一种锂离子电池正极浆料用分散剂及其制备方法和用途与流程

本发明属于锂离子电池，具体涉及一种锂离子电池正极浆料用分散剂及其制备方法和用途。

背景技术：

1、锂离子电池由正极、负极、隔膜和电解液组成。在锂电池制程中，需要将制好的正极浆料涂覆在铝箔上制成正极片，因此正极浆料的流变性能直接关系到涂覆的质量，影响电池的电性能。目前对锂电池容量越来越高的要求，正极材料颗粒越来越细，导致如磷酸铁锂等正极主材越来越难以分散；另外，从生产效率和节能考虑，也需要提高电极活性物质在浆料中的比例，减少nmp用量。正极浆料制备过程中，nmp用量减少就会导致浆料的固含量过高，浆料粘稠、流动性不佳，影响正极浆料涂覆在铝箔上的的涂布效果，进一步影响锂电池制备工艺的效率，影响电池的电性能。

2、针对上述问题，行业内目前的解决办法是向浆料中添加分散剂，提高浆料的分散效果。如现有的中国专利cn109755533a公开一种正极浆料，包括正极活性材料、导电剂、表面活性剂、粘结剂及溶剂，其中表面活性剂选自聚乙烯吡咯烷酮，此正极浆料虽然在一定程度上解决浆料的流动性问题，但对于浆料的粘稠、凝胶问题没有改善，影响正极浆料涂覆在铝箔上的涂布效果。

技术实现思路

1、针对现有正极浆料浆料粘稠、流动性不佳，影响正极浆料的涂布效果的问题，本申请提供一种锂离子电池正极浆料用分散剂及其制备方法和用途。

2、本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

3、本申请提供一种锂离子电池正极浆料用分散剂，所述分散剂为结构式ⅰ所示化合物，

4、

5、其中，a为0～50，b为0～50，n为1～50，m为1～25。

6、优选的，所述a为0～50，b为0～30，n为1～25，m为5～25。

7、优选的，所述结构式ⅰ所示化合物的分子量为5000～80000。

8、优选的，所述结构式ⅰ所示化合物的分子量为7500～50000。

9、第二方面，本申请提供一种上述所述的锂离子电池正极浆料用分散剂的制备方法，包括以下步骤：

10、s1：将溶剂、丙烯醇、催化剂加入反应釜中，加热、加压，然后加入环氧丙烷和环氧乙烷进行第一聚合反应，反应得到丙烯基聚氧乙烯聚氧丙烯醚共聚物；

11、s2：将s1步骤中制备得到的丙烯基聚氧乙烯聚氧丙烯醚共聚物和n-乙烯基吡咯烷酮混合，加入引发剂进行第二聚合反应，得到丙烯基聚氧乙烯聚氧丙烯醚-n-乙烯基吡咯烷酮共聚物；

12、s:3：将s2步骤中制备得到的丙烯基聚氧乙烯聚氧丙烯醚-n-乙烯基吡咯烷酮共聚物和五氧化二磷混合反应，然后水解得到结构式ⅰ所示化合物。

13、优选的，所述s1中，所述丙烯醇与所述催化剂的质量比为1：(0.1～2.0)；所述丙烯醇与所述环氧乙烷的摩尔比为1：(1～25)；

14、所述s1中，第一聚合反应的反应条件为：反应温度为20～80℃，反应压强为0～5mpa；反应时间为6～30h。

15、优选的，所述s2中，所述丙烯基聚氧乙烯聚氧丙烯醚共聚物和n-乙烯基吡咯烷酮的摩尔比为1：(0.1～10)，所述第二聚合反应的反应温度为50～90℃，第二聚合反应的时间2～8h。

16、优选的，所述s3中，丙烯基聚氧乙烯聚氧丙烯醚-n-乙烯基吡咯烷酮共聚物中羟基和五氧化二磷的摩尔比为1：(0.4～1.0)；

17、所述丙烯基聚氧乙烯聚氧丙烯醚-n-乙烯基吡咯烷酮共聚物中羟基和五氧化二磷的混合物反应温度为50～90℃，反应时间2～6h。

18、第三方面，本申请提供一种锂离子电池正极浆料，包括上述所述的锂离子电池正极浆料用分散剂和正极活性物质，所述正极活性物质包括式ⅰ、式ⅱ、式ⅲ所示的化合物中的一种或多种，

19、limo2式ⅰ

20、其中，m选自co、mn、ni、v中的一种；

21、linpo4式ⅱ

22、其中，n选自fe、co、mn、ni中的一种；

23、linixcoyl1-x-yo2式ⅲ

24、其中，0≤x≤1，0≤y≤1；l选自mn、al中的一种。

25、第四方面，本申请提供一种锂离子电池正极极片，所述正极极片表面涂覆有上述所述的锂离子电池正极浆料。

26、有益效果

27、与现有技术相比，本申请提供的正极浆料用分散剂一端含有亲水基，另一端含有亲油基，在浆料中可形成有效的空间位阻，防止固体颗粒聚集、沉降，进而使正极浆料的粘度下降，改善正极浆料的流动性；分散剂中的亲水基和亲油基能够有效降低固液界面的表面张力，提高润湿渗透性能，提高浆料固含量、减少nmp溶剂的用量、提高极片涂布效果。本申请提供的锂离子电池正极浆料用分散剂用于正极浆料中，有助于正极活性材料、导电剂、粘结剂的均匀分散，浆料粘度降低，改善浆料流动性，解决浆料粘稠、凝胶问题，提高极片涂布效果，降低极片电阻，提高电池性能。

技术特征：

1.一种锂离子电池正极浆料用分散剂，其特征在于，所述分散剂为结构式ⅰ所示化合物，

2.根据权利要求1所述的锂离子电池正极浆料用分散剂，其特征在于，所述a为0～50，b为0～30，n为1～25，m为5～25。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池正极浆料用分散剂，其特征在于，所述结构式ⅰ所示化合物的分子量为5000～80000。

4.根据权利要求3所述的锂离子电池正极浆料用分散剂，其特征在于，所述结构式ⅰ所示化合物的分子量为7500～50000。

5.一种权利要求1-4任意一项所述的锂离子电池正极浆料用分散剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的锂离子电池正极浆料用分散剂的制备方法，其特征在于，所述s1中，所述丙烯醇与所述催化剂的质量比为1：(0.1-2.0)；所述丙烯醇与所述环氧乙烷的摩尔比为1：(1～50)；

7.根据权利要求5所述的锂离子电池正极浆料用分散剂的制备方法，其特征在于，所述s2中，所述丙烯基聚氧乙烯聚氧丙烯醚共聚物和n-乙烯基吡咯烷酮的摩尔比为1：(0.1～10)，所述第二聚合反应的反应温度为50～90℃，第二聚合反应的时间2～8h。

8.根据权利要求5所述的锂离子电池正极浆料用分散剂的制备方法，其特征在于，所述s3中，丙烯基聚氧乙烯聚氧丙烯醚-n-乙烯基吡咯烷酮共聚物中羟基和五氧化二磷的摩尔比为1：(0.4～1.0)；

9.一种锂离子电池正极浆料，其特征在于，包括正极活性物质和权利要求1-4任意一项所述的锂离子电池正极浆料用分散剂，所述正极活性物质包括式ⅰ、式ⅱ、式ⅲ所示的化合物中的一种或多种，

10.一种锂离子电池正极极片，其特征在于，所述正极极片表面涂覆有权利要求9所述的锂离子电池正极浆料。

技术总结
为克服现有正极浆料浆料粘稠、流动性不佳，影响正极浆料的涂布效果的问题，本申请提供一种锂离子电池正极浆料用分散剂及其制备方法和用途，所述分散剂为结构式Ⅰ所示化合物，其中，a为0～50，b为0～50，n为1～50，m为1～25。本申请提供的正极浆料用分散剂，能够在保证锂离子电池的导电性能不受影响的前提下，降低正极浆料中固体颗粒二次聚集的风险，降低浆料粘度，改善正极浆料的流动性，提高浆料固含量，减少NMP溶剂用量，同时能降低正极片的电阻，提高电池电性能。

技术研发人员：任鸿烽,李静
受保护的技术使用者：深圳市鸿星创新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15