专利名称：锂离子电池正负极材料分散剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种分散剂，尤其是一种对锂离子电池正负极材料有较好分散效果的 分散剂。
背景技术：
锂离子电池由于具有能量密度高、工作电压高、应用温度范围宽、循环寿命长等 优点，而被广泛用作各种移动设备的电源，甚至在航空、航天、航海、汽车、医疗设备等领域 中逐步取代其他的传统电池，尤其是其高能量密度更是为移动设备的小型化做出了重要贡 献。锂离子电池制备过程中通常存在有效物质如导电碳、活性物质(如石墨、钴酸锂、 锰酸锂、锂镍钴锰等)的分散困难，导致电池的性能得不到充分发挥，影响了电池能量密度 提升以及锂离子电池在高低温、安全等领域的应用。为了克服上述缺陷，通常采用更好结构的正负极材料如二次粒子、碳包覆材料以 及纳米改性材料等，这样虽然能够改善电池的某些性能，但并不能显著改善电池的电化学 性能。电池的性能提高实际上与活性材料的有效分散及活性材料的表面修饰有关，电池制 备的工艺过程中既要将活性材料充分分散，又要不破坏活性材料本身的结构，更不能使活 性物质在分散过程中被打碎。活性材料如石墨的粒径通常为几个微米至十几个微米之间， 导电碳及纳米碳管的有效粒径更小，仅靠强化分散设备如高速分散机、乳化机、行星搅拌机 的搅拌强度并不能解决问题。有鉴于此，确有必要提供一种对锂离子电池正负极材料有较好分散效果的分散 剂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种分散效果较好的锂离子电池正负极材料分散剂，以 改善锂离子电池的性能。为了实现上述发明目的，本发明提供一种锂离子电池正负极材料分散剂，所述分 散剂中的表面活性剂为改性聚氧乙烯醚。所述改性聚氧乙烯醚的改性基团为脂肪醇、芳香醇、聚硅氧烷、芳香酸的一种或几 种。引入这些改性基团一方面用于电极浆料制备中，需要在保证加工性能的情况下尽量提 高活性物质的含量，高分子材料如CMC、SBR、PVDF的加入在浆料制备阶段主要是起悬浮活 性物质颗粒的作用，一般聚合物Binder的分子量在10万以上，而表面活性剂的分子量(Mw) 约在2000 10000，可以在单位添加量内提供更多的极性基团吸附在活性物质颗粒上，使 浆料的稳定性得到提高。同时多官能团的表面活性剂可以改善活性粉料如石墨的亲水亲电 解质性能，当极片干燥后残留于极片中，制备成电芯后还可以发挥活性物质与电解液的浸 润性能，从而提升电芯的电化学性能。所述改性聚氧乙烯醚的分子量为2000 10000，改性聚氧乙烯醚以分子量分布较
3窄为好，这种大小分子量的表面活性剂与溶剂的相溶性好，同时更易吸附于活性物质的表 面上，起到稳定浆料的作用，使用分子量分布窄的表面活性剂其CMC值(临界胶束浓度)较 小，可以尽量减少分散剂的添加量。所述改性聚氧乙烯醚中改性基团链段的分子量为200 5000，最佳为1000 2000。聚氧乙烯醚链段过长其流动状态对温度敏感，对贮存和运输均有不利影响；链段过短 则电化学性能不稳定，不能适用于锂离子电池过宽的工作窗口电压(3. 0 4. 2V)。所述分散剂中还包括溶剂、防霉剂和防锈剂。分散剂中四种物质的质量含量为改性聚氧乙烯醚15% 90%;溶剂5% 80%; 防霉剂 2% ；防锈剂 4%。所述溶剂为去离子水、N-甲基吡咯烷酮、醇类或醚类中的一种或几种，也可以是含 6 8个碳的芳香基、3 6个氮的氨基或6 10个碳的直链或支链羟基。所述防霉剂为长效多谱防霉剂。所述防锈剂为有机酸钠盐。相对于现有技术，本发明的分散剂具有以下优点1)添加方法简单，避免了对原 有电池制备工艺及设备的更换；幻分散效果好，对导电剂、活性材料均能达到极佳的分散 效果，缩短上述活性材料的分散时间；3)应用范围广，可应用于正/负极材料制备中，并对 水性体系和溶剂性体系均能适用；4)电化学性能稳定，在0 4. 5V电压内稳定力)可改善 电池的低温性能；6)可改善电池的安全性能，对过充、穿钉、侧压、重物冲击等安全测试均 有改善。
下面结合说明书附图和各个具体实施例，对本发明及其有益技术效果进行详细说 明，其中图1为本发明各实施例制备的浆料涂成极片后的扫描电镜(SEM)图片。图2为本发明实施例分散剂在负极中的循环伏安(CV)曲线。图3为图2的局部放大图。图4为本发明实施例分散剂在正极中的循环伏安(CV)曲线。
具体实施例方式本发明中的改性聚氧乙烯醚类分散剂是一类对电池正负极材料均有良好分散效 果的分散剂，具有良好的电化学性能，其一方面是作为分散剂主要成份的改性聚氧乙烯醚 的结构是可调节的，从而可以形成满足不同技术要求的产品；二是分散剂作为电极材料的 一种组成物质，其对电池其他的活性成分没有影响或具有一定的改进作用，因而满足更多 的需求。再一方面，锂离子电池由于还原电位低，很多助剂在低的还原电位下会发生分解， 从而会引起电池性能的劣化，通过添加改性聚环氧乙烯醚类分散剂可以有效解决上述缺 陷，使电池的电化学性能得到优化。本说明书所涉及的试剂及供应商如表1所示。表1、所用试剂及供应商明细
权利要求
1.一种锂离子电池正负极材料分散剂，其特征在于所述分散剂中的表面活性剂为改性聚氧乙烯醚。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池正负极材料分散剂，其特征在于所述改性聚氧 乙烯醚的改性基团为脂肪醇、芳香醇、聚硅氧烷、芳香酸的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池正负极材料分散剂，其特征在于所述改性聚氧 乙烯醚的分子量为2000 10000。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池正负极材料分散剂，其特征在于所述改性聚氧 乙烯醚改性基团链段的分子量为200 5000。
5.根据权利要求4所述的锂离子电池正负极材料分散剂，其特征在于所述改性聚氧 乙烯醚改性基团链段的分子量最佳为1000 2000。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的锂离子电池正负极材料分散剂，其特征在于 所述分散剂中还包括溶剂、防霉剂和防锈剂。
7.根据权利要求6所述的锂离子电池正负极材料分散剂，其特征在于分散剂中各成 分的质量百分含量为改性聚氧乙烯醚15% 90% ；溶剂5% 80% ；防霉剂 2% ； 防锈剂1% 4%。
8.根据权利要求6所述的锂离子电池正负极材料分散剂，其特征在于所述溶剂为去 离子水、N-甲基吡咯烷酮、醇类或醚类中的一种或几种，或是含6 8个碳的芳香基、3 6 个氮的氨基或6 10个碳的直链或支链羟基。
9.根据权利要求6所述的锂离子电池正负极材料分散剂，其特征在于所述防霉剂为 长效多谱防霉剂。
10.根据权利要求6所述的锂离子电池正负极材料分散剂，其特征在于所述防锈剂为 有机酸钠盐。
全文摘要
本发明公开了一种锂离子电池正负极材料分散剂，所述分散剂中的表面活性剂为改性聚氧乙烯醚。相对于现有技术，本发明的分散剂具有以下优点1)添加方法简单；2)分散效果好；3)应用范围广；4)电化学性能稳定；5)可改善电池的低温性能；6)可改善电池的安全性能，对过充、穿钉、侧压、重物冲击等安全测试均有改善。
文档编号H01M4/62GK102064326SQ20101059120
公开日2011年5月18日 申请日期2010年12月16日 优先权日2010年12月16日
发明者柳娜, 梅铭, 许瑞, 赖旭伦, 赵丰刚 申请人:东莞新能源电子科技有限公司