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耐高电压快充碳纳米管导电浆料分散剂

HNBR氢化丁腈改性

· 高电压快充锂电池辅材

 

电池的能量密度是电池电压和电池容量的函数,能量密度的提高通过提高电池电压或电池容量来实现,最简单最便捷的方式是通过提高电芯电压来实现,而在电池电压的提高过程中,不仅要求高电压的电极材料,同时需要整体环境均可以耐受高电压。

电极的制备通过浆料涂覆方法实现,为保证电极材料的良好分散性,需要在电极浆料中添加分散剂/降粘剂,分散剂/降粘剂可以长期保持电极材料颗粒的均匀分散和稳定,从而制备性能稳定的电极。然而,分散剂/降粘剂在电极浆料形成电极的过程中保留在电极中无法除去,分散剂/降粘剂可能在高电压下发生电化学氧化副反应,导致电池性能的劣化,甚至带来电池燃烧或爆炸等危险。目前常用的分散剂/降粘剂(如PVPK30、PEG400)已经成为制约高电压电池发展的一大障碍,如电池浆料中应用广泛的分散剂聚乙烯吡咯烷酮只能耐受4v的电压。因此,本领域需要开发出一种耐高电压的电池导电浆料分散剂,在保证浆料良好分散的同时耐受高电压下,保证电池良好储能性能和安全性能。

我们开发的氢化丁腈耐高电压分散剂,经过改性引入丙烯酸酯(如甲基丙烯酸甲酯)与苯乙烯基团,其中苯乙烯链段单元与导电碳纳米管结构相似,能够有效吸附导电碳纳米管,丙烯酸酯、丙烯腈链段单元易溶于常见的NMP等溶剂中。再通过合理合适调控改性氢化丁腈分子量,达到通过空间位阻分散和稳定导电碳纳米管,并且丙烯酸酯和丙烯腈具有良好的耐电氧化性,从而使分散剂能够耐受高电压。
将导电浆料制备成电极,用伏安曲线法测量耐电压性能。本发明的耐高压分散剂,在2.0-5.0v的电压范围内保持稳定,高于现有分散剂4v的耐受电压。
分散剂的分散效果用导电浆料稳定性评价,静置导电浆料30天,观察沉降情况,耐高压分散剂制备的浆料30天不沉降。

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