[发明专利]丙烯酸多元共聚物及其制备方法及其在正极极片中的应用

说明书

本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种丙烯酸多元共聚物及其制备方法及其在正极极片中的应用。包括：S1、将乳化剂加入去离子水中混合，得到乳液a，S2、将引发剂加入到含有R1、R2和R3三种基团的丙烯酸酯单体混合物中，得到乳液b，将乳液b加到乳液a中，得到乳液c；S3、将乳液c搅拌，且进行超声细胞粉碎得单体细乳液；S4、通氮气，引发聚合反应，加入对苯二酚，得丙烯酸多元共聚物乳液；S5、取S4得到的乳液破乳沉淀，得共聚物固体，过滤洗涤得固相丙烯酸多元共聚物。本发明的丙烯酸多元共聚物及其制备方法及其在正极极片中的应用，提升碳包覆正极活性物质与粘结剂及导电剂之间的粘结作用，提高锂电池的安全性能和电性能。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种丙烯酸多元共聚物及其制备方法及其在正极极片中的应用。

背景技术

在锂离子电池中，常用的正极活性物质主有镍钴锰多元锂化物(LiNixMnyCozO₂，x+y+z=1)、钴酸锂(LiCoO₂)、磷酸铁锂(LiFePO₄)，但不同正极活性物质的锂离子电池其组成结构、负极活性材料及电解液的选用等方面差异较小，主要的差异体现在正极浆料的配方上，因而正极活性物质体系的选择和质量对锂离子电池的性能与价格起着决定性影响。

在正极浆料体系中，不同组分的极性表面能和色散表面能不同，从而影响颗粒间的相互作用强度，利用Fowkes方程计算不同物质间的附着功，附着功大小为：导电剂之间的附着功最大，导电剂与粘结剂的附着功次之，导电剂与活性物质间的附着功最小。由于一般正极活性物质与粘结剂间的附着功较弱，而导电剂与粘结剂间的附着功较强，使得导电剂不易达到理想的分散状态从而不能形成好的导电通路。

并且实际生产过程中，常采用碳包覆改性的正极活性物质来提升正极的电性能，但形成的非极性碳包覆层与极性粘结剂附着功更弱，进而影响正极极片的粘结作用。对此，可以通过增加粘结剂用量，提高正极活性物质与粘结剂及导电剂之间的附着功。粘结剂一般采用聚偏氟乙烯（PVDF）,导电剂一般采用导电炭黑，但随着非导电性高分子材料PVDF用量的增加，在一定程度上导致正极极片的内阻增大，影响电池的电芯性能等，需要在导电石墨含量和活性材料量之间进行折衷，才达到理想的性能。而PVDF用量降低时，导电炭黑与正极活性物质之间的粘结力较弱，容易发生分离团聚，从而导致触变恢复性较差，提供粘结作用不足，将导致正极活性物质从正极极片上脱落，但PVDF用量降低，有利于降低正极极片内阻，有利于提高电池的电芯性能。因而只有添加适量的PVDF，才能够使得正极极片得到最佳性能，提高正极极片生产效率，节约成本，增大效益优势。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：解决现有技术中碳包覆正极活性物质与粘结剂及导电剂之间的附着功弱，通过添加粘结剂用量提升碳包覆正极活性物质与粘结剂及导电剂之间的附着功，却造成电性能下降的技术问题。本发明提供一种丙烯酸多元共聚物及其制备方法及其在正极极片中的应用，采用本发明的方法制备得到的正极浆料，可以提升碳包覆正极活性物质与粘结剂及导电剂之间的附着功的同时，实现了提高锂离子电池碳包覆正极活性物质的用量及降低PVDF、N-甲基吡咯烷酮(NMP)使用量，在一定程度上提高了锂离子电池电性能、有利于提高正极极片生产效率，既节约的成本又减少了对环境污染等。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种丙烯酸多元共聚物的制备方法，包括以下步骤：S1、将乳化剂加入到去离子水中混合，得到乳液a，所述乳液a放置在带有搅拌机、通氮装置和温控仪的三口烧瓶中；S2、将引发剂加入到含有R1、R2和R3三种基团的丙烯酸酯单体混合物中，得到乳液b，并将乳液b通过恒压滴液漏斗滴加到乳液a中，得到乳液c；S3、将乳液c搅拌，且在冰水浴条件下进行超声细胞粉碎处理，取出静置至恢复室温，得到单体细乳液；S4、再通入氮气排出氧气，在恒温水浴中加热引发聚合反应，反应结束后降温加入对苯二酚，调节pH值到7，得到均匀稳定的丙烯酸多元共聚物乳液；S5、取丙烯酸多元共聚物乳液进行破乳沉淀，得到共聚物固体，过滤后用甲醇洗涤共聚物固体，再将得到的共聚物固体在室温且真空状态下烘干至恒重，得到固相的丙烯酸多元共聚物。