含氟聚合物、制备方法、正极极片、二次电池及用电装置制造方法及图纸

本申请提供一种含氟聚合物、制备方法、正极极片、二次电池及用电装置，涉及二次电池技术领域。所述含氟聚合物包含衍生自偏氟乙烯的结构单元、衍生自式I所示单体的结构单元、衍生自式II所示单体的结构单元，其中，R1、R2、R3各自独立地选自氢、氟、氯或至少含有一个氟原子的C1‑3烷基，且式I中C

【技术实现步骤摘要】
含氟聚合物、制备方法、正极极片、二次电池及用电装置


[0001]本申请涉及二次电池
，尤其涉及一种含氟聚合物、制备方法、正极极片、二次电池及用电装置。

技术介绍

[0002]锂离子电池用的粘结剂种类很多，多数采用聚偏氟乙烯（PVDF）作为粘结剂，聚偏氟乙烯是一种热塑性粘结剂，加热时可以在两个表面之间形成良好的粘结力，但以聚偏氟乙烯作为粘结剂制备的正极极片的柔韧性相对较差，如进行厚涂，正极极片发生开裂的可能性较高，因此，亟需提供一种适合进行厚涂的粘结剂。

技术实现思路

[0003]本申请是鉴于上述课题而进行的，其目的在于，提供一种含氟聚合物，以所述含氟聚合物作为粘结剂添加至正极浆料中可以对极片进行厚涂，有助于提升正极极片的能量密度。
[0004]为了达到上述目的，本申请提供了一种含氟聚合物，所述含氟聚合物包含衍生自偏氟乙烯的结构单元、衍生自式I所示单体的结构单元、衍生自式II所示单体的结构单元，式I式II其中，R1、R2、R3各自独立地选自氢、氟、氯或至少含有一个氟原子的C1‑3烷基，且式I中C
‑
F键的摩尔含量高于C
‑
H键的摩尔含量，R4、R5、R6各自独立地选自氢、取代或未取代的C1‑5烷基，R7选自取代或未取代的C1‑9烷基，所述含氟聚合物的α晶型的摩尔含量大于等于60%，基于所述含氟聚合物的α晶型、β晶型和γ晶型的总摩尔含量计；所述含氟聚合物的结晶度为40%
‑
45%。
[0005]通过引入式I替代部分衍生自偏氟乙烯的结构单元可以提高正极浆料的稳定性，缓解凝胶现象，可应用于粘结高镍三元正极材料；另外，控制含氟聚合物中α晶型的含量在上述范围内可以改善极片的柔韧性，适合进行厚涂，提高正极极片的能量密度。含氟聚合物的结晶度小于40%时，在电解液中容易吸液溶胀，甚至溶解，会恶化粘结力，含氟聚合物的结晶度高于45%会使极片的脆性增加，导致电池的循环性能变差。
[0006]在任意实施方式中，所述含氟聚合物的α晶型的摩尔含量为60%
‑
81%，基于所述含氟聚合物的α晶型、β晶型和γ晶型的总摩尔含量计。
[0007]若含氟聚合物中α晶型的摩尔含量过高，其对三元正极材料的粘结力会降低，若含氟聚合物中α晶型的摩尔含量过低，其对极片柔韧性的改善作用相对较弱。
[0008]在任意实施方式中，所述式I中的R1、R2、R3各自独立地选自氢、氟、氯、三氟甲基中的一种或多种，且式I中C
‑
F键的摩尔含量高于C
‑
H键的摩尔含量，R4、R5、R6各自独立地选自
氢、甲基中的一种或两种。
[0009]在任意实施方式中，所述衍生自式I所示单体的结构单元的摩尔含量为1%
‑
3%，基于所述含氟聚合物的结构单元的总摩尔数计。
[0010]在任意实施方式中，所述衍生自式II所示单体的结构单元的摩尔含量为15%
‑
30%，基于所述含氟聚合物的结构单元的总摩尔数计。
[0011]在任意实施方式中，所述含氟聚合物的重均分子量为120万
‑
185万。
[0012]在任意实施方式中，所述式I所示单体包含四氟乙烯、三氟氯乙烯、六氟丙烯中的一种或多种。
[0013]在任意实施方式中，所述式II所示单体包含丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异戊酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯中的一种或多种。
[0014]本申请的第二方面，提供一种含氟聚合物的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：聚合：在可聚合条件下，将偏氟乙烯单体、式I所示单体、式II所示单体进行聚合反应得到初始含氟聚合物，式I式II其中，R1、R2、R3各自独立地选自氢、氟、氯或至少含有一个氟原子的C1‑3烷基，且式I中C
‑
F键的摩尔含量高于C
‑
H键的摩尔含量，R4、R5、R6各自独立地选自氢、取代或未取代的C1‑5烷基，R7选自取代或未取代的C1‑9烷基；重结晶：将所述初始含氟聚合物进行重结晶，得到含氟聚合物；所述含氟聚合物的α晶型的摩尔含量大于等于60%，基于所述含氟聚合物的α晶型、β晶型和γ晶型的总摩尔含量计，所述含氟聚合物的结晶度为40%
‑
45%。
[0015]本申请通过悬浮法和重结晶法可以制备出α晶型的摩尔含量高于60%，结晶度为40%
‑
45%的含氟聚合物，以所述含氟聚合物作为粘结剂可以改善极片的柔韧性，降低极片在加工过程中发生脆断的可能性。
[0016]在任意实施方式中，所述重结晶包括以下步骤：热处理：将所述初始含氟聚合物加热熔融；结晶：以30
‑
50℃/min的降温速率降温至130
‑
150℃，保温2h
‑
5h，冷却至室温，得到所述含氟聚合物。
[0017]在任意实施方式中，所述热处理过程具体为：将所述初始含氟聚合物以不高于20℃/min的速率升温至200℃
‑
250℃，保温至少1h。
[0018]本申请的第三方面，提供一种正极极片，所述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，所述粘结剂为本申请第一方面的含氟聚合物或本申请第二方面的制备方法制备的含氟聚合物。
[0019]在任意实施方式中，所述正极活性材料为锂过渡金属氧化物及其改性材料，所述
改性材料是通过掺杂、导电碳包覆、导电金属包覆、导电聚合物包覆中的一种或多种改性方式制备的，可选为锂镍钴锰氧化物及其改性材料。
[0020]在任意实施方式中，所述正极膜层的压实密度为3.5g/cm3‑
4.1g/cm3。
[0021]在任意实施方式中，所述正极膜层与所述正极集流体间单位长度的粘结力不小于30N/m。
[0022]在任意实施方式中，所述正极极片在经过不少于3次的弯折测试后，所述正极极片出现透光现象。
[0023]本申请的第四方面，提供一种二次电池，所述二次电池包括隔离膜、负极极片、电解质和正极极片，所述正极极片为本申请第三方面的正极极片。
[0024]本申请的第五方面，提供一种用电装置，所述用电装置包括本申请第四方面的二次电池。
附图说明
[0025]图1是本申请一实施方式的二次电池的示意图；图2是图1所示的本申请一实施方式的二次电池的分解图；图3是本申请一实施方式的二次电池用作电源的用电装置的示意图。
[0026]附图标记：5二次电池；51壳体；52电极组件；53盖板。
具体实施方式
[0027]以下，适当地参照附图详细说明具体公开了本申请的含氟聚合物、制备方法、正极极片、二次电池及用电装置的实施方式。但是会有省略不必要的详细说明的情况。例如，有省略对已众所周知的事项的详细说明、实际相同结构的重复说明的情况。这是为了避免以下的说明不必本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含氟聚合物，其特征在于，其包含衍生自偏氟乙烯的结构单元、衍生自式I所示单体的结构单元、衍生自式II所示单体的结构单元，式I式II其中，R1、R2、R3各自独立地选自氢、氟、氯或至少含有一个氟原子的C1‑3烷基，且式I中C
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F键的摩尔含量高于C
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H键的摩尔含量，R4、R5、R6各自独立地选自氢、取代或未取代的C1‑5烷基，R7选自取代或未取代的C1‑9烷基，所述含氟聚合物的α晶型的摩尔含量大于等于60%，基于所述含氟聚合物的α晶型、β晶型和γ晶型的总摩尔含量计，所述含氟聚合物的结晶度为40%
‑
45%。2.根据权利要求1所述的含氟聚合物，其特征在于，所述含氟聚合物的α晶型的摩尔含量为60%
‑
81%，基于所述含氟聚合物的α晶型、β晶型和γ晶型的总摩尔含量计。3.根据权利要求1或2所述的含氟聚合物，其特征在于，所述式I中的R1、R2、R3各自独立地选自氢、氟、氯、三氟甲基中的一种或多种，且式I中C
‑
F键的摩尔含量高于C
‑
H键的摩尔含量，R4、R5、R6各自独立地选自氢、甲基中的一种或两种。4.根据权利要求1或2所述的含氟聚合物，其特征在于，所述衍生自式I所示单体的结构单元的摩尔含量为1%
‑
3%，基于所述含氟聚合物的结构单元的总摩尔数计。5.根据权利要求1或2所述的含氟聚合物，其特征在于，所述衍生自式II所示单体的结构单元的摩尔含量为15%
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30%，基于所述含氟聚合物的结构单元的总摩尔数计。6.根据权利要求1或2所述的含氟聚合物，其特征在于，所述含氟聚合物的重均分子量为120万
‑
185万。7.根据权利要求1或2所述的含氟聚合物，其特征在于，所述式I所示单体包含四氟乙烯、三氟氯乙烯、六氟丙烯中的一种或多种。8.根据权利要求1或2所述的含氟聚合物，其特征在于，所述式II所示单体包含丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异戊酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯中的一种或多种。9.一种含氟聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：聚合：在可聚合条件下，将偏氟乙烯单体、式I所示单体、式II所示单体进行聚合反应得到初始含氟聚合物，式I式II其中，R1、R2、R3各自独立地选自氢、氟、氯或至少含有一个氟原子的C1‑3烷基，且式I中C
‑
F键...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯伟，刘会会，张文梦，黄林淼，张帅，
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：