本發(fā)明涉及鋰離子電池領(lǐng)域,具體來(lái)講是一種負(fù)極材料的粘接劑。
背景技術(shù):
鋰離子電池主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來(lái)工作。在充放電過(guò)程中,Li+ 在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌:充電時(shí),Li+從正極脫嵌,經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入負(fù)極,負(fù)極處于富鋰狀態(tài);放電時(shí)則相反。電池一般采用含有鋰元素的材料作為電極,是現(xiàn)代高性能電池的代表。
鋰系電池分為鋰電池和鋰離子電池。手機(jī)和筆記本電腦使用的都是鋰離子電池,通常人們俗稱其為鋰電池,而真正的鋰電池由于危險(xiǎn)性大,很少應(yīng)用于日常電子產(chǎn)品。
鋰電池負(fù)極材料的粘接劑雖然鋰電池中用量比較低,但其作用在于保持電極活性物質(zhì),穩(wěn)定極片結(jié)構(gòu),以緩沖充放電過(guò)程中極片的膨脹和收縮,對(duì)電池的比容量(包括質(zhì)量比容量和體積比容量)具有巨大的影響作用,目前,應(yīng)用于鋰離子電池的粘結(jié)劑主要是有機(jī)氟聚合物,電池的比容量還較小。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于:針對(duì)上述存在的問(wèn)題,一種鋰離子電池負(fù)極材料粘接劑,能顯著提高電池的比容量。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種鋰電池負(fù)極材料,包括基體材料和粘接劑,其特征在于,所述的粘接劑 是由二胺類單體和二酯類單體通過(guò)聚合得到的高分子聚合物,其中,
所述的二胺類單體的結(jié)構(gòu)式如下:
所述的二酯類單體單體的結(jié)構(gòu)式如下:
其中,R1為有機(jī)二價(jià)取代基,所述的R2為二價(jià)取代基團(tuán),所述的X1、X2均為非氫原子的一價(jià)取代基團(tuán)。
其中所述的基體材料中可以采用常規(guī)的材料及其相互的配比,同時(shí)為了提高其性能基體材料包含有納米非金屬材料,其中所述的非金屬可以為單質(zhì)也可以為氧化物。
所述的納米非金屬材料選自石墨、碳化硼、碳化鎢、碳化硅、碳化鈦、氮化硅、氮化鈦、氮化硼、硫酸鋇、硫化鎘、、硫酸鈣、硫化鋅、氧化鋅、氧化硅氧化鈦、氧化鋯、氧化亞銅、氧化鈰粉。
其中,所述的R1、R2可以選用常規(guī)的二價(jià)基團(tuán),如二價(jià)的脂肪基、芳香基團(tuán)等,作為優(yōu)選,在一些具體的實(shí)施例中可以選用-(CH2)n,二價(jià)聯(lián)苯基、-CH2CONH-、-CH2COCH2CO- 、-CH2COCH2-、-O-、-CH2COO-、-CH2CO-、-CH2CON-、-CHCHCO-,,所述-(CH2)n中的n位于1-10之間,在具體的生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中,可以根據(jù)基團(tuán)的需要合適的單體,是本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠得知的。
其中X1、X2選自甲基、乙基、苯基、異丙基、環(huán)己基、正丁基、烯丙基、羥基、亞戊基、戊基,在具體的實(shí)施例中X1、X2可以為相同的基團(tuán),也可以為不同的基團(tuán),在本發(fā)明中,選用甲基、和乙基有比較好的效果。
同時(shí),本發(fā)明還公開(kāi)了一種鋰電池,包括正極、負(fù)極、鋰離子隔膜,其中所述正極和鋰離子隔膜采用現(xiàn)有的技術(shù)即可,對(duì)負(fù)極材料來(lái)說(shuō)來(lái)說(shuō),其改進(jìn)點(diǎn)你主要在于負(fù)極材料的粘接劑,采用的粘接劑為本發(fā)明公開(kāi)的粘接劑。
本發(fā)明公開(kāi)的負(fù)極材料一種鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法,其特征在于,所述的制備方法包括以下步驟:
步驟1:將二胺類單體在有機(jī)溶劑中溶解形成溶液,并進(jìn)而預(yù)熱至40-50攝氏度之間;
步驟2:將二酯類單體加入到步驟1后的溶液當(dāng)中,通過(guò)醋酸調(diào)節(jié)溶液的pH值7-9之間;
步驟3:通過(guò)升溫到100-120攝氏度,攪拌反應(yīng),保持回流,反應(yīng)2-8小時(shí);
步驟4:降溫到60攝氏度以下,減壓,脫去溶劑至粘度為1.5PA·S 時(shí),停止脫溶劑,攪拌均勻即可;
步驟5:將步驟4位置和基體材料混合。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白,以下結(jié)合實(shí)施例,對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解,此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明,并不用于限定本發(fā)明。
實(shí)施例1
首先將1,2-丙二胺體在有機(jī)溶劑中溶解形成溶液,并進(jìn)而預(yù)熱至40-50攝氏度之間;其次將2-丙烯酸-2,2-二甲基-1,3-丙二酯,加入到步驟1后的溶液當(dāng)中,二胺和二酯的摩爾比為1:1,通過(guò)氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液的pH值為7;通過(guò)升溫到100攝氏度,攪拌反應(yīng),保持回流,反應(yīng)2小時(shí);最后,降溫到60攝氏度以下,減壓,脫去溶劑至粘度為1.5PA·S 時(shí),停止脫溶劑,攪拌均勻即可得到粘接劑及,并將粘接劑和基體材料混合,其中所述的基體材料粘接劑質(zhì)量為基體材料的2%,基體材料中石墨占80%,碳化硼占20%。
實(shí)施例2
首先將2-甲基對(duì)苯二胺在有機(jī)溶劑中溶解形成溶液,并進(jìn)而預(yù)熱至40-50攝氏度之間;其次將2-丙烯酸-1,12-十二烷基二酯,加入到步驟1后的溶液當(dāng)中,二胺和二酯的摩爾比為1:1,通過(guò)氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液的pH值為9;通過(guò)升溫到120攝氏度,攪拌反應(yīng),保持回流,反應(yīng)2小時(shí);最后,降溫到60攝氏度以下,減壓,脫去溶劑至粘度為1.5PA·S 時(shí),停止脫溶劑,攪拌均勻即可得到粘接劑及,并將粘接劑和基體材料混合,其中所述的基體材料粘接劑質(zhì)量為基體材料的2%,基體材料中石墨占80%,碳化鎢占20%。
實(shí)施例3
首先將對(duì)苯二胺在有機(jī)溶劑中溶解形成溶液,并進(jìn)而預(yù)熱至40-50攝氏度之間;其次將二苯甲酸三乙二酯加入到步驟1后的溶液當(dāng)中,二胺和二酯的摩爾比為1:1,通過(guò)氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液的pH值8;通過(guò)升溫到120攝氏度,攪拌反應(yīng),保持回流,反應(yīng)2小時(shí);最后,降溫到60攝氏度以下,減壓,脫去溶劑至粘度為1.5PA·S 時(shí),停止脫溶劑,攪拌均勻即可得到粘接劑及,并將粘接劑和基體材料混合,其中所述的基體材料粘接劑質(zhì)量為基體材料的2%,基體材料中石墨占80%,硫酸鈣占20%。
實(shí)施例4
首先將乙二胺在有機(jī)溶劑中溶解形成溶液,并進(jìn)而預(yù)熱至40-50攝氏度之間;其次將二苯甲酸三乙二酯,加入到步驟1后的溶液當(dāng)中,二胺和二酯的摩爾比為1:1,通過(guò)氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液的pH值7;通過(guò)升溫到100攝氏度,攪拌反應(yīng),保持回流,反應(yīng)8小時(shí);最后,降溫到60攝氏度以下,減壓,脫去溶劑至粘度為1.5PA·S 時(shí),停止脫溶劑,攪拌均勻即可得到粘接劑及,并將粘接劑和基體材料混合,其中所述的基體材料粘接劑質(zhì)量為基體材料的2%,基體材料中石墨占80%,硫酸鈣占20%。
實(shí)施例5
首先將乙二胺在有機(jī)溶劑中溶解形成溶液,并進(jìn)而預(yù)熱至40-50攝氏度之間;其次將二苯甲酸三乙二酯,加入到步驟1后的溶液當(dāng)中,二胺和二酯的摩爾比為1:1,通過(guò)氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液的pH值9之間;通過(guò)升溫到100攝氏度,攪拌反應(yīng),保持回流,反應(yīng)8小時(shí);最后,降溫到60攝氏度以下,減壓,脫去溶劑至粘度為1.5PA·S 時(shí),停止脫溶劑,攪拌均勻即可得到粘接劑及,并將粘接劑和基體材料混合,其中所述的基體材料粘接劑質(zhì)量為基體材料的2%,基體材料中石墨占80%,硫化鋅占20%。
實(shí)施例6
首先將四甲基丙二胺在有機(jī)溶劑中溶解形成溶液,并進(jìn)而預(yù)熱至40-50攝氏度之間;其次將2-丙烯酸-2,2-二甲基-1,3-丙二酯加入到步驟1后的溶液當(dāng)中,二胺和二酯的摩爾比為1:1,通過(guò)氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液的pH值9;通過(guò)升溫到100-120攝氏度,攪拌反應(yīng),保持回流,反應(yīng)2-8小時(shí);最后,降溫到60攝氏度以下,減壓,脫去溶劑至粘度為1.5PA·S 時(shí),停止脫溶劑,攪拌均勻即可得到粘接劑及,并將粘接劑和基體材料混合,其中所述的基體材料粘接劑質(zhì)量為基體材料的2%,基體材料中石墨占80%,硫化鎘占20%。
將上述負(fù)極材料應(yīng)用到扣式2025鋰離子電池當(dāng)中,循環(huán)100次后的電池性能檢測(cè)如下:
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