一种粘结剂化合物及其制备方法技术

本申请涉及一种式(I)的粘结剂化合物、其制备方法及包含其的极片。式(I)中，R1、R2、R3各自独立地表示无取代或有取代基的碳原子数为1

【技术实现步骤摘要】
一种粘结剂化合物及其制备方法


[0001]本申请涉及锂电池
，尤其涉及一种粘结剂化合物及其制备方法，以及包含该粘结剂化合物的极片、二次电池、电池模块、电池包和用电装置。

技术介绍

[0002]近年来，随着锂离子电池的应用范围日益广泛，其被应用于各种储能电源系统，因此人们对锂离子电池的性能也提出了更高的要求。在研究中，人们发现，锂离子二次电池的性能(如，容量保持率等)会受到多种因素的影响，诸如，使用条件、极片、电解液、隔膜等。
[0003]就极片而言，极片的粘结力、导电性均会影响电池的容量保持率。因此，粘结剂作为锂离子二次电池制备中的重要组分，成为本领域研究的热点。
[0004]锂离子电池中常用的粘结剂通常可分为水系和油系两大类。以聚偏二氟乙烯(PVDF)为代表的油系粘结剂具有良好的粘结性、电化学和热力学稳定性以及可溶胀性，但其水不溶性导致其在用于极片浆料制备时必须采用有机溶剂，成本高且不环保。然而，以羧甲基纤维素钠(CMC
‑
Na)为代表的水系粘结剂，尽管由于其水溶性而可使用更为经济环保的水作为溶剂，但其粘结性能却略逊于油系粘结剂。
[0005]因此，本领域需要这样一种粘结剂——其兼具水溶性和油系粘结剂的诸如粘结性良好、化学性质稳定、可溶胀等优点中的一个或多个。

技术实现思路

[0006]为解决上述问题，本申请提供了一种粘结剂化合物，其具有水溶性，并且粘结性良好、化学性质稳定、可溶胀。
[0007]具体来说，本申请提供了一种式(I)的粘结剂化合物、其制备方法，以及包含该粘结剂化合物的极片、二次电池、电池模块、电池包和用电装置。
[0008]本申请的第一方面提供了一种式(I)的粘结剂化合物：
[0009][0010]其中，
[0011]R1、R2、R3各自独立地表示无取代或有取代基的碳原子数为1
‑
6的直链或支链烷基，或无取代基或有取代基的碳原子数为6～20的芳基；
[0012]R4表示
‑
COOM；
[0013]R5表示桥氧基或桥亚氨基；
[0014]M各自独立地表示Li、Na、K、Rb和Cs中的一种；
[0015]Z表示直链或支链的碳原子数为1
‑
6的亚烷基；
[0016]m为选自7600
‑
47000的整数；
[0017]n为选自1520
‑
94000的整数；并且
[0018]m/n＝0.1
‑
10。
[0019]由此，本申请提供了一种粘结剂化合物，其粘结性好、能溶于水、化学性质稳定，具备溶胀特性，能够提高极片离子电导、降低极化，进而改善二次电池的电芯性能(如，容量保持性能等)。
[0020]在任意实施方式中，式(I)中，R1和R3各自独立地表示无取代的碳原子数为1
‑
6的直链或支链烷基；可选地，R1和R3各自独立地表示无取代的碳原子数为1
‑
6的直链烷基。
[0021]在任意实施方式中，式(I)中，R2表示无取代的碳原子数为1
‑
6的直链或支链烷基或苯基；可选地，R2表示无取代的碳原子数为1
‑
6的直链烷基或苯基。
[0022]以上，通过进一步选择式(I)的粘结剂化合物的结构，进一步提高其粘结性、可分散性等，进而改善粘结效果。
[0023]在任意实施方式中，式(I)中，m为选自7600
‑
30000的整数。
[0024]在任意实施方式中，式(I)中，n为选自1520
‑
46000的整数；可选地，n为选自1520
‑
18000的整数。
[0025]在任意实施方式中，式(I)中，m/n＝0.3
‑
7.5；可选地，m/n＝0.5
‑
7.5。
[0026]以上，通过进一步选择m、n和m/n，进一步改善粘结剂化合物的粘结性、可溶胀性、化学稳定性和易加工性，进而改善极片的导电率、降低极化，提高二次电池的电芯性能。
[0027]本申请的第二方面提供了一种式(I)的粘结剂化合物的制备方法，
[0028][0029]其中，
[0030]R1、R2、R3各自独立地表示无取代或有取代基的碳原子数为1
‑
6的直链或支链烷基，或无取代基或有取代基的碳原子数为6～20的芳基；
[0031]R4表不
‑
COOM；
[0032]R5表示桥氧基或桥亚氨基；
[0033]M各自独立地表示Li、Na、K、Rb和Cs中的一种；
[0034]Z表示直链或支链的碳原子数为1
‑
6的亚烷基；
[0035]m为选自7600
‑
47000的整数；
[0036]n为选自1520
‑
94000的整数；并且
[0037]m/n＝0.1
‑
10；
[0038]所述方法包括以下步骤：
[0039](i)在式(II)的链转移剂的存在下，使偏二氟乙烯单体发生聚合反应，得到式(III)的聚合物：
[0040][0041]R1、R3、Z和m分别如前述定义；
[0042]可选地，式(II)的链转移剂为4
‑
氰基
‑4‑
(丙基硫代碳酰)硫戊酸；
[0043](ii)使式(IV)的葡萄糖丙烯酸衍生物与式(III)的聚偏二氟乙烯发生聚合反应，得到式(I
’
)的聚合物：
[0044][0045]R1、R2、R3、Z、m、n和m/n分别如前述定义，
[0046]R5表示桥氧基或桥亚氨基，
[0047]R6表示乙酰基；
[0048](iii)使步骤(ii)中得到的聚合物与碱金属醇盐R7OM反应，得到式(I)的粘结剂化合物：
[0049][0050]R7选自碳原子数为1
‑
6的直链或支链烷基，可选地，选自甲基或乙基。
[0051]以上，提供了制备本申请的粘结剂化合物的方法。
[0052]在任意实施方式中，所述式(IV)的葡萄糖丙烯酸衍生物是由葡萄糖或6
‑
氨基葡萄糖通过以下步骤得到的：
[0053](1)使葡萄糖或6
‑
氨基葡萄糖与第一保护试剂反应，以使其6
‑
位上的伯羟基或伯氨基被第一保护基团保护；
[0054](2)将步骤(1)的产物与乙酸酐反应，以使其1至4位上的羟基被乙酰基保护；
[0055](3)使步骤(2)的产物脱去所述第一保护基团；
[0056](4)使步骤(3)的产物与丙烯酰氯或其衍生物反应，得到式(IV)的葡萄糖丙烯酸衍生物。
[0057]在任意实施方式中，所述第一保护试剂是三苯基氯甲烷，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种式(I)的粘结剂化合物：其中，R1、R2、R3各自独立地表示无取代或有取代基的碳原子数为1
‑
6的直链或支链烷基，或无取代基或有取代基的碳原子数为6～20的芳基；R4表示
‑
COOM；R5表示桥氧基或桥亚氨基；M各自独立地表示Li、Na、K、Rb和Cs中的一种；Z表示直链或支链的碳原子数为1
‑
6的亚烷基；m为选自7600
‑
47000的整数；n为选自1520
‑
94000的整数；并且m/n＝0.1
‑
10。2.根据权利要求1所述的粘结剂化合物，其中，R1和R3各自独立地表示无取代的碳原子数为1
‑
6的直链或支链烷基；可选地，R1和R3各自独立地表示无取代的碳原子数为1
‑
6的直链烷基。3.根据权利要求1或2所述的粘结剂化合物，其中，R2表示无取代的碳原子数为1
‑
6的直链或支链烷基或苯基；可选地，R2表示无取代的碳原子数为1
‑
6的直链烷基或苯基。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的粘结剂化合物，其中，m为选自7600
‑
30000的整数。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的粘结剂化合物，其中，n为选自1520
‑
46000的整数；可选地，n为选自1520
‑
18000的整数。6.根据权利要求1
‑
5中任一项所述的粘结剂化合物，其中，m/n＝0.3
‑
7.5；可选地，m/n＝0.5
‑
7.5。7.一种式(I)的粘结剂化合物的制备方法，其中，R1、R2、R3各自独立地表示无取代或有取代基的碳原子数为1
‑
6的直链或支链烷基，或无
取代基或有取代基的碳原子数为6～20的芳基；R4表示
‑
COOM；R5表示桥氧基或桥亚氨基；M各自独立地表示Li、Na、K、Rb和Cs中的一种；Z表示直链或支链的碳原子数为1
‑
6的亚烷基；m为选自7600
‑
47000的整数；n为选自1520
‑
94000的整数；并且m/n＝0.1
‑
10；所述方法包括以下步骤：(i)在式(II)的链转移剂的存在下，使偏二氟乙烯单体发生聚合反应，得到式(III)的聚合物：R1、...

【专利技术属性】
技术研发人员：林江辉，赵延杰，李星，金海族，
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：