[发明专利]一种海藻酸镁锂的制备方法及应用

说明书

本发明提出了一种海藻酸镁锂的制备方法及应用，包括以下步骤(1)褐藻碱消化制备海藻酸；(2)将海藻酸与一定比例的氢氧化锂、氢氧化镁同时发生液态中和反应，反应40‑60min，调节溶液PH为5‑6，离心、干燥、粉碎，制备的海藻酸镁锂，作为粘结剂和锂源，应用于锂离子电池正负极材料的制备，其中海藻酸镁锂用量为锂电池正负极材料重量的5％‑20％。解决现有技术中海藻酸盐作为锂离子电池粘结剂存在的导电性不好、PH调节能力较差的技术问题。本发明制备工艺设计合理，制得的海藻酸镁锂能够提供锂源，导电性能显著提高，还可以调节正负极材料PH值。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种海藻酸盐的制备方法及应用，具体涉及一种海藻酸镁锂的制备方法及应用。

背景技术

锂离子电池，是二次可逆电池。由于具有高比容量、高循环寿命、体小质轻、无记忆效应等优点，锂离子电池是目前综合性能最好的电池体系，也一直是最有效的储能设备之一。目前，它们已经广泛应用于各种便携式设备，电动汽车，军用材料和能源存储系统(ESS)等各个领域。

目前，电池的研究主要集中在电极的活性物质的制备方面，很少关注电极非活性成分，比如说粘结剂。目前许多研究表明电池的许多重要特性包括稳定性与不可逆容量的损失，很多程度上与粘结剂有关。粘结剂的主要作用包括保证活性物质制浆时的均匀性和安全性，对活性物质颗粒间起到粘结作用以及将活性物质粘结在集流体上，从而提高锂离子电池的循环稳定性能和倍率性能。对粘结剂的选择要求其在烘干过程中的具有热稳定性，能够被电解液润湿且不发生反应不易燃烧，具有较高的离子电子导电性，价格低廉用量少等。褐藻胶是海藻工业中产量最大，品种最多，用途最广的产品，褐藻胶包括水溶性海藻酸钠、海藻酸钾、海藻酸锂、海藻酸铵等碱金属盐类和水不溶性褐藻酸及其与二价以上金属离子结合的褐藻酸盐类。

海藻酸盐作为锂离子电池粘结剂，具有水溶无毒，不易降解，粘结力强。而且其极性强，有利于确保粘结剂与活性物质颗粒之间的作用及与铜箔底物的强烈吸附性。海藻酸盐的羧基是自然存在的，在分子中的分布比较均匀，也更有利于形成SEI膜。然而，水溶性海藻酸一价金属盐(包括海藻酸钠、海藻酸钾、海藻酸铵时)由于其单分子链结构，导电性不好，PH调节能力较差，无法达到理想要求。虽然根据现有技术申请号CN201810736285.3的“一种高能量锂电池负极浆料及其制备方法”的发明专利公开了“所述粘结剂为海藻酸钠，交联剂为含二价金属阳离子的水溶液，缓冲液为pH值为2-5”的技术方案，其中阳离子为钙离子和锶离子。虽然有一定作用，但是操作繁琐，且形成的海藻酸钙和海藻酸锶柔韧性不好，不能提供锂源，使用范围有一定局限性，只能用做负极极片的粘结剂。

发明内容

本发明提供了一种海藻酸镁锂的制备方法及应用，解决现有技术中海藻酸盐作为锂离子电池粘结剂存在的导电性不好、PH调节能力较差的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种海藻酸镁锂的制备方法，包括以下步骤：

(1)褐藻碱消化制备海藻酸；

(2)将海藻酸与一定比例的氢氧化锂、氢氧化镁同时发生液态中和反应，反应40-60min，调节溶液PH为5-6，离心、干燥、粉碎，得到海藻酸镁锂，其中氢氧化锂、氢氧化镁的总重量为海藻酸重量的8％-16％。褐藻包括海带、巨藻或墨角藻属等。

作为优选，所述步骤(1)碱的质量百分数为15％—20％，消化温度为60-65℃。

作为优选，所述步骤(2)氢氧化锂、氢氧化镁的重量份数为2:8-8:2。

作为优选，所述步骤(2)氢氧化锂、氢氧化镁的重量份数为4:6。

作为优选，所述步骤(2)液态中和反应的溶剂为酒精水溶液，体积百分浓度为60％-85％。