The invention discloses a fluorinated polymer binder and its preparation method and application in lithium ion batteries with silicon-based electrodes. The binder is composed of fluorinated acrylate monomers, acrylamide monomers, acrylic monomers, acrylate monomers and polyethylene glycol acrylate monomers through free radical polymerization. By mixing the binder with active substance and conductive agent to form electrode slurry and coating to form electrode, the binder can be applied to lithium ion batteries with silicon-based electrodes. The invention mainly improves the cycling performance of lithium ion batteries with silicon-based electrodes by adding binders. The prepared batteries have high discharge specific capacity, and have great application prospects in the development field of new lithium ion batteries with silicon-based electrodes.
【技术实现步骤摘要】
一种含氟聚合物粘结剂及其制备方法和在硅基电极锂离子电池中的应用
本专利技术属于锂离子电池材料领域,涉及一种含氟聚合物粘结剂及其制备方法,并将其应用于以硅基为电极的锂离子电池中。
技术介绍
锂离子电池具有能量密度高、工作电压高、无记忆效应、环境友好等优点而受到关注,已经被广泛应用于手机、电脑等便携式电子设备,更有望成为电动车和混合动力车的能源,具有重要的商业价值。目前商业化的锂离子电池的负极材料是石墨以及以石墨为前驱体的各种碳材料。虽然碳材料的可逆充放电性能较好,但是其理论质量比容量低(372mAh·g-1),高倍率下的充放电性能差,并且在过充时容易在碳表面形成锂枝晶而引起短路,产生安全隐患。因此碳材料很难满足当今电子、能源发展的需要,需要开发新型且可靠的高容量锂离子电池电极材料。硅可作为锂离子电池的电极材料,并且以其极高的质量比容量(4200mAh·g-1)、价格低廉、材料丰富等优点受到了重视。但是硅基电极材料在嵌锂/脱锂过程中会产生巨大的体积变化(300%-400%),使得活性材料极易开裂粉化,最终导致电极结构被破坏而失去电接触,因此无法商业化。锂离子电池粘结剂是一类具有粘结作用的高分子聚合物材料,在电极中,粘结剂能够将活性物质、导电剂以及集流体连接起来,保证了电极在充放电行为中的结构以及电化学稳定性。通常,锂离子电池粘结剂需要有较好的机械性能、热稳定性、电化学稳定性、与活性材料/导电剂的相容性和粘结能力,以及价格合理、环境友好、使用安全。现行的锂离子粘结剂主要为聚偏氟乙烯,其工艺为将聚偏氟乙烯、N甲基吡咯烷酮、炭黑以及活性物质按照一定比例拌浆涂布烘干切 ...
【技术保护点】
1.一种含氟聚合物粘结剂,其特征在于,该粘结剂的分子式如下:
【技术特征摘要】
1.一种含氟聚合物粘结剂,其特征在于,该粘结剂的分子式如下:式(I)中:R为-CH3或-H,m是3或5,n为3~48,X为-(CH2)2-或-(CH2)2-N(CH3)-SO2-,R1为-H或-CH2OH或-CH2CH2OH,R2为-OH或-OLi或-ONa、R3为-CH3或-C4H9或-(C2H4O)2-CO-C3H5,a:b:c:d:e=(0.01-0.1):(0.2-0.7):(0-0.3):(0-0.3):(0-0.3),且abcd≠0。2.制备如权利要求1所述的含氟聚合物粘结剂的方法,其特征在于,将含氟丙烯酸类单体、丙烯酰胺类单体、丙烯酸类单体、丙烯酸酯类单体、聚乙二醇丙烯酸酯类单体混合获得混合物,将混合物加入溶剂中搅拌,调整pH值至4-10,加入引发剂,在50-100℃下反应8-24小时,获得含氟聚合物粘结剂,所述的混合物中含氟丙烯酸类单体的摩尔分数为0.01-0.1、丙烯酰胺类单体的摩尔分数为0.2-0.7,丙烯酸类单体的摩尔分数不高于0.3,丙烯酸酯类单体的摩尔分数不高于0.3、聚乙二醇丙烯酸酯类单体的摩尔分数为0-0.3。3.如权利要求2所述的含氟聚合物粘结剂的制备方法,其特征在于,所述的含氟丙烯酸类单体是(甲基)丙烯酸...
【专利技术属性】
技术研发人员:张庆华,蔡勇杰,詹晓力,陈丰秋,
申请(专利权)人:浙江大学,
类型:发明
国别省市:浙江,33
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