一种碳酸亚乙烯酯改性的粘结剂及含有该粘结剂的锂离子电池制造技术

本发明专利技术提供了一种碳酸亚乙烯酯改性的粘结剂及含有该粘结剂的锂离子电池，所述碳酸亚乙烯酯改性的粘结剂包括基体重复单元A和下述式(1)所示的重复单元。本发明专利技术通过将一种重要的电解液中的成膜助剂——碳酸亚乙烯酯引入到粘结剂中，制备得到新型的功能化改性的粘结剂，当碳酸亚乙烯酯引入到现有的粘结剂高分子分子链中，其可以提升现有的粘结剂的粘结性能，同时将改性后的粘结剂应用在电极极片中，极片的导锂离子的能力增强，且粘结剂的稳定性也增强，极片的剥离力增强，应用到锂离子电池后，电化学阻抗降低，电池的循环性能增强，低温性能更优。

A binder modified by vinyl carbonate and a lithium-ion battery containing the binder

【技术实现步骤摘要】
一种碳酸亚乙烯酯改性的粘结剂及含有该粘结剂的锂离子电池
本专利技术涉及一种碳酸亚乙烯酯改性的粘结剂及含有该粘结剂的锂离子电池，属于锂离子电池
，具体属于锂离子电池粘结剂开发领域。
技术介绍
锂离子电池中的粘结剂作为一种聚合物，既起到活性材料层间的粘结作用，也用于活性材料层与极片基材之间的粘结，在电池的制造和性能方面起重要作用，是电池的重要组分之一。目前的使用最多的粘结剂是聚偏氟乙烯(PVDF)，苯乙烯与丁二烯的共聚物(SBR)，以及丙烯酸(酯)类的粘结剂，但仍存在电导率偏低、膜的机械稳定性偏低的缺点。
技术实现思路
为了改善现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种碳酸亚乙烯酯改性的粘结剂及含有该粘结剂的锂离子电池，所述碳酸亚乙烯酯改性的粘结剂的电导率和粘结性能较现有的粘结剂大幅提高，且制备成膜的机械稳定性也有所提升，包括所述粘结剂的锂离子电池的常温和低温的循环性能也得到较大幅度的改进。本专利技术目的是通过如下技术方案实现的：一种共聚物，所述共聚物包括基体重复单元A和下述式(1)所示的重复单元：根据本专利技术，所述共聚物中还进一步包括功能重复单元C。根据本专利技术，所述基体重复单元A来自于基体单体，所述基体单体可以根据所述共聚物的应用环境不同，进行不同的选择：例如，当所述共聚物作为锂离子电池用正极粘结剂时，所述基体单体选自乙烯和氟代乙烯中的至少一种，例如选自乙烯、偏氟乙烯、四氟乙烯和三氟乙烯中的至少一种；例如，当所述共聚物作为锂离子电池用负极粘结剂时，所述基体单体包括丁二烯和苯乙烯；或者，所述基体单体选自(甲基)丙烯酸烷基酯和(甲基)丙烯酸羟烷基酯中的至少一种；或者，所述基体单体包括苯乙烯和下述化合物中的至少一种：(甲基)丙烯酸烷基酯和(甲基)丙烯酸羟烷基酯。示例性的，所述的(甲基)丙烯酸烷基酯选自甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正辛酯、丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸十二烷酯中的至少一种。示例性的，所述的(甲基)丙烯酸羟烷基酯选自甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丙酯中的至少一种。根据本专利技术，所述功能重复单元C来自功能单体，所述功能单体选自丙烯腈、丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸中的至少一种。所述功能重复单元C的引入有利于提升所述共聚物的性能。根据本专利技术，当所述基体单体选自乙烯和氟代乙烯中的至少一种时，所述共聚物例如为乙烯和氟代乙烯中的至少一种与碳酸亚乙烯酯的共聚物(即乙烯与碳酸亚乙烯酯的共聚物，或至少一种氟代乙烯与碳酸亚乙烯酯的共聚物，或至少一种氟代乙烯、乙烯与碳酸亚乙烯酯的共聚物)，或者为乙烯和氟代乙烯中的至少一种、碳酸亚乙烯酯、与功能单体C的共聚物。例如，当所述基体单体选自偏氟乙烯和/或四氟乙烯时，所述共聚物为碳酸亚乙烯酯与偏氟乙烯和/或四氟乙烯的共聚物，或者为碳酸亚乙烯酯、偏氟乙烯和/或四氟乙烯、与功能单体C的共聚物。根据本专利技术，当所述基体单体包括丁二烯和苯乙烯时，所述共聚物例如为碳酸亚乙烯酯、丁二烯和苯乙烯的共聚物，或者为碳酸亚乙烯酯、丁二烯、苯乙烯和功能单体C的共聚物。根据本专利技术，当所述基体单体选自(甲基)丙烯酸烷基酯和(甲基)丙烯酸羟烷基酯中的至少一种时，所述共聚物例如为(甲基)丙烯酸烷基酯和(甲基)丙烯酸羟烷基酯中的至少一种与碳酸亚乙烯酯的共聚物，或者为(甲基)丙烯酸烷基酯和(甲基)丙烯酸羟烷基酯中的至少一种、碳酸亚乙烯酯、与功能单体C的共聚物。根据本专利技术，当所述基体单体包括苯乙烯和下述化合物中的至少一种时：(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸羟烷基酯，所述共聚物例如为(甲基)丙烯酸烷基酯和(甲基)丙烯酸羟烷基酯中的至少一种、碳酸亚乙烯酯、与苯乙烯的共聚物，或者为(甲基)丙烯酸烷基酯和(甲基)丙烯酸羟烷基酯中的至少一种、碳酸亚乙烯酯、苯乙烯、与功能单体C的共聚物。根据本专利技术，式(I)所示重复单元占所述共聚物质量的大于等于0.5wt％且小于等于60wt％。优选地，式(I)所示重复单元占所述共聚物质量的大于等于2wt％且小于等于30wt％。例如式(I)所示重复单元占所述基体结构单元质量的0.5wt％、0.8wt％、1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、8wt％、10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％、50wt％、60wt％。根据本专利技术，式(I)所示重复单元占所述共聚物质量的大于等于0.5wt％且小于等于60wt％，所述功能重复单元C占所述共聚物质量的大于0且小于等于25wt％。优选地，式(I)所示重复单元占所述共聚物质量的大于等于0.5wt％且小于等于60wt％，所述功能重复单元C占所述共聚物质量的大于等于0.1wt％且小于等于10wt％。例如式(I)所示重复单元占所述基体结构单元质量的0.5wt％、0.8wt％、1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、8wt％、10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％、50wt％、60wt％。例如，所述功能重复单元C占所述共聚物质量的0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.8wt％、1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、8wt％、10wt％、12wt％、15wt％、18wt％、20wt％、23wt％、25wt％。本专利技术还提供上述共聚物的制备方法，所述方法包括如下步骤：将碳酸亚乙烯酯与基体单体以及任选地功能单体混合，反应，制备得到所述共聚物。根据本专利技术，所述反应的温度为40～150℃，所述反应的时间为5～24h。本专利技术还提供一种粘结剂，所述粘结剂包括上述的共聚物。根据本专利技术，所述粘结剂是通过碳酸亚乙烯酯单体、基体单体和任选地功能单体经聚合反应制备得到的。根据本专利技术，根据基体单体的不同，所述粘结剂为溶液型粘结剂，或为乳液型粘结剂。在一个具体的方案中，例如当所述基体单体为乙烯和氟代乙烯中的至少一种时，制备得到的粘结剂为溶液型粘结剂。具体的，将乙烯和氟代乙烯中的至少一种与碳酸亚乙烯酯的共聚物，或者为乙烯和氟代乙烯中的至少一种、碳酸亚乙烯酯、与功能单体C的共聚物溶解在有机溶剂(例如NMP(N-甲基吡咯烷酮))，制备得到溶液型粘结剂。所述溶液型粘结剂的粘度为50～300mPa·s，优选为100～200mPa·s。所述溶液型粘结剂的固含量为5～10wt％，优选为7～9wt％。在一个具体的方案中，例如当所述基体单体为丁二烯和苯乙烯时，制备得到的粘结剂为乳液型粘结剂。具体的，将碳酸亚乙烯酯、丁二烯和苯乙烯的共聚物，或者为碳酸亚乙烯酯、丁二烯、苯乙烯和功能单体C的共聚物分散在分散介质(如水)中，制备得到乳液型粘结剂。所述乳液型粘结剂的粒径为50～300nm，优选为100～200nm。所述乳液型粘结剂的PDI不大于0.3，优选为不大于0.1。所述乳液型本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种共聚物，所述共聚物包括基体重复单元A和下述式(1)所示的重复单元：/n

【技术特征摘要】
1.一种共聚物，所述共聚物包括基体重复单元A和下述式(1)所示的重复单元：





2.根据权利要求1所述的共聚物，其中，所述共聚物中还进一步包括功能重复单元C；
优选地，所述功能重复单元C来自功能单体，所述功能单体选自丙烯腈、丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸中的至少一种。


3.根据权利要求1或2所述的共聚物，其中，所述基体重复单元A来自于基体单体，所述基体单体选自乙烯和氟代乙烯中的至少一种。


4.根据权利要求3所述的共聚物，其中，所述基体单体选自乙烯、偏氟乙烯、四氟乙烯和三氟乙烯中的至少一种。


5.根据权利要求1或2所述的共聚物，其中，所述基体重复单元A来自于基体单体，所述基体单体包括丁二烯和苯乙烯；或者，所述基体单体选自(甲基)丙烯酸烷基酯和(甲基)丙烯酸羟烷基酯中的至少一种；或者，所述基体单体包括苯乙烯和下述化合物中的至少一种：(甲基)丙烯酸烷基酯和(甲基)丙烯酸羟烷基酯。


6.根据权利要求5所述的共聚物，其中，所述的(甲基)丙烯酸烷基酯选自甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正辛酯、丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸十二烷酯中的至少一种；
所述的(甲基)丙烯酸羟烷基酯选自甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丙酯中的至少一种。


7.根据权利要求1-6任一项所述的共聚物，其中，式(I)所示重复单...

【专利技术属性】
技术研发人员：储霖，李素丽，陈伟平，王海，李俊义，徐延铭，
申请(专利权)人：珠海冠宇电池有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44