一种PVDF粘结剂及其制备方法和应用与流程

本发明涉及新能源电池，更具体地，涉及一种pvdf粘结剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、粘结剂在锂离子电池中属于非活性物质材料，虽然不会为电池提供容量，却是锂离子电池电极的重要组成部分，对锂离子电池性能有着显著的影响。在电极中，粘结剂的主要作用是粘结和保持活性物质，提供电极内所需的电子传导，对电池容量的维持、使用寿命、稳定性等起到至关重要的作用。用于锂电池的粘结剂种类很多，多数采用聚偏氟乙烯(pvdf)，pvdf的粘结性能对锂离子电池的性能有很大的影响，粘性的提高能增加电池的循环寿命，且使用高粘性粘结剂的用量会比一般电池少，能得到高容量且高电荷密度的电池。均聚得到的pvdf粘结剂的粘结强度较差，为了改善pvdf粘结剂的粘结强度，通常在pvdf中引入极性的共聚单体，如丙烯酸类、马来酸酐酯类单体。

2、如公告号为cn101679563b的专利文献公开了一种偏二氟乙烯共聚物，其以亲水性(甲基)丙烯酸单体与偏氟乙烯共聚制备聚偏氟乙烯树脂，聚合过程通过连续加入(甲基)丙烯酸单体水溶液，制备得到随机分布单元ma的分数至少为40％的聚偏氟乙烯树脂。但是由于(甲基)丙烯酸共聚单体的连续加入会严重降低反应速率，从而明显降低pvdf的生产效率，且聚偏氟乙烯树脂的粘结性能还有待提升。

技术实现思路

1、本发明的首要目的是克服上述现有技术中存在的缺点与不足，提供一种pvdf粘结剂。

2、本发明的另一目的在于提供一种上述pvdf粘结剂的制备方法。

3、本发明的另一目的在于提供一种上述pvdf粘结剂在电池正极制备中的应用。

4、本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

5、一种pvdf粘结剂，包括衍生于第一单体的第一重复单元和衍生于第二单体的第二重复单元；所述第一单体为偏二氟乙烯单体；

6、所述第二单体的结构通式如下：

7、

8、其中，x为h原子或者包括至少一个羟基的c1-c5烃部分；r1、r2、r3各自独立为h原子、卤族原子或者c1-c5烃基团；

9、所述pvdf粘结剂包含按摩尔计为0.05％～10％的所述第二重复单元，所述第二重复单元中随机分布的第二单体单元部分大于22％且小于40％。

10、本发明得到的pvdf粘结剂通过控制共聚反应时第二单体的加入方式，降低第二单体的阻聚作用影响，加快反应速率，提高生产效率，并且得到的pvdf粘结剂中随机分布的第二单体单元部分大于22％且小于40％，将其应用在电池正极中极大地提高了正极极片粘结力。

11、优选地，所述第一单体还可以为偏二氟乙烯单体和可与偏二氟乙烯共聚的单体的单体混合物。

12、优选地，所述可与偏二氟乙烯共聚的单体选自氟乙烯、三氟乙烯、三氟氯乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯、氟烷基乙烯醚中的一种或两种以上。

13、具体地，所述偏二氟乙烯单体在单体混合物中的量至少为70mol％，从而不影响偏二氟乙烯树脂的优异特性，例如耐化学性、耐候性以及耐热性。

14、优选地，所述第二单体选自：

15、

16、中的一种或两种以上。

17、优选地，所述pvdf粘结剂包含至少0.1％摩尔的衍生于所述第二单体的重复单元。

18、优选地，所述pvdf粘结剂包含最多10％摩尔的衍生于所述第二单体的重复单元。

19、本发明也涉及所述pvdf粘结剂的制备方法，所述制备方法包括在水性介质中、在自由基引发剂存在下，使所述所述第一单体和所述第二单体在反应容器中共聚反应；

20、其中，所述制备方法包括反应时分两次加入第二单体的水性溶液；

21、所述制备方法包括保持所述反应容器中的压力大于所述第一单体的临界压力。

22、优选地，所述的共聚反应为乳液聚合或悬浮聚合；更优选地，所述共聚反应为悬浮聚合。

23、优选地，所述的自由基引发剂为有机过氧化物引发剂；更优选地，所述有机过氧化物引发剂为过氧化二碳酸二异丙基酯、过氧化二碳酸二正丙酯、过氧化二异丁酰、过氧化新戊酸叔丁酯或过氧化叔戊基新戊酸酯。

24、优选地，所述乳液聚合的自由基引发剂还可以采用过硫酸盐引发体系或过硫酸盐/亚硫酸氢钠引发体系；更优选地，所述过硫酸盐引发体系为过硫酸铵引发体系。

25、具体地，本发明的聚合体系中还可以加入链转移剂，用于调节聚合物的分子量。

26、优选地，所述链转移剂选自乙酸乙酯、丙二酸二乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、丙酮、乙醇、正丙醇中的一种或两种以上。

27、优选地，所述链转移剂占聚合物单体的质量分数为0.01％～1％。

28、优选地，第一次加入第二单体的量为第二单体总量的10％～90％。

29、优选地，第二次加入第二单体的量为第二单体总量的10％～90％。

30、本发明还保护一种上述pvdf粘结剂或上述制备方法制备的pvdf粘结剂在电池正极制备中的应用。

31、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

32、1.本发明通过反应时分两次加入第二单体，降低其对反应体系的阻聚作用，提高体系的反应速率，进一步能够明显提高pvdf的生产效率。

33、2.通过本发明所提供的pvdf粘结剂的制备方法制备的pvdf粘结剂中随机分布的第二单体单元部分大于22％且小于40％，制备的极片粘结力能够更高。

技术特征：

1.一种pvdf粘结剂，其特征在于，其包括衍生于第一单体的第一重复单元和衍生于第二单体的第二重复单元；所述第一单体为偏二氟乙烯单体；

2.根据权利要求1所述pvdf粘结剂，其特征在于，所述第二单体选自：

3.根据权利要求1或2所述pvdf粘结剂，其特征在于，其包含至少0.1％摩尔的衍生于所述第二单体的第二重复单元。

4.根据权利要求1或2所述pvdf粘结剂，其特征在于，其包含最多10％摩尔的衍生于所述第二单体的第二重复单元。

5.一种权利要求1或2所述pvdf粘结剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括在水性介质中、在自由基引发剂存在下，使所述第一单体和第二单体在反应容器中共聚反应；

6.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，所述共聚反应为乳液聚合或悬浮聚合。

7.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，所述自由基引发剂为有机过氧化物引发剂。

8.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，第一次加入第二单体的量为第二单体总量的10％～90％。

9.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，第二次加入第二单体的量为第二单体总量的10％～90％。

10.一种权利要求1～4任一项所述pvdf粘结剂或权利要求5～9任一项所述制备方法制备的pvdf粘结剂在电池正极制备中的应用。

技术总结
本发明公开了一种PVDF粘结剂及其制备方法和应用。本发明的PVDF粘结剂包括衍生于第一单体的第一重复单元和衍生于第二单体的第二重复单元；所述第一单体为偏二氟乙烯单体；其中，PVDF粘结剂包含按摩尔计从0.05％～10％的、衍生于所述第二单体的重复单元，并且其特征在于随机分布的第二单体单元部分大于22％且小于40％。本发明制备的PVDF粘结剂极大地提升正极极片粘结力，并保持活性物质制浆时的均匀性和稳定性。

技术研发人员：程堂剑
受保护的技术使用者：乳源东阳光氟树脂有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23