一种聚醚酯增塑剂及其在锂电池制备领域的应用

技术领域

本发明涉及一种聚醚酯增塑剂，尤其涉及一种应用于锂电池正极浆料中的增塑剂，属于锂离子电池技术领域。

背景技术

锂离子电池由于具有比能量大、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应、对环境友好等优点，在航天航空、国防、汽车、3C等领域中有着广泛的应用。

锂离子电池由正极、负极、隔膜和电解液组成，在成型时，需要将制好的浆料分别涂覆在铝箔上制成正极和负极，因此浆料的组成和特点直接关系到涂覆的质量，而鉴于目前对锂电池容量越来越高的要求，通常的解决办法都是提高电极活性物质在浆料中的比例或者是浆料厚涂，但提高电极活性物质在浆料中的比例会涉及浆料流动性的问题，浆料厚涂后，在卷绕折叠时容易漏白或开裂，因此需要增加极片柔性。

目前业内有通过添加增塑剂如邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二辛酯等来增加浆料的韧性进而达到增柔目的的做法，但增塑剂的添加量较高，且挥发不彻底，残留的增塑剂容易影响电解液的性能。有机硅类增塑剂因涉及硅元素，增加了电池浆料中未使用的元素，其带来的安全隐患有待进一步评估。

发明内容

本发明针对锂离子电池正极浆料在厚涂时所存在的韧性、柔性不足，进而导致电极片在卷绕折叠时容易漏白或开裂的问题，提供一种聚醚酯增塑剂及其在锂电池制备领域的应用

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种聚醚酯增塑剂，具有如下结构式：

R

其中，R

苯基、

R

m表示5-20中的整数；n表示0-10中的整数。

优选的，R

中的任意一种。

优选的，R

优选的，m表示10-15的整数。

本发明中所述的烷基、C

本发明的聚醚酯增塑剂可通过如下制备方法获得：

(1)从反应釜的加料口加入R

(2)向反应釜中加入计算量的环氧乙烷和环氧丙烷，缓慢升温至80-130℃，打开搅拌，反应结束压力降至0，降温后进行中和精制，得到聚醚；

(3)精制后的聚醚和R

本发明提供的聚醚酯增塑剂的有益效果是：

(1)聚醚酯结构中含有酯类基团，含酯基的增塑剂的加入使得电池浆料中粘结剂等聚合物分子链间的距离增大，在不同程度上削弱了聚合物分子链间的相互作用力，即降低了粘结剂分子链间的范德华力，从而增加正极极片的柔性，防止因干燥过程中粘结剂分子应力过大导致的开裂；

(2)通过调整聚醚酯结构中R

(3)聚醚酯端部含有苯环结构，有利于导电剂分散均匀，在增柔的同时促进导电剂均匀分布，进一步起到润滑作用，且不影响电池电芯性能。

本发明还要求保护一种锂离子电池正极浆料，包含上述的聚醚酯增塑剂。

优选的，所述正极浆料中还包含正极活性物质和导电剂。

优选的，所述正极活性物质为钴酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锰锂、磷酸铁锂中的一种或几种；所述导电剂选自导电炭黑、超导炭黑、导电石墨、乙炔黑、科琴黑、石墨烯、碳纳米管中的一种或几种。

优选的，所述正极浆料中还包含粘结剂和有机溶剂，所述粘结剂为偏氟乙烯均聚物、偏氟乙烯共聚物中的一种或两种的复配，所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮。

本发明还要求保护一种锂离子电池的正极极片，所述正极极片的表面涂覆有前述的锂离子电池正极浆料。

本发明还要求保护一种锂离子电池，包含前述的正极极片。

具体实施方式

以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

表1实施例中使用的聚醚酯增塑剂的结构式

实施例1：应用于湿法制浆工艺中的效果

实验组1-5和对照组1的锂电池正极浆料的具体制备步骤如下：

1)将粘结剂和有机溶剂混合搅拌均匀，得到胶液A；

2)将表1中的增塑剂A-E分别加入到上述胶液A中并搅拌均匀，得到胶液B；

3)将导电剂加入到胶液B中，得到导电剂浆料；

4)将正极活性物质加入到导电剂浆料中，得到正极浆料。

上述方法中各个原料的重量比为，正极活性物质：导电剂：增塑剂：粘结剂＝96:2.3:0.3:1.4；其中正极活性物质为天津国安盟固利新材料科技股份有限公司的镍钴锰酸锂，导电剂为导电炭黑和碳纳米管按质量比1:1混合而成，粘结剂为聚偏氟乙烯，有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮，实验组1-5中使用的增塑剂分别为增塑剂A、增塑剂B、增塑剂C、增塑剂D和增塑剂E。

对照组1中的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯，浆料其他组分与实验组1-5相同。

正极极片的制备过程如下：

以40m/min的涂覆速度，采用刮涂机进行涂覆，将电极浆料均匀地涂敷在厚度为12μm的铝箔的正反表面上，在105℃下烘烤干燥，去除溶剂后，获得本发明实施例中的电极极片。

测试过程如下：

1、正极极片对折测试：将正极极片对折后使用重量为2kg的压辊来回辊压3次，之后将正极极片铺平，重复上述操作，直至对折处漏光，记录对折次数。每组测试5次，取平均值。

2、正极极片的电阻测试：使用CRM-01极片电阻测试仪测试正极极片的电阻，每组测试5次，取平均值。

表2实验组1-5和对照组1的电极极片测试效果

由表1中的数据可以看出，实验组1-5加入本发明的增塑剂后，相对对照组1来说，浆料涂布工艺效果得到明显改善，对折漏光次数明显提高，表明本发明的增塑剂对于湿法制浆工艺获得的正极极片具有明显的增加柔性和韧性的效果。

实施例2：应用于干法制浆工艺中的效果

实验组6-10和对照组2的锂电池正极浆料的具体制备过程如下：

1)将粘结剂、导电剂和正极活性物质进行干混，得到混合均匀的粉料；

2)在上述粉料中加入部分有机溶剂，搅拌均匀，得到初始浆料A；

3)在初始浆料A中加入本发明的增塑剂，搅拌均匀；

4)在步骤3)的基础上，加入剩余的有机溶剂，搅拌均匀，得到正极浆料。

其中，各个原料的重量比为，正极活性物质：导电剂：增塑剂：粘结剂＝97:1.5:0.3:1.2；正极活性物质为磷酸铁锂，导电剂为导电炭黑和碳纳米管按质量比1:1混合而成，粘结剂为聚偏氟乙烯，有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮，实施例6-10中使用的增塑剂分别为增塑剂A、增塑剂B、增塑剂C、增塑剂D和增塑剂E。

对照组2中的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯，浆料其他组分与实验组6-10相同。

正极极片的制备过程如下：

以40m/min的涂覆速度，采用刮涂机进行涂覆，将电极浆料均匀地涂敷在厚度为12μm的铝箔的正反表面上，在105℃下烘烤干燥，去除溶剂后，获得本发明实施例中的电极极片。

测试过程如下：

1、正极极片对折测试：将正极极片对折后使用重量为2kg的压辊来回辊压3次，之后将正极极片铺平，重复上述操作，直至对折处漏光，记录对折次数。每组测试5次，取平均值。

2、正极膜片的电阻测试：使用CRM-01极片电阻测试仪测试正极膜片的电阻。每组测试5次，取平均值。

表3实验组6-10和对照组2的电极极片测试效果

由表3中的数据可以看出，在实验组6-10的正极浆料中加入本发明的增塑剂后，与对照组2相比，浆料涂布工艺效果得到明显改善，对折漏光次数明显提高，表明本发明的增塑剂对于干法制浆工艺获得的正极极片同样具有明显的增加柔性和韧性的效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。