一種環(huán)保水性粘結劑及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于粘結劑材料領域，特別涉及一種環(huán)保水性粘結劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 鋰離子電池具有能量密度高，循環(huán)壽命長，環(huán)境污染小等優(yōu)點已廣泛應用于各類 便攜式電子設備，也在日益增長的電動汽車領域中作為動力來源。
[0003] 在鋰離子電池中，粘結劑是將活性材料和導電添加劑粘結到集流體上，形成電子 導路，保證電池正常運行的高分子材料。在充放電過程中，粘結劑有效地維持電極結構完 整，確保電極材料能夠可重復的嵌脫鋰。因此，粘結劑是鋰離子電池正常運行的一個至關重 要的因素。現(xiàn)在用于硅基負極材料的粘結劑有多種，其中以聚偏二氟乙烯型使用居多。而 主要所采用的溶劑主要為為N-甲基吡烷酮，加工操作時該溶劑會揮發(fā)到空氣中，對操作人 員的身體危害大，不環(huán)保，此外采用有機溶劑會增加使用成本，在一定程度上限制著鋰離子 電池的發(fā)展。

【發(fā)明內容】

[0004] 要解決的技術問題是：為了解決傳統(tǒng)的鋰離子電池用硅基負極材料粘結劑中含有 揮發(fā)性有害溶劑以及不環(huán)保的問題，提供一種環(huán)保水性粘結劑及其制備方法。
[0005] 技術方案：為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種環(huán)保水性粘結劑，按照重量份數(shù) 包括以下組分： 羥甲基纖維素32~48份、海藻酸鹽28~35份、改性木薯粉10~18份、聚乙烯吡咯烷酮 8~15份、聚苯胺4~11份、水性丙烯酸酯7~12份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸3~7份、N-羥 甲基丙烯酰胺2~5份、雙芐胺基醚1~5份和去離子水80~150份。
[0006] 優(yōu)選的，所述海藻酸鹽為海藻酸鈉或海藻酸鉀。
[0007] 優(yōu)選的，所述改性木薯粉的制備步驟為將木薯粉置于0. 5mol/L的硫酸溶液和 0. 5mol/L的草酸溶液中，于115°C下加熱攪拌2~3h，冷卻后即可，其中木薯粉：硫酸溶液：草 酸溶液的重量比為：1:1. 5:2. 6。
[0008] 優(yōu)選的，一種環(huán)保水性粘結劑，按照重量份數(shù)包括以下組分： 羥甲基纖維素32~45份、海藻酸鹽30~35份、改性木薯粉12~18份、聚乙烯吡咯烷酮 8~15份、聚苯胺5~11份、水性丙烯酸酯7~10份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸3~7份、N-羥 甲基丙烯酰胺2~4份、雙芐胺基醚1~5份和去離子水80~130份。
[0009] 進一步，優(yōu)選的，一種環(huán)保水性粘結劑，按照重量份數(shù)包括以下組分： 羥甲基纖維素42份、海藻酸鹽30份、改性木薯粉16份、聚乙烯吡咯烷酮10份、聚苯 胺8份、水性丙烯酸酯7份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸5份、N-羥甲基丙烯酰胺3份、雙 節(jié)胺基醚2份和去尚子水113份。
[0010] 所述的一種環(huán)保水性粘結劑的制備方法，包括以下步驟： 步驟1)將一定重量份數(shù)的羥甲基纖維素、聚苯胺、水性丙烯酸酯、2-丙烯酰胺-2-甲基 丙磺酸和去離子水置于容器中，加熱，在50~80°C反應溫度下攪拌l~3h ; 步驟2)將一定重量份數(shù)的海藻酸鈉、改性木薯粉、N-羥甲基丙烯酰胺、雙芐胺基醚和 聚乙烯吡咯烷酮依次加入到步驟1)中，在35~50°C反應溫度下混合攪拌2~5h，冷卻后即得。
[0011] 優(yōu)選的，所述步驟1)中的容器反應溫度為65°C，所述步驟2)中容器反應溫度為 40 cC 〇
[0012] 本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明所制備的水性粘結劑不僅環(huán)保，其機械性能良 好，且由該粘結劑所制備組裝而成的負極材料，經過300次循環(huán)充放電后電容保持率大于 84. 5%，具有良好的應用前景。
【具體實施方式】
[0013] 為了進一步理解本發(fā)明，下面結合實施例對發(fā)明優(yōu)選實施方案進行描述，但是應 當理解，這些描述只是為進一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點，而不是對本發(fā)明權利要求的限 制。
[0014] 實施例1 一種環(huán)保水性粘結劑，按照重量份數(shù)包括以下組分： 羥甲基纖維素32份、海藻酸鈉28份、改性木薯粉10份、聚乙烯吡咯烷酮8份、聚苯胺 4份、丙烯酸酯7份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸3份、N-羥甲基丙烯酰胺2份、雙芐胺基 醚1份和去尚子水80份。
[0015] 所述改性木薯粉的制備步驟為將木薯粉置于0. 5mol/L的硫酸溶液和0. 5mol/L的 草酸溶液中，于115°C下加熱攪拌2~3h，冷卻后即可，其中木薯粉：硫酸溶液：草酸溶液的重 量比為：1:1. 5:2. 6。
[0016] 上述所述的一種環(huán)保水性粘結劑的制備方法，包括以下步驟： 步驟1)將上述重量份數(shù)的羥甲基纖維素、聚苯胺、水性丙烯酸酯、2-丙烯酰胺-2-甲基 丙磺酸和去離子水置于容器中，加熱，在50°C反應溫度下攪拌Ih ; 步驟2)將上述重量份數(shù)的海藻酸鈉、改性木薯粉、N-羥甲基丙烯酰胺、雙芐胺基醚和 聚乙烯吡咯烷酮依次加入到步驟1)中，在35°C反應溫度下混合攪拌2h，冷卻后即得。
[0017] 實施例2 一種環(huán)保水性粘結劑，按照重量份數(shù)包括以下組分： 羥甲基纖維素48份、海藻酸鉀35份、改性木薯粉18份、聚乙烯吡咯烷酮15份、聚苯 胺11份、丙烯酸酯12份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸7份、N-羥甲基丙烯酰胺5份、雙芐 胺基醚5份和去尚子水150份。
[0018] 上述所述的一種環(huán)保水性粘結劑的制備方法，包括以下步驟： 步驟1)將上述重量份數(shù)的羥甲基纖維素、聚苯胺、水性丙烯酸酯、2-丙烯酰胺-2-甲基 丙磺酸和去離子水置于容器中，加熱，在80°C反應溫度下攪拌3h ; 步驟2)將上述重量份數(shù)的海藻酸鈉、改性木薯粉、N-羥甲基丙烯酰胺、雙芐胺基醚和 聚乙烯吡咯烷酮依次加入到步驟1)中，在50°C反應溫度下混合攪拌5h，冷卻后即得。
[0019] 其他內容可參見實施例1，在此不再贅述。
[0020] 實施例3 一種環(huán)保水性粘結劑，按照重量份數(shù)包括以下組分： 羥甲基纖維素40份、海藻酸鈉32份、改性木薯粉14份、聚乙烯吡咯烷酮12份、聚苯 胺8份、丙烯酸酯9份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸5份、N-羥甲基丙烯酰胺3份、雙芐胺 基醚3份和去尚子水115份。
[0021] 上述所述的一種環(huán)保水性粘結劑的制備方法，包括以下步驟： 步驟1)將上述重量份數(shù)的羥甲基纖維素、聚苯胺、水性丙烯酸酯、2-丙烯酰胺-2-甲基 丙磺酸和去離子水置于容器中，加熱，在65°C反應溫度下攪拌2h ; 步驟2)將上述重量份數(shù)的海藻酸鈉、改性木薯粉、N-羥甲基丙烯酰胺、雙芐胺基醚和 聚乙烯吡咯烷酮依次加入到步驟1)中，在42°C反應溫度下混合攪拌4h，冷卻后即得。
[0022] 其他內容可參見實施例1，在此不再贅述。
[0023] 實施例4 一種環(huán)保水性粘結劑，按照重量份數(shù)包括以下組分： 羥甲基纖維素45份、海藻酸鈉30份、改性木薯粉12份、聚乙烯吡咯烷酮9份、聚苯胺 5份、丙烯酸酯10份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸4份、N-羥甲基丙烯酰胺4份、雙芐胺基 醚2份和去尚子水130份。
[0024] 上述所述的一種環(huán)保水性粘結劑的制備方法，包括以下步驟： 步驟1)將上述重量份數(shù)的羥甲基纖維素、聚苯胺、水性丙烯酸酯、2-丙烯酰胺-2-甲基 丙磺酸和去離子水置于容器中，加熱，在65°C反應溫度下攪拌3h ; 步驟2)將上述重量份數(shù)的海藻酸鈉、改性木薯粉、N-羥甲基丙烯酰胺、雙芐胺基醚和 聚乙烯吡咯烷酮依次加入到步驟1)中，在40°C反應溫度下混合攪拌2h，冷卻后即得。
[0025] 其他內容可參見實施例1，在此不再贅述。
[0026] 實施例5 一種環(huán)保水性粘結劑，按照重量份數(shù)包括以下組分： 羥甲基纖維素42份、海藻酸鈉30份、改性木薯粉16份、聚乙烯吡咯烷酮10份、聚苯 胺8份、水性丙烯酸酯7份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸5份、N-羥甲基丙烯酰胺3份、雙 節(jié)胺基醚2份和去尚子水113份。
[0027] 上述所述的一種環(huán)保水性粘結劑的制備方法，包括以下步驟： 步驟1)將上述重量份數(shù)的羥甲基纖維素、聚苯胺、水性丙烯酸酯、2-丙烯酰胺-2-甲基 丙磺酸和去離子水置于容器中，加熱，在60°C反應溫度下攪拌3h ; 步驟2)將上述重量份數(shù)的海藻酸鈉、改性木薯粉、N-羥甲基丙烯酰胺、雙芐胺基醚和 聚乙烯吡咯烷酮依次加入到步驟1)中，在40°C反應溫度下混合攪拌4h，冷卻后即得。
[0028] 其他內容可參見實施例1，在此不再贅述。
[0029] 經檢測，以上各實施例所制備的粘結劑的力學性能結果如下表：
將以上各實施例所制備的粘結劑與常規(guī)的負極活性物質、導電劑混合制備成負極電 極，然后將該負極材料制備得到的鋰離子電池在25°C下以0. 5C倍率充放電，測試電極循環(huán) 300次后容量保持率，結果見下表：
【主權項】
1. 一種環(huán)保水性粘結劑，其特征在于，按照重量份數(shù)包括以下組分： 羥甲基纖維素32~48份、海藻酸鹽28~35份、改性木薯粉10~18份、聚乙烯吡咯烷酮 8~15份、聚苯胺4~11份、丙烯酸酯7~12份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸3~7份、N-羥甲基 丙烯酰胺2~5份、雙芐胺基醚1~5份和去離子水80~150份。2. 根據權利要求1所述的一種環(huán)保水性粘結劑，其特征在于，所述海藻酸鹽為海藻酸 鈉或海藻酸鉀。3. 根據權利要求1所述的一種環(huán)保水性粘結劑，其特征在于，所述改性木薯粉的制備 步驟為將木薯粉置于〇. 5mol/L的硫酸溶液和0. 5mol/L的草酸溶液中，于115°C下加熱攪拌 2~3h，冷卻后即可，其中木薯粉：硫酸溶液：草酸溶液的重量比為：1:1. 5:2. 6。4. 根據權利要求1所述的一種環(huán)保水性粘結劑，其特征在于，按照重量份數(shù)包括以下 組分： 羥甲基纖維素32~45份、海藻酸鹽30~35份、改性木薯粉12~18份、聚乙烯吡咯烷酮 8~15份、聚苯胺5~11份、丙烯酸酯7~10份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸3~7份、N-羥甲基 丙稀酰胺2~4份、雙節(jié)胺基醚1~5份和去尚子水80~130份。5. 根據權利要求1所述的一種環(huán)保水性粘結劑，其特征在于，按照重量份數(shù)包括以下 組分： 羥甲基纖維素42份、海藻酸鹽30份、改性木薯粉16份、聚乙烯吡咯烷酮10份、聚苯 胺8份、丙烯酸酯7份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸5份、N-羥甲基丙烯酰胺3份、雙芐胺 基醚2份和去尚子水113份。6. 如權利要求1~5任一項所述的一種環(huán)保水性粘結劑的制備方法，其特征在于，包括 以下步驟： 步驟1)將一定重量份數(shù)的羥甲基纖維素、聚苯胺、丙烯酸酯、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺 酸和去離子水置于容器中，加熱，在50~80°C反應溫度下攪拌l~3h; 步驟2)將一定重量份數(shù)的海藻酸鈉、改性木薯粉、N-羥甲基丙烯酰胺、雙芐胺基醚和 聚乙烯吡咯烷酮依次加入到步驟1)中，在35~50°C反應溫度下混合攪拌2~5h，冷卻后即得。7. 根據權利要求6所述的一種環(huán)保水性粘結劑的制備方法，其特征在于，所述步驟1) 中的容器反應溫度為65°C，所述步驟2)中容器反應溫度為40°C。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種環(huán)保水性粘結劑，按照重量份數(shù)包括以下組分：羥甲基纖維素32~48份、海藻酸鹽28~35份、改性木薯粉10~18份、聚乙烯吡咯烷酮8~15份、聚苯胺4~11份、水性丙烯酸酯7~12份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸3~7份、N-羥甲基丙烯酰胺2~5份、雙芐胺基醚1~5份和去離子水80~150份。本發(fā)明還公開該環(huán)保水性粘結劑的制備方法。本發(fā)明所制備的水性粘結劑不僅環(huán)保，其機械性能良好，且由該粘結劑所制備組裝而成的負極材料，經過300次循環(huán)充放電后電容保持率大于84.5%，具有良好的應用前景。
【IPC分類】H01M4/62, H01M10/0525
【公開號】CN105226291
【申請?zhí)枴緾N201510705326
【發(fā)明人】翁宇飛, 張其笑
【申請人】蘇州寬溫電子科技有限公司
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年10月27日