[发明专利]羧甲基纤维素锂、制备方法及其应用

说明书

本申请公开了一种羧甲基纤维素锂、制备方法及其应用。本申请中，所述的制备羧甲基纤维素锂的方法包括步骤(1)将溶剂、氢氧化锂和纤维素混合形成混合液；和(2)用醚化剂处理步骤(1)所得的混合液形成羧甲基纤维素锂；其中，所述的纤维素和所述的溶剂重量比为1:9～1:30。本发明的相对于现有技术的积极效果在于：本发明所述的方法制备的羧甲基纤维素锂取代均一性高，不易产生凝胶颗粒，对负极浆料分散和增稠效果更好，所得负极浆料的均一性好。此外，本发明所述的方法制备的羧甲基纤维素锂应用于锂离子电池，所得锂离子电池容量发挥能力更强，内部阻抗更低，高低温放电能力和倍率充电能力更好。

技术领域

本发明实施例涉及锂离子电池领域，特别涉及一种纤维素锂、制备方法及其应用。

背景技术

锂离子电池负极制备时常使用羧甲基纤维素锂作为水性增稠剂，分散负极活性材料和导电剂，辅助粘结负极活性材料和集流体，并起增稠作用以防止负极浆料沉降。相比羧甲基纤维素钠，羧甲基纤维素锂作为增稠剂能够有效提高电池中自由移动的锂离子的数量，减小锂离子到活性材料表面扩散的距离，提升正负极材料脱嵌锂的效率，并提高电池的充放电容量和循环性能。

现有技术中制备羧甲基纤维素锂的方法主要为淤浆法，淤浆法的制备工艺中，碱化和醚化的反应介质是有机溶剂。公开号为CN111423518A的申请文本中公开了一种锂离子电池粘结剂羧甲基纤维素盐的合成方法，该方法采用高浴比淤浆法(溶剂：纤维素5:1)生产羧甲基纤维素盐，利用氢氧化钠的高碱度先形成碱纤维素，打开分子链，再与氢氧化锂，氯乙酸反应制备羧甲基纤维素钠和羧甲基纤维素锂。但发明人通过研究发现该方法需要两次加入不同的碱处理纤维素，反应步骤多，制备工艺复杂，且制备的羧甲基纤维素锂取代均一性较低，易产生凝胶颗粒，对负极浆料的分散和增稠效果变差，影响负极浆料的均一性，进而影响成品锂离子电池的容量发挥能力、内部阻抗、高低温放电能力和倍率充电能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种反应步骤少，制备工艺简单的羧甲基纤维素锂的制备方法以及该方法制备的羧甲基纤维素锂，使用该方法制备的羧甲基纤维素锂取代均一性高，不易产生凝胶颗粒，对负极浆料的分散和增稠效果好。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种羧甲基纤维素锂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将溶剂、氢氧化锂和纤维素混合形成混合液；和

(2)用醚化剂处理步骤(1)所得的混合液形成羧甲基纤维素锂；

其中，步骤(1)中，所述纤维素和所述溶剂的质量比为1:9～1:40。

可以理解地，由于上述制备方法中所述的碱化剂和醚化剂对长链或者短链的纤维素上的羟基的取代过程并无选择性差异，因此，所有分子量范围的纤维素均可使用本方法得到所述的高取代均一性的羧甲基纤维素锂。但较佳地，步骤(1)中，所述的纤维素的分子量为 400000～1000000；所述的纤维素的聚合度为2500～6500。

步骤(1)中，所述的溶剂可以为本领域合成羧甲基纤维素锂所用的常规溶剂，优选地，所述的溶剂为有机溶剂，或有机溶剂和水的混合物；更优选地，所述的溶剂为有机溶剂和水的混合物。作为优选，所述的有机溶剂选自C_1～4醇，或者，C_1～4醇和甲苯的混合物；所述的 C_1～4醇为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇或仲丁醇，优选为乙醇、正丙醇或异丙醇。

所述的溶剂，各组分间的比例不作限定，实现相溶即可。

在一些优选的方案中，所述的溶剂为异丙醇、甲苯和水的混合物，所述的异丙醇、甲苯和水的质量比为a:b:c，其中，a为40～60，b为5～20，c为40～60，且a+b+c＝100。所述的异丙醇、甲苯和水的质量比优选为45:10:45、40:15:45、50:5:45或55:5:40，更优选为50:5:45。