一种锂电池正极分散剂、电池正极片、锂离子电池极其制备方法与流程

专利2025-10-20  88


本申请涉及锂离子电池电极材料,尤其涉及一种锂电池正极分散剂、电池正极片、锂离子电池极其制备方法。


背景技术:

1、可再生清洁能源如风能、太阳能、潮汐能的开发,使得这些再生清洁能源转化为电能得以被利用,但是受限于上述能源产生间歇性、不稳定的电能,不能直接并入电网直接利用,因此储存成为再生清洁能源利用的一个关键。

2、目前,主要的电化学储能方案为锂离子电池方案,但锂电池正极材料(如磷酸铁锂、磷酸锰铁锂等)含有纳米一次颗粒和微米二次颗粒,颗粒材料在电池制造过程中,制作成电极时,制浆工序需使用大量的n-甲基吡咯烷酮溶液,nmp作为溶剂,与聚偏氟乙烯(pvdf)等黏结剂一起使用,形成溶胶体系,确保正极材料的均匀性和一致性。但这会降低制造效率,又增加大量的能耗,因此,急需一款分散剂降低锂电池正极制备过程中n-甲基吡咯烷酮的用量;实现更高固含浆料。


技术实现思路

1、本申请实施例提供一种锂电池正极分散剂、电池正极片、锂离子电池极其制备方法,以解决相关技术存在的问题,技术方案如下:

2、第一方面,本申请实施例提供了一种锂电池正极分散剂,由包括以下的单体经过聚合反应制备得到;

3、所述单体为苯乙烯、马来酸酐和第三单体的组合物;

4、所述第三单体为丙烯酸类单体、(甲基)丙烯酸酯类单体或醋酸乙烯中的一种或两种以上的组合物。

5、在一种实施方式中,所述丙烯酸类单体为丙烯酸、甲基丙烯酸或乙基丙烯酸中的一种或两种以上的组合物。

6、在一种实施方式中,所述(甲基)丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯中的任意一种或两种以上的组合物。

7、在一种实施方式中,所述苯乙烯、马来酸酐、第三单体的质量比为(4-6):(0.5-2):(2-4)。

8、在一种实施方式中,聚合反应在溶剂中,通过引发剂引发;

9、所述溶剂为水、乙醇或n-甲基甲酰胺中的一种或两种以上的组合物。

10、在一种实施方式中,所述引发剂为异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化苯甲酰、过氧化二月桂酰、过氧化苯甲酸叔丁酯或过氧化叔戊酸叔丁基酯中的一种或或两种以上的组合物。

11、在一种实施方式中,单体总质量与加入溶剂的质量比为(1-7):10。

12、在一种实施方式中,引发剂的加入量为单体总质量的0.5%~5%。

13、在一种实施方式中,聚合反应的条件为:40~90℃,反应2~20h。

14、在一种实施方式中,聚合反应过程中还加入分散剂,所述分散剂为烯丙基磺酸钠、烯丙氧基壬基苯氧基丙醇聚氧乙烯醚硫酸铵或2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸中的一种或两种以上的组合物。

15、在一种实施方式中,所述分散剂的加入量为单体总质量的1-10%。

16、第二方面,本申请实施例提供了一种锂电池正极分散剂的制备方法,包括以下步骤:

17、将苯乙烯、马来酸酐和第三单体加入溶剂中混合均匀;

18、在惰性气体氛围下,升温至反应温度,加入引发剂和分散剂,进行乳液聚合反应;

19、将反应完全的溶液进行喷雾干燥,得到所述锂电池正极分散剂。

20、第三方面,本申请实施例提供了一种电池正极片,包括上述任一所述的一种锂电池正极分散剂。

21、在一种实施方式中,主材为磷酸铁锂,正极片中固含量为71.2%以上。

22、第三方面,本申请实施例提供了一种锂离子电池,所述锂离子电池包括上述的正极片。

23、上述技术方案中的优点或有益效果至少包括:

24、本申请的一种锂电池正极分散剂,由包括苯乙烯、马来酸酐的单体和丙烯酸类单体、(甲基)丙烯酸酯类单体或醋酸乙烯中的任一种聚合得到;苯乙烯、马来酸酐交替共聚物中掺杂着丙烯酸、丙烯酸酯或者醋酸乙烯结构,形成极性的溶剂化链;极性的溶剂化链可使细小颗粒均匀的分散到溶剂中,提高正极材料制浆时的固含量。其中,苯乙烯和马来酸酐基团吸附到正极材料磷酸盐表面,环状结构带来空间位阻效应,增加细小颗粒之间的间距,使得磷酸盐分散性提高;分散剂还改变正极材料表面的电荷分布,使得颗粒与颗粒之间产生静电排斥,减少团聚;其中丙烯酸的羧基、丙烯酸酯或醋酸乙烯的酯基进一步增加链的极性和改变电荷分布的能力;能够减少正极制备时nmp的使用量。

25、上述概述仅仅是为了说明书的目的,并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外,通过参考附图和以下的详细描述,本申请进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。



技术特征:

1.一种锂电池正极分散剂,其特征在于,由包括以下的单体经过聚合反应制备得到;

2.根据权利要求1所述的一种锂电池正极分散剂,其特征在于,

3.根据权利要求1所述的一种锂电池正极分散剂,其特征在于,

4.根据权利要求1所述的一种锂电池正极分散剂,其特征在于,

5.根据权利要求4所述的一种锂电池正极分散剂,其特征在于,

6.根据权利要求1所述的一种锂电池正极分散剂,其特征在于,

7.一种权利要求1-6任一项所述的锂电池正极分散剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

8.一种电池正极片,其特征在于,包括权利要求1-7任一项所述的一种锂电池正极分散剂。

9.根据权利要求8所述的电池正极片,其特征在于,主材为磷酸铁锂,正极片中固含量为71.2%以上。

10.一种锂离子电池,其特征在于,所述锂离子电池包括权利要求9所述的正极片。


技术总结
本申请提出一种锂电池正极分散剂、电池正极片、锂离子电池极其制备方法,正极分散剂由包括苯乙烯、马来酸酐,以及丙烯酸类单体、(甲基)丙烯酸酯类单体或醋酸乙烯任一种的单体聚合反应制备得到;该分散剂用于正极浆料制备时,能够显著降低溶剂NMP的使用,增加正极浆料中的固含量;减轻NMP使用对环境危害,降低电池的制造成本。

技术研发人员:石爱斌,赵前进
受保护的技术使用者:广州睿迪新材料科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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