本發明屬于電池黏結劑，具體為一種電池活性材料黏結劑及其制備方法。

背景技術：

1、鋰離子電池具有比容量高、工作電壓高、安全性好、無記憶效應等一系列的優點，如今被廣泛用于智能手機等3c產品、動力及儲能領域，隨著市場規模擴大，電池應用領域的不斷拓寬及相應產品的不斷升級與換代，對鋰離子電池提出了越來越高的要求，電池活性材料是鋰電池關鍵材料之一，決定著鋰電池的主要性能，在三元、磷酸鐵鋰等電池的循環過程中，電池正極活性材料骨架中ni、co、mn、fe等過渡金屬會溶出至電解液，造成電解液分解，從而導致電池整體結構的破壞，另外，傳統黏結劑聚偏二氟乙烯(pvdf)通過1,1-二氟乙烯(vdf)聚合而成，上游原料為r142b，它作為第二代制冷劑正處于淘汰期，pvdf在殘堿作用下易脫去氟化氫而形成雙鍵，進而形成凝膠，失去黏結性能并產生對電化學有害的副產物。

2、為對沖未來r142b的減產導致的pvdf價格上漲，并進一步改進黏結劑的電化學性能，新型黏結劑的開發尤為重要，新型黏結劑大多為vdf與四氟乙烯等含氟單體的共聚物，本質上仍為pvdf的改性，性能輕微改善的同時成本大幅提升，新型正極活性材料黏結劑中，只有少量聚丙烯腈、聚丙烯酸酯的報道。

技術實現思路

1、本發明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種電池活性材料黏結劑及其制備方法，解決了背景技術中提到的問題。

2、為了解決上述問題，本發明提供了一種技術方案:

3、一種電池活性材料黏結劑，包括高分子均聚物或共聚物、導電劑和溶劑；

4、所述高分子均聚物或共聚物在溶劑中的質量百分含量為1％-20％，所述高分子均聚物或共聚物的主體結構為聚氨酯、聚脲、環氧樹脂或聚酰亞胺中的一種；

5、所述溶劑為nmp(n-甲基吡咯烷酮)、dmac(n,n-二甲基乙酰胺)、dmf(n,n-二甲基甲酰胺)、daa(二丙酮醇)和thf(四氫呋喃)中的至少一種。

6、作為優選，所述導電劑在漿料固成分中的質量百分含量為1％-10％，且所述導電劑為super?p?li(導電炭黑)、導電石墨和碳納米管中的至少一種。

7、一種聚氨酯、聚脲黏結劑的制備方法，包括以下步驟:

8、a1、將二異氰酸酯、單酸酐、二胺、二醇、單胺、單醇和溶劑混合；

9、a2、在溫度為20-40℃的條件下混合1-3小時；

10、a3、在溫度為60-120℃的條件下混合6-10小時，固成分質量濃度為1％-20％的鏈狀聚氨酯、聚脲材料；

11、所述二異氰酸酯結構通式為

12、所述二胺的結構通式為

13、所述單胺的結構通式為r3-nh2；

14、所述單醇的結構通式為r4-oh。

15、作為優選，所述單胺、單醇的總和與二胺、二醇的總和以及二異氰酸酯的摩爾比為2:n:(n+1)，其中n為2-1000。

16、一種環氧樹脂黏結劑的制備方法，包括以下步驟:

17、b1、將二縮水甘油醚、單縮水甘油醚、二胺、二羧酸和溶劑混合；

18、b2、溫度為20-40℃的條件下混合1-3小時；

19、b3、在溫度為60-120℃的條件下混合6-10小時，固成分質量濃度為1％-20％的鏈狀環氧樹脂材料；

20、所述二縮水甘油醚結構通式為

21、所述二胺的結構通式為

22、所述單縮水甘油醚的結構通式為

23、所述二羧酸的結構通式為

24、作為優選，所述單縮水甘油醚和二縮水甘油醚與二胺或二羧酸的摩爾比為2:n:(n+1)，其中n為2-1000。

25、一種聚酰亞胺黏結劑的制備方法，包括以下步驟:

26、c1、將四羧酸二酐、單酸酐、二胺和溶劑混合；

27、c2、溫度為20-40℃的條件下混合1-3小時；

28、c3、在溫度為60-150℃的條件下混合6-10小時，固成分質量濃度為1％-20％的鏈狀聚酰亞胺材料；

29、所述四羧酸二酐的結構通式為

30、所述二胺的結構通式為

31、作為優選，所述單酸酐和四羧酸二酐以及二胺的摩爾比為2:n:(n+1)，其中，n為2-1000；

32、所述單酸酐選自鄰苯二甲酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐、馬來酸酐、四氫鄰苯二甲酸酐、戊四羧酸二酐、甲基馬來酸酐和衣康酸酐中的至少一種。

33、一種正極片，包括集流體和正極活性層，所述正極活性層中包含有電池活性材料或上述任一項方法制備的黏結劑；

34、所述集流體為銅箔、鋁箔、復合銅箔和復合鋁箔的至少一種；

35、所述電池活性材料為正極活性材料，且所述電池活性材料為鈷酸鋰、鎳鈷二元電池活性材料、鎳錳二元電池活性材料、鎳鈷錳三元電池活性材料、富鋰電池活性材料和磷酸鐵鋰中的至少一種；

36、上述黏結劑制備的正極極片，有效提高了正極復合材料的熱穩定性和結構穩定性，從而提高了正極復合材料的循環穩定性、使用壽命等電化學性能。

37、一種二次電池，所述二次電池包含上述的正極片。

38、本發明的有益效果是:本申請記載的黏結劑為非氟的聚氨酯、環氧樹脂、聚酰亞胺高分子，均通過反應活性較高的二異氰酸酯、二縮水甘油醚、四羧酸二酐等單體與相應的二胺、二醇、二酸等作為固化劑的組分在溶劑中逐步聚合形成高分子鏈，與pvdf相比，n、o等具有孤對電子的基團與過渡金屬有相互作用，提升黏結力的同時，減少過渡金屬的溶出。

技術特征：

1.一種電池活性材料黏結劑，其特征在于，包括高分子均聚物或共聚物、導電劑和溶劑；

2.根據權利要求1所述的一種電池活性材料黏結劑，其特征在于:所述導電劑在漿料固成分中的質量百分含量為1％-10％，且所述導電劑為super?pli、導電石墨和碳納米管中的至少一種。

3.一種聚氨酯、聚脲黏結劑的制備方法，其特征在于:包括以下步驟:

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于:所述單胺、單醇的總和與二胺、二醇的總和以及二異氰酸酯的摩爾比為2:n:(n+1)，其中n為2-1000。

5.一種環氧樹脂黏結劑的制備方法，其特征在于:包括以下步驟:

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于:所述單縮水甘油醚和二縮水甘油醚與二胺或二羧酸的摩爾比為2:n:(n+1)，其中n為2-1000。

7.一種聚酰亞胺黏結劑的制備方法，其特征在于:包括以下步驟:

8.根據權利要求7所述的聚酰亞胺黏結劑的制備方法，其特征在于:所述單酸酐和四羧酸二酐以及二胺的摩爾比為2:n:(n+1)，其中，n為2-1000；

9.一種正極片，其特征在于，包括集流體和正極活性層，所述正極活性層中包含有電池活性材料或權利要求3-8中任一項方法制備的黏結劑；

10.一種二次電池，其特征在于，所述二次電池包含權利要求9中所述的正極片。

技術總結
本發明公開了一種電池活性材料黏結劑及其制備方法，包括高分子均聚物或共聚物、導電劑和溶劑；高分子均聚物或共聚物在溶劑中的質量百分含量為1％?20％，所述高分子均聚物或共聚物的主體結構為聚氨酯、聚脲、環氧樹脂或聚酰亞胺中的一種，本申請記載的黏結劑為非氟的聚氨酯、環氧樹脂、聚酰亞胺高分子，均通過反應活性較高的二異氰酸酯、二縮水甘油醚、四羧酸二酐等單體與相應的二胺、二醇、二酸等作為固化劑的組分在溶劑中逐步聚合形成高分子鏈，與PVDF相比，N、O等具有孤對電子的基團與過渡金屬有相互作用，提升黏結力的同時，減少過渡金屬的溶出。

技術研發人員：史耿共我
受保護的技術使用者：史耿共我
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28