CN114940720B - 一种高镍正极锂离子电池粘结剂及其制备方法与锂离子电池正极 - Google Patents
一种高镍正极锂离子电池粘结剂及其制备方法与锂离子电池正极 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114940720B CN114940720B CN202210606163.9A CN202210606163A CN114940720B CN 114940720 B CN114940720 B CN 114940720B CN 202210606163 A CN202210606163 A CN 202210606163A CN 114940720 B CN114940720 B CN 114940720B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lithium ion
- positive electrode
- ion battery
- solution
- binder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 104
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 78
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 73
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 73
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 title claims abstract description 66
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000003999 initiator Substances 0.000 claims abstract description 32
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 32
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 29
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 18
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 11
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000007873 sieving Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000000872 buffer Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 25
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 22
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 17
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims description 15
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 10
- LCPVQAHEFVXVKT-UHFFFAOYSA-N 2-(2,4-difluorophenoxy)pyridin-3-amine Chemical compound NC1=CC=CN=C1OC1=CC=C(F)C=C1F LCPVQAHEFVXVKT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- -1 polyoxyethylene lauryl ether sulfate Polymers 0.000 claims description 9
- CHQMHPLRPQMAMX-UHFFFAOYSA-L sodium persulfate Substances [Na+].[Na+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O CHQMHPLRPQMAMX-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 9
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- DXPPIEDUBFUSEZ-UHFFFAOYSA-N 6-methylheptyl prop-2-enoate Chemical compound CC(C)CCCCCOC(=O)C=C DXPPIEDUBFUSEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- GVGUFUZHNYFZLC-UHFFFAOYSA-N dodecyl benzenesulfonate;sodium Chemical compound [Na].CCCCCCCCCCCCOS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1 GVGUFUZHNYFZLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- INHCSSUBVCNVSK-UHFFFAOYSA-L lithium sulfate Inorganic materials [Li+].[Li+].[O-]S([O-])(=O)=O INHCSSUBVCNVSK-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 229940080264 sodium dodecylbenzenesulfonate Drugs 0.000 claims description 6
- 235000019333 sodium laurylsulphate Nutrition 0.000 claims description 6
- RBTVSNLYYIMMKS-UHFFFAOYSA-N tert-butyl 3-aminoazetidine-1-carboxylate;hydrochloride Chemical compound Cl.CC(C)(C)OC(=O)N1CC(N)C1 RBTVSNLYYIMMKS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 5
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 claims description 5
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 5
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 claims description 5
- 150000001451 organic peroxides Chemical class 0.000 claims description 4
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H aluminium sulfate (anhydrous) Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 3
- 229910001870 ammonium persulfate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- CRBREIOFEDVXGE-UHFFFAOYSA-N dodecoxybenzene Chemical compound CCCCCCCCCCCCOC1=CC=CC=C1 CRBREIOFEDVXGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L potassium persulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- BTURAGWYSMTVOW-UHFFFAOYSA-M sodium dodecanoate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCC([O-])=O BTURAGWYSMTVOW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 229940083575 sodium dodecyl sulfate Drugs 0.000 claims description 3
- 229940082004 sodium laurate Drugs 0.000 claims description 3
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 claims description 3
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910015872 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910000403 monosodium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 235000019799 monosodium phosphate Nutrition 0.000 claims description 2
- 229940083542 sodium Drugs 0.000 claims description 2
- AJPJDKMHJJGVTQ-UHFFFAOYSA-M sodium dihydrogen phosphate Chemical compound [Na+].OP(O)([O-])=O AJPJDKMHJJGVTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 10
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 abstract description 8
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 abstract description 8
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 8
- 238000001879 gelation Methods 0.000 abstract description 8
- 239000011267 electrode slurry Substances 0.000 abstract description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 40
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical group CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 9
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 7
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 5
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 5
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 5
- SOGAXMICEFXMKE-UHFFFAOYSA-N Butylmethacrylate Chemical compound CCCCOC(=O)C(C)=C SOGAXMICEFXMKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- BAPJBEWLBFYGME-UHFFFAOYSA-N Methyl acrylate Chemical compound COC(=O)C=C BAPJBEWLBFYGME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 2-(2-cyanopropan-2-yldiazenyl)-2-methylpropanenitrile Chemical compound N#CC(C)(C)N=NC(C)(C)C#N OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- RUMACXVDVNRZJZ-UHFFFAOYSA-N 2-methylpropyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CC(C)COC(=O)C(C)=C RUMACXVDVNRZJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CFVWNXQPGQOHRJ-UHFFFAOYSA-N 2-methylpropyl prop-2-enoate Chemical compound CC(C)COC(=O)C=C CFVWNXQPGQOHRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ULYIFEQRRINMJQ-UHFFFAOYSA-N 3-methylbutyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CC(C)CCOC(=O)C(C)=C ULYIFEQRRINMJQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZVYGIPWYVVJFRW-UHFFFAOYSA-N 3-methylbutyl prop-2-enoate Chemical compound CC(C)CCOC(=O)C=C ZVYGIPWYVVJFRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NQSLZEHVGKWKAY-UHFFFAOYSA-N 6-methylheptyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CC(C)CCCCCOC(=O)C(C)=C NQSLZEHVGKWKAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JIGUQPWFLRLWPJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acrylate Chemical compound CCOC(=O)C=C JIGUQPWFLRLWPJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N Pentane Chemical compound CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 2
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 2
- 239000006172 buffering agent Substances 0.000 description 2
- CQEYYJKEWSMYFG-UHFFFAOYSA-N butyl acrylate Chemical compound CCCCOC(=O)C=C CQEYYJKEWSMYFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N chlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1 MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 2
- 125000000753 cycloalkyl group Chemical group 0.000 description 2
- JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N cyclohexanone Chemical compound O=C1CCCCC1 JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 2
- SUPCQIBBMFXVTL-UHFFFAOYSA-N ethyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CCOC(=O)C(C)=C SUPCQIBBMFXVTL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LNCPIMCVTKXXOY-UHFFFAOYSA-N hexyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CCCCCCOC(=O)C(C)=C LNCPIMCVTKXXOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LNMQRPPRQDGUDR-UHFFFAOYSA-N hexyl prop-2-enoate Chemical compound CCCCCCOC(=O)C=C LNMQRPPRQDGUDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- FQPSGWSUVKBHSU-UHFFFAOYSA-N methacrylamide Chemical compound CC(=C)C(N)=O FQPSGWSUVKBHSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YRVUCYWJQFRCOB-UHFFFAOYSA-N n-butylprop-2-enamide Chemical compound CCCCNC(=O)C=C YRVUCYWJQFRCOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SWPMNMYLORDLJE-UHFFFAOYSA-N n-ethylprop-2-enamide Chemical compound CCNC(=O)C=C SWPMNMYLORDLJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GYDSPAVLTMAXHT-UHFFFAOYSA-N pentyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CCCCCOC(=O)C(C)=C GYDSPAVLTMAXHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ULDDEWDFUNBUCM-UHFFFAOYSA-N pentyl prop-2-enoate Chemical compound CCCCCOC(=O)C=C ULDDEWDFUNBUCM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PNJWIWWMYCMZRO-UHFFFAOYSA-N pent‐4‐en‐2‐one Natural products CC(=O)CC=C PNJWIWWMYCMZRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- BOQSSGDQNWEFSX-UHFFFAOYSA-N propan-2-yl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CC(C)OC(=O)C(C)=C BOQSSGDQNWEFSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LYBIZMNPXTXVMV-UHFFFAOYSA-N propan-2-yl prop-2-enoate Chemical compound CC(C)OC(=O)C=C LYBIZMNPXTXVMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NHARPDSAXCBDDR-UHFFFAOYSA-N propyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CCCOC(=O)C(C)=C NHARPDSAXCBDDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PNXMTCDJUBJHQJ-UHFFFAOYSA-N propyl prop-2-enoate Chemical compound CCCOC(=O)C=C PNXMTCDJUBJHQJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000003011 styrenyl group Chemical group [H]\C(*)=C(/[H])C1=C([H])C([H])=C([H])C([H])=C1[H] 0.000 description 2
- SJMYWORNLPSJQO-UHFFFAOYSA-N tert-butyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CC(=C)C(=O)OC(C)(C)C SJMYWORNLPSJQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ISXSCDLOGDJUNJ-UHFFFAOYSA-N tert-butyl prop-2-enoate Chemical compound CC(C)(C)OC(=O)C=C ISXSCDLOGDJUNJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OCJBOOLMMGQPQU-UHFFFAOYSA-N 1,4-dichlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=C(Cl)C=C1 OCJBOOLMMGQPQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 2-METHOXYETHANOL Chemical compound COCCO XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 2-butoxyethanol Chemical compound CCCCOCCO POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZNQVEEAIQZEUHB-UHFFFAOYSA-N 2-ethoxyethanol Chemical compound CCOCCO ZNQVEEAIQZEUHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WFUGQJXVXHBTEM-UHFFFAOYSA-N 2-hydroperoxy-2-(2-hydroperoxybutan-2-ylperoxy)butane Chemical compound CCC(C)(OO)OOC(C)(CC)OO WFUGQJXVXHBTEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SYBYTAAJFKOIEJ-UHFFFAOYSA-N 3-Methylbutan-2-one Chemical compound CC(C)C(C)=O SYBYTAAJFKOIEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OZAIFHULBGXAKX-VAWYXSNFSA-N AIBN Substances N#CC(C)(C)\N=N\C(C)(C)C#N OZAIFHULBGXAKX-VAWYXSNFSA-N 0.000 description 1
- 239000004342 Benzoyl peroxide Substances 0.000 description 1
- OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N Benzoylperoxide Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)OOC(=O)C1=CC=CC=C1 OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N Cyclohexane Chemical compound C1CCCCC1 XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001228 Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2 (NCM 111) Inorganic materials 0.000 description 1
- NTIZESTWPVYFNL-UHFFFAOYSA-N Methyl isobutyl ketone Chemical compound CC(C)CC(C)=O NTIZESTWPVYFNL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UIHCLUNTQKBZGK-UHFFFAOYSA-N Methyl isobutyl ketone Natural products CCC(C)C(C)=O UIHCLUNTQKBZGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N Propylene oxide Chemical compound CC1CO1 GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UIIMBOGNXHQVGW-DEQYMQKBSA-M Sodium bicarbonate-14C Chemical group [Na+].O[14C]([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-DEQYMQKBSA-M 0.000 description 1
- KFDQGLPGKXUTMZ-UHFFFAOYSA-N [Mn].[Co].[Ni] Chemical compound [Mn].[Co].[Ni] KFDQGLPGKXUTMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N acetic acid trimethyl ester Natural products COC(C)=O KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000005396 acrylic acid ester group Chemical group 0.000 description 1
- 150000001338 aliphatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000012874 anionic emulsifier Substances 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 235000019400 benzoyl peroxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- WZWSOGGTVQXXSN-UHFFFAOYSA-N cyclohexanone;toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1.O=C1CCCCC1 WZWSOGGTVQXXSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940117389 dichlorobenzene Drugs 0.000 description 1
- 238000004945 emulsification Methods 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 150000002334 glycols Chemical class 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 150000008282 halocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 125000003010 ionic group Chemical group 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- YKYONYBAUNKHLG-UHFFFAOYSA-N n-Propyl acetate Natural products CCCOC(C)=O YKYONYBAUNKHLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YPHQUSNPXDGUHL-UHFFFAOYSA-N n-methylprop-2-enamide Chemical compound CNC(=O)C=C YPHQUSNPXDGUHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N octane Chemical compound CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 229940090181 propyl acetate Drugs 0.000 description 1
- 238000004537 pulping Methods 0.000 description 1
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- GJBRNHKUVLOCEB-UHFFFAOYSA-N tert-butyl benzenecarboperoxoate Chemical compound CC(C)(C)OOC(=O)C1=CC=CC=C1 GJBRNHKUVLOCEB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NQPDZGIKBAWPEJ-UHFFFAOYSA-N valeric acid Chemical compound CCCCC(O)=O NQPDZGIKBAWPEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F212/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring
- C08F212/02—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical
- C08F212/04—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical containing one ring
- C08F212/06—Hydrocarbons
- C08F212/08—Styrene
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/4235—Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/621—Binders
- H01M4/622—Binders being polymers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/621—Binders
- H01M4/622—Binders being polymers
- H01M4/623—Binders being polymers fluorinated polymers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/624—Electric conductive fillers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
- H01M2004/028—Positive electrodes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明公开了一种高镍正极锂离子电池粘结剂及其制备方法与锂离子电池正极,方法包括步骤:将溶剂与缓冲剂混合,通入惰性气体,在搅拌下升温至60℃~90℃,得到第一溶液;将单体加入到乳化剂中,进行搅拌,得到第二溶液;提供引发剂,向所述第一溶液中加入部分引发剂和部分第二溶液,进行预反应,得到第三溶液;将剩余引发剂和剩余第二溶液加入所述第三溶液中,恒温反应1h~24h,得到聚合物乳液;向所述聚合物乳液中加入硫酸盐,搅拌破乳,得到固体;对所述固体依次进行提纯、粉碎以及过筛,制得所述高镍正极锂离子电池粘结剂。本发明制得的粘结剂与现有粘结剂相比,可改善正极浆料在使用过程中的凝胶化,有助于提高电池整体导电性。
Description
技术领域
本发明涉及高镍正极锂离子电池领域,尤其涉及一种高镍正极锂离子电池粘结剂及其制备方法与锂离子电池正极。
背景技术
目前随着电动汽车的发展,对于锂离子电池的能量密度要求也愈发提高。为保证电池拥有更长的循环寿命,三元正极材料锂离子电池也不断向高镍的方向发展,此处高镍指的是使用的三元材料中镍的含量不断增加,而按照镍的比例,镍钴锰材料又可分为NCM111、NCM523、NCM622、NCM811等。当前国内普遍使用的NCM523,其能量密度可以达到200Wh/kg,少数企业可以生产NCM622型号电池,其能量密度可达到230Wh/kg,而NCM811的能量密度则可以达到280Wh/kg。
高镍正极材料锂离子电池在实际生产过程中,出现了诸多问题。三元材料的镍含量越高,其越容易与空气中的H2O和CO2反应,在材料表面形成LiOH和Li2CO3,从而提高其碱性。聚偏氟乙烯(PVDF)是国内最为普遍使用的一种粘结剂,其耐碱性能较差,分子链在受到碱性物质影响后,会发生氟化氢(HF)消除反应,生成双键,使得PVDF分子链间发生交联反应,导致浆料凝胶化,最终影响涂布过程并降低锂离子电池循环效率。
因此,目前迫切需要开发出一种高镍正极锂离子电池粘结剂,其可以改善正极浆料在使用过程中的凝胶化,有助于提高电池整体的导电性,并且可以改进高镍三元材料电池因镍含量增加而带来的循环性能以及安全性能的问题。
因此,现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种高镍正极锂离子电池粘结剂及其制备方法与锂离子电池正极,旨在解决现有PVDF粘结剂在使用过程中易导致正极浆料凝胶化,从而影响电池循环性能以及安全性能的问题。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案如下:
一种高镍正极锂离子电池粘结剂的制备方法,其中,包括步骤:
将溶剂与缓冲剂混合,通入惰性气体,在搅拌下升温至60℃~90℃,得到第一溶液;
将单体加入到乳化剂中,进行搅拌,得到第二溶液;
提供引发剂,向所述第一溶液中加入部分引发剂和部分第二溶液,进行预反应,得到第三溶液;
将剩余引发剂和剩余第二溶液加入所述第三溶液中,恒温反应1h~24h,得到聚合物乳液;
向所述聚合物乳液中加入硫酸盐,搅拌破乳,得到固体;
对所述固体依次进行提纯、粉碎以及过筛,制得所述高镍正极锂离子电池粘结剂。
所述的一种高镍正极锂离子电池粘结剂的制备方法,其中,所述溶剂为水、有机溶剂中的至少一种,所述缓冲剂为碳酸氢钠、磷酸二氢钠中的至少一种。
所述的一种高镍正极锂离子电池粘结剂的制备方法,其中,按重量百分比计,所述单体包括:40%~60%的苯乙烯单元、30%~50%的丙烯酸酯类单元、1%~10%的丙烯酰胺类单元。
所述的高镍正极锂离子电池粘结剂的制备方法,其中,所述丙烯酸酯类单元为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸正戊酯、丙烯酸异戊酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸正戊酯、甲基丙烯酸异戊酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸异辛酯中的一种;所述丙烯酰胺类单元为丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N-乙基丙烯酰胺、N-丁基丙烯酰胺、2-甲基丙烯酰胺中的一种。
所述的一种高镍正极锂离子电池粘结剂的制备方法,其中,所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯基醚磺酸钠、月桂基硫酸钠、十二烷基硫酸钠、月桂酸钠、聚氧乙烯月桂基醚硫酸钠盐中的一种。
所述的一种高镍正极锂离子电池粘结剂的制备方法,其中,所述引发剂为水溶性引发剂或油溶性引发剂,其中,所述水溶性引发剂包括过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的至少一种;所述油溶性引发剂包括有机过氧化物和偶氮化合物中的至少一种。
所述的一种高镍正极锂离子电池粘结剂的制备方法,其中,所述硫酸盐为硫酸锂、硫酸钠、硫酸铝中的一种。
一种高镍正极锂离子电池粘结剂,其中,采用如上述方案所述的制备方法制得。
一种锂离子电池正极,其中,按重量百分比计,包括:96%~98%的三元高镍正极材料、0.5%~2%的粘结剂、0.5%~2%的导电剂,其中,所述粘结剂包括如上述方案所述的高镍正极锂离子电池粘结剂和PVDF。
所述的一种锂离子电池正极,其中,所述高镍正极锂离子电池粘结剂和PVDF的重量比为3:7~5:5。
有益效果:本发明公开了一种高镍正极锂离子电池粘结剂及其制备方法与锂离子电池正极,采用本发明的制备方法制得的混合粘结剂与现有粘结剂相比,可以改善正极浆料在使用过程中的凝胶化,有助于提高电池整体的导电性,并且可以解决高镍三元材料电池因镍含量增加而带来的循环性能以及安全性能的问题,有利于提高电池生成厂家产品的市场应用前景,具有重大的现实意义。
附图说明
图1为本发明提供的一种高镍正极锂离子电池粘结剂的制备方法较佳实施例的流程图。
图2为本发明实施例1~3与对比例1中不同粘结剂制成电池的循环容量保持率。
具体实施方式
本发明提供一种高镍正极锂离子电池粘结剂及其制备方法与锂离子电池正极,为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确,以下对本发明进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
目前随着电动汽车的发展,对于锂离子电池的能量密度要求也愈发提高。为保证电池拥有更长的循环寿命,三元正极材料锂离子电池也不断向高镍的方向发展,高镍正极材料锂离子电池在实际生产过程中,出现了诸多问题。三元材料的镍含量越高,其越容易与空气中的H2O和CO2反应,在材料表面形成LiOH和Li2CO3,从而提高其碱性。聚偏氟乙烯(PVDF)是国内最为普遍使用的一种粘结剂,其耐碱性能较差,分子链在受到碱性物质影响后,会发生氟化氢(HF)消除反应,生成双键,使得PVDF分子链间发生交联反应,导致正极浆料凝胶化,最终影响涂布过程并降低锂离子电池循环效率。
基于此,本发明提供了一种高镍正极锂离子电池粘结剂的制备方法,参见图1,其包括步骤:
S10、将溶剂与缓冲剂混合,通入惰性气体,在搅拌下升温至60℃~90℃,得到第一溶液;
S20、将单体加入到乳化剂中,进行搅拌,得到第二溶液;
S30、提供引发剂,向所述第一溶液中加入部分引发剂和部分第二溶液,进行预反应,得到第三溶液;
S40、将剩余引发剂和剩余第二溶液加入所述第三溶液中,恒温反应1h~24h,得到聚合物乳液;
S50、向所述聚合物乳液中加入硫酸盐,搅拌破乳,得到固体;
S60、对所述固体依次进行提纯、粉碎以及过筛,制得所述高镍正极锂离子电池粘结剂。
采用本发明的制备方法制得的丙烯酸类油溶性粘结剂与现有粘结剂相比,可以减少PVDF的使用量,从而改善正极浆料在搅拌过程中的凝胶化,并且在与PVDF进行混合使用时可以相互弥补缺陷,提高在电极表面的粘结效果,有助于提高电池整体的导电性,可以解决高镍三元材料电池因镍含量增加而带来的循环性能以及安全性能的问题,有利于提高电池生成厂家产品的市场应用前景,具有重大的现实意义。
在本实施例中,所述溶剂为水、有机溶剂中的至少一种,所述溶剂的添加量占全部原料添加总量的40%-70%,所述缓冲剂为碳酸氢钠,所述惰性气体为氮气。
具体地,所述有机溶剂可选为芳香烃类有机溶剂如苯、甲苯、二甲苯;脂肪烃类有机溶剂如戊烷、己烷、辛烷;脂环烃类有机溶剂如环己烷、环己酮、甲苯环己酮;卤化烃类有机溶剂如氯苯、二氯苯、二氯甲烷;醇类有机溶剂如甲醇、乙醇、异丙醇等;醚类有机溶剂如***、环氧丙烷;酯类有机溶剂如醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯;酮类有机溶剂如丙酮、甲基丁酮、甲基异丁酮;二醇衍生物有机溶剂如乙二醇单甲醚、乙二醇单***、乙二醇单丁醚;其他有机溶剂如乙腈、吡啶、苯酚;也可为本领域常用的其它有机溶剂;所述溶剂也可以为有机溶剂与有机溶剂配置的混合溶剂。
所述步骤S10中,所述缓冲剂用于维持溶液pH值稳定;通入惰性气体的目的是排出液体中的空气,避免对于后续反应的影响,本实施例中所述惰性气体优选为氮气。
在本实施例中,按重量百分比计,所述单体包括:40%~60%的苯乙烯单元、30%~50%的丙烯酸酯类单元、1%~10%的丙烯酰胺类单元。
具体地,所述丙烯酸酯类单元为包括通式为CH2=CR1-COOR2的化合物单体,其中,R1为-H或-CH3,R2为烷基或环烷基。
进一步,所述丙烯酸酯类单元可以为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸正戊酯、丙烯酸异戊酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸正戊酯、甲基丙烯酸异戊酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸异辛酯中的一种。
具体地,所述丙烯酰胺类单元为包括通式为CH2=CR3CONHR4的化合物单体,其中,R3为-H或-CH3,R4为-H、烷基、环烷基或芳香基中的一种。
进一步,所述丙烯酰胺类单元可以为丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N-乙基丙烯酰胺、N-丁基丙烯酰胺、2-甲基丙烯酰胺中的一种。
在本实施例中,所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯基醚磺酸钠、月桂基硫酸钠、十二烷基硫酸钠、月桂酸钠、聚氧乙烯月桂基醚硫酸钠盐中的一种。
所述乳化剂是能使两种或两种以上互不相溶的组分的混合液体形成稳定的乳状液的一类物质,其作用原理是在乳化过程中,分散相以微滴(微米级)的形式分散在连续相中,乳化剂降低了混合体系中各组分的界面张力,并在微滴表面形成较坚固的薄膜或由于乳化剂给出的电荷而在微滴表面形成双电层,阻止微滴彼此聚集,而保持均匀的乳状液,本实施例中选用的乳化剂均为阴离子型乳化剂,可在水中电离生成带阴离子的亲水基团,由于阴离子乳化剂要求在碱性或中性条件下使用,不能在酸性条件下使用,因此本实施例中缓冲剂选用为碳酸氢钠以维持溶液保持非酸性。
在一些实施方式中,所述步骤S30具体为:向所述第一溶液中加入部分引发剂并搅拌10min,再加入部分第二溶液搅拌20min进行预反应,得到第三溶液。
所述步骤S40具体为:向剩余第二溶液中加入剩余引发剂得到混合液,将所述混合液在3h内滴加入所述第三溶液中,恒温反应1h~24h,得到聚合物乳液。
在本实施例中,所述引发剂为水溶性引发剂或油溶性引发剂,其中,所述水溶性引发剂包括过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的至少一种;所述油溶性引发剂包括有机过氧化物和偶氮化合物中的至少一种,所述引发剂的添加量为单体的添加量的0.01%~0.1%,优选为0.03%~0.08%。
具体地,所述有机过氧化物可以为过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰叔丁酯、过氧化甲乙酮等;所述偶氮化合物为包括通式为R─N=N─R′的化合物,具体可为偶氮二异丁腈AIBN等。
在本实施例中,所述硫酸盐为硫酸锂、硫酸钠、硫酸铝中的一种。
具体地,所述硫酸盐作为破乳剂使用,由于在制备聚合物乳液时采用的乳化剂是阴离子型乳化剂,因此,本实施例中选用的破乳剂也是阴离子型的破乳剂,其溶于水后生成的亲水基团为带负电荷的离子团。
在一些实施方式中,所述提纯的步骤包括:过滤、洗涤、干燥。
本发明还提供一种高镍正极锂离子电池粘结剂,采用如本发明上述方案所述的制备方法制得。
本发明还提供一种锂离子电池正极,按重量百分比计,包括:96%~98%的三元高镍正极材料、0.5%~2%的粘结剂、0.5%~2%的导电剂,其中,所述粘结剂包括PVDF和如上述方案所述的高镍正极锂离子电池粘结剂。
具体地,所述粘结剂是由本发明中制得的高镍正极锂离子电池粘结剂与PVDF粘结剂以重量比3:7~5:5的比例混合制得,在使用时需要溶于溶剂后加入到正极材料中进行使用。
在一些实施方式中,所述溶剂为NMP,即N-甲基吡咯烷酮,所述三元高镍正极材料为NCM811,即LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2,所述导电剂为导电炭黑、导电石墨、石墨烯中的一种。
具体地,在制备锂离子电池用正极片时,先将镍正极锂离子电池粘结剂与PVDF粘结剂按照比例进行混合,并溶于N-甲基吡咯烷酮中,配置成质量百分浓度为10%的粘结剂溶液,在搅拌器中依次按比例加入粘结剂溶液、导电剂和高镍三元正极材料,并加入一定量的N-甲基吡咯烷酮搅拌三小时制浆,经涂布、烘干、切片、压片后得到锂离子电池用正极片。
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例,仅在于说明本发明而决不限制本发明。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明实施例按行业通用涂布技术和扣式电池组装技术,组装成扣式电池进行循环性能测试。
实施例1
在反应装置中加入154g蒸馏水,0.83g碳酸氢钠,通入氮气,气体需进入液面以下,排出液体中空气,设置温度78℃,打开搅拌,将59.26g蒸馏水和2.37g十二烷基苯磺酸钠加入烧杯中,搅拌5min,再将80g苯乙烯、72g丙烯酸异辛酯、8g丙烯酰胺加入烧杯中,继续搅拌。将0.077g过硫酸钠,加入反应装置中,搅拌10min。取烧杯中的30g溶液加入到反应装置中,搅拌20min。再加入过硫酸钠0.05g于烧杯中,将烧杯中液体在3h内滴加进反应装置中,恒温反应4h后结束,得到聚合物乳液。在聚合物乳液中加入硫酸锂并搅拌使其破乳,得到固体。经过滤、洗涤、烘干、粉碎、过筛后获得高镍正极锂离子电池粘结剂。将上述高镍正极锂离子电池粘结剂与PVDF以1:1的重量比溶于N-甲基吡咯烷酮中,配置成质量百分浓度为10%的溶液。在搅拌器中加入10g高镍正极锂离子电池粘结剂与PVDF的混合溶液、1g导电炭黑、48g高镍三元正极材料以及12.42gNMP,搅拌三小时制浆。经涂布、烘干、切片、压片后得到正极片,再组装成扣式电池,进行测试。
实施例2
在反应装置中加入154g蒸馏水,0.83g碳酸氢钠,通入氮气,气体需进入液面以下,排出液体中空气,设置温度78℃,打开搅拌,将59.26g蒸馏水和2.37g十二烷基苯磺酸钠加入烧杯中,搅拌5min,再将78.4g苯乙烯、72g丙烯酸异辛酯、9.6g丙烯酰胺加入烧杯中,继续搅拌。将0.077g过硫酸钠,加入反应装置中,搅拌10min。取烧杯中的30g溶液加入到反应装置中,搅拌20min。再加入过硫酸钠0.05g于烧杯中,将烧杯中液体在3h内滴加进反应装置中,恒温反应4h后结束,得到聚合物乳液。在聚合物乳液中加入硫酸锂并搅拌使其破乳,得到固体。经过滤、洗涤、烘干、粉碎、过筛后获得高镍正极锂离子电池粘结剂。将上述高镍正极锂离子电池粘结剂与PVDF以1:1的重量比溶于N-甲基吡咯烷酮中,配置成质量百分浓度为10%的溶液。在搅拌器中加入10g高镍正极锂离子电池粘结剂与PVDF的混合溶液、1g导电炭黑、48g高镍三元正极材料以及12.42gNMP,搅拌三小时制浆。经涂布、烘干、切片、压片后得到正极片,再组装成扣式电池,进行测试。
实施例3
在反应装置中加入154g蒸馏水,0.83g碳酸氢钠,通入氮气,气体需进入液面以下,排出液体中空气,设置温度78℃,打开搅拌。将59.26g蒸馏水和2.37g十二烷基苯磺酸钠加入烧杯中,搅拌5min,再将76.8g苯乙烯、72g丙烯酸异辛酯、11.2g丙烯酰胺加入烧杯中,继续搅拌。将0.077g过硫酸钠,加入反应装置中,搅拌10min。取烧杯中的30g溶液加入到反应装置中,搅拌20min。再加入过硫酸钠0.05g于烧杯中,将烧杯中液体在3h内滴加进反应装置中,恒温反应4h后结束,得到聚合物乳液。在聚合物乳液中加入硫酸锂并搅拌使其破乳,得到固体。经过滤、洗涤、烘干、粉碎、过筛后获得高镍正极锂离子电池粘结剂。将上述高镍正极锂离子电池粘结剂与PVDF以1:1的重量比溶于N-甲基吡咯烷酮中,配置成质量百分浓度为10%的溶液。在搅拌器中加入10g高镍正极锂离子电池粘结剂与PVDF的混合溶液、1g导电炭黑、48g高镍三元正极材料以及12.42gNMP,搅拌三小时制浆。经涂布、烘干、切片、压片后得到正极片,再组装成扣式电池,进行测试。
对比例1
将PVDF溶于N-甲基吡咯烷酮中,配置成质量百分浓度为10%的溶液。在搅拌器中加入10g PVDF的混合溶液、1g导电炭黑、48g高镍三元正极材料以及12.42gNMP,搅拌三小时制浆,经涂布、烘干、切片、压片后得到正极片,再组装成扣式电池,进行测试。
测试结果如图2所示,在0.5C常温循环性能测试中,当循环次数达到100次时,实施例2的电池循环容量保持率最优,实施例3的电池循环容量保持率略优于对比例1,实施例3的电池循环容量保持率最差。
综上所述,本发明公开了一种高镍正极锂离子电池粘结剂及其制备方法与锂离子电池正极,方法包括步骤:将溶剂与缓冲剂加入到反应装置中,通入惰性气体,升温至60℃~90℃,搅拌得到第一溶液;将单体加入到乳化剂溶液中并进行搅拌,得到第二溶液;向所述第一溶液中加入引发剂并进行搅拌,再加入所述第二溶液进行搅拌,得到第三溶液;向所述第二溶液中加入引发剂得到混合液,将所述混合液加入所述第三溶液中,恒温反应1h~24h,得到聚合物乳液;向所述聚合物乳液中加入硫酸盐,搅拌破乳,得到粘结剂前驱体;对所述粘结剂前驱体进行过滤、洗涤、干燥、粉碎以及过筛,制得所述高镍锂离子电池粘结剂。采用本发明的制备方法制得的混合粘结剂与现有粘结剂相比,可以改善正极浆料在使用过程中的凝胶化,有助于提高电池整体的导电性,并且可以解决高镍三元材料电池因镍含量增加而带来的循环性能以及安全性能的问题,有利于提高电池生成厂家产品的市场应用前景,具有重大的现实意义。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种高镍正极锂离子电池粘结剂,其特征在于,所述高镍正极锂离子电池粘结剂为丙烯酸类油溶性粘结剂,按重量百分比计,由49%的苯乙烯、45%的丙烯酸异辛酯、6%的丙烯酰胺聚合组成;
所述高镍正极锂离子电池粘结剂应用的三元高镍正极材料为LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2;
所述高镍正极锂离子电池粘结剂的制备方法,包括步骤:
将溶剂与缓冲剂混合,通入惰性气体,在搅拌下升温至60℃~90℃,得到第一溶液;
将单体加入到乳化剂中,进行搅拌,得到第二溶液;
提供引发剂,向所述第一溶液中加入部分引发剂和部分第二溶液,进行预反应,得到第三溶液;
将剩余引发剂和剩余第二溶液加入所述第三溶液中,恒温反应1h~24h,得到聚合物乳液;
向所述聚合物乳液中加入硫酸盐,搅拌破乳,得到固体;
对所述固体依次进行提纯、粉碎以及过筛,制得所述高镍正极锂离子电池粘结剂。
2.根据权利要求1所述的高镍正极锂离子电池粘结剂,其特征在于,所述溶剂为水、有机溶剂中的至少一种,所述缓冲剂为碳酸氢钠、磷酸二氢钠中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的高镍正极锂离子电池粘结剂,其特征在于,所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯基醚磺酸钠、月桂基硫酸钠、十二烷基硫酸钠、月桂酸钠、聚氧乙烯月桂基醚硫酸钠盐中的一种。
4.根据权利要求1所述的高镍正极锂离子电池粘结剂,其特征在于,所述引发剂为水溶性引发剂或油溶性引发剂,其中,所述水溶性引发剂包括过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的至少一种;所述油溶性引发剂包括有机过氧化物和偶氮化合物中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的高镍正极锂离子电池粘结剂,其特征在于,所述硫酸盐为硫酸锂、硫酸钠、硫酸铝中的一种。
6.一种锂离子电池正极,其特征在于,按重量百分比计,包括:96%~98%的三元高镍正极材料、0.5%~2%的粘结剂、0.5%~2%的导电剂,其中,所述粘结剂包括如权利要求1所述的高镍正极锂离子电池粘结剂和PVDF。
7.根据权利要求6所述的锂离子电池正极,其特征在于,所述高镍正极锂离子电池粘结剂和PVDF的重量比为3:7~5:5。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210606163.9A CN114940720B (zh) | 2022-05-31 | 2022-05-31 | 一种高镍正极锂离子电池粘结剂及其制备方法与锂离子电池正极 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210606163.9A CN114940720B (zh) | 2022-05-31 | 2022-05-31 | 一种高镍正极锂离子电池粘结剂及其制备方法与锂离子电池正极 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114940720A CN114940720A (zh) | 2022-08-26 |
CN114940720B true CN114940720B (zh) | 2024-03-12 |
Family
ID=82909315
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202210606163.9A Active CN114940720B (zh) | 2022-05-31 | 2022-05-31 | 一种高镍正极锂离子电池粘结剂及其制备方法与锂离子电池正极 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114940720B (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117777899A (zh) * | 2024-02-22 | 2024-03-29 | 江苏一特新材料有限责任公司 | 一种钠电池高耐碱性正极粘结剂的制备方法和应用 |
CN117777904B (zh) * | 2024-02-27 | 2024-05-28 | 湖南高瑞电源材料有限公司 | 一种正极无氟粘结剂材料及其制备方法和应用 |
Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4120039B2 (ja) * | 1998-02-09 | 2008-07-16 | Jsr株式会社 | ニッケル水素電池電極用バインダーおよびニッケル水素電池電極 |
CN102770995A (zh) * | 2010-02-26 | 2012-11-07 | Lg化学株式会社 | 显示出优异粘合力的用于二次电池的粘合剂 |
CN103509500A (zh) * | 2012-06-26 | 2014-01-15 | 湖州欧美化学有限公司 | 用于锂离子二次电池的水性粘合剂 |
JP2014049209A (ja) * | 2012-08-29 | 2014-03-17 | Nippon Shokubai Co Ltd | 二次電池用水系電極バインダー |
CN105261759A (zh) * | 2015-09-22 | 2016-01-20 | 深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司 | 一种锂电池用水性粘结剂及其制备方法、锂电池极片 |
CN108203482A (zh) * | 2018-01-02 | 2018-06-26 | 珠海光宇电池有限公司 | 负极粘结剂及其制备方法和负极极片的制备方法 |
JP2018174150A (ja) * | 2018-07-03 | 2018-11-08 | 日本ゼオン株式会社 | 二次電池正極用スラリーの製造方法、二次電池用正極の製造方法、及び二次電池の製造方法 |
JP2020021581A (ja) * | 2018-07-31 | 2020-02-06 | 三洋化成工業株式会社 | 全固体リチウムイオン二次電池用バインダー |
CN111139002A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-05-12 | 宣城研一新能源科技有限公司 | 锂离子电池水溶型粘接剂及其制备方法、电极极片及电池 |
CN111253534A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-06-09 | 深圳市研一新材料有限责任公司 | 锂离子电池用水性补锂粘结剂以及正极片的制备方法 |
CN111801822A (zh) * | 2018-03-23 | 2020-10-20 | 日本瑞翁株式会社 | 非水系二次电池电极用粘结剂组合物、非水系二次电池电极用导电材料糊组合物、非水系二次电池电极用浆料组合物、非水系二次电池用电极以及非水系二次电池 |
CN113372482A (zh) * | 2021-08-16 | 2021-09-10 | 江苏卓高新材料科技有限公司 | 丙烯酸多元共聚物及其制备方法及其在正极极片中的应用 |
-
2022
- 2022-05-31 CN CN202210606163.9A patent/CN114940720B/zh active Active
Patent Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4120039B2 (ja) * | 1998-02-09 | 2008-07-16 | Jsr株式会社 | ニッケル水素電池電極用バインダーおよびニッケル水素電池電極 |
CN102770995A (zh) * | 2010-02-26 | 2012-11-07 | Lg化学株式会社 | 显示出优异粘合力的用于二次电池的粘合剂 |
CN103509500A (zh) * | 2012-06-26 | 2014-01-15 | 湖州欧美化学有限公司 | 用于锂离子二次电池的水性粘合剂 |
JP2014049209A (ja) * | 2012-08-29 | 2014-03-17 | Nippon Shokubai Co Ltd | 二次電池用水系電極バインダー |
CN105261759A (zh) * | 2015-09-22 | 2016-01-20 | 深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司 | 一种锂电池用水性粘结剂及其制备方法、锂电池极片 |
CN108203482A (zh) * | 2018-01-02 | 2018-06-26 | 珠海光宇电池有限公司 | 负极粘结剂及其制备方法和负极极片的制备方法 |
CN111801822A (zh) * | 2018-03-23 | 2020-10-20 | 日本瑞翁株式会社 | 非水系二次电池电极用粘结剂组合物、非水系二次电池电极用导电材料糊组合物、非水系二次电池电极用浆料组合物、非水系二次电池用电极以及非水系二次电池 |
JP2018174150A (ja) * | 2018-07-03 | 2018-11-08 | 日本ゼオン株式会社 | 二次電池正極用スラリーの製造方法、二次電池用正極の製造方法、及び二次電池の製造方法 |
JP2020021581A (ja) * | 2018-07-31 | 2020-02-06 | 三洋化成工業株式会社 | 全固体リチウムイオン二次電池用バインダー |
CN111139002A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-05-12 | 宣城研一新能源科技有限公司 | 锂离子电池水溶型粘接剂及其制备方法、电极极片及电池 |
CN111253534A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-06-09 | 深圳市研一新材料有限责任公司 | 锂离子电池用水性补锂粘结剂以及正极片的制备方法 |
CN113372482A (zh) * | 2021-08-16 | 2021-09-10 | 江苏卓高新材料科技有限公司 | 丙烯酸多元共聚物及其制备方法及其在正极极片中的应用 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN114940720A (zh) | 2022-08-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN114940720B (zh) | 一种高镍正极锂离子电池粘结剂及其制备方法与锂离子电池正极 | |
CN110048153B (zh) | 一种固态金属锂电池及其制备方法 | |
JP4336927B2 (ja) | リチウムイオン二次電池電極用バインダー組成物およびその利用 | |
CN112038692B (zh) | 固态电解质膜、固态锂离子电池及其制备方法 | |
JP7145759B2 (ja) | コポリマーバインダー | |
US11028209B2 (en) | Conductive resin composition for electrodes, electrode composition, electrode using same and lithium ion battery | |
CN113851707B (zh) | 一种凝胶电解质及其制备方法和电池 | |
CN114335546B (zh) | 一种电池电极用粘结剂以及电池电极 | |
CN115881968A (zh) | 一种非氟正极黏结剂及其制备方法和应用 | |
CN114335714B (zh) | 一种单锂离子聚合物电解质膜及包括该膜的电池 | |
CN109037771B (zh) | 聚合物锂离子电池及其制备方法 | |
CN117004353A (zh) | 一种改性粘结剂及其制备方法和应用 | |
CN114752025B (zh) | 改性聚偏氟乙烯及其制备方法、隔膜及锂离子电池 | |
CN116845194A (zh) | 一种聚噻吩包覆多孔碳复合材料及其制备方法和应用 | |
CN113161549B (zh) | 一种光交联的粘结剂体系、含有其的浆料组合物及浆料组合物的应用 | |
CN116632334A (zh) | 一种固态电解质及其制备方法、一种固态锂电池及其制备方法 | |
CN115000401A (zh) | 一种正极活性材料及包括该正极活性材料的正极片和电池 | |
CN112786962B (zh) | 锂离子电池及其制备方法 | |
CN111916740B (zh) | 一种聚不饱和羧酸基可控交联型粘结剂及含有该粘结剂的锂离子电池 | |
CN111653787B (zh) | 一种硅基负极三维网状聚丙烯酸粘结剂及其制备方法 | |
CN111303358A (zh) | 一种粘结剂及其制备方法和应用 | |
CN114512671B (zh) | 一种交联型粘结剂及其制备方法和用途 | |
CN117820985A (zh) | 一种水性聚合物基粘结剂和负极 | |
CN114478958B (zh) | 改性sbr粘结剂及其制备方法和应用 | |
CN117402279A (zh) | 一种pvdf聚合物及其制备方法和在锂离子电池中应用 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |