[发明专利]一种可阻燃锂电池正极粘接剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种可阻燃锂电池正极粘接剂及其制备方法。制备方法包括先采用酯化亲溶剂链段，再通过可逆加成断裂链转移聚合制备而成，获得包裹有阻燃剂的微胶囊粘接剂。本发明先采用酯化亲溶剂链段，再通过可逆加成断裂链转移聚合制备而成，获得包裹有阻燃剂的微胶囊粘接剂，如此将阻燃剂包裹在正极粘接剂微胶囊中，在高温(＞120℃)下，连接亲溶剂链段与疏溶剂链段的三硫酯基团会在高温下裂解，微胶囊的两亲性被破坏，从而释放阻燃剂进行阻燃；同时，三硫酯基团及其裂解后的产物，均可以与高价金属离子发生络合，从而阻止高价金属离子与电解液之间的反应，可以提高电池的常规循环性能。

技术领域

本发明涉及锂电池粘接剂技术领域，尤其是涉及了一种可阻燃锂电池正极粘接剂及其制备方法。

背景技术

储能载体中，二次电池(充电电池)的锂离子电池扮演着重要的角色。锂电池在充放电过程中，Li⁺在两个电极之间往返嵌入和脱嵌，被形象地称为“摇椅电池”，具有平均放电电压高、比能量大、能量密度高、自放电率小、循环寿命长、清洁无污染、质量轻、体积小、无记忆效应等特点。随着锂电池行业的飞速发展，对锂电池的各项性能要求也逐渐提高。近年来，锂电池中的动力电池的安全事故时有发生，公众对于动力电池的安全性能也逐渐重视。由于动力电池具有能量密度高的特点，在使用过程中，由外界带来的影响(如过充、穿刺、碰撞等)都会诱发电池内部温度升高，从而导致电池热失控。为解决这一问题，动力电池会设置安全阀，设计初衷在于内部压力过大时，安全阀会打开从而达到释放电池内部压力的目的。但是，在实际使用过程中。安全阀经常无法第一时间打开，造成安全措施启动的延迟，从而会对电池造成损伤甚至发生安全事故。而现有公开技术中，会有以下方案提高安全性能：①添加高闪点溶剂(氟代溶剂、砜类溶剂、环装羧酸酯的一种或几种)。但这些物质会影响负极表面成膜，进而影响电池的循环性能；②添加阻燃剂(磷酸三甲酯、磷酸三苯酯等)来提高安全性能。但磷酸系阻燃剂如果自由游离在电池中，会剥离石墨负极并与嵌锂态石墨发生反应，从而对电池性能产生影响。最近，也有借助于聚酰亚胺材料进行阻燃，可达到较好安全性能，但造价昂贵，不利于工业化发展。

为了避免阻燃剂在电池中自由游离时对石墨负极产生负面影响，如又如中国发明专利CN105742733A公开了一种增强锂离子电池安全性的方法，包括如下步骤：微胶囊的制备，微胶囊包括囊芯部分和囊壳部分，囊芯部分包裹于囊壳部分的内部，囊芯部分为锂离子用的阻燃剂，将阻燃剂包裹于囊壳部分的内部形成微胶囊；将微胶囊混到含有隔离膜保护剂的溶液中；将混有微胶囊的溶液均匀涂覆在隔离膜表面，烘干后作为锂离子电池隔离膜使用；将处理后的隔离膜通过卷绕或叠片方式组装应用到锂离子电池中。将阻燃剂包裹于微胶囊中并固定在隔离膜表面，既不影响电解液粘度，保证了电池的倍率及低温性能；发生热失控时，能更迅速地对电池做出保护反应，对电池安全性地提升效果更加显著。但是，上述方法步骤繁琐，制备出微胶囊后还要混合入有隔离膜保护剂中再涂覆到隔离膜表面，隔膜上的涂覆树脂容易堵孔；而且上述方法还增加了隔离膜的内阻，影响锂离子传输，影响电池的倍率性能及低温性能；在电池的常规循环中，正极材料在脱锂时其金属离子会由低价变为高价，高价的金属离子因还原性较强容易与电解液发生反应，从而造成电池循环性能降低生不利影响。

发明内容

为了更好地解决上述技术问题，本发明提供一种可阻燃锂电池正极粘接剂及其制备方法。

第一方面，一种可阻燃锂电池正极粘接剂的制备方法，其包括以下步骤：先采用酯化亲溶剂链段，再通过可逆加成断裂链转移聚合制备获得包裹有阻燃剂的微胶囊粘接剂。

在本发明中，所述采用酯化亲溶剂链段具体包括以下步骤：按以下重量份准备原料：20～40份链转移剂，90～550份分子量1000～5000亲溶剂链段，20～40份脱水剂，1～5份催化剂和500～1500份无水二氯甲烷；将上述原料混合搅拌，旋蒸浓缩后，加入正己烷中通过沉淀反应收集聚合物；将聚合物重新溶解浓缩在二氯甲烷溶液中，过柱提纯，洗脱液浓缩后，真空干燥得到黄色粉末。