一种高分散型PVDF及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种高分散型PVDF及其制备方法和应用，属于磷酸铁锂电池技术领域，更具体地，涉及一种高分散型PVDF及其制备方法和应用。本发明专利技术的高分散型PVDF重均分子量Mw为70～90万，分子量分布为1.5

【技术实现步骤摘要】
一种高分散型PVDF及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及磷酸铁锂电池
，更具体地，涉及一种高分散型PVDF及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]近年来，磷酸铁锂电池由于其高安全性、高循环性能、高温性能好、低成本、环保等特点，在动力电池装机中占比越来越高。磷酸铁锂的主流制备工艺分为固相法和液相法。固相法工艺相对简单、技术成熟，目前已大规模生产，但存在产品均一性较差、产物电化学性能偏低的缺点。液相法工艺难度大、产品颗粒尺寸小，产品均一性好，电化学性能优异。目前液相法磷酸铁锂是未来主流技术发展方向。现有用于磷酸铁锂正极体系分散的粘结剂主要为PVDF，通常为均聚型PVDF。对于一般的固相法磷酸铁锂，通常普通PVDF即可提供良好的分散能力。但对于纳米级的液相法磷酸铁锂，市面上常规PVDF很难提供良好的分散能力，所制备的浆料粘度反弹大，凝胶现象严重，固含量低，无法满足行业技术发展需求。
[0003]现有技术提供了一种锂离子电池正极粘结剂和锂离子电池，其主要是通过高分子量PVDF与中分子量PVDF进行复配得到粘结剂来降低纳米磷酸铁锂体系中PVDF粘结剂的用量和电性能的提升，并未解决液相法磷酸铁锂浆料粘度反弹大，分散性不佳的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是克服现有液相法纳米磷酸铁锂体系中浆料的粘度反弹大，分散性不佳的缺陷和不足，提供一种高分散型PVDF，作为粘结剂可以改善液相法纳米磷酸铁锂体系中浆料的粘度反弹问题，提高整体浆料固含，满足行业技术发展需求。r/>[0005]本专利技术的另一目的是提供一种高分散型PVDF的制备方法。
[0006]本专利技术的再一目的是提供一种高分散型PVDF在制备磷酸铁锂电池正级浆料中的应用。
[0007]本专利技术的再一目的在于保护一种正极浆料。
[0008]本专利技术上述目的通过以下技术方案实现：
[0009]一种高分散型PVDF，所述PVDF的重均分子量Mw为70～90万，分子量分布为1.5
‑
3.5，结晶度为30～50％。
[0010]其中，需要说明的是：
[0011]本专利技术的PVDF的分子量及结晶度可采用本领域的常规检测方法检测。
[0012]PVDF的分子量分布影响其分散性和粘结性，分布过宽，小分子量多，粘结力差，分子量分布过窄则浆料分散性不好。
[0013]同时，PVDF的结晶度不仅影响其分散性还影响PVDF应用时的剥离强度和极片柔韧性。结晶度高，一般剥离强度高，但极片柔韧性差。结晶度低，则极片柔韧性好但剥离强度低。
[0014]本专利技术通过控制PVDF的分子量分布和结晶度一方面可以得到高分散型PVDF，另一
方面也可以优化PVDF的粘结性能，保证其应用的剥离强度和极片柔韧性。
[0015]进一步优选地，所述PVDF的重均分子量Mw为70～90万，分子量分布为2.0～2.6，结晶度为40～45％。
[0016]本专利技术的高分散型PVDF可以采用乳液法制备。
[0017]本专利技术还具体保护一种高分散型PVDF的制备方法，包括如下步骤：
[0018]将水、乳化剂在氧含量≦15ppm的惰性气体氛围中搅拌均匀，加热至50～100℃，加入VDF单体，初始引发剂和链转移剂开始反应，反应压力为2.0～6.5MPa，在反应量分别为20％、40％和70％分别补加引发剂和链转移剂，继续反应，直至达到预定反应量时，结束反应，纯化干燥粉碎得到高分散型PVDF。
[0019]其中，需要说明的是：
[0020]本专利技术所制备的PVDF对于磷酸铁锂体系尤其是纳米级的液相磷酸铁锂具有良好的分散型、稳定性，可制备高固含量的锂电池正极浆料。
[0021]本专利技术的乳化剂可以本领域常规使用的不含氟的表面活性剂，优选为乙烯基吡咯烷酮聚合物。本专利技术采用乙烯基吡咯烷酮聚合物作为乳液聚合的乳化剂，具有环保、低成本的特点。
[0022]本专利技术的引发剂和链转移剂分次加入可以更好控制PVDF的分子量分布，在具体实施方式中，可采用如下加入方式：
[0023]初始引发剂和链转移剂的加入量为总用量的40％，在反应量分别为20％、40％和70％分别补加引发剂和链转移剂的补加量为总用量的20％，三次加完。
[0024]其中反应量20％是指反应过程中，计量20％的原料完成了反应进程，反应量40％是指反应过程中，计量40％的原料完成了反应进程，反应量70％是指反应过程中，计量70％的原料完成了反应进程。
[0025]在具体实施方式中，本专利技术的乳化剂优选为乙烯基吡咯烷酮聚合物，用量为VDF单体质量的0.05～0.2％。
[0026]需要说明的是：
[0027]乙烯基吡咯烷酮在PVDF聚合过程中，也会参与链转移作用，从而在PVDF分子链上引入乙烯基吡咯烷酮分子链，而乙烯基吡咯烷酮聚合物可以对磷酸铁锂和导电剂起分散作用。
[0028]优选地，所述乙烯基吡咯烷酮聚合物分子量为1000
‑
300000。
[0029]进一步优选地，所述乙烯基吡咯烷酮聚合物分子量为2000
‑
50000。
[0030]更进一步优选乙烯基吡咯烷酮聚合物分子量为5000
‑
10000。
[0031]其中，需要说明的是：
[0032]本专利技术的乙烯基吡咯烷酮聚合物可以为乙烯基吡咯烷酮均聚物和/或乙烯基吡咯烷酮共聚物。
[0033]所述乙烯基吡咯烷酮共聚物指乙烯基吡咯烷酮单体与其它共聚单体聚合而成的聚合物，如乙烯基吡咯烷酮
‑
乙烯共聚物、乙烯基吡咯烷酮
‑
乙酸乙烯酯共聚物、乙烯基吡咯烷酮
‑
丙烯酸共聚物等。
[0034]乙烯基吡咯烷酮聚合物分子量过大，水溶性太差，容易导致乳液不稳定。乙烯基吡咯烷酮聚合物分子量过小，乳液稳定性也差，即分子量过大过小都会导致PVDF乳液的不稳
定，导致PVDF性能的不均一。
[0035]在具体实施方式中，本专利技术的引发剂的用量为VDF单体质量的0.01～1％。
[0036]其中，需要说明的是：
[0037]本专利技术的引发剂可以为本领域常规使用的引发剂，例如可以为过硫酸盐类，如过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵等。
[0038]在具体实施方式中，本专利技术的链转移剂的用量为VDF单体质量的0.01～1％。
[0039]其中，需要说明都是：
[0040]本专利技术的链转移剂可以为本领域常规使用的链转移剂，例如可以为乙醇、乙酸乙酯、丙酮、丙二酸二乙酯中的一种或几种。
[0041]本专利技术还具体保护一种高分散型PVDF在制备磷酸铁锂电池正级浆料中的应用。
[0042]本专利技术的高分散型PVDF，其对固相法磷酸铁锂和液相法磷酸铁锂均具有良好的分散能力，特别是液相法磷酸铁锂，可以广泛应用于磷酸铁锂电池正级浆料的制备，广泛应用于磷酸铁锂电池领域。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高分散型PVDF，其特征在于，所述PVDF的重均分子量Mw为70～90万，分子量分布为1.5
‑
3.5，结晶度为30～50％。2.一种权利要求1所述高分散型PVDF的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将水、乳化剂在氧含量≦15111的惰性气体氛围中搅拌均匀，加热至50～100℃，加入VDF单体，初始引发剂和链转移剂开始反应，反应压力为2.0～6.5MPa，在反应量分别为20％、40％和70％分别补加引发剂和链转移剂，继续反应，直至达到预定反应量时，结束反应，纯化干燥粉碎得到高分散型PVDF。3.如权利要求2所述高分散型PVDF的制备方法，其特征在于，所述乳化剂为乙烯基吡咯烷酮聚合物，用量为VDF单体质量的0.05～0.2％。4.如权利要求3所述高分散型PVDF的制备方法，其特征在于，所述乙烯基吡咯烷酮聚合物分子量为1000
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【专利技术属性】
技术研发人员：杨华军，郑炳发，戴静闻，程堂剑，陈琼枫，
申请(专利权)人：乳源东阳光氟树脂有限公司，
类型：发明
国别省市：