CN111342048A - 一种粘结剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种粘结剂及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN111342048A
CN111342048A CN202010138328.5A CN202010138328A CN111342048A CN 111342048 A CN111342048 A CN 111342048A CN 202010138328 A CN202010138328 A CN 202010138328A CN 111342048 A CN111342048 A CN 111342048A
Authority
CN
China
Prior art keywords
binder
formula
vinylidene fluoride
nitrile compound
lithium ion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010138328.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111342048B (zh
Inventor
陈伟平
李素丽
郭盼龙
王海
李俊义
徐延铭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhuhai Coslight Battery Co Ltd
Original Assignee
Zhuhai Coslight Battery Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhuhai Coslight Battery Co Ltd filed Critical Zhuhai Coslight Battery Co Ltd
Priority to CN202010138328.5A priority Critical patent/CN111342048B/zh
Publication of CN111342048A publication Critical patent/CN111342048A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111342048B publication Critical patent/CN111342048B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/621—Binders
    • H01M4/622—Binders being polymers
    • H01M4/623—Binders being polymers fluorinated polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F214/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen
    • C08F214/18—Monomers containing fluorine
    • C08F214/22—Vinylidene fluoride
    • C08F214/225—Vinylidene fluoride with non-fluorinated comonomers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

本发明提供一种粘结剂及其制备方法和应用。本发明第一方面提供了一种粘结剂，所述粘结剂包括偏氟乙烯与第一单体的聚合物；所述第一单体至少包括式1或式2所示的腈类化合物，其中，R1、R2、R3为亚烷基；所述聚合物的重均分子量为60万‑150万。由于粘结剂中聚合了式1或式2所示的腈类化合物，当粘结剂包覆在正极材料表面时，腈类化合物单体中的氰基基团能够与正极材料表面的金属离子络合，从而抑制了正极金属离子的溶出，进一步避免了金属离子在负极表面的沉积，提升锂离子电池的高温存储性能和循环性能。

Description

一种粘结剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种粘结剂及其制备方法和应用。
背景技术
近年来，随着新能源汽车的日益普及，以及笔记本电脑、智能手机等电子设备的快速发展，使得锂离子电池技术也得到了快速的发展和进步，同时也对锂离子电池提出了越来越高的要求，如具备更高的能量密度，更快的充放电速度，更好的续航能力和更宽松的使用环境等。
随着锂离子电池能量密度的提升，正极电压越来越高，正极的氧化活性也越来越大，导致正极材料与电解液间的副反应加剧，正极材料在使用过程中存在正极金属离子溶出的现象，尤其经过长时间的高温存储后，副反应进一步加剧，导致正极金属离子溶出现象也进一步加剧。正极金属离子的溶出，一方面导致正极材料结构的稳定性下降，电池可逆容量衰减；另一方面，溶出的金属离子会在负极还原，还原后的金属原子沉积在负极表面，造成负极SEI膜的破坏和微短路，负极阻抗也越来越大，从而导致锂离子电池的自放电和不可逆容量损失。
目前，在电解液中加入氟代苯腈类化合物在一定程度上可减少正极金属离子的溶出，但会提高电解液粘度，导致电池阻抗增大，低温和倍率性能也受到一定影响。
发明内容
本发明提供一种粘结剂及其制备方法和应用，用于解决正极金属离子溶出所导致的锂离子电池高温存储性能和循环性能不佳的问题。
本发明第一方面提供了一种粘结剂，所述粘结剂包括偏氟乙烯与第一单体的聚合物；
所述第一单体至少包括式1或式2所示的腈类化合物，
Figure BDA0002398120890000021
其中，R1、R2、R3为亚烷基；
所述聚合物的重均分子量为60万-150万。
本发明的亚烷基是指通式为CnH2n的直链或支链的饱和烃基基团，例如可以是-CH2-、-CH2CH2-、-CH(CH3)-CH2-等。
本发明提供了一种粘结剂，该粘结剂包括偏氟乙烯与第一单体的聚合物，其中第一单体至少包括式1或式2所示的腈类化合物，本领域技术人员可按照现有的制备方法制备得到该粘结剂，例如，可使用乳液聚合法将偏氟乙烯与第一单体聚合，得到该粘结剂，并且其中聚合物的重均分子量为60-150万。由于粘结剂中聚合了式1或式2所示的腈类化合物，当粘结剂包覆在正极材料表面时，腈类化合物单体中的氰基基团能够与正极材料表面的金属离子络合，从而抑制了正极金属离子的溶出，进一步避免了金属离子在负极表面的沉积，提升了锂离子电池的高温存储性能和循环性能。
在一种实施方式中，本发明还对腈类化合物的R基进行研究，经研究发现，亚烷基中碳链的长度对会粘结剂的性能产生影响，例如，当亚烷基中碳原子数大于6时，会降低粘结剂的剥离力，同时会导致电极阻抗增大，因此，为了进一步提高粘结剂的性能，R1、R2、R3为C1-C6的亚烷基。
进一步地，所述第一单体为式3、式4、式5所示结构中的一种；
Figure BDA0002398120890000022
具体地，第一单体可以选择上述式3-式5所示结构中的一种，即该粘结剂包括偏氟乙烯和上述任一所示化合物的聚合物。
进一步地，所述第一单体还包括脂类化合物或含氟烯烃类化合物。
本发明提供的粘结剂中第一单体还可以包括酯类化合物或含氟烯烃类化合物，即粘结剂包括偏氟乙烯、式1或式2所示的腈类化合物、酯类化合物或含氟烯烃类化合物的聚合物，其中，酯类化合物或含氟烯烃类化合物用于提高粘结剂的粘附力，本领域技术人员可依据现有技术选择相应的单体化合物并聚合得到，本发明在此不对其结构进行进一步限制。例如，所述含氟烯烃类化合物可以为氟代甲基丙烯酸丁酯，酯类化合物可以为乙酸乙烯酯。
进一步地，还可以通过限制聚合单体的质量进一步限制聚合物的分子量，以提高粘结剂的性能。具体地，所述聚合物的重均分子量为80万-130万。
综上，本发明提供了一种粘结剂，包括偏氟乙烯与第一单体的聚合物，第一单体至少包括式1或式2所示的腈类化合物，当粘结剂包覆在正极材料表面时，腈类化合物中的氰基基团能够与正极材料表面的金属离子络合，从而抑制了正极金属离子的溶出，进一步避免了金属离子在负极表面的沉积，提升锂离子电池的高温存储性能和循环性能。
本发明第二方面提供了一种上述任一所述粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
将偏氟乙烯、第一单体加入水中，再加入引发剂反应得到所述粘结剂。
本发明还提供了一种上述粘结剂的制备方法，将偏氟乙烯、第一单体加入水中，再加入引发剂引发聚合反应即可得到该粘结剂。通过本发明提供的制备方法得到的粘结剂，由于粘结剂中聚合了腈类化合物单体，当粘结剂包覆在正极材料表面时，腈类化合物单体中的氰基基团能够与正极材料表面的金属离子络合，从而抑制金属离子的溶出，进一步避免了金属离子在负极表面的沉积，提升了锂离子电池的高温存储性能和循环性能。
在一种实施方式中，在聚合反应时，考虑到腈类化合物的用量对粘结剂性能的影响，经研究发现，当腈类化合物的质量为所述偏氟乙烯质量的0.1-5％时，有利于进一步提高粘结剂的结晶度，从而提高其力学强度，提高电极的膨胀抑制效果。
进一步地，申请人还发现，腈类化合物的质量下限也会影响最终粘结剂的性能，当腈类化合物比例低于1％时，腈类化合物络合金属离子的能力不明显，对金属离子的抑制溶出效果不佳，对锂离子电池性能的提升有限，因此，所述腈类化合物的质量为所述偏氟乙烯质量的1-5％。
在控制偏氟乙烯和腈类化合物质量比例的基础上，本领域技术人员可依据现有技术控制引发剂的质量比例，在此不做限制，例如，引发剂的质量可以为偏氟乙烯质量的0.05-0.2wt％。
此外，为了提高聚合反应的效率，还可以对反应温度、压力进行控制，具体地，所述反应的温度为75℃，压力为5.5MPa。
综上，本发明提供了一种粘结剂的制备方法，使用乳液聚合法制备该粘结剂，具体地，将偏氟乙烯、第一单体加入水中，再加入引发剂反应得到所述粘结剂。根据该制备方法得到的粘结剂，由于其中聚合了式1或式2所示的腈类化合物，当粘结剂包覆在正极材料表面时，腈类化合物单体中的氰基基团能够与正极材料表面的金属离子络合，从而抑制了正极金属离子的溶出，进一步避免了金属离子在负极表面的沉积，提升了锂离子电池的高温存储性能和循环性能。
本发明第三方面提供了一种正极片，包括上述任一所述的粘结剂。
在本发明提供的粘结剂的基础上，本领域技术人员可依据现有技术制备得到正极片。使用本发明提供的粘结剂制备得到的正极片，由于其表面包覆有粘结剂，并且粘结剂中聚合了式1或式2所示的腈类化合物，当粘结剂包覆在正极材料表面时，腈类化合物单体中的氰基基团能够与正极材料表面的金属离子络合，从而抑制了正极金属离子的溶出，进一步避免了金属离子在负极表面的沉积，提升了锂离子电池的高温存储性能和循环性能。
此外，发明人还对粘结剂的用量进行进一步研究，我们发现，当粘结剂的质量为正极片总质量的1-3％时，粘结剂的性能较好。
进一步地，粘结剂的质量为正极片总质量的1-2％。
本发明第四方面提供了一种锂离子电池，包括上述任一所述的粘结剂。
在本发明提供的粘结剂的基础上，本领域技术人员可依据现有技术制备得到正极片，并搭配负极片、电解液、隔膜制备得到锂离子电池。由于该锂离子电池的正极片中含有该粘结剂，并且粘结剂中聚合了式1或式2所示的腈类化合物，当粘结剂包覆在正极材料表面时，腈类化合物单体中的氰基基团能够与正极材料表面的金属离子络合，从而抑制了正极金属离子的溶出，进一步避免了金属离子在负极表面的沉积，提升了锂离子电池的高温存储性能和循环性能。
本发明的实施，至少具有以下优势：
1、本发明提供的粘结剂，由于其中聚合了式1或式2所示的腈类化合物，当粘结剂包覆在正极材料表面时，腈类化合物单体中的氰基基团能够与正极材料表面的金属离子络合，从而抑制了正极金属离子的溶出，进一步避免了金属离子在负极表面的沉积，提升了锂离子电池的高温存储性能和循环性能。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供的粘结剂，按照如下方法制备得到：
将偏氟乙烯和式3所示的腈类化合物加入水中，再加入引发剂进行聚合反应，其中，式3所示的腈类化合物的质量为偏氟乙烯质量的1.5％，引发剂的质量为偏氟乙烯质量的0.1％，控制反应温度为75℃，压力为5.5MPa，当反应压力降低至0.25MPa时，聚合反应结束，得到粘结剂；
采用凝胶渗透色谱GPC测试该粘结剂中聚合物的重均分子量，结果显示，本实施例提供的粘结剂中聚合物的重均分子量为88.2万。
将上述制备方法得到的粘结剂结合下述方法制备得到正极片，并将正极片、负极片、电解液，隔膜按常规方式制备得到锂离子电池A1。
其中，正极片的制备方法为：
采用常规工艺将正极活性物质LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2、1.0％导电剂sp和本实施例提供的粘结剂加入到氮甲基吡咯烷酮中，匀浆、均匀涂布在铝箔上，经干燥后制备得到正极片，其中粘结剂的质量为正极片总质量的1.5％；
负极片的制备方法为：
采用常规工艺将负极活性物质石墨、1.0％导电剂sp、1.5％增稠剂CMC、1.5％粘结剂SBR加入去离子水中，匀浆、均匀涂布在铜箔上，经干燥后制备得到负极片；
电解液的制备方法为：
将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)按体积比1:1:1的比例混合均匀，然后往其中加入LiF6P调制成1mol/L电解液，并加入2％电解液质量的碳酸片亚乙烯酯(VC)、5％的氟代碳酸乙烯酯作为添加剂，制成最终的电解液。
隔膜采用12μm聚乙烯多孔裸膜。
实施例2
本实施例提供的粘结剂，按照如下方法制备得到：
将偏氟乙烯和式3所示的腈类化合物加入水中，再加入引发剂进行聚合反应，其中，式3所示的腈类化合物的质量为偏氟乙烯质量的2.0％，引发剂的质量为偏氟乙烯质量的0.1％，控制反应温度为75℃，压力为5.5MPa，当反应压力降低至0.25MPa时，聚合反应结束，得到粘结剂；
与实施例1采用相同的分子量测试方法，本实施例提供的粘结剂中聚合物的重均分子量为89.1万。
使用本实施例提供的粘结剂结合实施例1提供的正极片和锂离子电池的制备方法得到锂离子电池A2。
实施例3
本实施例提供的粘结剂，按照如下方法制备得到：
将偏氟乙烯和式3所示的腈类化合物加入水中，再加入引发剂进行聚合反应，其中，式3所示的腈类化合物的质量为偏氟乙烯质量的2.5％，引发剂的质量为偏氟乙烯质量的0.1％，控制反应温度为75℃，压力为5.5MPa，当反应压力降低至0.25MPa时，聚合反应结束，得到粘结剂；
与实施例1采用相同的分子量测试方法，本实施例提供的粘结剂中聚合物的重均分子量为90.9万。
使用本实施例提供的粘结剂结合实施例1提供的正极片和锂离子电池的制备方法得到锂离子电池A3。
实施例4
本实施例提供的粘结剂，按照如下方法制备得到：
将偏氟乙烯和式4所示的腈类化合物加入水中，再加入引发剂进行聚合反应，其中，式4所示的腈类化合物的质量为偏氟乙烯质量的2.0％，引发剂的质量为偏氟乙烯质量的0.1％，控制反应温度为75℃，压力为5.5MPa，当反应压力降低至0.25MPa时，聚合反应结束，得到粘结剂；
与实施例1采用相同的分子量测试方法，本实施例提供的粘结剂中聚合物的重均分子量为87.7万。
使用本实施例提供的粘结剂结合实施例1提供的正极片和锂离子电池的制备方法得到锂离子电池A4。
实施例5
本实施例提供的粘结剂，按照如下方法制备得到：
将偏氟乙烯和式4所示的腈类化合物加入水中，再加入引发剂进行聚合反应，其中，式4所示的腈类化合物的质量为偏氟乙烯质量的2.5％，引发剂的质量为偏氟乙烯质量的0.1％，控制反应温度为75℃，压力为5.5MPa，当反应压力降低至0.25MPa时，聚合反应结束，得到粘结剂；
与实施例1采用相同的分子量测试方法，本实施例提供的粘结剂中聚合物的重均分子量为93.1万。
使用本实施例提供的粘结剂结合实施例1提供的正极片和锂离子电池的制备方法得到锂离子电池A5。
实施例6
本实施例提供的粘结剂，按照如下方法制备得到：
将偏氟乙烯和式4所示的腈类化合物加入水中，再加入引发剂进行聚合反应，其中，式4所示的腈类化合物的质量为偏氟乙烯质量的3.0％，引发剂的质量为偏氟乙烯质量的0.1％，控制反应温度为75℃，压力为5.5MPa，当反应压力降低至0.25MPa时，聚合反应结束，得到粘结剂；
与实施例1采用相同的分子量测试方法，本实施例提供的粘结剂中聚合物的重均分子量为91.5万。
使用本实施例提供的粘结剂结合实施例1提供的正极片和锂离子电池的制备方法得到锂离子电池A6。
实施例7
本实施例提供的粘结剂，按照如下方法制备得到：
将偏氟乙烯和式5所示的腈类化合物加入水中，再加入引发剂进行聚合反应，其中，式5所示的腈类化合物的质量为偏氟乙烯质量的2.0％，引发剂的质量为偏氟乙烯质量的0.1％，控制反应温度为75℃，压力为5.5MPa，当反应压力降低至0.25MPa时，聚合反应结束，得到粘结剂；
与实施例1采用相同的分子量测试方法，本实施例提供的粘结剂中聚合物的重均分子量为95.3万。
使用本实施例提供的粘结剂结合实施例1提供的正极片和锂离子电池的制备方法得到锂离子电池A7。
实施例8
本实施例提供的粘结剂，按照如下方法制备得到：
将偏氟乙烯和式5所示的腈类化合物加入水中，再加入引发剂进行聚合反应，其中，式5所示的腈类化合物的质量为偏氟乙烯质量的3.0％，引发剂的质量为偏氟乙烯质量的0.1％，控制反应温度为75℃，压力为5.5MPa，当反应压力降低至0.25MPa时，聚合反应结束，得到粘结剂；
与实施例1采用相同的分子量测试方法，本实施例提供的粘结剂中聚合物的重均分子量为89.6万。
使用本实施例提供的粘结剂结合实施例1提供的正极片和锂离子电池的制备方法得到锂离子电池A8。
实施例9
本实施例提供的粘结剂，按照如下方法制备得到：
将偏氟乙烯和式5所示的腈类化合物加入水中，再加入引发剂进行聚合反应，其中，式5所示的腈类化合物的质量为偏氟乙烯质量的4.0％，引发剂的质量为偏氟乙烯质量的0.1％，控制反应温度为75℃，压力为5.5MPa，当反应压力降低至0.25MPa时，聚合反应结束，得到粘结剂；
与实施例1采用相同的分子量测试方法，本实施例提供的粘结剂中聚合物的重均分子量为92.1万。
使用本实施例提供的粘结剂结合实施例1提供的正极片和锂离子电池的制备方法得到锂离子电池A9。
实施例10
本实施例提供的粘结剂，按照如下方法制备得到：
将偏氟乙烯和式3所示的腈类化合物加入水中，再加入引发剂进行聚合反应，其中，式3所示的腈类化合物的质量为偏氟乙烯质量的1.5％，引发剂的质量为偏氟乙烯质量的0.1％，控制反应温度为75℃，压力为5.5MPa，当反应压力降低至0.25MPa时，聚合反应结束，得到粘结剂；
与实施例1采用相同的分子量测试方法，本实施例提供的粘结剂中聚合物的重均分子量为94.8万。
使用本实施例提供的粘结剂结合实施例1提供的正极片和锂离子电池的制备方法得到锂离子电池A10。
其中，正极片的制备方法为：
采用常规工艺将正极活性物质4.4V LiCoO2、1.0％导电剂sp和本实施例提供的粘结剂加入到氮甲基吡咯烷酮中，匀浆、均匀涂布在铝箔上，经干燥后制备得到正极片，其中粘结剂的质量为正极片总质量的1.5％；
负极片、隔膜、电解液的制备方法与实施例1相同。
实施例11
本实施例提供的粘结剂，按照如下方法制备得到：
将偏氟乙烯和式4所示的腈类化合物加入水中，再加入引发剂进行聚合反应，其中，式4所示的腈类化合物的质量为偏氟乙烯质量的2.0％，引发剂的质量为偏氟乙烯质量的0.1％，控制反应温度为75℃，压力为5.5MPa，当反应压力降低至0.25MPa时，聚合反应结束，得到粘结剂；
与实施例1采用相同的分子量测试方法，本实施例提供的粘结剂中聚合物的重均分子量为92.6万。
使用本实施例提供的粘结剂结合实施例10提供的正极片和锂离子电池的制备方法得到锂离子电池A11。
实施例12
本实施例提供的粘结剂，按照如下方法制备得到：
将偏氟乙烯和式5所示的腈类化合物加入水中，再加入引发剂进行聚合反应，其中，式5所示的腈类化合物的质量为偏氟乙烯质量的2.0％，引发剂的质量为偏氟乙烯质量的0.1％，控制反应温度为75℃，压力为5.5MPa，当反应压力降低至0.25MPa时，聚合反应结束，得到粘结剂；
与实施例1采用相同的分子量测试方法，本实施例提供的粘结剂中聚合物的重均分子量为94.8万。
使用本实施例提供的粘结剂结合实施例10提供的正极片和锂离子电池的制备方法得到锂离子电池A12。
实施例13
本实施例提供的粘结剂，按照如下方法制备得到：
将偏氟乙烯和式3所示的腈类化合物加入水中，再加入引发剂进行聚合反应，其中，式3所示的腈类化合物的质量为偏氟乙烯质量的2.0％，引发剂的质量为偏氟乙烯质量的0.1％，控制反应温度为75℃，压力为5.5MPa，当反应压力降低至0.25MPa时，聚合反应结束，得到粘结剂；
与实施例1采用相同的分子量测试方法，本实施例提供的粘结剂中聚合物的重均分子量为88.9万。
将本实施例提供的粘结剂结合下述方法制备得到正极片，并将正极片、负极片、电解液，隔膜按常规方式制备得到锂离子电池A13。
其中，正极片的制备方法为：
采用常规工艺将正极活性物质4.45V LiCoO2、1.0％导电剂sp和本实施例提供的粘结剂加入到氮甲基吡咯烷酮中，匀浆、均匀涂布在铝箔上，经干燥后制备得到正极片，其中粘结剂的质量为正极片总质量的1.5％；
负极片、隔膜、电解液的制备方法与实施例1相同。
实施例14
本实施例提供的粘结剂，按照如下方法制备得到：
将偏氟乙烯和式3所示的腈类化合物加入水中，再加入引发剂进行聚合反应，其中，式3所示的腈类化合物的质量为偏氟乙烯质量的2.5％，引发剂的质量为偏氟乙烯质量的0.1％，控制反应温度为75℃，压力为5.5MPa，当反应压力降低至0.25MPa时，聚合反应结束，得到粘结剂；
与实施例1采用相同的分子量测试方法，本实施例提供的粘结剂中聚合物的重均分子量为86.9万。
使用本实施例提供的粘结剂结合实施例13提供的正极片和锂离子电池的制备方法得到锂离子电池A14。
实施例15
本实施例提供的粘结剂，按照如下方法制备得到：
将偏氟乙烯和式4所示的腈类化合物加入水中，再加入引发剂进行聚合反应，其中，式4所示的腈类化合物的质量为偏氟乙烯质量的2.5％，引发剂的质量为偏氟乙烯质量的0.1％，控制反应温度为75℃，压力为5.5MPa，当反应压力降低至0.25MPa时，聚合反应结束，得到粘结剂；
与实施例1采用相同的分子量测试方法，本实施例提供的粘结剂中聚合物的重均分子量为88.4万。
使用本实施例提供的粘结剂结合实施例13提供的正极片和锂离子电池的制备方法得到锂离子电池A15。
实施例16
本实施例提供的粘结剂，按照如下方法制备得到：
将偏氟乙烯和式4所示的腈类化合物加入水中，再加入引发剂进行聚合反应，其中，式4所示的腈类化合物的质量为偏氟乙烯质量的3.0％，引发剂的质量为偏氟乙烯质量的0.1％，控制反应温度为75℃，压力为5.5MPa，当反应压力降低至0.25MPa时，聚合反应结束，得到粘结剂；
与实施例1采用相同的分子量测试方法，本实施例提供的粘结剂中聚合物的重均分子量为92.6万。
使用本实施例提供的粘结剂结合实施例13提供的正极片和锂离子电池的制备方法得到锂离子电池A16。
实施例17
本实施例提供的粘结剂，按照如下方法制备得到：
将偏氟乙烯和式5所示的腈类化合物加入水中，再加入引发剂进行聚合反应，其中，式5所示的腈类化合物的质量为偏氟乙烯质量的3.0％，引发剂的质量为偏氟乙烯质量的0.1％，控制反应温度为75℃，压力为5.5MPa，当反应压力降低至0.25MPa时，聚合反应结束，得到粘结剂；
与实施例1采用相同的分子量测试方法，本实施例提供的粘结剂中聚合物的重均分子量为92.1万。
使用本实施例提供的粘结剂结合实施例13提供的正极片和锂离子电池的制备方法得到锂离子电池A17。
实施例18
本实施例提供的粘结剂，按照如下方法制备得到：
将偏氟乙烯和式5所示的腈类化合物加入水中，再加入引发剂进行聚合反应，其中，式5所示的腈类化合物的质量为偏氟乙烯质量的4.0％，引发剂的质量为偏氟乙烯质量的0.1％，控制反应温度为75℃，压力为5.5MPa，当反应压力降低至0.25MPa时，聚合反应结束，得到粘结剂；
与实施例1采用相同的分子量测试方法，本实施例提供的粘结剂中聚合物的重均分子量为91.0万。
使用本实施例提供的粘结剂结合实施例13提供的正极片和锂离子电池的制备方法得到锂离子电池A18。
对比例1
将偏氟乙烯加入水中，再加入引发剂进行聚合反应，其中，引发剂的质量为偏氟乙烯质量的0.1％，控制反应温度为75℃，压力为5.5MPa，当反应压力降低至0.25MPa时，聚合反应结束，得到粘结剂；
与实施例1采用相同的分子量测试方法，本对比例提供的粘结剂中聚合物的重均分子量为95.5万。
使用本对比例提供的粘结剂结合实施例1提供的正极片和锂离子电池的制备方法得到锂离子电池D1。
对比例2
将偏氟乙烯、乙酸乙烯酯加入水中，再加入引发剂进行聚合反应，其中，乙酸乙烯酯的质量为偏氟乙烯质量的1.5％，引发剂的质量为偏氟乙烯质量的0.1％，控制反应温度为75℃，压力为5.5MPa，当反应压力降低至0.25MPa时，聚合反应结束，得到粘结剂；
与实施例1采用相同的分子量测试方法，本对比例提供的粘结剂中聚合物的重均分子量为86.6万。
使用本对比例提供的粘结剂结合实施例1提供的正极片和锂离子电池的制备方法得到锂离子电池D2。
对比例3
使用对比例1提供的粘结剂结合实施例10提供的正极片和锂离子电池的制备方法得到锂离子电池D3。
对比例4
使用对比例1提供的粘结剂结合实施例13提供的正极片和锂离子电池的制备方法得到锂离子电池D4。
将实施例1-18和对比例1-4制备得到的锂离子电池进行测试，测试项目和方法如下：
高温存储测试：在环境温度(25±3)℃的条件下，电池按照0.5C电流，0.05C截止条件进行一次充放电，记录初始容量为Q，将满电电池置于60℃烘箱中存储30天后，在环境温度(25±3)℃下记录放电容量Q1，以及满充后的再次放电的容量Q2，计算容量保持率＝Q1/Q，容量恢复率＝Q2/Q。
循环测试：在环境温度(25±3)℃的条件下，以1C充，0.05C截止电流，1C放循环500次，计算容量保持率。
金属离子含量测试：将上述高温存储测试后的电池解剖，取负极片测试ICP，计算金属原子含量(三元正极材料给出的是金属原子溶出总量)。
表1 实施例1-18以及对比例1-4制备得到的锂离子电池的性能测试结果
Figure BDA0002398120890000141
从表1可以看出，根据实施例1-18提供的制备方法得到的锂离子电池的金属溶出量明显下降，循环容量和存储容量保持率均得到提升；同时，腈类化合物在不同的质量比例下的效果差异并不是特别明显，这主要是因为本发明提供的粘结剂中的腈类化合物，对于正极材料表面不稳定的金属离子的络合能力更好、效率更高，依据本发明提供的腈类化合物的质量比例已经能够明显降低金属离子的溶出，因此，本发明提供的粘结剂具有一定的可操作性和较高的使用价值。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种粘结剂，其特征在于，所述粘结剂包括偏氟乙烯与第一单体的聚合物；
所述第一单体至少包括式1或式2所示的腈类化合物，
Figure FDA0002398120880000011
其中，R1、R2、R3为亚烷基；
所述聚合物的重均分子量为60万-150万。
2.根据权利要求1所述的粘结剂，其特征在于，R1、R2、R3为C1-C6的亚烷基。
3.根据权利要求1所述的粘结剂，其特征在于，所述第一单体为式3、式4、式5所示结构中的一种，
Figure FDA0002398120880000012
4.根据权利要求1所述的粘结剂，其特征在于，所述第一单体还包括酯类化合物或含氟烯烃类化合物。
5.根据权利要求1所述的粘结剂，其特征在于，所述聚合物的重均分子量为80万-130万。
6.一种根据权利要求1-5任一项所述的粘结剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将偏氟乙烯、第一单体加入水中，再加入引发剂反应得到所述粘结剂。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述腈类化合物的质量为所述偏氟乙烯质量的0.1-5％。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述腈类化合物的质量为所述偏氟乙烯质量的1-5％。
9.一种正极片，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的粘结剂。
10.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的粘结剂。
CN202010138328.5A 2020-03-03 2020-03-03 一种粘结剂及其制备方法和应用 Active CN111342048B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010138328.5A CN111342048B (zh) 2020-03-03 2020-03-03 一种粘结剂及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010138328.5A CN111342048B (zh) 2020-03-03 2020-03-03 一种粘结剂及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111342048A true CN111342048A (zh) 2020-06-26
CN111342048B CN111342048B (zh) 2021-08-24

Family

ID=71187483

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010138328.5A Active CN111342048B (zh) 2020-03-03 2020-03-03 一种粘结剂及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111342048B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112909261A (zh) * 2021-05-08 2021-06-04 蜂巢能源科技有限公司 一种复合粘结剂及其制备方法和应用
CN115286804A (zh) * 2022-09-30 2022-11-04 宁德时代新能源科技股份有限公司 Bab型嵌段共聚物、制备方法、粘结剂、正极极片、二次电池及用电装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101944595A (zh) * 2009-07-06 2011-01-12 索尼公司 电极和具有该电极的电池
WO2013116020A1 (en) * 2012-02-03 2013-08-08 Seeo, Inc Acrylonitrile grafted to pvdf
CN103588921A (zh) * 2012-08-14 2014-02-19 中化蓝天集团有限公司 一种高粘度自交联新型偏氟乙烯共聚物、其制备方法及应用
WO2014157715A1 (ja) * 2013-03-27 2014-10-02 Jsr株式会社 蓄電デバイス用バインダー組成物
CN104953128A (zh) * 2015-07-15 2015-09-30 宁德时代新能源科技有限公司 一种水性粘合剂及其制备方法,应用了该水性粘合剂的电极片、隔离膜和电池
US20160164100A1 (en) * 2014-01-10 2016-06-09 Samsung Sdi Co., Ltd. Binder composition for secondary battery, cathode and lithium battery including the binder composition
CN110183562A (zh) * 2019-05-30 2019-08-30 浙江孚诺林化工新材料有限公司 一种用于锂离子动力电池黏结剂的偏氟乙烯聚合物及其制备方法和用途

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101944595A (zh) * 2009-07-06 2011-01-12 索尼公司 电极和具有该电极的电池
WO2013116020A1 (en) * 2012-02-03 2013-08-08 Seeo, Inc Acrylonitrile grafted to pvdf
CN103492441A (zh) * 2012-02-03 2014-01-01 西奥公司 接枝到pvdf上的丙烯腈
CN103588921A (zh) * 2012-08-14 2014-02-19 中化蓝天集团有限公司 一种高粘度自交联新型偏氟乙烯共聚物、其制备方法及应用
WO2014157715A1 (ja) * 2013-03-27 2014-10-02 Jsr株式会社 蓄電デバイス用バインダー組成物
US20160164100A1 (en) * 2014-01-10 2016-06-09 Samsung Sdi Co., Ltd. Binder composition for secondary battery, cathode and lithium battery including the binder composition
CN104953128A (zh) * 2015-07-15 2015-09-30 宁德时代新能源科技有限公司 一种水性粘合剂及其制备方法,应用了该水性粘合剂的电极片、隔离膜和电池
CN110183562A (zh) * 2019-05-30 2019-08-30 浙江孚诺林化工新材料有限公司 一种用于锂离子动力电池黏结剂的偏氟乙烯聚合物及其制备方法和用途

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KOMABA, S.等: "Polyacrylate Modifier for Graphite Anode of Lithium-Ion Batteries", 《ELECTROCHEMICAL AND SOLID STATE LETTERS》 *
盛晓颖: "锂离子电池用聚偏氟乙烯的改性及性能研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112909261A (zh) * 2021-05-08 2021-06-04 蜂巢能源科技有限公司 一种复合粘结剂及其制备方法和应用
CN112909261B (zh) * 2021-05-08 2022-04-01 蜂巢能源科技有限公司 一种复合粘结剂及其制备方法和应用
CN115286804A (zh) * 2022-09-30 2022-11-04 宁德时代新能源科技股份有限公司 Bab型嵌段共聚物、制备方法、粘结剂、正极极片、二次电池及用电装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN111342048B (zh) 2021-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101740747B (zh) 一种硅负极和含有该硅负极的锂离子电池
KR101504812B1 (ko) 리튬 이온 이차 전지 전극용 바인더, 이들 전극용 바인더를 사용하여 얻어지는 슬러리, 이들 슬러리를 사용하여 얻어지는 전극 및 이들 전극을 사용하여 얻어지는 리튬 이온 이차 전지
JP5000408B2 (ja) ジアクリルアマイド系重合性物質を含むゲルポリマー電解液、及びこれを含む電気化学素子
CN109216659B (zh) 一种粘结剂，使用该粘结剂的电极极片及二次电池
JP6982617B2 (ja) 組成物、正極用バインダー組成物
US20240145762A1 (en) Lithium-ion battery
KR20190062310A (ko) 젤 폴리머 전해질용 조성물 및 이를 포함하는 젤 폴리머 전해질 및 리튬 이차 전지
KR20180094957A (ko) 정극용 바인더 조성물, 정극용 슬러리, 정극 및 리튬 이온 2차 전지
US20240178453A1 (en) Lithium-ion battery
CN111342048B (zh) 一种粘结剂及其制备方法和应用
JP5187720B2 (ja) リチウムイオンポリマー電池
JP2022536290A (ja) リチウムイオン電池用のその場重合されたポリマー電解質
JPWO2020162503A1 (ja) 組成物、正極用スラリー及び電池
KR20190029443A (ko) 이차전지용 고분자 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
JP7272272B2 (ja) 非水系電池電極用スラリーの製造方法
CN117038847A (zh) 一种锂金属负极及其制备方法和锂金属电池
CN109346763B (zh) 一种电解液及锂离子电池
CN114142039B (zh) 一种粘结剂及包括该粘结剂的锂离子电池
CN116284536A (zh) 共聚物和用于锂电池的粘结剂
CN109119631B (zh) 一种二次电池
CN111433965A (zh) 锂二次电池用电解质和包含该电解质的锂二次电池
CN113871712B (zh) 锂离子电池电解液及其制备方法和锂离子电池
CN115911509A (zh) 一种电池
JP7384223B2 (ja) 電極バインダー用共重合体、電極バインダー樹脂組成物、及び非水系二次電池電極
KR20190029373A (ko) 겔 폴리머 전해질 조성물, 이에 의해 제조된 겔 폴리머 전해질, 및 이를 포함하는 리튬 이차전지

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
CB02 Change of applicant information

Address after: 519180 No. 209 Pearl Peak Avenue, Jingan Town, Doumen District, Zhuhai City, Guangdong Province

Applicant after: Zhuhai Guanyu Battery Co., Ltd

Address before: 519180 No. 209 Pearl Peak Avenue, Jingan Town, Doumen District, Zhuhai City, Guangdong Province

Applicant before: ZHUHAI COSLIGHT BATTERY Co.,Ltd.

CB02 Change of applicant information
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant