聚偏氟乙烯及其制备方法、正极片以及锂离子电池技术

本发明专利技术涉及锂电材料技术领域，公开了聚偏氟乙烯及其的制备方法、正极片以及锂离子电池。聚偏氟乙烯的制备方法，包括：在避光环境下，向溶解有RAFT试剂和偏二氟乙烯的溶液中加入光引发剂，密封透明的反应容器；将反应容器置于可见光下照射，使容器内发生聚合反应；反应终止后从反应容器中提取出聚合产物。聚偏氟乙烯，采用上述制备方法制得。正极片，其制备原料包括上述的聚偏氟乙烯。锂离子电池，包括上述的正极片。本发明专利技术提供的制备方法制得PVDF的分子量分布窄，PVDF粘接力一致性好，用其制得的锂电池在长循环下正极片不会因为粘结力不一致而在某些位点率先出现掉料现象。一致而在某些位点率先出现掉料现象。

【技术实现步骤摘要】
聚偏氟乙烯及其制备方法、正极片以及锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂电材料
，具体而言，涉及聚偏氟乙烯及其的制备方法、正极片以及锂离子电池。

技术介绍

[0002]传统PVDF合成方法为热引发不可控自由基聚合，其分子量分布较宽，既含有小分子量聚合物，又含有高分子量聚合物，这样的材料应用在锂电正极极片中时，造成箔材与浆料粘结性的不一致，及极片剥离力的不均一。而在长循环电池中，对极片粘结剂的粘结力要求进一步提高。具有高粘结力及高粘结力一致性的PVDF可使锂电池在长循环下正极片不会因为粘结力不一致而在某些位点率先出现掉料现象，从而延长电池的循环周期。
[0003]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供聚偏氟乙烯及其的制备方法、正极片以及锂离子电池。
[0005]本专利技术是这样实现的：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种聚偏氟乙烯的制备方法，包括：
[0007]在避光环境下，向溶解有RAFT试剂和偏二氟乙烯的溶液中加入光引发剂，密封透明的反应容器；
[0008]将反应容器置于可见光下照射，使容器内发生聚合反应；
[0009]反应终止后从反应容器中提取出聚合产物。
[0010]在可选的实施方式中，RAFT试剂:VDF:光引发剂的摩尔比为1:x:0.03～0.1，x>0；反应终止是指充分反应至不再发生聚合反应。
[0011]在可选的实施方式中，RAFT试剂:VDF:光引发剂的摩尔比为1:x:0.03～0.1，x>0；反应终止是将反应容器打开，使反应体系暴露于空气中；
[0012]优选地，在反应条件相同的前提下，反应时间与聚合度具有相关性，要获得目标聚合度的聚偏氟乙烯，在与该目标聚合度对应的反应时间节点处使反应体系暴露于空气中；
[0013]优选地，确定目标聚合度对应的反应时间的方式为：
[0014]在相同反应条件下多次在不同时间节点使反应体系暴露于空气中终止反应，提取产物样本测其聚合度，通过多个测试结果，确定反应至目标聚合度所需反应时间；
[0015]优选地，测聚合度的方法为通过核磁共振氢谱，使用端基法或内外标法计算产物的聚合度。
[0016]在可选的实施方式中，反应体系的总固含量为10～50％。
[0017]在可选的实施方式中，在密封透明的反应容器之前，还包括脱除反应容器中溶液内的氧气；
[0018]优选地，脱除方法为通入钝性气体鼓泡法或冷冻脱气法。
[0019]在可选的实施方式中，所述RAFT试剂选自双/三硫酯衍生物中至少一种；
[0020]优选地，所述双/三硫酯衍生物为2
‑
巯基
‑
S
‑
硫代苯甲酰乙酸、二硫化四甲基秋兰姆、S,S
‑
二苄基三硫代碳酸酯或2
‑
(十二烷基硫基硫代羰基硫基)
‑2‑
甲基丙酸；
[0021]优选地，光引发剂选自光引发剂TPO、TPO
‑
L、BAPO至少一种；
[0022]优选地，反应体系中所用溶剂选自DMC、DMF、DMAc和NMP中至少一种。
[0023]在可选的实施方式中，从反应容器中提取出聚合产物的方式包括：
[0024]反应终止后对反应容器中的混合物进行蒸馏脱除溶剂，或者真空脱除溶剂得到粗产物；
[0025]将粗产物溶解于四氢呋喃中得到PVDF溶液；
[0026]将PVDF溶液滴加至冷冻乙烷中，沉淀出PVDF得到固液混合物；
[0027]将固液混合物过滤干燥得到产品；
[0028]优选地，冷冻乙烷的温度为0～4℃；
[0029]优选地，四氢呋喃的温度为35～45℃。
[0030]第二方面，本专利技术提供一种聚偏氟乙烯，采用如前述实施方式任一项的制备方法制得。
[0031]第三方面，本专利技术提供一种正极片，其制备原料包括如前述实施方式的聚偏氟乙烯材料。
[0032]第四方面，本专利技术提供一种锂离子电池，包括如前述实施方式的正极片。
[0033]本专利技术具有以下有益效果：
[0034]本申请提供的聚偏氟乙烯的制备方法，制得PVDF的分子量分布窄，PVDF粘接力一致性好，用其制得的锂电池在长循环下正极片不会因为粘结力不一致而在某些位点率先出现掉料现象。并且，本申请提供的制备方法聚合方式为可见光室温活性聚合，聚合速率快，引发方式为可见光引发，光源为可见光，非紫外光等对身体有害光源，引发温度为室温，无需额外获取热源。
具体实施方式
[0035]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0036]下面对本申请实施例提供的聚偏氟乙烯及其制备方法、正极片以及锂离子电池进行具体描述。
[0037]本申请实施例提供的聚偏氟乙烯的制备方法，包括：
[0038]在避光环境下，向溶解有RAFT试剂和偏二氟乙烯的溶液中加入光引发剂，密封透明的反应容器；
[0039]将反应容器置于可见光下照射，使容器内发生聚合反应；
[0040]反应终止后从反应容器中提取出聚合产物。
[0041]本申请实施例提供的聚偏氟乙烯的制备方法，制得PVDF的分子量分布窄，PVDF粘接力一致性好，用其制得的锂电池在长循环下正极片不会因为粘结力不一致而在某些位点率先出现掉料现象。并且，本申请提供的制备方法聚合方式为可见光室温活性聚合，聚合速
率快，引发方式为可见光引发，光源为可见光，非紫外光等对身体有害光源，引发温度为室温，无需额外获取热源。
[0042]具体地，本申请实施例提供的聚偏氟乙烯的制备方法制备步骤如下：
[0043]S1、备料
[0044]准备VDF(偏二氟乙烯)、溶剂、透明反应容器、光引发剂、RAFT试剂以及可见光源(汞灯)。
[0045]溶剂可以为DMC(碳酸二甲酯)、DMF、DMAc和NMP中至少一种。光引发剂可以为光引发剂TPO(2,4,6
‑
三甲基苯甲酰二苯氧磷)、TPO
‑
L(2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯)和BAPO(双(2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦)中至少一种。
[0046]RAFT试剂选自双/三硫酯衍生物中至少一种；双/三硫酯衍生物为2
‑
巯基
‑
S
‑
硫代苯甲酰乙酸、二硫化四甲基秋兰姆、S,S
‑
二苄基三硫代碳酸酯或2
‑
(十二烷基硫基硫代羰基硫基)
‑2‑
甲基丙酸。
[0047]S2、反应...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚偏氟乙烯的制备方法，其特征在于，包括：在避光环境下，向溶解有RAFT试剂和偏二氟乙烯的溶液中加入光引发剂，密封透明的反应容器；将所述反应容器置于可见光下照射，使容器内发生聚合反应；反应终止后从所述反应容器中提取出聚合产物。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，RAFT试剂:VDF:光引发剂的摩尔比为1:x:0.03～0.1，x>0；反应终止是指充分反应至不再发生聚合反应。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，RAFT试剂:VDF:光引发剂的摩尔比为1:x:0.03～0.1，x>0；反应终止是将所述反应容器打开，使反应体系暴露于空气中；优选地，在反应条件相同的前提下，反应时间与聚合度具有相关性，要获得目标聚合度的聚偏氟乙烯，在与该目标聚合度对应的反应时间节点处使所述反应体系暴露于空气中；优选地，确定所述目标聚合度对应的反应时间的方式为：在相同反应条件下多次在不同时间节点使反应体系暴露于空气中终止反应，提取产物样本测其聚合度，通过多个测试结果，确定反应至目标聚合度所需反应时间；优选地，测聚合度的方法为通过核磁共振氢谱，使用端基法或内外标法计算产物的聚合度。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，反应体系的总固含量为10～50％。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在密封透明的反应容器之前，还包括脱除所述反应容器中溶液内的氧气；优选地，脱除方法为通入...

【专利技术属性】
技术研发人员：马磊，杨亦双，杨庆亨，
申请(专利权)人：江苏中兴派能电池有限公司，
类型：发明
国别省市：