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。所述含氟聚合物包含衍生自式I所示单体的结构单元和衍生自式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，R4、R5、R6各自独立地选自氢、取代或未取代的C1‑5烷基，R7包含取代或未取代的C1‑9烷基，所述含氟聚合物的α晶型的摩尔含量大于等于80%，以所述含氟聚合物中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%

【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]近年来，二次电池广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。随着二次电池应用的普及，对其能量密度等性能也提出了更高的要求。
[0003]粘结剂是二次电池中的常用材料，在电池的极片、隔离膜、封装处等均有很大需求。为了提高二次电池的能量密度，通常要对正负极活性材料进行厚涂，需要使用较多粘结剂，但常用粘结剂在循环过程中无法保持足够的柔性，使得极片容易发生脆断，进而引发安全问题，因此，粘结剂的柔性仍然有待改进。

技术实现思路

[0004]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，极片的柔韧性较高、不易发生脆断。
[0005]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式I所示单体的结构单元和衍生自式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，R4、R5、R6各自独立地选自氢、取代或未取代的C1‑5烷基，R7包含取代或未取代的C1‑9烷基，所述含氟聚合物的α晶型的摩尔含量大于等于80%，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%。
[0006]所述含氟聚合物中含有酯基，具有增柔作用；另外，当所述含氟聚合物中α晶型的摩尔含量大于等于80%、结晶度为40%
‑
45%时，以其作为粘结剂可以改善极片的柔韧性，厚涂时不会出现脆断现象。
[0007]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80%
‑
92%，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。
[0008]控制α晶型的摩尔含量在上述范围内可以提高所述含氟聚合物的粘结性能，在不影响极片柔韧性的情况下，提高极片的循环性能。
[0009]在任意实施方式中，所述式I中的R1为氟，R2、R3各自独立地选自氢、氟、氯、三氟甲基中的一种或多种，R5、R6各自独立地选自氢、甲基中的一种或两种。
[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5%
‑
15%，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80万
‑
100万。
[0012]重均分子量范围适中，粘度反弹小，能较好地粘附活性物质，提高浆料的稳定性。
[0013]在任意实施方式中，所述式I所示单体包含氟乙烯、偏二氟乙烯、四氟乙烯、三氟氯乙烯、六氟丙烯中的一种或多种。
[0014]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。
[0015]本申请的第二方面，提供一种含氟聚合物的制备方法，包括以下步骤：聚合：在可聚合条件下，将式I所示单体和式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，R4、R5、R6各自独立地选自氢、取代或未取代的C1‑5烷基，R7包含取代或未取代的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80%，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%。
[0016]本申请通过悬浮法和重结晶法制备的含氟聚合物中α晶型的摩尔含量高，以采用上述方法制备的含氟聚合物作为粘结剂可以显著改善极片的柔韧性，避免极片在加工过程中发生脆断。
[0017]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40℃/min
‑
60℃/min的降温速率降温至130℃
‑
150℃，至少保温2h，冷却至室温，得到所述含氟聚合物。
[0018]通过对重结晶的条件进行控制可以有效提升含氟聚合物中α晶型的含量，使得极片具有良好的柔韧性。
[0019]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℃以上，至少保持1h。可选地，所述温度为200℃
‑
350℃，在此温度范围内含氟聚合物不会发生分解。
[0020]控制热处理条件在上述范围内可以使所述含氟聚合物完全熔融，不会影响后续结晶过程。
[0021]本申请的第三方面，提供一种正极极片，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由本申请第二方面的制备方法制得的含氟聚合物。
[0022]在任意实施方式中，所述正极活性材料为含锂磷酸盐及其改性材料中的一种或多种，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，可选为磷酸铁锂及其改性材料中的一种或多种。
[0023]在任意实施方式中，所述正极膜层的压实密度为2.6g/cm3‑
2.8g/cm3。
[0024]采用本申请所述含氟聚合物制备的正极膜层可以获得上述压实密度，有助于提升正极极片的能量密度。
[0025]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20N/m。
[0026]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。
[0027]本申请的第四方面，提供一种二次电池，包括隔离膜、负极极片、电解质和本申请第三方面的正极极片。
[0028]本申请的第五方面，提供一种用电装置，包括本申请第四方面的二次电池。
附图说明
[0029]图1是本申请一实施方式的二次电池的示意图。
[0030]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。
[0031]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。
[0032]图4是本申请多个实施方式的循环性能测试图。
[0033]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
[0034]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，包含衍生自式I所示单体的结构单元和衍生自式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，R4、R5、R6各自独立地选自氢、取代或未取代的C1‑5烷基，R7包含取代或未取代的C1‑9烷基，所述含氟聚合物的α晶型的摩尔含量大于等于80%，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80%
‑
92%，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为氟，R2、R3各自独立地选自氢、氟、氯、三氟甲基中的一种或多种，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3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5%
‑
15%，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，所述含氟聚合物的重均分子量为80万
‑
100万。6.根据权利要求1或2所述的含氟聚合物，其特征在于，所述式I所示单体包含氟乙烯、偏二氟乙烯、四氟乙烯、三氟氯乙烯、六氟丙烯中的一种或多种。7.根据权利要求1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。8.一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，将式I所示单体和式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，R4、R5、R6各自独立地选自氢、取代或未取代的C1‑5烷基，R7包含取代或未取代的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...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯伟，刘会会，左欢欢，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：