CN106803590B - 一种锂离子电池负极材料粘接剂及负极材料及锂电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂离子电池负极材料粘接剂，属于锂离子电池领域，旨在解决现有粘接剂性能不佳的问题，所述的粘接剂是由二硫醇类单体和马来酰胺类单体通过聚合得到的高分子聚合物，其中，所述的二硫醇类单体的结构式如下：所述的马来酰胺类单体的结构式如下：

Description

一种锂离子电池负极材料粘接剂及负极材料及锂电池
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：
本发明公开了一种锂离子电池负极材料粘接剂，所述的粘接剂是由二硫醇类单体和马来酰胺类单体通过聚合得到的高分子聚合物，其中，
所述的二硫醇类单体的结构式如下：
所述的马来酰胺类单体的结构式如下：
其中，R1为有机二价取代基，R2为1价取代基。
本发明中的，R1可以有机二甲基团，当实验发现-(CH2)n，二价联苯基、-CH2CONH-、-CH2COCH2CO- 、-CH2COCH2-、-O-、-S-、 -S-S-、-CH2COO-、-CH2CO-、-CH2CON-、-CHCHCO-制备的粘接剂具有优异的效果。
作为改进，所述的R2为甲基、乙基、苯基、异丙基、环己基、正丁基、烯丙基、羟基、羟基苯基、苄基。
其中，所述-(CH2)n中的n位于1-10之间，如二价甲基、乙烷基、丙烷基等。
本发明还公开了上述粘接剂制备的锂电池负极材料，除粘接剂外，其他的组分为现有的物质，本领域技术人员根据现有中原料的组分和粘接剂的用量选自本发明公开的粘接剂的用量。
本发明还公开了用上述负极才来制备的锂电池，包括正极、负极、锂离子隔膜，除了负极材料外，其他的材料和部件均可以采用现有技术所公开的。
本发明公开的锂离子电池负极材料粘接剂可以采用下述方法制备：
步骤1：将马来酰胺类单体在有机溶剂中溶解形成马来酰胺溶液，并进而预热至40-50摄氏度之间；
步骤2：将二硫醇类单体加入到步骤1后的溶液当中，通过醋酸调节溶液的pH值5-7之间，加入引发剂，其中引发剂采用现有的引发剂，如偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈等。
步骤3：通过升温到80-120摄氏度，搅拌反应，保持回流，当折光率为1.498-1.479即反应完成；
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。
采用本公开的负极材料在其他条件下同的情况下，可以提高锂离子电池的比容量在20%以上。
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。
具体实施例1：
步骤1：将N-正丙基马来酰胺在有机溶剂中溶解形成马来酰胺溶液，并进而预热至40-50摄氏度之间；
步骤2：将1,3-丙二硫醇;加入到步骤1后的溶液当中，通过醋酸调节溶液的pH值5-7之间，加入引发剂，其中引发剂采用现有的引发剂，如偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈等。
步骤3：通过升温到80摄氏度，搅拌反应，保持回流，当折光率为1.498-1.479即反应完成；
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。
具体实施例2：
步骤1：将N-甲基马来酰胺在有机溶剂中溶解形成马来酰胺溶液，并进而预热至40-50摄氏度之间；
步骤2：将正十二烷基硫醇加入到步骤1后的溶液当中，通过醋酸调节溶液的pH值5-7之间，加入引发剂，其中引发剂采用现有的引发剂，如偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈等。
步骤3：通过升温到80摄氏度，搅拌反应，保持回流，当折光率为1.498-1.479即反应完成；
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。
具体实施例3：
步骤1：将N-苯基马来酰胺在有机溶剂中溶解形成马来酰胺溶液，并进而预热至40-50摄氏度之间；
步骤2：将1,9-壬二硫醇加入到步骤1后的溶液当中，通过醋酸调节溶液的pH值5-7之间，加入引发剂，其中引发剂采用现有的引发剂，如偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈等。
步骤3：通过升温到90摄氏度，搅拌反应，保持回流，当折光率为1.498-1.479即反应完成；
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。
具体实施例4：
步骤1：将N-异丙基马来酰胺类单体在有机溶剂中溶解形成马来酰胺溶液，并进而预热至40-50摄氏度之间；
步骤2：将1,5-戊二硫醇加入到步骤1后的溶液当中，通过醋酸调节溶液的pH值5-7之间，加入引发剂，其中引发剂采用现有的引发剂，如偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈等。
步骤3：通过升温到120摄氏度，搅拌反应，保持回流，当折光率为1.498-1.479即反应完成；
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。
具体实施例5：
步骤1：将N-环己基马来酰胺在有机溶剂中溶解形成马来酰胺溶液，并进而预热至40-50摄氏度之间；
步骤2：将联苯-4,4'-二硫醇加入到步骤1后的溶液当中，通过醋酸调节溶液的pH值5-7之间，加入引发剂，其中引发剂采用现有的引发剂，如偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈等。
步骤3：通过升温到110摄氏度，搅拌反应，保持回流，当折光率为1.498-1.479即反应完成；
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。
具体实施例6：
步骤1：将N-(五氟苯基)二氯马来酰胺在有机溶剂中溶解形成马来酰胺溶液，并进而预热至40-50摄氏度之间；
步骤2：将1,2-丁二硫醇加入到步骤1后的溶液当中，通过醋酸调节溶液的pH值5-7之间，加入引发剂，其中引发剂采用现有的引发剂，如偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈等。
步骤3：通过升温到100摄氏度，搅拌反应，保持回流，当折光率为1.498-1.479即反应完成；
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。
将实施例1-6中的粘接剂用于锂离子电池中，对第200次循环的性能测定如下
。

Claims (5)

1.一种锂离子电池负极材料粘接剂，其特征在于,所述的粘接剂是由二硫醇类单体和马来酰胺类单体通过聚合得到的高分子聚合物，其中，
所述的二硫醇类单体的结构式如下：
所述的马来酰胺类单体的结构式如下：
其中，R1为有机二价取代基，R2为1价取代基；
所述的R1选自-(CH2)n，二价联苯基、-CH2CONH-、-CH2COCH2CO- 、-CH2COCH2-、-O-、-S-、-S-S-、-CH2COO-、-CH2CO-、-CH2CON-、-CHCHCO-；
所述的R2为甲基、乙基、苯基、异丙基、环己基、正丁基、烯丙基、羟基、羟基苯基、苄基。
2.如权利要求1所述的锂离子电池负极材料粘接剂，其特征在于，所述-(CH2)n中的n位于1-10之间。
3.一种锂电池负极材料，其特征在于，包括1-2任意项所述的粘接剂。
4.一种锂电池，其特征在于，包括正极、负极、锂离子隔膜，其特征在于，所述的负极包括权利要求3所述的负极材料。
5.一种锂离子电池负极材料粘接剂的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括以下步骤：
步骤1：将马来酰胺类单体在有机溶剂中溶解形成马来酰胺溶液，并进而预热至40-50摄氏度之间；
步骤2：将二硫醇类单体加入到步骤1后的溶液当中，通过醋酸调节溶液的pH值5-7之间；
步骤3：通过升温到80-120摄氏度，搅拌反应，保持回流，当折光率为1.498-1.479即反应完成；
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。
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