齿条啮合连接，第三齿轮小于第四齿轮的直径。

17、与现有与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

18、本发明采用水性复合聚乙烯醇更加环保易于操作，可参与反应的小分子有机分散剂来控制体系黏度，两者协同作用，避免常规水性树脂和稠化时间难以调和的矛盾，有利于材料在水化反应过程中进一步增强聚合体的内聚力，增大水性胶材料的粘结力，其中的导电粉末成分使其具有较高的导电率和更小的电阻值，使得成品具有很好的抗静电性能，可满足锂电子电池的生产需要。

19、该制备装置能够在搅拌的过程中对胶水的内部进行加热，同时混料箱的内壁对胶水的外侧加热，两者进行配合提高了胶水的加热速率与均匀性，避免局部出现凝固的现象，同时搅拌的过程中刮料板上下移动对混料箱内壁的原料刮动，避免胶水长时间的接触高温的混料箱内壁发生氧化反应，提高胶水的生产质量。

技术特征：

1.锂离子电池用防静电水性胶材料，其特征在于，包括以下原料：水性复合聚乙烯醇、碳酸钠溶液、导电粉末、消泡剂、有机分散剂；

2.根据权利要求1所述的锂离子电池用防静电水性胶材料，其特征在于，所述水性复合聚乙烯醇是将聚乙烯醇和丙酮混合在100-120℃的容器中，反应1-2小时得到酸值在55-65/g的复合产物，然后向复合产物中加入固体含量为50-60％的去离子水溶液，搅拌均匀即为水性复合聚乙烯醇。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池用防静电水性胶材料，其特征在于，所述导电粉末由石墨烯粉末、纳米银粉末、碳酸镁粉末和氮化铝粉末的一中或多种混合，所述导电粉末粒径为100-120μm。

4.根据权利要求1所述的锂离子电池用防静电水性胶材料，其特征在于，所述消泡剂由乙二醇、乙醇和丙醇中的一种或多种混合。

5.根据权利要求1所述的锂离子电池用防静电水性胶材料，其特征在于，所述有机分散剂由环氧丙烷苄基醚和十二烷基缩水甘油醚两种混合，所述环氧丙烷苄基醚和十二烷基缩水甘油醚的重量比为3:2。

6.锂离子电池用防静电水性胶材料的制备方法，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的锂离子电池用防静电水性胶材料，还包括如下步骤：

7.锂离子电池用防静电水性胶材料的制备装置，其特征在于，包括用于制备权利要求1-5任意一项所述的锂离子电池用防静电水性胶材料的混料设备，所述混料设备包括混料箱(1)和储水箱(2)，所述混料箱(1)的上下两侧分别设置有进料口(3)和出料管(4)，所述混料箱(1)的上下两侧分别通过轴承转动连接有第一空心轴(5)和第二空心轴(6)，所述第一空心轴(5)的顶端设置有驱动组件，所述第一空心轴(5)和第二空心轴(6)相远离的一侧通过循环组件与储水箱(2)相连通，所述第一空心轴(5)和第二空心轴(6)相靠近的一侧均位于混料箱(1)的内部并设置有中空的搅拌组件，所述第一空心轴(5)位于混料箱(1)内部的外表面固定连接有蜗杆(7)，所述混料箱(1)的内顶壁固定连接有箱体(8)，所述箱体(8)的左右两侧内壁之间通过轴承转动连接有转轴(9)，所述转轴(9)的外表面固定连接有蜗轮蜗轮(10)，所述蜗轮(10)与蜗杆(7)啮合连接，所述转轴(9)的左右两端均固定连接有圆盘(26)，所述圆盘(26)的一侧边缘通过第一销轴(11)转动连接有连接杆(12)，所述连接杆(12)的另一端通过第二销轴(13)转动连接有第一竖杆(14)，所述第一竖杆(14)的顶端通过传动组件(15)设置有第二竖杆(16)，所述第二竖杆(16)的底端设置有圆环(17)，所述圆环(17)的外侧固定连接有刮料板(18)，所述刮料板(18)与混料箱(1)的内壁相接触，所述混料箱(1)的侧壁开设有空腔(19)，所述空腔(19)的内部缠绕有第一电加热管(20)，所述储水箱(2)的内部缠绕有第二电加热管(21)；

8.根据权利要求7所述的锂离子电池用防静电水性胶材料的制备装置，其特征在于，所述加热循环组件包括固定连接有储水箱(2)内底壁的循环泵(201)，所述循环泵(201)的输出端固定连接有第一连接管(202)，所述第一连接管(202)通过旋转接头与第二空心轴(6)的底端相连通，所述第一空心轴(5)的顶端通过旋转接头转动连接有第二连接管(203)，所述第二连接管(203)的另一端与储水箱(2)相连通。

9.根据权利要求7所述的锂离子电池用防静电水性胶材料的制备装置，其特征在于，所述搅拌组件包括上下两个第一搅拌管(601)，两个所述第一搅拌管(601)之间固定连接有多个第二搅拌管(602)，上下两个所述第一搅拌管(601)分别与第一空心轴(5)和第二空心轴(6)固定连接，所述第一搅拌管(601)和第二搅拌管(602)的横截面均为椭圆形。

10.根据权利要求7所述的锂离子电池用防静电水性胶材料的制备装置，其特征在于，所述传动组件(15)包括固定连接在混料箱(1)内顶壁左右两侧的安装箱(1501)，所述第一竖杆(14)和第二竖杆(16)的顶端均贯穿安装箱(1501)的内底壁并分别固定连接有第一齿条(1502)和第二齿条(1503)，所述第一竖杆(14)和第二竖杆(16)均与安装箱(1501)滑动连接，所述安装箱(1501)的左右两侧内壁通过轴承转动连接有圆杆(1504)，所述圆杆(1504)的外表面固定连接有第三齿轮(1505)和第四齿轮(1506)，所述第三齿轮(1505)和第四齿轮(1506)分别与第一齿条(1502)和第二齿条(1503)啮合连接，所述第三齿轮(1505)小于第四齿轮(1506)的直径。

技术总结
本发明提供锂离子电池用防静电水性胶材料及制备方法和制备装置，属于水性胶材料技术领域；包括以下原料：水性复合聚乙烯醇、碳酸钠溶液、导电粉末、消泡剂、有机分散剂；其具体配方包括以下原料：水性复合聚乙烯醇100‑200g、碳酸钠溶液20‑30g、导电粉末10‑15g、消泡剂3‑6g、有机分散剂5‑10g，碳酸钠溶液的浓度为6‑10g/L。本发明能够在搅拌的过程中对胶水的内部进行加热，同时混料箱的内壁对胶水的外侧加热，两者进行配合提高了胶水的加热速率与均匀性，避免局部出现凝固的现象，同时搅拌的过程中刮料板上下移动对混料箱内壁的原料刮动，避免胶水长时间的接触高温的混料箱内壁发生氧化反应，提高胶水的生产质量。

技术研发人员：曾涛,尹少光,曾建军
受保护的技术使用者：湖南恒优能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22