一種儲(chǔ)氫合金電極用聚乙烯醇粘合劑及其制備方法和應(yīng)用

本發(fā)明屬于粘結(jié)劑制備，尤其涉及一種儲(chǔ)氫合金電極用聚乙烯醇粘合劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、目前，電池電極常用粘合劑有水性粘合劑和油性粘合劑，儲(chǔ)氫合金電極用粘合劑為pva、cmc、ptfe、有機(jī)硅、導(dǎo)電粘合等，實(shí)際多使用pva、cmc等水溶性粘合劑作為電極粘合劑。

2、其中，油性粘合劑會(huì)使電解液對(duì)負(fù)極內(nèi)部合金粉的潤(rùn)濕性變差，而且使電極內(nèi)部電解液分配不均勻，降低了電化學(xué)反應(yīng)的表面積而且電解液向電極內(nèi)部的擴(kuò)散變困難，從而導(dǎo)致電極在充放電時(shí)極化增大，大電流放電性能降低。另外，油性粘合劑一般是電絕緣的，需要添加導(dǎo)電劑來(lái)使其具有導(dǎo)電功能，同時(shí)，一些有害的機(jī)溶劑也不利于環(huán)保。但是憎水型粘合劑一般耐堿性較好，電極循環(huán)過(guò)程中不會(huì)發(fā)生由于粘合劑粘結(jié)性能變差導(dǎo)致合金粉脫落而引起的容量衰退。

3、以水作為介質(zhì)的水性粘合劑可以解決上述許多問(wèn)題。一般而言，水性粘合劑歐姆阻抗小而且可使電解液與負(fù)極內(nèi)部的合金粉充分接觸，電化學(xué)反應(yīng)的有效表面積增加，電極內(nèi)阻核極化減少，電極的大電流放電性能較好。但是水性粘合劑穩(wěn)定性較差，在強(qiáng)堿液中往往發(fā)生溶脹而使粘結(jié)能力變差，隨著充放電循環(huán)的進(jìn)行，貯氫合金粉將從電極上脫落，致使電池容量降低，循環(huán)壽命也受到影響。而且水性粘合劑一般以水為介質(zhì)，在拉漿或涂膏式負(fù)極中，粘合劑中水和活性物質(zhì)中的一些活潑金屬和活性質(zhì)點(diǎn)發(fā)生反應(yīng)放熱，顯著降低活性物質(zhì)的性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種儲(chǔ)氫合金電極用聚乙烯醇粘合劑及其制備方法和應(yīng)用。其中，通過(guò)本發(fā)明制備得到的聚乙烯醇粘合劑，可以改善儲(chǔ)氫活性材料和集電器之間及在活性材料之間的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，促進(jìn)電極和電解質(zhì)之間良好接觸，減少粘合劑和活性物質(zhì)的反應(yīng)，提高其電化學(xué)性能，該粘合劑也可用于其它類型電池電極制備中。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明技術(shù)方案之一：

4、一種儲(chǔ)氫合金電極用聚乙烯醇粘合劑的制備方法，包括以下步驟：

5、向聚乙烯醇水溶液中加入丙三醇，加熱攪拌，再減壓蒸餾，得到所述親水性粘結(jié)劑。

6、優(yōu)選的，所述聚乙烯醇粘合劑中聚乙烯醇的添加量為聚乙烯醇和丙三醇兩者質(zhì)量之和的5％-8％。

7、優(yōu)選的，所述聚乙烯醇水溶液為通過(guò)向聚乙烯醇中加入水，再于90℃加熱攪拌得到。其中，聚乙烯醇(規(guī)格：pva?17-99)。

8、優(yōu)選的，所述聚乙烯醇和水的用量比為：(6-8)g∶50ml。

9、優(yōu)選的，所述制備方法還包括：

10、向所述減壓蒸餾后的溶液中加入交聯(lián)劑和離子導(dǎo)電劑，再加熱攪拌，得到所述親水性粘結(jié)劑。

11、有益效果：本發(fā)明對(duì)聚乙烯醇型粘合劑進(jìn)行改性處理，選用非水溶劑制備聚乙烯醇溶液后，再添加不同比例的交聯(lián)劑、離子導(dǎo)電劑，通過(guò)對(duì)比測(cè)試，制備出粘合劑顯著改善了上述聚乙烯醇粘合劑的缺點(diǎn)。

12、優(yōu)選的，所述交聯(lián)劑和離子導(dǎo)電劑的添加量均為聚乙烯醇和丙三醇兩者質(zhì)量之和的2％。

13、優(yōu)選的，所述交聯(lián)劑為順丁烯二酸酐；

14、所述離子導(dǎo)電劑為氯化亞錫。

15、有益效果：在本發(fā)明非水pva粘合劑(儲(chǔ)氫合金電極用聚乙烯醇粘合劑)中，聚乙烯醇/丙三醇粘合劑在制得電極片干燥后，有脫粉現(xiàn)象，加入順丁烯二酸酐后，不僅可以解決脫粉現(xiàn)象，而且可以提高合金電極的循環(huán)穩(wěn)定性；

16、離子導(dǎo)電劑的加入可以改善粘合劑的導(dǎo)電性能，但一般固體導(dǎo)電劑如炭黑等加入量較大，對(duì)粘合劑的性能影響較大；而加入少量的氯化亞錫不僅能提高粘合劑的導(dǎo)電性，而且可以改善儲(chǔ)氫合金電極放電容量。

17、優(yōu)選的，所述加熱攪拌的溫度為100-120℃，時(shí)間為1h。

18、本發(fā)明技術(shù)方案之二：

19、一種聚乙烯醇粘合劑，由上述制備方法制備得到。

20、本發(fā)明技術(shù)方案之三：

21、上述聚乙烯醇粘合劑在制備儲(chǔ)氫合金電極中的應(yīng)用。

22、優(yōu)選的，所述聚乙烯醇粘合劑的添加量為鎂基儲(chǔ)氫合金粉質(zhì)量的25-75％。

23、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果：

24、現(xiàn)有的聚乙烯醇粘合劑一般都是以水為溶劑，本發(fā)明制得到的聚乙烯醇型粘合劑以丙三醇為溶劑，具體制備過(guò)程為：向聚乙烯醇中先加入水，加熱，然后選用非水溶劑(丙三醇)，減壓蒸餾除去水后，便可制備得非水聚乙烯醇粘合劑，再根據(jù)實(shí)際需求可以添加不同比例的交聯(lián)劑和離子導(dǎo)電劑，制備得到的粘合劑具有優(yōu)異的穩(wěn)定性，在強(qiáng)堿液中也可以穩(wěn)定使用，且由于不含有水分，因此不會(huì)與電極材料中的活潑金屬和活性質(zhì)點(diǎn)發(fā)生反應(yīng)放熱，進(jìn)而不會(huì)顯著降低活性，保證了儲(chǔ)氫合金電極的放電容量和循環(huán)穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種儲(chǔ)氫合金電極用聚乙烯醇粘合劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種儲(chǔ)氫合金電極用聚乙烯醇粘合劑的制備方法，其特征在于，所述聚乙烯醇水溶液為通過(guò)向聚乙烯醇中加入水，再于90℃加熱攪拌得到；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種儲(chǔ)氫合金電極用聚乙烯醇粘合劑的制備方法，其特征在于，所述聚乙烯醇粘合劑中的聚乙烯醇的添加量為聚乙烯醇和丙三醇兩者質(zhì)量之和的5％-8％。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種儲(chǔ)氫合金電極用聚乙烯醇粘合劑的制備方法，其特征在于，所述制備方法還包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種儲(chǔ)氫合金電極用聚乙烯醇粘合劑的制備方法，其特征在于，所述交聯(lián)劑和離子導(dǎo)電劑的添加量均為2wt.％。

6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的一種儲(chǔ)氫合金電極用聚乙烯醇粘合劑的制備方法，其特征在于，

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種儲(chǔ)氫合金電極用聚乙烯醇粘合劑的制備方法，其特征在于，所述加熱攪拌的溫度為100-120℃，時(shí)間為1h。

8.一種聚乙烯醇粘合劑，其特征在于，由權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的制備方法制備得到。

9.如權(quán)利要求8所述的聚乙烯醇粘合劑在制備儲(chǔ)氫合金電極中的應(yīng)用。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的聚乙烯醇粘合劑在制備儲(chǔ)氫合金電極中的應(yīng)用，其特征在于，所述聚乙烯醇粘合劑的添加量為25-75wt.％。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種儲(chǔ)氫合金電極用聚乙烯醇粘合劑及其制備方法和應(yīng)用，屬于粘結(jié)劑制備技術(shù)領(lǐng)域，該制備方法為：向聚乙烯醇水溶液中加入丙三醇，加熱攪拌，再減壓蒸餾，得到所述親水性粘結(jié)劑。通過(guò)該方法制備的聚乙烯醇能夠更好地溶解在丙三醇中，且通過(guò)減壓蒸餾除去水分，使得該粘結(jié)劑不會(huì)與活性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，保證了活性物質(zhì)的穩(wěn)定性，進(jìn)一步提高了由該粘結(jié)劑制備得到的儲(chǔ)氫合金電極的電化學(xué)性能。

技術(shù)研發(fā)人員：郭振福,高貴軍,楊曉民,米紅坤,張?chǎng)卧?張博,閆子浩,李佳涵,李曉彤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：河北北方學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30