CN108183235B - 一种改性丁苯橡胶型负极粘结剂 - Google Patents
一种改性丁苯橡胶型负极粘结剂 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108183235B CN108183235B CN201711144903.7A CN201711144903A CN108183235B CN 108183235 B CN108183235 B CN 108183235B CN 201711144903 A CN201711144903 A CN 201711144903A CN 108183235 B CN108183235 B CN 108183235B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- silicon
- butadiene rubber
- negative electrode
- stirring
- modified styrene
- 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
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 title claims abstract description 95
- MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N butadiene-styrene rubber Chemical class C=CC=C.C=CC1=CC=CC=C1 MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 60
- 239000011883 electrode binding agent Substances 0.000 title claims abstract description 24
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 93
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 85
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 85
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 85
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 74
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 51
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000003013 cathode binding agent Substances 0.000 claims abstract 2
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 claims description 43
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 38
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 30
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 30
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 29
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 claims description 25
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 23
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 22
- 239000011267 electrode slurry Substances 0.000 claims description 18
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 16
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 14
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 14
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims description 14
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 claims description 14
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 claims description 12
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000010405 anode material Substances 0.000 claims description 10
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 claims description 9
- DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N acetic acid;2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanal;sodium Chemical compound [Na].CC(O)=O.OCC(O)C(O)C(O)C(O)C=O DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 235000019812 sodium carboxymethyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 8
- 229920001027 sodium carboxymethylcellulose Polymers 0.000 claims description 8
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 7
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 6
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 claims description 5
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 claims description 4
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 3
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 claims description 2
- 239000003273 ketjen black Substances 0.000 claims description 2
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 12
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 12
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 239000002174 Styrene-butadiene Substances 0.000 description 3
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 2
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 239000011856 silicon-based particle Substances 0.000 description 2
- IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-2,4-dioxo-1,3-diazinane-5-carboximidamide Chemical compound CN1CC(C(N)=N)C(=O)NC1=O IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 239000006256 anode slurry Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 239000011530 conductive current collector Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009831 deintercalation Methods 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 230000005251 gamma ray Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000000661 sodium alginate Substances 0.000 description 1
- 235000010413 sodium alginate Nutrition 0.000 description 1
- 229940005550 sodium alginate Drugs 0.000 description 1
- -1 sodium carboxylate Chemical class 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
-
- 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
-
- 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)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明公开了一种改性丁苯橡胶型负极粘结剂，其特征在于，所述粘结剂为改性丁苯橡胶，所述改性丁苯橡胶的制备方法包括下述步骤：S1、将丁苯橡胶与丙烯酸混合搅拌后进行辐照，得到辐照产物；S2、将辐照产物与氢氧化钠混合搅拌，洗涤后得到改性丁苯橡胶。本发明还公开了由所述改性丁苯橡胶型负极粘结剂制备的硅基负极材料以及其制备方法。本发明的负极粘结剂能够提高负极材料的长循环性和锂离子电池的首次库伦效率。
Description
技术领域
本发明涉及负极粘结剂，具体涉及一种改性丁苯橡胶型负极粘结剂。
背景技术
近年来，为了发展高能量密度的可充电锂离子电池，大量的工作集中在硅基负极材料上，原因是硅超高的理论容量(4200mAh/g)，然而由于在脱嵌锂的过程中伴随很大的体积效应导致硅颗粒的粉化，进而导致硅颗粒与导电剂之间失去电接触，破坏了整个电极结构，从而造成了容量的衰减和差的循环性能。
解决所述问题的有效办法是寻找一款合适的粘结剂，常见粘结剂的有PAA、CMC/SBR、海藻酸钠、壳聚糖、PI、PAI等，其中SBR型的粘结剂因在体系中的添加量少、与活性物质和集流体之间的粘结力强而被广泛应用在低容量的硅基负极体系中。纯的SBR由于表面缺乏足够多的官能团，与活性物质、导电剂和集流体之间的相互作用力差，因此需要对其进行改性。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种改性丁苯橡胶型负极粘结剂，以实现提高负极材料的长循环性和锂离子电池的首次库伦效率的目的。
本发明提出的一种改性丁苯橡胶型负极粘结剂，所述粘结剂为改性丁苯橡胶，所述改性丁苯橡胶的制备方法包括下述步骤：
S1、将丁苯橡胶与丙烯酸混合磁力搅拌，体系通氮除氧密封后进行辐照，得到辐照产物；
S2、将辐照产物与氢氧化钠混合搅拌，洗涤后得到改性丁苯橡胶。
优选地，S1中，将丁苯橡胶乳液与丙烯酸单体混合搅拌，体系通氮除氧密封后置于γ射线下进行辐照，得到辐照产物。
优选地，所述丁苯橡胶乳液的浓度为5-20wt％。
优选地，S1中，丙烯酸与丁苯橡胶的重量比为1：5-100。
优选地，S1中，辐照的剂量率为1.0-2.5kGy/h，时间为15-30h。
优选地，S2中，将辐照产物与氢氧化钠溶液混合搅拌，依次用水和乙醇分别离心洗涤后得到改性丁苯橡胶。
优选地，所述氢氧化钠溶液的浓度为5-20wt％。
优选地，所述丙烯酸与氢氧化钠的摩尔比为10：1-2。
优选地，所述搅拌的时间为1-3h。
本发明还公开了一种由所述改性丁苯橡胶型负极粘结剂制备的硅基负极材料。
优选地，所述硅基负极材料的制备方法包括下述步骤：
S1、将硅基/石墨复合材料与导电剂混合研磨后得到初混物；
S2、将初混物与增稠剂的溶液混合，一次搅拌，加入所述粘结剂，二次搅拌，得到硅基负极浆料；
S3、将硅基负极浆料涂布于铜箔上，烘干后得到硅基负极材料。
优选地，所述硅基/石墨复合材料、导电剂、增稠剂、粘结剂的重量比为80-95：1-10：0.5-3：1.5-6。
优选地，S1中，硅基/石墨复合材料中硅基材料的质量分数为3-35wt％。
优选地，S1中，硅基/石墨复合材料中硅基材料为碳化硅或一氧化硅。
优选地，S1中，研磨的时间为10-30min。
优选地，S1中，导电剂选自超导碳黑、碳纳米管、石墨烯、科琴黑、乙炔黑中的至少一种。
优选地，S2中，增稠剂的溶液的制备方法为：将增稠剂与水混合，在800-2000rpm的转速下进行搅拌即可。
优选地，S2中，增稠剂的溶液的浓度为0.5-1.5wt％。
优选地，S2中，增稠剂选自羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素锂中的至少一种。
优选地，S2中，一次搅拌的转速为1000-2000rpm，时间为12-20min。
优选地，S2中，二次搅拌的转速为500-1000rpm，时间为5-10min。
优选地，S3中，涂布的面密度为20-80g/cm2。
优选地，S3中，烘干的温度为75-100℃，时间为8-12h。
上述得到的硅基负极浆料应为外观正常且常温静置12h不会发生沉降。
本发明的有益效果为：本发明针对丁苯橡胶型粘结剂在高容量硅基负极体系中应用的问题，利用高能射线在丁苯橡胶颗粒表面辐射接枝丙烯酸，引入大量的羧基，提高了丁苯橡胶与活性物质、导电剂和集流体之间的相互作用，有利于缓冲硅的体积膨胀效应，提高硅负极的循环性能；同时部分羧基与氢氧化钠反应后转变为羧酸钠，降低了锂离子电池首次充放电过程中锂离子的消耗，提高了锂离子电池的库伦效率，也在一定程度上阻隔了电解液，降低了电解液的分解。本发明的制备工艺简单、成本可控、适合大规模生产。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种改性丁苯橡胶型负极粘结剂，所述粘结剂为改性丁苯橡胶，所述改性丁苯橡胶的制备方法包括下述步骤：
S1、将丁苯橡胶与丙烯酸混合磁力搅拌后进行辐照，得到辐照产物；
S2、将辐照产物与氢氧化钠混合搅拌，洗涤后得到改性丁苯橡胶。
由所述改性丁苯橡胶型负极粘结剂制备的硅基负极材料，其制备方法包括下述步骤：
S1、将硅基/石墨复合材料与导电剂混合研磨后得到初混物；
S2、将初混物与增稠剂的溶液混合，一次搅拌，加入所述粘结剂，二次搅拌，得到硅基负极浆料；
S3、将硅基负极浆料涂布于铜箔上，烘干后得到硅基负极材料。
实施例2
一种改性丁苯橡胶型负极粘结剂，所述粘结剂为改性丁苯橡胶，所述改性丁苯橡胶的制备方法包括下述步骤：
S1、将丁苯橡胶与丙烯酸混合磁力搅拌，体系通氮除氧密封后进行辐照，得到辐照产物；
S2、将辐照产物与氢氧化钠混合搅拌，洗涤后得到改性丁苯橡胶；
其中，S1中，将丁苯橡胶乳液与丙烯酸单体混合搅拌，体系通氮除氧密封后置于γ射线下进行辐照，得到辐照产物；
所述丁苯橡胶乳液的浓度为10wt％；
S1中，丙烯酸与丁苯橡胶的重量比为1：100；
S1中，辐照的剂量率为1.5kGy/h，时间为15h；
S2中，将辐照产物与氢氧化钠溶液混合搅拌，依次用水和乙醇分别离心洗涤后得到改性丁苯橡胶；
所述氢氧化钠溶液的浓度为10wt％；
所述丙烯酸与氢氧化钠的摩尔比为10：1；
所述搅拌的时间为2h。
由所述改性丁苯橡胶型负极粘结剂制备的硅基负极材料，其制备方法包括下述步骤：
S1、将硅基/石墨复合材料与导电剂混合研磨后得到初混物；
S2、将初混物与增稠剂的溶液混合，一次搅拌，加入所述粘结剂，二次搅拌，得到硅基负极浆料；
S3、将硅基负极浆料涂布于铜箔上，烘干后得到硅基负极材料；
其中，所述硅基/石墨复合材料、导电剂、增稠剂、粘结剂的重量比为94.5：1：1：3.5；
S1中，硅基/石墨复合材料中硅基材料的质量分数为26wt％；
S1中，硅基/石墨复合材料中硅基材料为一氧化硅；
S1中，研磨的时间为25min；
S1中，导电剂为超导碳黑；
S2中，增稠剂的溶液的制备方法为：将增稠剂与水混合，在1000rpm的转速下进行搅拌即可；
S2中，增稠剂的溶液的浓度为1.5wt％；
S2中，增稠剂为羧甲基纤维素钠；
S2中，一次搅拌的转速为2000rpm，时间为15min；
S2中，二次搅拌的转速为1000rpm，时间为8min；
S3中，涂布的面密度为60g/cm2；
S3中，烘干的温度为85℃，时间为8h。
实施例3
一种改性丁苯橡胶型负极粘结剂，所述粘结剂为改性丁苯橡胶，所述改性丁苯橡胶的制备方法包括下述步骤：
S1、将丁苯橡胶与丙烯酸混合磁力搅拌，体系通氮除氧密封后进行辐照，得到辐照产物；
S2、将辐照产物与氢氧化钠混合搅拌，洗涤后得到改性丁苯橡胶；
其中，S1中，将丁苯橡胶乳液与丙烯酸单体混合搅拌，体系通氮除氧密封后置于γ射线下进行辐照，得到辐照产物；
所述丁苯橡胶乳液的浓度为10wt％；
S1中，丙烯酸与丁苯橡胶的重量比为1：100；
S1中，辐照的剂量率为1.5kGy/h，时间为20h；
S2中，将辐照产物与氢氧化钠溶液混合搅拌，依次用水和乙醇分别离心洗涤后得到改性丁苯橡胶；
所述氢氧化钠溶液的浓度为10wt％；
所述丙烯酸与氢氧化钠的摩尔比为10：1；
所述搅拌的时间为2h。
由所述改性丁苯橡胶型负极粘结剂制备的硅基负极材料，其制备方法包括下述步骤：
S1、将硅基/石墨复合材料与导电剂混合研磨后得到初混物；
S2、将初混物与增稠剂的溶液混合，一次搅拌，加入所述粘结剂，二次搅拌，得到硅基负极浆料；
S3、将硅基负极浆料涂布于铜箔上，烘干后得到硅基负极材料；
其中，所述硅基/石墨复合材料、导电剂、增稠剂、粘结剂的重量比为94.5：1：1：3.5；
S1中，硅基/石墨复合材料中硅基材料的质量分数为10wt％；
S1中，硅基/石墨复合材料中硅基材料为一氧化硅；
S1中，研磨的时间为15min；
S1中，导电剂为超导碳黑；
S2中，增稠剂的溶液的制备方法为：将增稠剂与水混合，在1000rpm的转速下进行搅拌即可；
S2中，增稠剂的溶液的浓度为1.5wt％；
S2中，增稠剂为羧甲基纤维素钠；
S2中，一次搅拌的转速为2000rpm，时间为15min；
S2中，二次搅拌的转速为1000rpm，时间为8min；
S3中，涂布的面密度为60g/cm2；
S3中，烘干的温度为85℃，时间为12h。
实施例4
一种改性丁苯橡胶型负极粘结剂，所述粘结剂为改性丁苯橡胶，所述改性丁苯橡胶的制备方法包括下述步骤：
S1、将丁苯橡胶与丙烯酸混合磁力搅拌，体系通氮除氧密封后进行辐照，得到辐照产物；
S2、将辐照产物与氢氧化钠混合搅拌，洗涤后得到改性丁苯橡胶；
其中，S1中，将丁苯橡胶乳液与丙烯酸单体混合搅拌，体系通氮除氧密封后置于γ射线下进行辐照，得到辐照产物；
所述丁苯橡胶乳液的浓度为10wt％；
S1中，丙烯酸与丁苯橡胶的重量比为1：100；
S1中，辐照的剂量率为1.5kGy/h，时间为15h；
S2中，将辐照产物与氢氧化钠溶液混合搅拌，依次用水和乙醇分别离心洗涤后得到改性丁苯橡胶；
所述氢氧化钠溶液的浓度为10wt％；
所述丙烯酸与氢氧化钠的摩尔比为10：1；
所述搅拌的时间为2h。
由所述改性丁苯橡胶型负极粘结剂制备的硅基负极材料，其制备方法包括下述步骤：
S1、将硅基/石墨复合材料与导电剂混合研磨后得到初混物；
S2、将初混物与增稠剂的溶液混合，一次搅拌，加入所述粘结剂，二次搅拌，得到硅基负极浆料；
S3、将硅基负极浆料涂布于铜箔上，烘干后得到硅基负极材料；
其中，所述硅基/石墨复合材料、导电剂、增稠剂、粘结剂的重量比为94.5：1：1：3.5；
S1中，硅基/石墨复合材料中硅基材料的质量分数为25wt％；
S1中，硅基/石墨复合材料中硅基材料为一氧化硅；
S1中，研磨的时间为20min；
S1中，导电剂为超导碳黑；
S2中，增稠剂的溶液的制备方法为：将增稠剂与水混合，在1000rpm的转速下进行搅拌即可；
S2中，增稠剂的溶液的浓度为1.5wt％；
S2中，增稠剂为羧甲基纤维素钠；
S2中，一次搅拌的转速为2000rpm，时间为15min；
S2中，二次搅拌的转速为1000rpm，时间为8min；
S3中，涂布的面密度为60g/cm2；
S3中，烘干的温度为85℃，时间为10h。
实施例5
一种改性丁苯橡胶型负极粘结剂，所述粘结剂为改性丁苯橡胶，所述改性丁苯橡胶的制备方法包括下述步骤：
S1、将丁苯橡胶与丙烯酸混合磁力搅拌，体系通氮除氧密封后进行辐照，得到辐照产物；
S2、将辐照产物与氢氧化钠混合搅拌，洗涤后得到改性丁苯橡胶；
其中，S1中，将丁苯橡胶乳液与丙烯酸单体混合搅拌，体系通氮除氧密封后置于γ射线下进行辐照，得到辐照产物；
所述丁苯橡胶乳液的浓度为5wt％；
S1中，丙烯酸与丁苯橡胶的重量比为1：5；
S1中，辐照的剂量率为1.0kGy/h，时间为30h；
S2中，将辐照产物与氢氧化钠溶液混合搅拌，依次用水和乙醇分别离心洗涤后得到改性丁苯橡胶；
所述氢氧化钠溶液的浓度为5wt％；
所述丙烯酸与氢氧化钠的摩尔比为10：2；
所述搅拌的时间为1h。
由所述改性丁苯橡胶型负极粘结剂制备的硅基负极材料，其制备方法包括下述步骤：
S1、将硅基/石墨复合材料与导电剂混合研磨后得到初混物；
S2、将初混物与增稠剂的溶液混合，一次搅拌，加入所述粘结剂，二次搅拌，得到硅基负极浆料；
S3、将硅基负极浆料涂布于铜箔上，烘干后得到硅基负极材料；
其中，所述硅基/石墨复合材料、导电剂、增稠剂、粘结剂的重量比为80：10：0.5：6；
S1中，硅基/石墨复合材料中硅基材料的质量分数为3wt％；
S1中，硅基/石墨复合材料中硅基材料为碳化硅；
S1中，研磨的时间为30min；
S1中，导电剂为碳纳米管；
S2中，增稠剂的溶液的制备方法为：将增稠剂与水混合，在800rpm的转速下进行搅拌即可；
S2中，增稠剂的溶液的浓度为0.5wt％；
S2中，增稠剂为羧甲基纤维素锂；
S2中，一次搅拌的转速为1000rpm，时间为12min；
S2中，二次搅拌的转速为500rpm，时间为10min；
S3中，涂布的面密度为20g/cm2；
S3中，烘干的温度为100℃，时间为10h。
实施例6
一种改性丁苯橡胶型负极粘结剂，所述粘结剂为改性丁苯橡胶，所述改性丁苯橡胶的制备方法包括下述步骤：
S1、将丁苯橡胶与丙烯酸混合磁力搅拌，体系通氮除氧密封后进行辐照，得到辐照产物；
S2、将辐照产物与氢氧化钠混合搅拌，洗涤后得到改性丁苯橡胶；
其中，S1中，将丁苯橡胶乳液与丙烯酸单体混合搅拌，体系通氮除氧密封后置于γ射线下进行辐照，得到辐照产物；
所述丁苯橡胶乳液的浓度为20wt％；
S1中，丙烯酸与丁苯橡胶的重量比为1：30；
S1中，辐照的剂量率为2.5kGy/h，时间为20h；
S2中，将辐照产物与氢氧化钠溶液混合搅拌，依次用水和乙醇分别离心洗涤后得到改性丁苯橡胶；
所述氢氧化钠溶液的浓度为20wt％；
所述丙烯酸与氢氧化钠的摩尔比为10：1.5；
所述搅拌的时间为3h。
由所述改性丁苯橡胶型负极粘结剂制备的硅基负极材料，其制备方法包括下述步骤：
S1、将硅基/石墨复合材料与导电剂混合研磨后得到初混物；
S2、将初混物与增稠剂的溶液混合，一次搅拌，加入所述粘结剂，二次搅拌，得到硅基负极浆料；
S3、将硅基负极浆料涂布于铜箔上，烘干后得到硅基负极材料；
其中，所述硅基/石墨复合材料、导电剂、增稠剂、粘结剂的重量比为95：5：3：1.5；
S1中，硅基/石墨复合材料中硅基材料的质量分数为35wt％；
S1中，硅基/石墨复合材料中硅基材料为碳化硅；
S1中，研磨的时间为10min；
S1中，导电剂为石墨烯；
S2中，增稠剂的溶液的制备方法为：将增稠剂与水混合，在2000rpm的转速下进行搅拌即可；
S2中，增稠剂的溶液的浓度为1.0wt％；
S2中，增稠剂为羧甲基纤维素锂；
S2中，一次搅拌的转速为1500rpm，时间为20min；
S2中，二次搅拌的转速为700rpm，时间为5min；
S3中，涂布的面密度为80g/cm2；
S3中，烘干的温度为75℃，时间为9h。
试验例1
制备硅基负极材料：称取94.5重量份的一氧化硅/石墨和1重量份的超导碳黑，在研钵内研磨均匀，得到初混物；将1重量份的羧甲基纤维素钠加入到水中，以1000rpm的转速进行搅拌，得到浓度为1.5wt％的羧甲基纤维素钠的溶液。将羧甲基纤维素钠的溶液加入到初混物中，以2000rpm的转速搅拌15min，加入3.5重量份的未改性的丁苯橡胶，继续在1000rpm的转速下搅拌8min，得到硅基负极浆料；将硅基负极浆料以60g/cm2的面密度涂布于铜箔上，在85℃的真空烘箱中烘干8h，得到硅基负极材料。
分别对实施例2和试验例1得到的硅基负极材料与以金属锂为对电极制成的锂离子电池进行循环性能测试，其中，测试的温度为25℃，电压为5mV-1.5V，电流为0.1C，结果如下表：
| 项目 | 实施例2 | 试验例1 |
| 循环性能(cycle) | 227 | 46 |
| 首次库伦效率提高率(％) | 6.4 | 0 |
由上表可知，本发明以改性丁苯橡胶作为硅基负极材料的粘结剂能大大提高硅基负极材料的循环性能，而且使锂离子电池的库伦效率有明显地提升。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种改性丁苯橡胶型负极粘结剂，其特征在于，所述粘结剂为改性丁苯橡胶，所述改性丁苯橡胶的制备方法包括下述步骤：
S1、将丁苯橡胶与丙烯酸混合搅拌后进行辐照，得到辐照产物；
S2、将辐照产物与氢氧化钠混合搅拌，洗涤后得到改性丁苯橡胶；
其中，S1中，将丁苯橡胶乳液与丙烯酸单体混合搅拌后置于γ射线下进行辐照，得到辐照产物；丙烯酸与丁苯橡胶的重量比为1：5-100；
其中，S2中，丙烯酸与氢氧化钠的摩尔比为10：1-2。
2.根据权利要求1所述改性丁苯橡胶型负极粘结剂，其特征在于，所述丁苯橡胶乳液的浓度为5-20wt％；S1中，辐照的剂量率为1.0-2.5kGy/h，时间为15-30h。
3.根据权利要求1或2所述改性丁苯橡胶型负极粘结剂，其特征在于，S2中，将辐照产物与氢氧化钠溶液混合搅拌，依次用水和乙醇分别离心洗涤后得到改性丁苯橡胶；所述氢氧化钠溶液的浓度为5-20wt％；所述搅拌的时间为1-3h。
4.一种由权利要求1或2所述改性丁苯橡胶型负极粘结剂制备的硅基负极材料。
5.根据权利要求4所述硅基负极材料，其特征在于，其制备方法包括下述步骤：
S1、将硅基/石墨复合材料与导电剂混合研磨后得到初混物；
S2、将初混物与增稠剂的溶液混合，一次搅拌，加入所述粘结剂，二次搅拌，得到硅基负极浆料；
S3、将硅基负极浆料涂布于铜箔上，烘干后得到硅基负极材料。
6.根据权利要求5所述硅基负极材料，其特征在于，所述硅基/石墨复合材料、导电剂、增稠剂、粘结剂的重量比为80-95：1-10：0.5-3：1.5-6。
7.根据权利要求5或6所述硅基负极材料，其特征在于，S1中，硅基/石墨复合材料中硅基材料的质量分数为3-35wt％；S1中，硅基/石墨复合材料中硅基材料为碳化硅或一氧化硅；S1中，研磨的时间为10-30min；S1中，导电剂选自超导碳黑、碳纳米管、石墨烯、科琴黑、乙炔黑中的至少一种。
8.根据权利要求5或6所述硅基负极材料，其特征在于，S2中，增稠剂的溶液的制备方法为：将增稠剂与水混合，在800-2000rpm的转速下进行搅拌即可；S2中，增稠剂的溶液的浓度为0.5-1.5wt％；S2中，增稠剂选自羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素锂中的至少一种。
9.根据权利要求5或6所述硅基负极材料，其特征在于，S2中，一次搅拌的转速为1000-2000rpm，时间为12-20min；S2中，二次搅拌的转速为500-1000rpm，时间为5-10min。
10.根据权利要求5或6所述硅基负极材料，其特征在于，S3中，涂布的面密度为20-80g/cm2；S3中，烘干的温度为75-100℃，时间为8-12h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711144903.7A CN108183235B (zh) | 2017-11-17 | 2017-11-17 | 一种改性丁苯橡胶型负极粘结剂 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711144903.7A CN108183235B (zh) | 2017-11-17 | 2017-11-17 | 一种改性丁苯橡胶型负极粘结剂 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108183235A CN108183235A (zh) | 2018-06-19 |
| CN108183235B true CN108183235B (zh) | 2020-07-17 |
Family
ID=62544987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711144903.7A Active CN108183235B (zh) | 2017-11-17 | 2017-11-17 | 一种改性丁苯橡胶型负极粘结剂 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108183235B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE2250822A1 (en) * | 2022-06-30 | 2023-12-31 | Northvolt Ab | Binder combination for a secondary cell |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102601669B1 (ko) * | 2018-06-22 | 2023-11-10 | 에스케이온 주식회사 | 리튬 이차 전지용 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 |
| CN109004217A (zh) * | 2018-07-19 | 2018-12-14 | 湖北宇隆新能源有限公司 | 一种锂电池负极片配方 |
| CN109244468A (zh) * | 2018-08-02 | 2019-01-18 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种改性的壳聚糖负极粘结剂及含有该粘结剂的负极片的制备方法 |
| CN109192923B (zh) * | 2018-09-25 | 2021-09-14 | 清华大学 | 一种锂离子电池负极导电浆料的制备方法 |
| CN110931793B (zh) * | 2019-11-21 | 2022-06-14 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种负极粘结剂及含有该粘结剂的硅基负极片的制备方法 |
| CN112909251A (zh) * | 2019-12-04 | 2021-06-04 | 广州汽车集团股份有限公司 | 负极材料活性层、负极极片、锂离子电芯、锂离子电池包及其应用 |
| CN111326738A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-06-23 | 江苏载驰科技股份有限公司 | 一种硅基负极材料用粘结剂及其制备方法 |
| CN111600075A (zh) * | 2020-05-06 | 2020-08-28 | 中国科学院高能物理研究所 | 一种辐照提高锂电池负极极片中粘结剂耐电解液性能的方法 |
| CN111978475B (zh) * | 2020-08-26 | 2021-07-20 | 深圳好电科技有限公司 | 一种黏结剂、黏结剂制备方法、负极片及负极片制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1090162A (en) * | 1965-02-04 | 1967-11-08 | Ford Motor Co | Coating of elastomers |
| US5028655A (en) * | 1987-12-15 | 1991-07-02 | Union Oil Company Of California | Fast cure, zero formaldehyde binder for cellulose |
| CN1823128A (zh) * | 2003-05-15 | 2006-08-23 | 兰爱克谢斯德国有限责任公司 | 作为交联剂的hxnbr橡胶 |
-
2017
- 2017-11-17 CN CN201711144903.7A patent/CN108183235B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1090162A (en) * | 1965-02-04 | 1967-11-08 | Ford Motor Co | Coating of elastomers |
| US5028655A (en) * | 1987-12-15 | 1991-07-02 | Union Oil Company Of California | Fast cure, zero formaldehyde binder for cellulose |
| CN1823128A (zh) * | 2003-05-15 | 2006-08-23 | 兰爱克谢斯德国有限责任公司 | 作为交联剂的hxnbr橡胶 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE2250822A1 (en) * | 2022-06-30 | 2023-12-31 | Northvolt Ab | Binder combination for a secondary cell |
| SE546096C2 (en) * | 2022-06-30 | 2024-05-21 | Northvolt Ab | Binder combination for a secondary cell |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108183235A (zh) | 2018-06-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108183235B (zh) | 一种改性丁苯橡胶型负极粘结剂 | |
| CN108063255B (zh) | 一种改性聚丙烯酸型负极粘结剂 | |
| CN108448080B (zh) | 一种石墨烯包覆硅/金属复合负极材料及其制备方法 | |
| CN106711461A (zh) | 一种球形多孔硅碳复合材料及其制备方法与用途 | |
| CN107959027B (zh) | 一种锂离子电池硅基负极粘结剂及含有该粘结剂的负极片的制备方法 | |
| CN108649228B (zh) | 一种锂离子电池硅基负极用粘结剂、负极及制备方法 | |
| CN109134757B (zh) | 一种改性壳聚糖及其制备方法与用途 | |
| CN110573544A (zh) | 用于锂离子电池的复合粘结剂及其制备方法 | |
| CN114314580B (zh) | 一种复合石墨负极材料及其制备方法和应用 | |
| CN109148886B (zh) | 粘结剂及其制备方法、锂离子电池负极片 | |
| CN113363473B (zh) | 一种高首效SiO石墨复合负极材料的制备方法 | |
| CN108598454A (zh) | 一种硅碳负极材料、其制备方法及锂离子电池 | |
| CN108493452B (zh) | 一种抑制极片材料膨胀的水性粘结剂及基于其的锂离子电池负极材料和制备方法 | |
| CN108470910B (zh) | 一种交联型复合粘接剂及其应用和基于其制备的锂离子电池负极材料和制备方法 | |
| CN111204744B (zh) | 一种锂电子电池电极用石墨烯纳米材料复合物及其制备方法 | |
| CN110921659A (zh) | 一种高容量人造石墨负极材料的制备方法 | |
| CN107316981B (zh) | 一种提高硅基负极循环性能的方法 | |
| CN117925149A (zh) | 一种补锂粘结剂及其制备方法与应用 | |
| CN117059819A (zh) | 一种锂电用高倍率涂碳铝箔集流体的制备方法 | |
| CN109817984B (zh) | 高功率石墨负极浆料制备方法 | |
| CN110931793B (zh) | 一种负极粘结剂及含有该粘结剂的硅基负极片的制备方法 | |
| CN111816879B (zh) | 一种锂离子电池负极粘结剂、浆料及其负极材料 | |
| CN104733710A (zh) | 一种钛酸锂负极材料及其制备方法 | |
| CN108470909A (zh) | 一种交联网络复合粘接剂及其应用和基于其制备的锂离子电池负极材料和制备方法 | |
| CN108695508B (zh) | 一种高能量锂电池负极浆料及其制备方法 |
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 |