[发明专利]环氧大豆油丙烯酸酯光固化粘结剂、锂硫电池正极和锂硫电池及其制备方法

说明书

本发明属于锂硫电池技术领域，具体涉及一种环氧大豆油丙烯酸酯光固化粘结剂、锂硫电池正极和锂硫电池及其制备方法。本发明的环氧大豆油丙烯酸酯光固化粘结剂以质量份计由如下原料组成：环氧大豆油丙烯酸酯60‑80份，丙烯酸酯单体10‑20份，含磷丙烯酸酯单体3‑7份，光引发剂3‑5份。本发明的环氧大豆油丙烯酸酯光固化粘结剂不仅可以有效提高电池放电比容量和库伦效率，而且具有优异的粘合性和导电性，能够有效应对充放电过程中的体积变化，从而有利于保持电极结构的完整性。同时，还可以有效吸附多硫化物，在一定程度上抑制多硫化物的“穿梭效应”，提高电池的循环寿命。

技术领域

本发明属于锂硫电池技术领域，具体涉及一种环氧大豆油丙烯酸酯光固化粘结剂、锂硫电池正极和锂硫电池及其制备方法。

背景技术

随着电子产品的迅猛发展，传统锂离子电池在对电子产品的高能量需求的满足上愈显乏力。因此，急需高能量储能体系。锂硫电池被认为是极具发展潜力的高性能电池。与传统锂离子电池正极相比，硫正极表现出能量密度高、价格低廉、低毒和环境友好的优势。然而，由于充放电过程中体积变化易造成正极结构损坏以及可溶性多硫化物的穿梭效应，严重阻碍了锂硫电池的商业化应用。

在锂硫电池正极中，粘结剂将浆料与集流体牢牢粘结在一起并保持正极结构完整性。粘结剂所占比例很低，但是其作用不可忽视。传统锂硫电池正极一般采用石油基粘结剂，制备过程中需要用到有毒溶剂N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)调节粘度，固化时间很长，同时较弱的粘结力难以应对锂硫电池充放电过程中的体积变化(锂硫电池充放电过程中的体积变化一般大于70％)。因此，有必要开发新的粘结剂以替代传统石油基粘结剂，以克服传统石油基粘结剂存在的问题。

发明内容

根据本发明的第一个方面，提供了一种环氧大豆油丙烯酸酯光固化粘结剂，以质量份计由如下原料组成：环氧大豆油丙烯酸酯(AESO)60-80份，丙烯酸酯单体10-20份，含磷丙烯酸酯单体3-7份，光引发剂3-5份。

在一些实施方式中，丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸异冰片酯(IBOMA)、二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)、丙烯酸羟乙酯(HEA)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)中的至少一种。

在一些实施方式中，含磷丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸磷酸单酯(PM-1)，甲基丙烯酸磷酸双酯(PM-2)，羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯(HEMAP)中的至少一种。

在一些实施方式中，光引发剂为苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦(819)，2-苯基苄-2-二甲基胺-1-(4-吗啉苄苯基)丁酮(369)，异丙基硫杂蒽酮(ITX)，2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮(1173)，2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦(TPO)，1-羟基环己基苯基甲酮(184)中的至少一种。

根据本发明的第二个方面，提供了上述的环氧大豆油丙烯酸酯光固化粘结剂的制备方法，将原料按配比加入有机溶剂中，搅拌均匀，即可。优选的，操作均在避光条件下进行。

在一些实施方式中，有机溶剂为无水乙醇、甲苯、丙酮、丁酮中的至少一种，有机溶剂的用量按照每0.1-0.3g原料(即环氧大豆油丙烯酸酯、丙烯酸酯单体、含磷丙烯酸酯单体和光引发剂)加入1mL有机溶剂。

根据本发明的第三个方面，提供了一种含有上述的环氧大豆油丙烯酸酯光固化粘结剂的锂硫电池正极。

根据本发明的第四个方面，提供了一种上述的锂硫电池正极的制备方法，包括以下步骤：

(1)向环氧大豆油丙烯酸酯光固化粘结剂中加入含硫活性物质、导电剂与溶剂，避光超声分散，得到正极浆料；

(2)将步骤(1)得到的正极浆料涂敷在集流体中，然后进行紫外光光固化，得到锂硫电池正极。