[发明专利]一种锂电池用羧甲基纤维素锂的制备方法

说明书

本发明为锂电池能源材料领域，主要是制备一种锂电池用羧甲基纤维素锂，提高锂的含量，增加溶液粘度，使其能够用于锂电池。具体内容主要包括A：制备羧甲基纤维素氢。1、纤维素碱的制备：将氢氧化钠水溶液、水、有机溶剂、天然纤维素放入捏合机制备纤维素碱。2、加入一定量的醚化剂反应。醚化剂与碱纤维素反应生成羧甲基纤维素钠后，与过量的醚化剂反应生成羧甲基纤维素氢。B：羧甲基纤维素锂的制备。1、将洗涤后的羧甲基纤维素氢分散在一定浓度的有机溶剂与水的体系中，加入Li2CO3，反应一段时间后析出、中和、洗涤、烘干，得到羧甲基纤维素锂。

技术领域

本发明属于能源材料领域，涉及一种含锂的高分子的制备方法，具体涉及一种锂电池用羧甲基纤维素锂的制备方法。

背景技术

随着移动终端(手机、平板等)、新能源汽车等行业的快速发展，对电池的需求呈现出爆炸性的增长。同时对电池也提出了一系列的要求来满足性能不断的提升，如：提高电池的能量密度、减少低温下的电阻、大电流充放电后仍能保持稳定等。

因锂离子电池具有工作电压高、能量密度高、循环寿命长、无记忆以及无害于环境，所以在移动终端、新能源汽车中锂离子电池得到广泛的应用。锂离子电池的负极中应用最广泛的为石墨体系，石墨粉通过粘合剂被涂覆在铜箔上进而进行充放电。涂覆过程中采取不同的工艺分为油性体系与水性体系。其中，油性体系常用的粘合剂为聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTEF)，此工艺在生产过程中，需要用到有毒溶剂，对人体和环境有害，所以被逐渐替代。而水性体系很好的解决了上述的问题。目前，用在水性体系中的粘结剂主要有羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶乳液、聚丙烯酸、海藻酸钠等。

羧甲基纤维素锂是在近期被发掘出来的一种功能性增粘剂。其除了本身在水性体系中具有增粘的效果外，更为重要的是：其可以为充放电过程中提供锂离子。石墨粘附在铜箔后，经过烘干、挤压、包装后形成电池负极，采用羧甲基纤维素锂作为增粘剂，使石墨体系的间隙中有了锂离子，因此充放电过程中的电阻更小，其充放电的比容量、倍率更大。因此，羧甲基纤维素锂作为一种功能性的增粘剂，在锂离子电池的应用中越来越受到重视。

在CN105330751A专利中，介绍了一种羧甲基纤维素锂的制备方法。其特征在于：先制备羧甲基纤维素钠，再加入强酸酸化制备羧甲基纤维素氢，后再加入氢氧化锂中和来制备羧甲基纤维素锂。上述工艺存在的问题：1、对设备要求高。应用到电池中的增粘剂，对其铁的含量有明确上限的要求，反应过程中使用的强酸，务必会使铁制容器产生较大的腐蚀，增加成品样中铁的含量。2、生产成本高。随着对锂资源需求量的激增，近几年锂相关产品的价格都很高，是生产过程中必须要考虑的一个最重要的成本因素。而单水氢氧化锂比碳酸锂的价格高出30％-50％。且由于分子量的不同，在提供相同质量的锂量时，单水氢氧化锂所需的价格更高。

在CN106336461B专利中，介绍了一种羧甲基纤维素锂的制备方法。其特征在于：使用氢氧化锂碱化纤维素，再加入醚化剂进行醚化，醚化结束后再加入氢氧化锂进行反应，后经中和、洗涤、烘干、粉碎得到羧甲基纤维素锂。上述工艺存在的问题：1、反应不完全。氢氧化锂的碱性、水溶性远不及氢氧化钠，会使纤维素的碱化过程不完全，最终导致产品质量问题。2、生产成本高。使用氢氧化锂碱化纤维素，碱化后的锂离子最终会进入废水体系，大大增加了生产的成本，同时也对污水处理提出了更高的要求。

发明内容

本发明针对背景技术中的不足，提供了一种锂电池用羧甲基纤维素锂的制备方法。

本发明为解决背景技术中的问题，采用以下技术方案，一种锂电池用羧甲基纤维素锂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1碱化溶液配制：配制30-50％氢氧化钠水溶液；配制70-95％的乙醇水溶液，将两种溶液加入搅拌机中搅拌均匀；

S2碱化：将碱化溶液输送至捏合机中，控制温度在10-30℃；将纤维素短纤维原料加入碱化溶液中，通氮气保护，在捏合机中碱化30-120min；