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制造方法及图纸

本申请提供了一种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。该BAB型嵌段共聚物包含A

【技术实现步骤摘要】
式Ⅳ其中R1、R2、R3各自独立地选自氢、氟、至少含有一个氟原子的C1‑3烷基中的一种或多种，R4选自取代的C6‑
25
的芳香基，R5、R6、R7、R8各自独立地选自取代或未取代的C2‑
24
烷基、取代或未取代的C6‑
25
的芳香基。
[0006]以BAB型嵌段共聚物制备的粘结剂，可以将含氟嵌段和非氟嵌段的重均分子量最大化，充分发挥含氟粘结剂和非氟粘结剂各自的优势，实现优势互补的作用。同时BAB型嵌段共聚物可以利用B
‑
嵌段与A
‑
嵌段间的空间位阻作用，减少粘结剂的团聚，提高极片中物质分散的均匀性。以上述BAB型嵌段共聚物制备的粘结剂能够降低极片的膜片电阻，提高极片的吸液速率，抑制正极活性材料中过渡金属的溶出，进而提高电池的循环性能和存储性能。且BAB型嵌段共聚物相比于含氟聚合物与非氟聚合物的简单共混，可以通过嵌段间的相互作用有效抑制在浆料制备过程中不同结构单元的聚合物的分层现象。
[0007]在任意实施方式中，所述嵌段共聚物中，每个所述B
‑
嵌段的质量百分比为15%~35%，所述A
‑
嵌段的质量百分比为30%~70%，基于所述嵌段共聚物的总质量计。
[0008]B
‑
嵌段和A
‑
嵌段的质量百分比在合适范围内的BAB型嵌段共聚物使得极片同时具有优异的粘结力、良好的吸液速率和较低的膜片电阻，电池具有优异的循环性能、高温存储性能和安全性能。
[0009]在任意实施方式中，所述嵌段共聚物的重均分子量为40万~200万。
[0010]重均分子量在合适范围内的BAB型嵌段共聚物使得极片同时具有优异的吸液速率、良好的粘结力和较低的膜片电阻，电池兼具优秀的循环性能和存储性能。
[0011]在任意实施方式中，A
‑
嵌段包含含有三氟甲基的式II所示的结构单元。
[0012]在任意实施方式中，所述含有三氟甲基的式II所示的结构单元为、、
中的一种或多种。
[0013] A
‑
嵌段中包含含有三氟甲基的式II所示的结构单元使得BAB型嵌段共聚物能够进一步提高极片的粘结力和吸液速率，降低极片的膜片电阻，有效抑制正极活性材料中过渡金属的溶出，提高电池的循环性能、高温存储性能和安全性能。
[0014]在任意实施方式中，A
‑
嵌段包含含有砜基的式II所示的结构单元。
[0015]在任意实施方式中，所述含有砜基的式II所示的结构单元选自、、中的一种或多种。
[0016] A
‑
嵌段中包含含有砜基的式II所示的结构单元使得BAB型嵌段共聚物能够进一步提高极片的粘结力和吸液速率，降低极片的膜片电阻，抑制正极活性材料中过渡金属的溶出，提高电池的循环性能和高温存储性能。
[0017]在任意实施方式中，式I所示的结构单元衍生自偏二氟乙烯、四氟乙烯、氟乙烯中的一种或多种。
[0018]本申请的第二方面还提供一种BAB型嵌段共聚物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：制备B
‑
嵌段：将至少一种式
Ⅴ
所示单体聚合制备B
‑
嵌段，式
Ⅴ
其中A1、A2、A3各自独立地选自氢、氟、至少含有一个氟原子的C1‑3烷基中的一种或多种；制备A
‑
嵌段：将至少一种二元胺和至少一种二元酐或至少一种二元酸聚合制备A
‑
嵌段，或者将内酰胺单体开环聚合制备A
‑
嵌段；制备BAB型嵌段共聚物：将B
‑
嵌段和A
‑
嵌段接合制备BAB型嵌段共聚物。
[0019]该制备方法相对于传统的共聚方法可以将含氟嵌段和非氟嵌段的重均分子量最大化，充分发挥含氟粘结剂和非氟粘结剂各自的优势，实现优势互补的作用。该制备方法原料便宜，可以降低成本，减少对环境的污染，有利于粘结剂产量的提升。同时以该方法制备的BAB型嵌段共聚物作为粘结剂，能够使得极片具有优秀的吸液能力、良好的粘结力，较低的膜片电阻，使得电池的循环性能、高温存储性能和安全性能得到改善。
[0020]在任意实施方式中，所述制备B
‑
嵌段具体包括：将至少一种式
Ⅴ
所示单体、链转移剂和引发剂在70~90℃的反应温度下通过可逆加成
‑
裂解链转移聚合，反应5~8.5小时得到单端具有叠氮基团或炔基的B
‑
嵌段。
[0021]采用可逆加成
‑
裂解链转移聚合实现可控聚合，且产物分子量分布较窄。而且通过上述反应，B
‑
嵌段只在末端具有炔基或叠氮基团，方便以高效温和的方式定向地与A
‑
嵌段发生接合，生成BAB型三嵌段共聚物。
[0022]在任意实施方式中，所述制备A
‑
嵌段具体包括：将催化剂、至少一种二元胺、至少一种二元酐或至少一种二元酸在室温下搅拌反应4~10小时，升温至170~210℃反应5~20小时，得到两端的端基均为酸酐、羧基或氨基的产物；对产物的端基进行官能化反应，得到两端均具有炔基或叠氮基团的所述A
‑
嵌段。
[0023]在任意实施方式中，所述制备A
‑
嵌段具体包括：将端基调节剂、水和至少一种内酰胺单体在250℃~280℃的反应温度下聚合反应12~24小时，得到两端的端基均为羧基或氨基的产物；对产物的端基进行官能化反应，得到两端均具有炔基或叠氮基团的所述A
‑
嵌段。
[0024]采用该制备方法制备出的两侧末端叠氮化或炔基化的A
‑
嵌段，便于以高效温和的方式与B
‑
嵌段发生嵌段间的连接，生成BAB型嵌段共聚物。
[0025]在任意实施方式中，所述制备BAB型嵌段共聚物具体包括：将两端均具有炔基或叠氮基团的A
‑
嵌段与单端具有叠氮基团或炔基的B
‑
嵌段混合，进行点击反应，制备BAB型嵌段共聚物，其中B
‑
嵌段和A
‑
嵌段的端基不同。
[0026]上述制备方法，具有产率高、副产物无害、反应条件简单温和、反应原料易得的优点，能够实现嵌段聚合物的可控聚合，有利于提高产品的良品率。
[0027]在任意实施方式中，链转移剂为含末端炔基或叠氮基团的RAFT链转移剂。
[0028]在任意实施方式中，端基调节剂为二元胺或二元酸。
[0029]本申请的第三方面，提供一种BAB型嵌段共聚物在二次电池中的应用，可选地，二次电池包括锂离子电池、钠离子电池、镁离子电池、钾离子电池中的至少一种。
[0030]本申请的第四方面提供一种正极极片，包括正极集流体以及设置在正极集流体至少一个表面的正极膜层，所述正极膜层包括正极活性材料、导电剂和粘结剂，该粘结剂为任意实施方式中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种BAB型嵌段共聚物，其特征在于，包含A
‑
嵌段和B
‑
嵌段，所述B
‑
嵌段包含式I所示的结构单元，所述A
‑
嵌段包含式II所示的结构单元、式Ⅲ所示的结构单元、式Ⅳ所示的结构单元中的一种或多种，式I式II式Ⅲ式Ⅳ其中R1、R2、R3各自独立地选自氢、氟、至少含有一个氟原子的C1‑3烷基中的一种或多种，R4选自取代或未取代的C6‑
25
的芳香基，R5、R6、R7、R8各自独立地选自取代或未取代的C2‑
24
烷基、取代或未取代的C6‑
25
的芳香基。2.根据权利要求1所述的BAB型嵌段共聚物，其特征在于，所述BAB型嵌段共聚物中，每个所述B
‑
嵌段的质量百分比为15%~35%，所述A
‑
嵌段的质量百分比为30%~70%，基于所述嵌段共聚物的总质量计。3.根据权利要求1或2所述的BAB型嵌段共聚物，其特征在于，所述BAB型嵌段共聚物的重均分子量为40万~200万。4.根据权利要求1或2所述的BAB型嵌段共聚物，其特征在于，所述A
‑
嵌段包含含有三氟甲基的式II所示的结构单元。5.根据权利要求4所述的BAB型嵌段共聚物，其特征在于，所述含有三氟甲基的式II所示的结构单元选自、
、中的一种或多种。6. 根据权利要求1或2所述的BAB型嵌段共聚物，其特征在于，所述A
‑
嵌段包含含有砜基的式II所示的结构单元。7. 根据权利要求6所述的BAB型嵌段共聚物，其特征在于，所述含有砜基的式II所示的结构单元选自、、中的一种或多种。8.根据权利要求1所述的BAB型嵌段共聚物，其特征在于，所述式I所示的结构单元衍生自偏二氟乙烯、四氟乙烯、氟乙烯中的一种或多种。9.一种BAB型嵌段共聚物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：制备B
‑
嵌段：将至少一种式
Ⅴ
所示单体聚合制备B
‑
嵌段，
式
Ⅴ
其中A1、A2、A3各自独立地选自氢、氟、至少含有一个氟原子的C1‑3烷基中的一种或多种；制备A
‑
嵌段：将至少一种二元胺与至少一种二元酐或至少一种二元酸聚合制备A
‑
嵌段，或者将内酰胺单体开环聚合制备A
‑
嵌段；制备BAB型嵌段共聚物：将所述B
‑
嵌段和所述A
‑
嵌段接合制备BAB型嵌段共聚物。10.根据权利要求9所述BAB型嵌段共聚物的制备方法，其特征在于，所述制备B
‑
嵌段具体包括：将至少一种式
Ⅴ
所示单体、链转移剂和引发剂在70~90℃的反应温度下通过可逆加成
‑
裂解链转移聚合，反应5~8.5小时得到单端具有叠氮基团或炔基的B
‑
嵌段。11.根据权利要求10所述BAB型嵌段共聚物的制备方法，其特征在于，所述制备A
‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：曾子鹏，李诚，刘会会，孙成栋，王景明，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：