【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及一種用于li離子電池正電極的粘合劑，一種制備所述電極的方法及其在li離子電池中的用途。本專利技術(shù)還涉及通過并入所述電極來制造的li離子電池。
技術(shù)介紹
1、電化學(xué)裝置如二次電池典型地包括正電極、負(fù)電極以及電解質(zhì)。
2、鋰離子二次電池最關(guān)鍵的組分是正電極(陰極)材料，該材料的性能影響鋰離子二次電池的整體性能。正在進(jìn)行各種嘗試以提供具有低生產(chǎn)成本和大能量容量同時(shí)保持高溫穩(wěn)定性的陰極材料。
3、正電極處的常規(guī)活性材料通常為limo2型、limpo4型、li2mpo3f型、li2msio4型(其中m是co、ni、mn、fe或這些的組合)、limn2o4型或s8型。
4、在這些材料中，由于高理論容量(170ma?h?g-1)、高安全性和經(jīng)濟(jì)效益，具有橄欖石結(jié)構(gòu)的磷酸鐵鋰(lifepo4或lfp)作為用于li離子電池的潛在陰極材料引起了關(guān)注。
5、通常通過將粘合劑與粉狀電極活性材料混合來生產(chǎn)用于鋰電池的電極。
6、氟樹脂如基于偏二氟乙烯的聚合物已用作用于形成正電極的粘合劑。特別地，聚偏二氟乙烯(pvdf)提供了良好的電化學(xué)穩(wěn)定性和對(duì)電極材料和集流體的高粘附性。因此，pvdf是用于電極漿料的優(yōu)選粘合劑材料。
7、us2018/0355206披露了甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸的共聚物與pvdf混合用于制備linmc電極漿料的用途，這些linmc電極漿料對(duì)集流體具有良好的粘附性；所述混合物具有的粘度使得可以容易地將活性物質(zhì)鋪展在金屬集流體上，從而有利于制造用于鋰離
8、us2015/0280238披露了一種用于制備鋰離子電池的lfp陰極的穩(wěn)定的電極粘合劑分散體，所述分散體包含分散在有機(jī)稀釋劑中的pvdf和(甲基)丙烯酸類聚合物分散劑。
9、改性的極性pvdf聚合物，如包含衍生自親水性(甲基)丙烯酸類單體(例如丙烯酸)的重復(fù)單元的那些聚合物，在本領(lǐng)域是眾所周知的。已經(jīng)開發(fā)了此類共聚物以旨在為pvdf的機(jī)械特性和化學(xué)惰性增加對(duì)金屬(例如鋁或銅)的合適的粘附性。
10、然而，改性的極性pvdf聚合物在用于制備與lifepo4活性材料形成正電極的漿料時(shí)，具有重大的缺點(diǎn)，即該漿料經(jīng)常經(jīng)歷快速的粘度增加，從而導(dǎo)致形成凝膠，因此阻止了這些聚合物用作lpf陰極的粘合劑。
11、本專利技術(shù)提供了一種包含lfp活性材料的正電極形成組合物，該組合物能夠防止凝膠化，同時(shí)能夠制造具有增強(qiáng)的粘附性和電化學(xué)穩(wěn)定性的電極。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、因此，本專利技術(shù)的目的是一種正電極形成組合物(c)，其包含至少一種具有橄欖石結(jié)構(gòu)的正電極活性材料(am)和一種粘合劑(b)，其中粘合劑(b)包含以下項(xiàng)、優(yōu)選地由以下項(xiàng)組成：
2、a)至少一種偏二氟乙烯(vdf)共聚物[聚合物(f)]，其包含：
3、(i)衍生自vdf的重復(fù)單元；
4、(ii)衍生自至少一種具有式(i)的親水性(甲基)丙烯酸類單體(ma)的重復(fù)單元：
5、
6、其中：
7、-r1、r2和r3，彼此相同或不同，獨(dú)立地選自氫原子和c1-c3烴基，并且
8、-rx是包含至少一個(gè)官能團(tuán)的c1-c20烴部分，該官能團(tuán)選自羥基、羧基、環(huán)氧基、酯基團(tuán)和醚基團(tuán)，
9、這些重復(fù)單元的量為相對(duì)于聚合物(f)的重復(fù)單元的總摩爾數(shù)按摩爾計(jì)0.05％至10％；
10、b)至少一種(甲基)丙烯酸類聚合物[聚合物(a)]；
11、c)至少一種溶劑(s)；以及
12、d)可選地至少一種賦予導(dǎo)電性的添加劑。
13、在第二實(shí)例中，本專利技術(shù)涉及本專利技術(shù)的電極形成組合物(c)在用于制造電化學(xué)裝置的正電極[電極(e)]的方法中的用途，所述方法包括：
14、(i)提供具有至少一個(gè)表面的金屬基板；
15、(ii)提供如以上定義的電極形成組合物(c)；
16、(iii)將組合物(c)施加到金屬基板的至少一個(gè)表面上，從而提供包括在該至少一個(gè)表面上涂覆有所述組合物(c)的金屬基板的組件；
17、(iv)干燥步驟(iii)中提供的該組件。
18、在第三實(shí)例中，本專利技術(shù)涉及可通過本專利技術(shù)的方法獲得的正電極(e)。
19、在第四實(shí)例中，本專利技術(shù)涉及一種包括本專利技術(shù)的正電極(e)的電化學(xué)裝置。
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1.一種正電極形成組合物(C)，其包含至少一種具有橄欖石結(jié)構(gòu)的正電極活性材料(AM)和至少一種粘合劑(B)，其中粘合劑(B)由以下項(xiàng)組成：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物(C)，其中，該親水性(甲基)丙烯酸類單體(MA)選自由以下組成的組：丙烯酸、甲基丙烯酸、(甲基)丙烯酸羥乙酯、(甲基)丙烯酸羥丙酯；(甲基)丙烯酸羥乙基己酯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的組合物(C)，其中，該活性材料(AM)具有下式：
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的組合物，其中，該活性材料(AM)是磷酸鐵鋰(LFP)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的組合物(C)，其中，聚合物(A)包含衍生自至少一種(甲基)丙烯酰基單體(MAM)的重復(fù)單元，該(甲基)丙烯酰基單體選自由以下組成的組：具有式CH2＝C(R)-C(＝O)-NH-Rh的(甲基)丙烯酰胺酸酯、或具有式CH2＝C(R)-C(＝O)-O-Rh的(甲基)丙烯酸酯，其中R意指氫或具有1至3個(gè)碳原子的烷基，并且Rh意指具有1至30個(gè)碳原子、優(yōu)選具有1至15個(gè)碳、更優(yōu)選具有1至5個(gè)碳的直鏈或支鏈烷基殘基。p>
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的組合物(C)，其中，該至少一種(甲基)丙烯酰基單體(MAM)選自由以下組成的組：(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸異丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-乙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸庚酯、(甲基)丙烯酸2-叔丁基庚酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸異辛酯、(甲基)丙烯酸壬酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸十一烷基酯、(甲基)丙烯酸5-甲基十一烷基酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸異冰片酯、(甲基)丙烯酸降冰片酯、(甲基)丙烯酸環(huán)烷基酯如(甲基)丙烯酸環(huán)己酯、(甲基)丙烯酸苯酯。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的組合物(C)，其中，聚合物(A)進(jìn)一步包含衍生自至少一種親水性(甲基)丙烯酰基單體的重復(fù)單元，該親水性(甲基)丙烯酰基單體選自由以下組成的組：丙烯酸、甲基丙烯酸(MAA)、(甲基)丙烯酸羥乙酯、(甲基)丙烯酸羥丙酯、(甲基)丙烯酸羥乙基己酯、巴豆酸、丙烯酸2-羧乙酯低聚物如B-CEA；或衍生自一種或多種烯鍵式不飽和單體[單體(M1)]的重復(fù)單元，該一種或多種烯鍵式不飽和單體帶有具有至少一個(gè)氮原子的不飽和雜環(huán)基團(tuán)，具有下式(III)：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的組合物(C)，其中，該單體(M1)選自由以下組成的組：
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的組合物(C)，其中，聚合物(A)是甲基丙烯酸甲酯聚合物，其含有按重量計(jì)至少50％的甲基丙烯酸甲酯單體單元、優(yōu)選按重量計(jì)至少70％、更優(yōu)選按重量計(jì)至少80％的甲基丙烯酸甲酯單體單元。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的組合物(C)，其中，聚合物(A)是包含按重量計(jì)100％的甲基丙烯酸甲酯單體單元的甲基丙烯酸甲酯聚合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的組合物(C)，其中，是包含按重量計(jì)至少80％的甲基丙烯酸甲酯單體單元和按重量計(jì)最高達(dá)20％的甲基丙烯酸單體單元的甲基丙烯酸甲酯聚合物。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至9或11中任一項(xiàng)所述的組合物(C)，其中，聚合物(A)是至少部分鹽化的。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的組合物(C)，其中，粘合劑(B)中聚合物(F)與聚合物(A)的重量比在95:5至70:30、優(yōu)選地90:10的范圍內(nèi)。
14.一種用于制造正電極[電極(E)]的方法，所述方法包括：
15.一種正電極(E)，其可通過根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法獲得。
16.一種正電極(E)，其包括：
17.一種電化學(xué)裝置，其包括根據(jù)權(quán)利要求16所述的電極(E)。
...【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來華專利技術(shù)】
1.一種正電極形成組合物(c)，其包含至少一種具有橄欖石結(jié)構(gòu)的正電極活性材料(am)和至少一種粘合劑(b)，其中粘合劑(b)由以下項(xiàng)組成：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物(c)，其中，該親水性(甲基)丙烯酸類單體(ma)選自由以下組成的組：丙烯酸、甲基丙烯酸、(甲基)丙烯酸羥乙酯、(甲基)丙烯酸羥丙酯；(甲基)丙烯酸羥乙基己酯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的組合物(c)，其中，該活性材料(am)具有下式：
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的組合物，其中，該活性材料(am)是磷酸鐵鋰(lfp)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的組合物(c)，其中，聚合物(a)包含衍生自至少一種(甲基)丙烯酰基單體(mam)的重復(fù)單元，該(甲基)丙烯酰基單體選自由以下組成的組：具有式ch2＝c(r)-c(＝o)-nh-rh的(甲基)丙烯酰胺酸酯、或具有式ch2＝c(r)-c(＝o)-o-rh的(甲基)丙烯酸酯，其中r意指氫或具有1至3個(gè)碳原子的烷基，并且rh意指具有1至30個(gè)碳原子、優(yōu)選具有1至15個(gè)碳、更優(yōu)選具有1至5個(gè)碳的直鏈或支鏈烷基殘基。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的組合物(c)，其中，該至少一種(甲基)丙烯酰基單體(mam)選自由以下組成的組：(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸異丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-乙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸庚酯、(甲基)丙烯酸2-叔丁基庚酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸異辛酯、(甲基)丙烯酸壬酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸十一烷基酯、(甲基)丙烯酸5-甲基十一烷基酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸異冰片酯、(甲基)丙烯酸降冰片酯、(甲基)丙烯酸環(huán)烷基酯如(甲基)丙烯酸環(huán)己酯、(甲基)丙烯酸苯酯。
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：M·比索，F·里貝拉勒，R·R·皮耶里，D·J·威爾遜，G·戈迪，JC·卡斯坦，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：索爾維特殊聚合物意大利有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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