[发明专利]水性聚合物－异氰酸酯基电极复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种电极复合材料的制备方法，其特征在于，采用水溶液浇铸法或者采用水溶液混合与涂布法，各原料组份按照组份干质量百分比配比，采用3.0～15wt％的含羟基或羧基的水性聚合物、80.5～95.7wt％的电极活性颗粒、1.0～3.0wt％的导电助剂和0.3～1.5wt％的水乳化聚合异氰酸酯作为原料，制备水性聚合物－异氰酸酯基电极复合材料，包括如下步骤：

a.将水性聚合物和去离子水按照2:100的质量配比加入反应釜中，缓慢升温至60-90℃，机械搅拌1-2小时，使其变为分布均匀的水性聚合物溶液；

b.降温至50℃，并向在所述步骤a中制备的水性聚合物溶液中缓缓加入导电助剂，在超声波与机械搅拌的共同作用下，进行混合2-3小时，使其均匀分散在水性聚合物溶液中；

c.继续降温至30-40℃，将电极活性颗粒逐渐加入在所述步骤b中制备的水性聚合物与导电剂的混合溶液中，进行机械搅拌1-2小时，使活性颗粒分散于混合液中；

d.降温至不高于30℃，向所述步骤c制备的混合液中滴加水乳化聚合异氰酸酯，并搅拌15-30分钟，得到浆料；

e.将所述步骤d制备浆料涂布在不低于8μm厚的金属集流体上，然后进行三段干燥成型工艺：

先在40-60℃下干燥30-60分钟进行初始段干燥处理；然后于110-140℃下干燥20-50分钟进行中间阶段干燥处理；再在30-60℃下真空干燥60-120分钟进行末段干燥处理，得到负极电极片复合材料。

2.根据权利要求1所述电极复合材料的制备方法，其特征在于：原料组份水性聚合物、电极活性颗粒、导电助剂和水乳化聚合异氰酸酯按照组份干质量配比的比例为(3-6):90:3:1。

3.根据权利要求1所述电极复合材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤c中，继续降温至30-35℃，将电极活性颗粒逐渐加入水性聚合物与导电剂的混合溶液中，进行机械搅拌，使活性颗粒分散于混合液中。

4.根据权利要求1所述电极复合材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤e中，进行三段干燥成型工艺：

先在50-60℃下干燥45-60分钟进行初始段干燥处理；然后于110-140℃下干燥30-50分钟进行中间阶段干燥处理；再在30-60℃下真空干燥60-120分钟进行末干燥处理，得到负极电极片复合材料。

5.一种水性聚合物－异氰酸酯基电极复合材料，采用权利要求1所述电极复合材料的制备方法制备而成，其特征在于，所制备的水性聚合物－异氰酸酯基电极复合材料由含羟基或羧基的水性聚合物、电极活性颗粒、导电助剂和水乳化聚合异氰酸酯作为原料组份组合而成，各原料组份按照组份干质量百分比配比如下：

6.根据权利要求5所述水性聚合物－异氰酸酯基电极复合材料，其特征在于：所述水性聚合物是羧甲基纤维素、羧乙基纤维素、羧基丁苯乳液、聚乙烯醇、聚丙烯酸、海澡酸钠、乙酸乙烯酯的均聚与共聚乳液中的任意一种聚合物或任意几种聚合物的混合物。

7.根据权利要求5所述水性聚合物－异氰酸酯基电极复合材料，其特征在于：所述电极活性颗粒采用石墨、硅、锗、锡、过渡金属氧化物和纳米铁酸锌的任意一种材料或任意几种的混合物制成。

8.根据权利要求5所述水性聚合物－异氰酸酯基电极复合材料，其特征在于：所述导电助剂是炭黑、碳纤维、碳纳米片和镍粉的任意一种材料或任意几种材料的混合物。

9.根据权利要求5所述水性聚合物－异氰酸酯基电极复合材料，其特征在于：所述水乳化聚合异氰酸酯采用非离子表面活性剂改性的聚合多异氰酸酯。

10.根据权利要求5～9中任意一项所述水性聚合物－异氰酸酯基电极复合材料，其特征在于：由水性聚合物水溶液作为粘接材料，使其与水乳化聚合异氰酸酯形成交联粘接体系，并由水乳化聚合异氰酸酯交联电极颗粒和导电助剂形成牢固的化学联接结构，使水性聚合物水溶液、电极活性颗粒、导电助剂和水乳化聚合异氰酸酯形成具有三维网络结构的水性聚合物－异氰酸酯基电极复合材料。