本發(fā)明涉及電池，尤其涉及paa粘結(jié)劑及其制備方法、粘結(jié)劑組合物、負(fù)極極片和電池。

背景技術(shù)：

1、鈉離子電池具有與鋰電池相似的理論基礎(chǔ)、相對(duì)低廉的預(yù)算和豐富的鈉資源等優(yōu)勢(shì)，被公認(rèn)為是鋰礦價(jià)格處于高位時(shí)鋰離子電池最具競(jìng)爭(zhēng)力的替代品。在鈉離子電池的正極材料中，聚陰焦磷酸鐵鈉材料具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、循環(huán)周期長(zhǎng)、易于合成等優(yōu)點(diǎn)，在儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景中具有廣闊的應(yīng)用空間，隨著儲(chǔ)能市場(chǎng)成本要求越來(lái)越低，除開(kāi)正負(fù)極主材和電解液可降低成本，通過(guò)提高面密度來(lái)降低成本變得越來(lái)越迫切。

2、然而，面密度做厚后易導(dǎo)致加工和性能各種問(wèn)題。其中，加工易出現(xiàn)剝離力低、涂布開(kāi)裂、膜片電阻高等問(wèn)題，性能上易出現(xiàn)循環(huán)過(guò)程容量保持率衰減較快等異常；而提升負(fù)極動(dòng)力學(xué)，可改善電芯的充電倍率和極化導(dǎo)致的可逆容量衰減；提高粘結(jié)劑剝離力可改善循環(huán)后期的跳水異常等。

3、因此，亟需一種鈉電負(fù)極粘結(jié)劑以及負(fù)極極片，以保證鈉離子電池電化學(xué)性能的基礎(chǔ)上，改善鈉離子電池的加工柔軟性及動(dòng)力學(xué)性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種paa粘結(jié)劑及其制備方法、粘結(jié)劑組合物、負(fù)極極片和電池，解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，在保證鈉離子電池電化學(xué)性能的基礎(chǔ)上，有效改善鈉離子電池的加工柔軟性及動(dòng)力學(xué)性能。

2、基于此，本發(fā)明具有如下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種paa粘結(jié)劑，其由第一單體和第二單體共聚得到，所述第一單體和第二單體以支鏈共聚或交替排列的方式構(gòu)成鏈段；所述第一單體為不飽和酸或不飽和酸鹽，所述第二單體為環(huán)氧乙烷或丙烯腈。

4、根據(jù)本發(fā)明提供的一種paa粘結(jié)劑，所述paa粘結(jié)劑的分子量為1萬(wàn)~20萬(wàn)；和/或，所述paa粘結(jié)劑的粘度為5000~20000毫帕秒。

5、根據(jù)本發(fā)明提供的一種paa粘結(jié)劑，所述第一單體包括丙烯酸、丙烯酸鹽、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸鹽、丙烯磺酸、丙烯磺酸鹽、甲基丙烯磺酸、甲基丙烯磺酸鹽、n-乙烯基吡咯烷酮衣康酸、衣康酸鹽、馬來(lái)酸和馬來(lái)酸鹽中一種或幾種；優(yōu)選地為丙烯酸。

6、根據(jù)本發(fā)明提供的一種paa粘結(jié)劑，所述第一單體和第二單體的摩爾比為（2~8）：（2~8）。

7、根據(jù)本發(fā)明提供的一種paa粘結(jié)劑，所述第一單體和所述第二單體的摩爾比為（6~8）：（2~4）時(shí)，所述paa粘結(jié)劑形成支鏈共聚結(jié)構(gòu)；所述第一單體和所述第二單體的摩爾比為（2~4）：（6~8）時(shí)，所述paa粘結(jié)劑形成交替排列結(jié)構(gòu)。

8、第二方面，本發(fā)明提供所述paa粘結(jié)劑的制備方法，包括：將所述第一單體、所述第二單體、第一溶劑和引發(fā)劑混合，在40~100攝氏度、0.1~1兆帕下進(jìn)行聚合反應(yīng)；優(yōu)選地，所述第一溶劑包括水，所述引發(fā)劑包括過(guò)硫酸銨、過(guò)硫酸鉀、偶氮二異丁腈和過(guò)氧化苯甲酰中的一種或幾種。

9、根據(jù)本發(fā)明提供的一種paa粘結(jié)劑的制備方法，包括：將所述第一單體、所述第二單體、第一溶劑、第一分散劑、流平潤(rùn)濕劑、消泡劑和引發(fā)劑混合，在40~100攝氏度、0.1~1兆帕下進(jìn)行聚合反應(yīng)；更優(yōu)選地，所述第一分散劑包括水，所述流平潤(rùn)濕劑包括十二烷基磺酸鈉(sds)、十二烷基苯磺酸鈉(las)、仲烷基磺酸鈉(sas)和α-烯基磺酸鈉(aos)中的一種或幾種，所述消泡劑包括聚醚有機(jī)硅、雙子炔二醇聚醚和星型聚醚中的一種或幾種。

10、第三方面，本發(fā)明提供一種粘結(jié)劑組合物，包括所述paa粘結(jié)劑和第一粘結(jié)劑；所述第一粘結(jié)劑包括聚丙烯酸鈉和/或苯乙烯丁二烯。

11、第四方面，本發(fā)明提供一種負(fù)極極片，含有所述的paa粘結(jié)劑或所述的粘結(jié)劑組合物。

12、第五方面，本發(fā)明提供所述負(fù)極極片的制備方法，其包括：將鈉電負(fù)極活性材料、權(quán)利要求7所述的粘結(jié)劑組合物、第二分散劑和第二溶劑進(jìn)行混合，將得到的混合漿料涂布在集流體上，然后烘干即得到所述負(fù)極極片；所述的粘結(jié)劑組合物中包括權(quán)利要求1~4任一項(xiàng)所述的paa粘結(jié)劑和所述第一粘結(jié)劑；優(yōu)選地，所述的paa粘結(jié)劑的質(zhì)量為所述混合漿料的固相總質(zhì)量的的0.2wt%~0.6wt%。

13、第六方面，本發(fā)明提供一種電池，其含有所述的負(fù)極極片。

14、本發(fā)明提供的paa粘結(jié)劑及其制備方法、粘結(jié)劑組合物、負(fù)極極片和電池，通過(guò)在分子層面合成eo鏈段或氰基高極性基團(tuán)，得到的paa粘結(jié)劑含有軟硬交替排列的結(jié)構(gòu)，具有良好加工性能，可以改善厚面密度下開(kāi)裂問(wèn)題，還具有優(yōu)良的可重復(fù)性。同時(shí)由于其主鏈上交替嫁接了eo鏈段或丙烯腈鏈段，其具有較好的導(dǎo)離子性，可改善負(fù)極電荷轉(zhuǎn)移阻抗，進(jìn)而改善倍率性能和循環(huán)過(guò)程由于極化導(dǎo)致的容量衰減。

技術(shù)特征：

1.一種paa粘結(jié)劑，其特征在于，由第一單體和第二單體共聚得到，所述第一單體和第二單體以支鏈共聚或交替排列的方式構(gòu)成鏈段；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的paa粘結(jié)劑，其特征在于，所述paa粘結(jié)劑的分子量為1萬(wàn)~20萬(wàn)；和/或，所述paa粘結(jié)劑的粘度為5000~20000毫帕秒。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的paa粘結(jié)劑，其特征在于，所述第一單體包括丙烯酸、丙烯酸鹽、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸鹽、丙烯磺酸、丙烯磺酸鹽、甲基丙烯磺酸、甲基丙烯磺酸鹽、衣康酸、衣康酸鹽、馬來(lái)酸和馬來(lái)酸鹽中一種或幾種；優(yōu)選地為丙烯酸。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的paa粘結(jié)劑，其特征在于，所述第一單體和第二單體的摩爾比為（2~8）：（2~8）；

5.權(quán)利要求1~4任一項(xiàng)所述paa粘結(jié)劑的制備方法，其特征在于，包括：將所述第一單體、所述第二單體、第一溶劑和引發(fā)劑混合，在40~100攝氏度、0.1~1兆帕下進(jìn)行聚合反應(yīng)；優(yōu)選地，所述第一溶劑包括水，所述引發(fā)劑包括過(guò)硫酸銨、過(guò)硫酸鉀、偶氮二異丁腈和過(guò)氧化苯甲酰中的一種或幾種。

6.權(quán)利要求5所述paa粘結(jié)劑的制備方法，其特征在于，所述paa粘結(jié)劑的制備方法包括：將所述第一單體、所述第二單體、第一溶劑、第一分散劑、流平潤(rùn)濕劑、消泡劑和引發(fā)劑混合，在40~100攝氏度、0.1~1兆帕下進(jìn)行聚合反應(yīng)；更優(yōu)選地，所述第一分散劑包括水，所述流平潤(rùn)濕劑包括十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、仲烷基磺酸鈉和α-烯基磺酸鈉中的一種或幾種，所述消泡劑包括聚醚有機(jī)硅、雙子炔二醇聚醚和星型聚醚中的一種或幾種。

7.一種粘結(jié)劑組合物，其特征在于，包括權(quán)利要求1~4任一項(xiàng)所述paa粘結(jié)劑和第一粘結(jié)劑；所述第一粘結(jié)劑包括聚丙烯酸鈉和/或苯乙烯丁二烯。

8.一種負(fù)極極片，其特征在于，含有權(quán)利要求1~4任一項(xiàng)所述的paa粘結(jié)劑或權(quán)利要求7所述的粘結(jié)劑組合物。

9.權(quán)利要求8所述的負(fù)極極片的制備方法，其特征在于，包括：將鈉電負(fù)極活性材料、權(quán)利要求7所述的粘結(jié)劑組合物、第二分散劑和第二溶劑進(jìn)行混合，將得到的混合漿料涂布在集流體上，然后烘干即得到所述負(fù)極極片；所述的粘結(jié)劑組合物中包括權(quán)利要求1~4任一項(xiàng)所述的paa粘結(jié)劑和所述第一粘結(jié)劑；

10.一種電池，其特征在于，含有權(quán)利要求8所述的負(fù)極極片。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及PAA粘結(jié)劑及其制備方法、粘結(jié)劑組合物、負(fù)極極片和電池。一種PAA粘結(jié)劑，其特征在于，由第一單體和第二單體共聚得到，所述第一單體和第二單體以支鏈共聚或交替排列的方式構(gòu)成鏈段；所述第一單體為不飽和酸或不飽和酸鹽，所述第二單體為環(huán)氧乙烷或丙烯腈。本發(fā)明通過(guò)在分子層面合成EO鏈段或氰基高極性基團(tuán)，得到的PAA粘結(jié)劑含有軟硬交替排列的結(jié)構(gòu)，具有良好加工性能，可以改善厚面密度下開(kāi)裂問(wèn)題，還具有優(yōu)良的可重復(fù)性。同時(shí)由于其主鏈上交替嫁接了EO鏈段或丙烯腈鏈段，其具有較好的導(dǎo)離子性，可改善負(fù)極電荷轉(zhuǎn)移阻抗，進(jìn)而改善倍率性能和循環(huán)過(guò)程由于極化導(dǎo)致的容量衰減。

技術(shù)研發(fā)人員：吳宋韜,周偉軍,張輝華
受保護(hù)的技術(shù)使用者：三一紅象電池有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10