锂离子电池正极浆料用添加剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及锂离子电池正极浆料领域，具体涉及一种锂离子电池正极浆料用添加剂及其制备方法和应用。该锂离子电池正极浆料用添加剂包含二嵌段共聚物，所述二嵌段共聚物包含具有含氮基团的第一嵌段和具有含氧基团的第二嵌段。该锂离子电池正极浆料用添加剂能降低浆料粘度，提升浆料固含量，从而降低烘烤能耗，提升极片制作效率；该添加剂还能赋予浆料具有更高的稳定性，以及降低PVDF的结晶性，使得PVDF更加柔软，从而提升极片的柔软度；该添加剂所含二嵌段共聚物具有电化学稳定性，残留在极片中不会影响电池性能。不会影响电池性能。

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池正极浆料用添加剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及锂离子电池正极浆料领域，具体涉及一种锂离子电池正极浆料用添加剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有高电压、比能量密度高、长循环寿命、自放电小和安全无记忆效应等优点，已被广泛应用于各类便携式电子产品、小型动力系统以及航空航天等领域。而随着科技技术的发展，对锂离子电池的要求趋向于高能量密度。锂离子电池包括电极组和非水电解液，电极组和非水电解液密封在电池壳体内；电极组包括正极、负极和隔膜；正极包括导电基体和负载于该导电基体上的正极材料。在制备电池正极时，需要将锂离子电池正极活性物质、导电剂、粘合剂和溶剂混合，制备成正极浆料，然后将浆料涂覆和/或填充在所述导电基体上，除去溶剂后，得到正极。
[0003]目前，锂离子电池电极浆料的制备主要是通过搅拌混合制成一定粘度的浆料。由于正极材料的粒子比表面积大，碳包覆量多等原因，在工业化生产中，材料的可制造性较差，具体表现为在浆料制作时难分散、消耗溶剂多、粘度反弹大、极片脆硬等，很多电性能良好的正极材料也因此无法得到应用。

技术实现思路

[0004]专利技术要解决的问题：现有技术缺乏一种改善正极浆料加工性质的锂离子电池正极浆料添加剂。针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种锂离子电池正极浆料用添加剂，其应用于正极浆料中，能够显著提高浆料的固含量和稳定性，改善极片柔性。
[0005]为了解决所述问题，本专利技术的技术方案如下：
[0006]本专利技术提供一种锂离子电池正极浆料用添加剂，其包含二嵌段共聚物，所述二嵌段共聚物包含具有含氮基团的第一嵌段和具有含氧基团的第二嵌段。
[0007]优选的是，所述含氮基团为酰胺基、腈基、胺基、吡咯基、吡啶基、嘧啶基、咪唑基和吡唑基中的一种或两种以上；优选为酰胺基或腈基；优选地，所述第一嵌段为选自含有C＝C双键的含氮化合物聚合形成的嵌段；更优选地，所述第一嵌段为选自含有乙烯基或丙烯基的胺类化合物、酰胺类化合物、腈类化合物或含氮杂环化合物中的一种或者两种以上的化合物聚合形成的嵌段，优选为选自含有乙烯基的含氮杂环化合物，含有丙烯基的胺类化合物、酰胺类化合物或腈类化合物中的一种或者两种以上的化合物聚合形成的嵌段，更优选所述含氮杂环化合物选自取代或未取代的吡咯类、咪唑类、吡唑类、吡啶类或嘧啶类中的任一种化合物；进一步优选地，所述第一嵌段选自N
‑
乙烯基吡咯烷酮、丙烯酰胺、丙烯腈、乙烯胺、乙烯基吡啶和乙烯基咪唑的一种或两种以上形成的任意均聚物或共聚物。
[0008]优选的是，所述含氧基团为醚基、酯基、呋喃基和吡喃基中的一种或两种以上，优选为醚基；优选地，所述第二嵌段为选自含有C＝C双键的含氧化合物聚合形成的嵌段；更优选地，所述第二嵌段为选自含有乙烯基或丙烯基的醚、酯或含氧杂环化合物中的一种或者
两种以上聚合形成的嵌段；进一步优选地，所述醚为含有乙烯基的C1
‑
4烷基醇形成的醚；所述酯为含有C＝C键的羧酸和烷醇或环烷醇形成的酯，所述烷基或环烷基为碳原子数为1
‑
10的烷基或环烷基，优选所述烷基为碳原子数1
‑
4，所述环烷基选自四氢呋喃基和/或四氢吡喃基；更进一步优选地，所述第二嵌段选自烯丙氧基聚氧乙烯醚、丙烯酸四氢呋喃酯、丙烯酸甲酯、乙烯氧基四氢吡喃中的一种或两种以上形成的任意均聚物或共聚物；再进一步优选地，所述第二嵌段为烯丙氧基聚氧乙烯醚均聚物，所述第一嵌段为N
‑
乙烯基吡咯烷酮均聚物、丙烯酰胺均聚物、乙烯基吡啶均聚物或乙烯基咪唑均聚物中的一种。
[0009]优选的是，所述二嵌段共聚物的重均分子量为1000～20000。
[0010]优选的是，所述含氮基团与含氧基团的摩尔数比为1：1～1：1000。
[0011]本专利技术还提供一种上述添加的制备方法，包括以下步骤：
[0012](1)将溶剂、含氮基团的单体、链转移剂和引发剂混合，进行第一聚合反应，得到均聚物；
[0013](2)向步骤(1)的均聚物中加入含氧基团的单体，进行第二聚合反应，得到锂离子电池正极浆料用添加剂。
[0014]优选的是，上述溶剂为N
‑
甲基吡咯烷酮。
[0015]优选的是，所述链转移剂为双硫酯类链转移剂；优选地，所述双硫酯类链转移剂为盐酸双苯乙硫酯、二硫代苯甲酸苄基酯、二硫代苯甲酸苯乙基酯和二硫代苯甲酸异丙苯基酯中的一种或两种以上。
[0016]优选的是，所述引发剂为偶氮二异丁腈和/或过氧化二苯甲酰。
[0017]优选的是，所述含氮基团的单体为N
‑
乙烯基吡咯烷酮、丙烯酰胺、丙烯腈、乙烯胺、乙烯基吡啶和乙烯基咪唑中的一种或两种以上。
[0018]优选的是，所述含氧基团的单体为烯丙氧基聚氧乙烯醚、丙烯酸四氢呋喃酯、丙烯酸甲酯、乙烯氧基四氢吡喃中的一种或两种以上。
[0019]优选的是，步骤(1)所述第一聚合反应的温度为60
‑
90℃；优选地，所述聚合反应时间为6
‑
12h。
[0020]优选的是，步骤(2)所述第二聚合反应的温度为60
‑
90℃；优选地，所述聚合反应时间为6
‑
12h。
[0021]本专利技术还提供一种锂离子电池正极浆料，其包含上述锂离子电池正极浆料用添加剂或上述制备方法制得的锂离子电池正极浆料用添加剂。
[0022]本专利技术还提供一种锂离子电池正极，其包含上述锂离子电池正极浆料用添加剂或上述制备方法制得的锂离子电池正极浆料用添加剂或上述正极浆料。
[0023]本专利技术还提供一种锂离子电池，其包含上述锂离子电池正极浆料用添加剂或上述制备方法制得的锂离子电池正极浆料用添加剂或上述正极浆料或上述电池正极。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有以下的有益效果：
[0025]本专利技术锂离子电池正极浆料用添加剂含有二嵌段共聚物，二嵌段共聚物的含氮基团能够吸附在正极活性物质颗粒表面，帮助粒子相互分离，降低浆料粘度，提升浆料固含量，从而降低烘烤能耗，提升极片制作效率；二嵌段共聚物的含氧基团的空间位阻作用能防止粒子再团聚，从而避免储存过程中粒子絮凝和沉淀，赋予浆料具有更高的稳定性；二嵌段共聚物的含氧基团的氧原子可以与粘结剂PVDF的氢原子发生氢键作用，降低PVDF的结晶
性，使得PVDF更加柔软，从而提升极片的柔软度；且二嵌段共聚物具有电化学稳定性，残留在极片中不会影响电池性能。
具体实施方式
[0026]在本说明书中，只要没有特别限定，则记号、单位、略称、用语具有以下的意义。例如，使用～或者
‑
表示了数值范围的情况下，它们包含两方的端点，单位是共通的。例如，1000～20000表示1000以上且20000以下。
[0027]在本专利技术中，正极片的柔软性的测试是将碾压后正极片裁切成25cm*2cm长条状，然后将正极片平铺于高出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池正极浆料用添加剂，其特征在于，其包含二嵌段共聚物，所述二嵌段共聚物包含具有含氮基团的第一嵌段和具有含氧基团的第二嵌段。2.根据权利要求1所述的添加剂，其特征在于，所述含氮基团为酰胺基、腈基、胺基、吡咯基、吡啶基、嘧啶基、咪唑基和吡唑基中的一种或两种以上；优选为酰胺基或腈基；优选地，所述第一嵌段为选自含有C＝C双键的含氮化合物聚合形成的嵌段；更优选地，所述第一嵌段为选自含有乙烯基或丙烯基的胺类化合物、酰胺类化合物、腈类化合物或含氮杂环化合物中的一种或者两种以上的化合物聚合形成的嵌段，优选为选自含有乙烯基的含氮杂环化合物，含有丙烯基的胺类化合物、酰胺类化合物或腈类化合物中的一种或者两种以上的化合物聚合形成的嵌段，更优选所述含氮杂环化合物选自取代或未取代的吡咯类、咪唑类、吡唑类、吡啶类或嘧啶类中的任一种化合物；进一步优选地，所述第一嵌段为选自乙烯基吡咯烷酮、丙烯酰胺、丙烯腈、乙烯胺、乙烯基吡啶和乙烯基咪唑的一种或两种以上形成的任意均聚物或共聚物。3.根据权利要求1或2所述的添加剂，其特征在于，所述含氧基团为醚基、酯基、呋喃基和吡喃基中的一种或两种以上，优选为醚基；优选地，所述第二嵌段为选自含有C＝C双键的含氧化合物聚合形成的嵌段；更优选地，所述第二嵌段为选自含有乙烯基或丙烯基的醚、酯或含氧杂环化合物中的一种或者两种以上聚合形成的嵌段；进一步优选地，所述醚为含有乙烯基的C1
‑
4烷基醇形成的醚，所述酯为含有C＝C键的羧酸和烷醇或环烷醇形成的酯，所述烷基或环烷基为碳原子数为1
‑
10的烷基或环烷基，优选所述烷基为碳原子数1
‑
4，所述环烷基选自四氢呋喃基和/或四氢吡喃基；更进一步优选地，所述第二嵌段为选自烯丙氧基聚氧乙烯醚、丙烯酸四氢呋喃酯、丙烯酸甲酯、乙烯氧基四氢吡喃中的一种或两种以上形成的任意均聚物或共聚物；再进一步优选地，所述第二嵌段为烯丙氧基聚氧乙烯醚均聚物，所述第一嵌段为N
‑
乙烯基吡咯烷酮均聚物、丙烯酰胺均聚物、乙烯基吡啶均聚物或乙烯基咪唑均聚物中的一种。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的添加剂，其特征在于，所述二嵌段共聚物的重均分子量为1000～20000。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的添加剂，其特征在于，所述含氮基团与含氧基团的摩尔数比为1：1～1：1000。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的添加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将溶剂、含氮基团的单体、链转移剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳敏，王伟华，刘俊，
申请(专利权)人：深圳市研一新材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：