CN114899404A - 一种锂电池用防开裂剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂电池用防开裂剂，防开裂剂具有式1所示的结构通式。本发明公开的锂电池用防开裂剂，电阻率低，可用于正极、负极的极片制备，能够避免极片干燥过程中出现裂痕，提升锂离子电池性能。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池用化学添加剂及其应用，具体涉及到一种锂电池用防开裂剂。
背景技术
当前锂电池产业蓬勃发展，为了更好的提升电池能量密度，开发人员不断发展厚极片技术。所谓的厚极片技术是指提高极片的涂布量和涂布速度，既有利于提高电池的能量密度，同时能提高效率，节省成本。
然而目前不管是在正极极片还是负极极片，提高涂布速度都容易导致极片干燥过程中开裂，特别是正极材料中，由于粘结剂柔韧性不佳，开裂情况更为严重。目前有一些公司已经着手解决这些问题，如专利CN201710398358.8公开了一种粘结剂及二次电池，该粘结剂为共轭二烯、烯基芳香基团、烯基酯基或酰氧基团和极性极性基团的共聚物，该粘结剂能够防止极片开裂，但是采用新的粘结剂在锂电池行业需要验证所有的性能，电池厂开发周期较长，难以匹配现有的粘结剂电池制备工艺，且该粘结剂从结果上看，水溶性不佳，在负极极片中难以推广使用。专利CN202110582758.0通过使用改性纤维素醚、二甘醇、NMP和2-氨基-2-甲基-1丙醇为添加剂减少正极极片开裂，这些添加剂可以直接用于现有的电池粘结剂体系，但是添加剂导离子和导电子的能力较差，添加后会增加电池的阻抗，导致电池能量和使用寿命的下降。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种锂电池用防开裂剂，该防开裂剂能够解决电池极片的开裂问题，且电阻率低，不影响电池的能量和使用寿命，效果良好。
实现本发明目的的具体技术方案是：
一种锂电池用防开裂剂，它具有式1所示的结构通式：
其中R1为-OH、-NH2、-COOH、-SO3Na或-CN；R2为H或-COOM；R3为H或甲基；R4为H、M、-CH2CH2COOM或
的至少一种；R5为
M为Li、Na、K或铵基；n为1-12的任意整数；m为1至120的任意整数；x为1％～20％的摩尔分数；y为1％～85％的摩尔分数；z为1％～60％的摩尔分数；x+y+z＝100％。
所述的锂电池用防开裂剂，式1所示的结构通式中R1为-SO3Na，R2和R3为H，R4为H、M、-CH2CH2COOM和
的至少一种；R5为
M为Li、Na、K或铵基；n为1-12的任意整数；x为1％～20％的摩尔分数；y为1％～85％的摩尔分数；z为1％～60％的摩尔分数；x+y+z＝100％。
所述的锂电池用防开裂剂，式1所示的结构通式中，R1为-OH、-NH2、-COOH、-SO3Na或-CN；R2和R3为H；R4为-CH2CH2COOM、H或M；R5为
M为Li、Na、K或铵基；m为1至120的任意整数；x为1％～20％的摩尔分数；y为1％～85％的摩尔分数；z为1％～60％的摩尔分数；x+y+z＝100％。
所述的锂电池用防开裂剂，式1所示的结构通式中R1为-COOH、-SO3Na或-CN；R2和R3为H；R4为
R5为
n为1-12的任意整数；x为1％～20％的摩尔分数；y为1％～85％的摩尔分数；z为1％～60％的摩尔分数；x+y+z＝100％。
所述的锂电池用防开裂剂，式1所示的结构通式中R1为-OH、-NH2、-COOH、-SO3Na或-CN；R2和R3为H；R4为H、M、-CH2CH2COOM和
的至少一种；R5为-CH2CH2CH2CH2OH；x为1％～15％的摩尔分数；y为40％-80％的摩尔分数；z为5％-25％的摩尔分数；x+y+z＝100％。
所述的锂电池用防开裂剂，它通过凝胶渗透色谱仪测试的重均分子量为1万至40万。
本发明的锂电池用防开裂剂，分子结构中含有导电的苯环结构，苯环上的R1基团能够提供孤对电子，使聚合物的导电性增加，电阻大幅下降。防开裂剂中含有羧基或羟基基团，羧基在聚合物结构中能更好的传递锂离子，既可以使聚合物具有一定的粘结力同时还可以作为大分子交联基团形成交联网络。聚合物上的羟基基团，能够和CMC、水形成氢键范德华力，改善CMC的柔性，减缓水分挥发速度。此外，本发明公开的防开裂剂可以对浆料体系进行增稠，从而减少增稠剂的使用量。本发明公开的防开裂剂，可以用于正极极片也可以用于负极极片，在极片中使用不改变现有电池的粘结体系，可以直接添加使用，对电池厂的适配性好。本发明的锂电池用防开裂剂能够解决电池极片的开裂问题，且电阻率低，不影响电池的能量和使用寿命，效果良好。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步说明，但不对本发明造成任何限制。
实施例
各实施例制备的防开裂剂结构如下：
A-1
A-2
A-3
A-4
A-5
A-6
将实施例A-1至A-6和空白(不加防开裂剂)加入到水性负极极片浆料制备过程中，其中空白组为：活性物质石墨、CMC、SP、SBR，实施例中添加活性物质0.2％质量的实施例防开裂剂，按照相同制浆方法，防开裂剂在加入SBR前加入，制备好的浆料涂布在极片上，150℃烘干20min即可得到负极极片。记录浆料粘度，测试极片的电阻和涂布后极片开裂情况，结果如下：
从结果上看，各实施例极片电阻和空白相比增加较少，电阻率低，防开裂效果显著。
Claims (6)
1.一种锂电池用防开裂剂，其特征在于，它具有式1所示的结构通式：
其中R1为-OH、-NH2、-COOH、-SO3Na或-CN；R2为H或-COOM；R3为H或甲基；R4为H、M、-CH2CH2COOM和
的至少一种；R5为
M为Li、Na、K或铵基；n为1-12的任意整数；m为1至120的任意整数；x为1％～20％的摩尔分数；y为1％～85％的摩尔分数；z为1％～60％的摩尔分数；x+y+z＝100％。
2.根据权利要求1所述的锂电池用防开裂剂，其特征在于，式1所示的结构通式中，R1为-SO3Na；R2和R3为H；R4为H、M、-CH2CH2COOM和
的至少一种；R5为
M为Li、Na、K或铵基；n为1-12的任意整数；x为1％～20％的摩尔分数；y为1％～85％的摩尔分数；z为1％～60％的摩尔分数；x+y+z＝100％。
3.根据权利要求1所述的锂电池用防开裂剂，其特征在于，式1所示的结构通式中，R1为-OH、-NH2、-COOH、-SO3Na或-CN；R2和R3为H；R4为-CH2CH2COOM、H或M；R5为
M为Li、Na、K或铵基；m为1至120的任意整数；x为1％～20％的摩尔分数；y为1％～85％的摩尔分数；z为1％～60％的摩尔分数；x+y+z＝100％。
4.根据权利要求1所述的锂电池用防开裂剂，其特征在于，式1所示的结构通式中，R1为-COOH、-SO3Na或-CN；R2和R3为H；R4为
R5为
n为1-12的任意整数；x为1％～20％的摩尔分数；y为1％～85％的摩尔分数；z为1％～60％的摩尔分数；x+y+z＝100％。
5.根据权利要求1所述的锂电池用防开裂剂，其特征在于，式1所示的结构通式中，R1为-OH、-NH2、-COOH、-SO3Na或-CN；R2和R3为H；R4为H、M、-CH2CH2COOM和
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6.根据权利要求1所述的锂电池用防开裂剂，其特征在于，它通过凝胶渗透色谱仪测试的重均分子量为1万至40万。
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