一种淤浆法制备锂电池用CMC的生产工艺的制作方法

本申请涉及高分子化学技术的领域，尤其是涉及一种淤浆法制备锂电池用cmc的生产工艺。

背景技术：

1、粘结剂是在锂离子电池的电极片中连接活性物质(正/负极活性材料)、导电剂和电极集流体的高分子化合物，是电池材料中技术含量较高的附加值材料。目前，锂离子电池生产普遍采用聚偏氟乙烯作为粘结剂，但聚偏氟乙烯具有易被电解质溶胀、机械性能不理想、价格较贵、使用有机溶剂易造成环境污染等缺点。

2、水溶性的粘结剂羧甲基纤维素钠(cmc)作为聚偏氟乙烯的替代品用于电极材料，可避免n-甲基吡咯烷酮的使用，降低成本，减少环境污染；同时，cmc材料具有较好的热稳定性、导电性、电化学特性，用于天然石墨、中间相炭微球、钛酸锂、锡基硅基负极材料和磷酸铁锂正极材料等不同类型的电极材料中，可使电池容量、循环稳定性、循环寿命较使用聚偏氟乙烯时有所提升。

3、常用的cmc制备方法包括水媒法、溶媒法、淤浆法等，淤浆法是生产幾甲基纤维素钠的最新工艺，可以生产出具有更高纯度的羧甲基纤维素钠。但现有技术中，用于锂电池做粘结剂的cmc材料粘结性能不稳定，电化学性能较差，从而影响了电池的性能。

技术实现思路

1、为了提高锂电池用cmc的粘结性能，本申请提供一种淤浆法制备锂电池用cmc的生产工艺。

2、本申请提供的一种淤浆法制备锂电池用cmc的生产工艺采用如下的技术方案：

3、一种淤浆法制备锂电池用cmc的生产工艺，包括以下步骤：

4、s1.将棉浆粕原料粉碎至微米大小备用；将氢氧化钠和异丙醇水溶液按重量比(1.3-1.5)：1混合均匀后作为溶液1；将氯乙酸和异丙醇水溶液按重量比(1.5-2.5)：1混合均匀后作为溶液2；

5、s2.将棉浆粕微粉材料加入到溶液1中搅拌均匀，升温至20-40℃后，通入氮气保护，进行碱化反应，反应10-15min后，加入交联剂a，交联反应25-35min，得到混合产物；

6、s3.将溶液2加入到s2得到混合产物中，搅拌均匀，升温到65-85℃进行醚化反应，反应20-50min后，降温至50-60℃，加入交联剂b，交联反应25-45min；冷却后得到粗产物；

7、s4.向粗产物中加入盐酸进行中和，调节粗产物的ph值至6.5-8.5，然后将粗产物进行离心，分离出异丙醇；随后采用乙醇溶液对粗产物进行多次洗涤，经干燥、粉碎筛分后，得到锂电池用cmc。

8、通过采用上述技术方案，在碱化反应后采用交联剂a进行第一次交联反应，在醚化反应后又采用交联剂b进行第二次交联反应；通过分别采用交联剂a和交联剂b分别进行交联反应，制得交联的cmc，有效提高了cmc的取代度，降低了氯含量，同时还有效增强了cmc的粘度，适用于锂电池中。

9、优选的，所述s2中棉浆粕微粉材料和溶液1的重量比为1：(9-15)。

10、优选的，所述s2中交联剂a为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯，加入量为棉浆粕微粉0.3-1.5％。

11、通过采用上述技术方案，采用甲基丙烯酸二甲氨基乙酯作为交联剂a，交联剂的活性较高，与纤维素的羟基反应比较快，由于碱化过程对碱纤维素进行微交联，碱化过程中碱对纤维素的破坏作用较大，使纤维素聚合度降低，加入交联剂使其破坏的大分子重新链接，提高了纤维素的取代度，提高了分子量，有效提高cmc的粘结强度和稳定性。

12、优选的，所述s3中加入的溶液2与棉浆粕微粉材料的重量比为(1.5-3):1。

13、优选的，所述交联剂b为纳米二氧化硅/甲基丙烯酸二甲氨基乙酯复合材料，加入量为棉浆粕微粉0.3-1.5％。

14、通过采用上述技术方案，采用纳米二氧化硅/甲基丙烯酸二甲氨基乙酯复合材料作为交联剂b，在醚化反应后进行交联反应，纳米二氧化硅/甲基丙烯酸二甲氨基乙酯复合材料不仅交联活性高，且可以有效提高纤维素的取代度，提高纤维的分子量，增强cmc的粘度。

15、优选的，所述交联剂b纳米二氧化硅/甲基丙烯酸二甲氨基乙酯复合材料，由以下重量份原料制得：2-6份预处理的的纳米二氧化硅、0.5-0.7份甲基丙烯酸二甲氨基乙酯。

16、优选的，所述交联剂b纳米二氧化硅/甲基丙烯酸二甲氨基乙酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

17、取2-6份预处理的二氧化硅分散在甲苯中，超声分散10-14min，然后滴加0.5-0.7份甲基丙烯酸二甲氨基乙酯，抽真空，通入氮气保护，于90-100℃下反应30-50h，反应结束后，经离心分离得到所述交联剂b纳米二氧化硅/甲基丙烯酸二甲氨基乙酯复合材料。

18、优选的，所述预处理的纳米二氧化硅的制备方法，包括以下步骤：取2-6份纳米二氧化硅和4-6份功能剂，分散在100-120份的甲苯中，抽真空后，通入氮气保护，超声分散l0-14min后，加热至90-100℃，反应5-7h；反应结束后用甲苯进行洗涤，然后经离心分离出预处理的纳米二氧化硅。

19、优选的，所述功能剂为甲苯-2，4-二异氰酸酯。

20、综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

21、1.通过采用上述技术方案，在碱化反应后采用交联剂a进行第一次交联反应，在醚化反应后又采用交联剂b进行第二次交联反应；通过分别采用交联剂a和交联剂b分别进行交联反应，制得交联的cmc，有效提高了cmc的取代度，降低了氯含量，同时还有效增强了cmc的粘度，适用于锂电池中；

22、2.通过采用上述技术方案，采用甲基丙烯酸二甲氨基乙酯作为交联剂a，交联剂的活性较高，与cmc的羟基反应比较快，在碱化过程对碱纤维素进行微交联，碱化过程中碱对纤维素的破坏作用较大，使纤维素聚合度降低，加入交联剂使其破坏的大分子重新链接，提高了cmc的取代度，提高了分子量，有效提高cmc的粘结强度和稳定性；

23、3.通过采用上述技术方案，采用纳米二氧化硅/甲基丙烯酸二甲氨基乙酯复合材料作为交联剂b，在醚化反应后进行交联反应，纳米二氧化硅/甲基丙烯酸二甲氨基乙酯复合材料不仅交联活性高，且可以有效提高纤维素的取代度，提高纤维的分子量，增强cmc的粘度。

技术特征：

1.一种淤浆法制备锂电池用cmc的生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种淤浆法制备锂电池用cmc的生产工艺，其特征在于：所述s2中棉浆粕微粉材料和溶液1的重量比为1：（9-15）。

3.根据权利要求1所述的一种淤浆法制备锂电池用cmc的生产工艺，其特征在于：所述s2中交联剂a为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯，加入量为棉浆粕微粉0.3-1.5%。

4.根据权利要求1所述的一种淤浆法制备锂电池用cmc的生产工艺，其特征在于：所述s3中加入的溶液2与棉浆粕微粉材料的重量比为（1.5-3）:1。

5.根据权利要求1所述的一种淤浆法制备锂电池用cmc的生产工艺，其特征在于：所述交联剂b为纳米二氧化硅/甲基丙烯酸二甲氨基乙酯复合材料，加入量为棉浆粕微粉0.3-1.5%。

6.根据权利要求5所述的一种淤浆法制备锂电池用cmc的生产工艺，其特征在于：所述交联剂b纳米二氧化硅/甲基丙烯酸二甲氨基乙酯复合材料，由以下重量份原料制得：2-6份预处理的的纳米二氧化硅、0.5-0.7份甲基丙烯酸二甲氨基乙酯。

7.根据权利要求5所述的一种淤浆法制备锂电池用cmc的生产工艺，其特征在于：所述交联剂b纳米二氧化硅/甲基丙烯酸二甲氨基乙酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种淤浆法制备锂电池用cmc的生产工艺，其特征在于：所述预处理的纳米二氧化硅的制备方法，包括以下步骤：取2-6份纳米二氧化硅和4-6份功能剂，分散在100-120份的甲苯中，抽真空后，通入氮气保护，超声分散l0-14min后，加热至90-100℃，反应5-7h；反应结束后用甲苯进行洗涤，然后经离心分离出预处理的纳米二氧化硅。

9.根据权利要求8所述的一种淤浆法制备锂电池用cmc的生产工艺，其特征在于：所述功能剂为甲苯-2，4-二异氰酸酯。

技术总结
本申请公开了一种淤浆法制备锂电池用CMC的生产工艺，涉及高分子化学技术领域，包括以下步骤：将棉浆粕微粉材料加入到氢氧化钠和异丙醇水溶液的混合物中搅拌均匀，升温后，通入氮气保护，进行碱化反应，反应结束后，加入交联剂A，进行交联反应，得到混合产物；将氯乙酸和异丙醇水溶液加入到混合产物中，搅拌均匀，升温后进行醚化反应，反应结束后，降温，加入交联剂B，进行交联反应；冷却后得到粗产物；向粗产物中加入盐酸进行中和，调节粗产物的pH值，然后将粗产物进行离心，分离出异丙醇；随后采用乙醇溶液对粗产物进行多次洗涤，经干燥、粉碎筛分后，得到锂电池用CMC。本申请提供的锂电池用CMC具有较高的粘度、较高的取代度以及较低的氯含量。

技术研发人员：丁长光
受保护的技术使用者：山东扬子生物科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15