粘结剂组合物及其制备方法技术

本申请涉及一种粘结剂组合物及其制备方法

【技术实现步骤摘要】
粘结剂组合物及其制备方法、电池极片、二次电池和用电装置


[0001]本申请涉及二次电池
，特别是涉及一种粘结剂组合物及其制备方法
、
电池极片
、
二次电池和用电装置
。

技术介绍

[0002]近年来，随着锂离子电池的应用范围越来越广泛，锂离子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
。
由于锂离子电池取得了极大的发展，因此对其能量密度
、
循环性能和安全性能等也提出了更高的要求
。
尤其是在高压
、
快速充电和放电应用中，电池内部的应力分布不均匀，这导致电池在循环过程中极片产生裂纹，这些裂纹将活性颗粒与导电颗粒和粘结剂分开，或者将电极与集流体分开，电池会出现性能下降
、
失效
、
电池燃烧和爆炸等问题
。

技术实现思路

[0003]鉴于上述问题，本申请提供一种粘结剂组合物及其制备方法
、
电池极片
、
二次电池和用电装置，该粘结剂组合物能够对电池极片裂纹进行自修复，从而改善电池的性能和安全问题
。
[0004]为了达到上述目的，本申请的第一方面提供了一种粘结剂组合物，包括聚合物和增塑剂，所述聚合物包括不饱和聚酯结构单元和饱和聚酯结构单元，所述饱和聚酯结构单元包含下式（1）
、
式（2）
、
式（4）和式（5）所示的结构单元，所述不饱和聚酯结构单元包含式（3）和式（6）所示的结构单元：
、、
、、、
；其中，
R1和
R2各自独立选自氢
、
取代或未取代的
C
1~6
烷基；
x、y、z、m、n、q
各自独立的为正整数
。
[0005]由此，本申请粘结剂组合物采用同时含有6种特定结构单元的聚合物作为树脂基体，通过6种特定结构单元的协同配合，使粘结剂组合物具有高弹态流动性适中的特点，同时通过增塑剂的作用来降低粘结剂组合物的玻璃化转变温度
Tg。
低温或常温下，粘结剂组合物处于玻璃态，链段冻结，只能发生少量链段（支链，侧基）的振动，而加热条件下，温度超过玻璃化转变温度
Tg
，粘结剂组合物转变为高弹态，链段解冻，链段发生自由运动，形成高弹态的流动性
。
在界面分子间相互作用产生的分子间作用力（其包括非共价键
、
分子间氢键
、
取向力等）的作用下，可以自由运动的分子链段在界面迁移重排，加强电解液在粘结剂组合物中分子之间的润湿和扩散，修补界面损伤，实现粘结功能的自修复
。
[0006]聚合物的结构差异决定了粘结剂组合物高弹态流动性的差异，本申请通过该6种特定结构单元的协同配合，形成特定结构骨架的聚合物作为树脂基体，从而使得该粘结剂组合物在一定温度下具有特定的高弹态流动性，这种高弹态流动性不会过强或过弱，非常
合适地可以用于电池极片裂纹的修复
。
而且由于增塑剂的作用，本申请的粘结剂组合物可获得更低的自修复温度
。
[0007]本申请提供的粘结剂组合物，通过增塑剂和含有6种特定结构单元的聚合物的组合，使得粘结剂能够在较低的加热温度下由玻璃态转变为高弹态，而处于高弹态的聚合物链段可自由运动，当该粘结剂组合物被添加至电池极片膜层时，活性材料与聚合物界面处或者集流体与聚合物界面处，由于分子间作用力的作用，可以自由运动的聚合物链段在界面重排，修补界面损伤，加强电解液在粘结剂组合物中分子之间的润湿和扩散，形成自修复，从而使得电池极片在该粘结剂组合物的自修复作用下逐渐缓解裂纹的开裂程度，再次提高电池容量，延长电池的循环寿命，提升电池的安全性能
。
[0008]进一步，上述粘结剂中含有大量的极性官能团，例如
‑
OH、CO
和
C
‑
O
‑
CO
等，这些极性官能团中的孤对电子与被修改目标上
‑
H
的未占据轨道之间可形成强的相互作用，增强界面接触
。
[0009]在本申请的一些实施方式中，式（1）所示的结构单元在所述聚合物的分子中的摩尔百分占比为
16%~24%
，可选为
18%~22%
；式（2）所示的结构单元在所述聚合物的分子中的摩尔百分占比为
6%~14%
，可选为
8%~12%
；式（3）所示的结构单元在所述聚合物的分子中的摩尔百分占比为
6%~14%
，可选为
8%~12%
；式（4）所示的结构单元在所述聚合物的分子中的摩尔百分占比为
26%~34%
，可选为
28%~32%
；式（5）所示的结构单元在所述聚合物的分子中的摩尔百分占比为
6%~14%
，可选为
8%~12%
；式（6）所示的结构单元在所述聚合物的分子中的摩尔百分占比为
16%~24%
，可选为
18%~22%。
[0010]在本申请的一些实施方式中，所述聚合物的重均分子量为
50
×
104~80
×
104，可选为
50
×
104~60
×
104。
[0011]在本申请的一些实施方式中，所述聚合物为直链聚合物
。
[0012]在本申请的一些实施方式中，所述聚合物的最高占据分子轨道
HOMO
能级为
‑
7~
‑
6。
[0013]在本申请的一些实施方式中，所述增塑剂为磷酸酯类增塑剂，可选地，所述磷酸酯类增塑剂包括磷酸三甲苯酯
、
磷酸甲苯二苯酯
、
磷酸二苯一辛酯
、
磷酸三（2‑
乙基已基）酯中的一种或多种
。
[0014]在本申请的一些实施方式中，所述聚合物在所述粘结剂组合物中的质量百分含量为
95%~98% ，和
/
或，所述增塑剂在所述粘结剂组合物中的质量百分含量为
2%~5%。
[0015]在本申请的一些实施方式中，所述粘结剂组合物的玻璃化转变温度
Tg
为
‑
60℃
至
‑
100℃。
[0016]本申请的第二方面还提供一种粘结剂组合物的制备方法，包括以下步骤：在溶剂和催化剂存在以及惰性气体保护的条件下，使如下式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种粘结剂组合物，其特征在于，包括聚合物和增塑剂，所述聚合物包括不饱和聚酯结构单元和饱和聚酯结构单元，所述饱和聚酯结构单元包含下式（1）
、
式（2）
、
式（4）和式（5）所示的结构单元，所述不饱和聚酯结构单元包含式（3）和式（6）所示的结构单元：
、、、、、
；其中，
R1和
R2各自独立选自氢
、
取代或未取代的
C
1~6
烷基；
x、y、z、m、n、q
各自独立的为正整数
。2.
根据权利要求1所述的粘结剂组合物，其特征在于，式（1）所示的结构单元在所述聚合物的分子中的摩尔百分占比为
16%~24%
；式（2）所示的结构单元在所述聚合物的分子中的摩尔百分占比为
6%~14%
；式（3）所示的结构单元在所述聚合物的分子中的摩尔百分占比为
6%~14%
；式（4）所示的结构单元在所述聚合物的分子中的摩尔百分占比为
26%~34%
；式（5）所示的结构单元在所述聚合物的分子中的摩尔百分占比为
6%~14%
；式（6）所示的结构单元在所述聚合物的分子中的摩尔百分占比为
16%~24%。3.
根据权利要求1所述的粘结剂组合物，其特征在于，所述聚合物的重均分子量为
50
×
104~80
×
104。4.
根据权利要求1所述的粘结剂组合物，其特征在于，所述聚合物的重均分子量为
50
×
10
4 ~60
×
104。5.
根据权利要求1所述的粘结剂组合物，其特征在于，所述聚合物为直链聚合物
。6.
根据权利要求1所述的粘结剂组合物，其特征在于，所述聚合物的最高占据分子轨道
HOMO
能级为
‑
7~
‑
6。7.
根据权利要求1所述的粘结剂组合物，其特征在于，所述增塑剂为磷酸酯类增塑剂
。8.
根据权利要求7所述的粘结剂组合物，其特征在于，所述磷酸酯类增塑剂包括磷酸三甲苯酯
、
磷酸甲苯二苯酯
、
磷酸二苯一辛酯
、
磷酸三（2‑
乙基已基）酯中的一种或多种
。9.
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘迪，陈祖贵，聂显臻，陈恒，邓高，陈威，
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：