CN106784838A - 一种锂电池负极材料及其锂电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂电池负极材料，属于电池原料领域，旨在解决现有的负极材料不佳的问题，包括基体材料和粘接剂，其特征在于，所述的粘接剂 是由二胺类单体和二酯类单体通过聚合得到的高分子聚合物，其中，所述的二胺类单体的结构式如下：所述的二酯类单体单体的结构式如下：

Description

一种锂电池负极材料及其锂电池
技术领域
本发明涉及锂离子电池领域，具体来讲是一种负极材料的粘接剂。
背景技术
锂离子电池主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。电池一般采用含有锂元素的材料作为电极，是现代高性能电池的代表。
锂系电池分为锂电池和锂离子电池。手机和笔记本电脑使用的都是锂离子电池，通常人们俗称其为锂电池，而真正的锂电池由于危险性大，很少应用于日常电子产品。
锂电池负极材料的粘接剂虽然锂电池中用量比较低，但其作用在于保持电极活性物质，稳定极片结构，以缓冲充放电过程中极片的膨胀和收缩，对电池的比容量（包括质量比容量和体积比容量）具有巨大的影响作用，目前，应用于锂离子电池的粘结剂主要是有机氟聚合物，电池的比容量还较小。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述存在的问题，一种锂离子电池负极材料粘接剂，能显著提高电池的比容量。
本发明采用的技术方案如下：
一种锂电池负极材料，包括基体材料和粘接剂，其特征在于，所述的粘接剂 是由二胺类单体和二酯类单体通过聚合得到的高分子聚合物，其中，
所述的二胺类单体的结构式如下：
所述的二酯类单体单体的结构式如下：
其中，R1为有机二价取代基，所述的R2为二价取代基团，所述的X1、X2均为非氢原子的一价取代基团。
其中所述的基体材料中可以采用常规的材料及其相互的配比，同时为了提高其性能基体材料包含有纳米非金属材料，其中所述的非金属可以为单质也可以为氧化物。
所述的纳米非金属材料选自石墨、碳化硼、碳化钨、碳化硅、碳化钛、氮化硅、氮化钛、氮化硼、硫酸钡、硫化镉、、硫酸钙、硫化锌、氧化锌、氧化硅氧化钛、氧化锆、氧化亚铜、氧化铈粉。
其中，所述的R1、R2可以选用常规的二价基团，如二价的脂肪基、芳香基团等，作为优选，在一些具体的实施例中可以选用-(CH2)n，二价联苯基、-CH2CONH-、-CH2COCH2CO- 、-CH2COCH2-、-O-、-CH2COO-、-CH2CO-、-CH2CON-、-CHCHCO-，，所述-(CH2)n中的n位于1-10之间，在具体的生产过程当中，可以根据基团的需要合适的单体，是本领域的技术人员能够得知的。
其中X1、X2选自甲基、乙基、苯基、异丙基、环己基、正丁基、烯丙基、羟基、亚戊基、戊基，在具体的实施例中X1、X2可以为相同的基团，也可以为不同的基团，在本发明中，选用甲基、和乙基有比较好的效果。
同时，本发明还公开了一种锂电池，包括正极、负极、锂离子隔膜，其中所述正极和锂离子隔膜采用现有的技术即可，对负极材料来说来说，其改进点你主要在于负极材料的粘接剂，采用的粘接剂为本发明公开的粘接剂。
本发明公开的负极材料一种锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括以下步骤：
步骤1：将二胺类单体在有机溶剂中溶解形成溶液，并进而预热至40-50摄氏度之间；
步骤2：将二酯类单体加入到步骤1后的溶液当中，通过醋酸调节溶液的pH值7-9之间；
步骤3：通过升温到100-120摄氏度，搅拌反应，保持回流，反应2-8小时；
步骤4：降温到60摄氏度以下，减压，脱去溶剂至粘度为1.5PA·S 时，停止脱溶剂，搅拌均匀即可；
步骤5：将步骤4位置和基体材料混合。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。
实施例1
首先将1,2-丙二胺体在有机溶剂中溶解形成溶液，并进而预热至40-50摄氏度之间；其次将2-丙烯酸-2,2-二甲基-1,3-丙二酯，加入到步骤1后的溶液当中，二胺和二酯的摩尔比为1:1，通过氢氧化钠调节溶液的pH值为7；通过升温到100摄氏度，搅拌反应，保持回流，反应2小时；最后，降温到60摄氏度以下，减压，脱去溶剂至粘度为1.5PA·S 时，停止脱溶剂，搅拌均匀即可得到粘接剂及，并将粘接剂和基体材料混合，其中所述的基体材料粘接剂质量为基体材料的2%，基体材料中石墨占80%，碳化硼占20%。
实施例2
首先将2-甲基对苯二胺在有机溶剂中溶解形成溶液，并进而预热至40-50摄氏度之间；其次将2-丙烯酸-1,12-十二烷基二酯，加入到步骤1后的溶液当中，二胺和二酯的摩尔比为1:1，通过氢氧化钠调节溶液的pH值为9；通过升温到120摄氏度，搅拌反应，保持回流，反应2小时；最后，降温到60摄氏度以下，减压，脱去溶剂至粘度为1.5PA·S 时，停止脱溶剂，搅拌均匀即可得到粘接剂及，并将粘接剂和基体材料混合，其中所述的基体材料粘接剂质量为基体材料的2%，基体材料中石墨占80%，碳化钨占20%。
实施例3
首先将对苯二胺在有机溶剂中溶解形成溶液，并进而预热至40-50摄氏度之间；其次将二苯甲酸三乙二酯加入到步骤1后的溶液当中，二胺和二酯的摩尔比为1:1，通过氢氧化钠调节溶液的pH值8；通过升温到120摄氏度，搅拌反应，保持回流，反应2小时；最后，降温到60摄氏度以下，减压，脱去溶剂至粘度为1.5PA·S 时，停止脱溶剂，搅拌均匀即可得到粘接剂及，并将粘接剂和基体材料混合，其中所述的基体材料粘接剂质量为基体材料的2%，基体材料中石墨占80%，硫酸钙占20%。
实施例4
首先将乙二胺在有机溶剂中溶解形成溶液，并进而预热至40-50摄氏度之间；其次将二苯甲酸三乙二酯，加入到步骤1后的溶液当中，二胺和二酯的摩尔比为1:1，通过氢氧化钠调节溶液的pH值7；通过升温到100摄氏度，搅拌反应，保持回流，反应8小时；最后，降温到60摄氏度以下，减压，脱去溶剂至粘度为1.5PA·S 时，停止脱溶剂，搅拌均匀即可得到粘接剂及，并将粘接剂和基体材料混合，其中所述的基体材料粘接剂质量为基体材料的2%，基体材料中石墨占80%，硫酸钙占20%。
实施例5
首先将乙二胺在有机溶剂中溶解形成溶液，并进而预热至40-50摄氏度之间；其次将二苯甲酸三乙二酯，加入到步骤1后的溶液当中，二胺和二酯的摩尔比为1:1，通过氢氧化钠调节溶液的pH值9之间；通过升温到100摄氏度，搅拌反应，保持回流，反应8小时；最后，降温到60摄氏度以下，减压，脱去溶剂至粘度为1.5PA·S 时，停止脱溶剂，搅拌均匀即可得到粘接剂及，并将粘接剂和基体材料混合，其中所述的基体材料粘接剂质量为基体材料的2%，基体材料中石墨占80%，硫化锌占20%。
实施例6
首先将四甲基丙二胺在有机溶剂中溶解形成溶液，并进而预热至40-50摄氏度之间；其次将2-丙烯酸-2,2-二甲基-1,3-丙二酯加入到步骤1后的溶液当中，二胺和二酯的摩尔比为1:1，通过氢氧化钠调节溶液的pH值9；通过升温到100-120摄氏度，搅拌反应，保持回流，反应2-8小时；最后，降温到60摄氏度以下，减压，脱去溶剂至粘度为1.5PA·S 时，停止脱溶剂，搅拌均匀即可得到粘接剂及，并将粘接剂和基体材料混合，其中所述的基体材料粘接剂质量为基体材料的2%，基体材料中石墨占80%，硫化镉占20%。
将上述负极材料应用到扣式2025锂离子电池当中，循环100次后的电池性能检测如下：
。

Claims (7)

1.一种锂电池负极材料，包括基体材料和粘接剂，其特征在于，所述的粘接剂 是由二胺类单体和二酯类单体通过聚合得到的高分子聚合物，其中，
所述的二胺类单体的结构式如下：
所述的二酯类单体单体的结构式如下：
其中，R1为有机二价取代基，所述的R2为二价取代基团，所述的X1、X2均为非氢原子的一价取代基团。
2.如权利要求1所述的锂离子电池负极材料，其特征在于，所述的基体材料包含有纳米非金属材料。
3.如权利要求2所述的锂离子电池负极材料，其特征在于，所述的纳米非金属材料选自石墨、碳化硼、碳化钨、碳化硅、碳化钛、氮化硅、氮化钛、氮化硼、硫酸钡、硫化镉、、硫酸钙、硫化锌、氧化锌、氧化硅氧化钛、氧化锆、氧化亚铜、氧化铈粉。
4.如权利要求1所述的锂离子电池负极材料，其特征在于：所述的R1、R2选自-(CH2)n，二价联苯基、-CH2CONH-、-CH2COCH2CO- 、-CH2COCH2-、-O-、-CH2COO-、-CH2CO-、-CH2CON-、-CHCHCO-，，所述-(CH2)n中的n位于1-10之间。
5.如权利要求1所述的锂离子电池负极材料，其特征在于，所述的X1、X2选自甲基、乙基、苯基、异丙基、环己基、正丁基、烯丙基、羟基、亚戊基、戊基。
6.一种锂电池，其特征在于，包括正极、负极、锂离子隔膜，其特征在于，所述的负极材料包括权利要求1-5任一项所述的负极材料。
7.一种锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括以下步骤：
步骤1：将二胺类单体在有机溶剂中溶解形成溶液，并进而预热至40-50摄氏度之间；
步骤2：将二酯类单体加入到步骤1后的溶液当中，通过醋酸调节溶液的pH值7-9之间；
步骤3：通过升温到100-120摄氏度，搅拌反应，保持回流，反应2-8小时；
步骤4：降温到60摄氏度以下，减压，脱去溶剂至粘度为1.5PA·S 时，停止脱溶剂，搅拌均匀即可；
步骤5：将步骤4位置和基体材料混合。
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