一种改性聚丙烯酸类粘结剂及其制备方法、负极极片与流程

本发明涉及锂离子电池，具体涉及一种改性聚丙烯酸类粘结剂及其制备方法、负极极片。

背景技术：

1、在锂电池中，负极粘结剂的主要作用是连接集流体、导电剂和活性物质，虽然用量较少，但对锂离子电池的性能却有重大影响。

2、目前市面上常用的负极粘结剂主要包括羧甲基纤维素盐和丁苯橡胶组合(cmc+sbr产品)、聚丙烯酸类的链状高分子粘结剂(paa类产品)。相对于cmc+sbr产品，paa类产品具有在电解液中几乎不溶胀，极片溶胀小，能够在电极片中形成致密的膜，增加活性物质与集流体间的电接触等优势。但是，paa类产品仍存在一些缺陷：(1)paa类产品较脆，在涂布和冷压过程中，容易出现掉粉的情况；(2)电池充放电中极片可能会开裂，从而影响电池的安全性能。

技术实现思路

1、本发明的实施例提供了一种改性聚丙烯酸类粘结剂及其制备方法，能够改善聚丙烯酸类粘结剂的脆性，并提升电池的循环性能。

2、第一方面，本发明的实施例提供了一种改性聚丙烯酸类粘结剂的制备方法，包括以下步骤：

3、步骤s1、将聚丙烯酸类粘结剂加入溶剂中混合，到第一混合溶液，并在所述第一混合溶液中加入强酸溶液，得到第二混合溶液；

4、步骤s2、将所述第二混合液升温，在所述第二混合液中加入柔性材料混合，得到第三混合液，在所述第三混合液加入催化剂，进行保温，得到第四混合液；

5、步骤s3、将所述第四混合液升温，对所述第四混合液进行保温然后降温，得到改性聚丙烯酸类粘结剂。

6、在一些实施例中，所述步骤s1中，所述聚丙烯酸类粘结剂包括聚丙烯酸锂和聚丙烯酸钠。

7、在一些实施例中，所述步骤s1中，所述溶剂包括乙醇水溶液和丙酮水溶液中的至少一种。

8、在一些实施例中，所述步骤s1中，所述强酸溶液包括氢碘酸和氢溴酸中的至少一种。

9、在一些实施例中，所述步骤s1中，将所述聚丙烯酸类粘结剂加入所述溶剂中后，在氮气保护气氛下升温至50-70℃，进行搅拌混合。

10、在一些实施例中，所述步骤s2中，所述柔性材料包括三羟甲基氧化膦和乙基磺酸中的至少一种。

11、在一些实施例中，所述步骤s2中，所述催化剂包括十二烷基苯磺酸和二壬基萘磺酸中的至少一种。

12、在一些实施例中，所述步骤s2中，将所述第二混合液升温至70-80℃，在所述第二混合液中加入所述柔性材料，进行搅拌混合，得到所述第三混合液，然后在所述第三混合液中加入所述催化剂，保温搅拌2-4h，得到所述第四混合液。

13、在一些实施例中，所述步骤s3中，将所述第四混合液升温至90-110℃，保温搅拌4-6h，降温至室温后，得到所述改性聚丙烯酸类粘结剂。

14、在一些实施例中，所述聚丙烯酸类粘结剂、所述柔性材料和所述催化剂的质量比为(50～60)：(40～50)：(1～1.2)。

15、第二方面，本发明的实施例提供了一种改性聚丙烯酸类粘结剂，采用如上所述的改性聚丙烯酸类粘结剂的制备方法制备得到。

16、第三方面，本发明实施例提供了一种负极极片，包括如上所述的改性聚丙烯酸类粘结剂。

17、本发明的实施例的有益效果：

18、在本发明的实施例中，对聚丙烯酸类粘结剂进行改性，通过在聚丙烯酸类粘结剂中的-coo-键上接枝柔性材料，改善聚丙烯酸类粘结剂中刚性环状基团链段的柔韧性，从而改善聚丙烯酸类粘结剂的脆性，避免了在电池涂布和冷压过程中出现掉粉的现象；将改性聚丙烯酸类粘结剂应用于极片时，其自身能够形成微交联结构降低了极片的反弹率，且其在电解液中几乎不会溶胀，极片溶胀小，能够在电极片中形成更致密的膜，从而增加活性物质与集流体之间的电接触，增加锂离子电池的导电性能和循环性能；此外，本发明实施例提供的制备方法制备工艺简单，容易实现规模化生产。

技术特征：

1.一种改性聚丙烯酸类粘结剂的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的改性聚丙烯酸类粘结剂的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，所述聚丙烯酸类粘结剂包括聚丙烯酸锂和聚丙烯酸钠。

3.根据权利要求1所述的改性聚丙烯酸类粘结剂的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，所述溶剂包括乙醇水溶液和丙酮水溶液中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的改性聚丙烯酸类粘结剂的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，所述强酸溶液包括氢碘酸和氢溴酸中的至少一种。

5.根据权利要求3所述的改性聚丙烯酸类粘结剂的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，将所述聚丙烯酸类粘结剂加入所述溶剂中后，在氮气保护气氛下升温至50-70℃，进行搅拌混合。

6.根据权利要求1所述的改性聚丙烯酸类粘结剂的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，所述柔性材料包括三羟甲基氧化膦和乙基磺酸中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的改性聚丙烯酸类粘结剂的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，所述催化剂包括十二烷基苯磺酸和二壬基萘磺酸中的至少一种。

8.根据权利要求6所述的改性聚丙烯酸类粘结剂的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，将所述第二混合液升温至70-80℃，在所述第二混合液中加入所述柔性材料，进行搅拌混合，得到所述第三混合液，然后在所述第三混合液中加入所述催化剂，保温搅拌2-4h，得到所述第四混合液。

9.根据权利要求1所述的改性聚丙烯酸类粘结剂的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中，将所述第四混合液升温至90-110℃，保温搅拌4-6h，降温至室温后，得到所述改性聚丙烯酸类粘结剂。

10.根据权利要求1-9任一项所述的改性聚丙烯酸类粘结剂的制备方法，其特征在于，所述聚丙烯酸类粘结剂、所述柔性材料和所述催化剂的质量比为(50～60)：(40～50)：(1～1.2)。

11.一种改性聚丙烯酸类粘结剂，其特征在于，采用如权利要求1-10任一项所述的改性聚丙烯酸类粘结剂的制备方法制备得到。

12.一种负极极片，其特征在于，包括如权利要求11所述的改性聚丙烯酸类粘结剂。

技术总结
本发明提供一种改性聚丙烯酸类粘结剂及其制备方法、负极极片，涉及锂离子电池技术领域，制备方法包括：聚丙烯酸类粘结剂加入溶剂中混合，得到第一混合溶液，并在所述第一混合溶液中加入强酸溶液，得到第二混合溶液；将所述第二混合液升温，在所述第二混合液中加入柔性材料混合，得到第三混合液，在所述第三混合液加入催化剂，进行保温，得到第四混合液；将所述第四混合液升温，对所述第四混合液进行保温然后降温，得到改性聚丙烯酸类粘结剂。本发明能够改善聚丙烯酸类粘结剂的脆性，避免了掉粉的现象；应用于极片时，能够增加锂离子电池的导电性能和循环性能；且制备工艺简单，容易实现规模化生产。

技术研发人员：李江江,周志行,刘范芬,苑丁丁
受保护的技术使用者：湖北亿纬动力有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17