【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电池，特别是涉及一种聚合物、正极材料组合物、正极浆料、正极极片、二次电池和用电装置。
技术介绍
1、电池与人们的生活息息相关，广泛应用于各种小型便携电子设备中，随着能源紧缺和环境污染问题的突显，已成为电动汽车、清洁能源储存设备等大型设备中的核心环节。随着锂离子电池的不断发展，对于锂离子电池的性能要求，工作环境要求也是越来越高，即安全高效、高容量、高倍率和长循环寿命。与传统的锂离子二次电池正极材料，尖晶石结构的lifepo4和层状结构的licoo2相比，lifepo4的原物料来源更广泛、价格更低廉且无环境污染，而且磷酸铁锂在高温性能、安全性方面具有突出的优势。
2、市场上磷酸铁锂工艺的不同，微观表面极性和非极性（或弱极性）程度不同，对应制备磷酸铁锂浆料时出现难分散，浆料凝胶。同步市场上也涌现一些添加剂，但是这些添加剂无法通用，对磷酸铁锂分散效果的改善并不明显。
技术实现思路
1、本申请提供了一种聚合物、正极材料组合物、正极浆料、正极极片、二次电池和用电装置，以有效改善正极活性材料在活性层中难以分散均匀使得电池循环性能变差的问题。
2、本申请的第一方面提供了一种聚合物，所述聚合物具有如下式1所示的结构通式：
3、，
4、其中，r2和r3为溶剂化链段，r1和r4为端基，
5、所述溶剂化链段包括以下式（1-1）~式（1-3）所示的结构单元组成的链段中的任意一种或多种：
6、、、；
7、其中，r5包
8、所述端基包括c1～c12烷基、c1～c12烷氧基和c6～c20芳基中的任意一种或多种。
9、上述聚合物中磷酸酯基团作为锚固基团，在磷酸酯的三个酯基中的任意两个酯基上分别引入溶剂化链段，以端基作为封端。锚固基团中h为可电离基团，能吸附正极活性材料中的极性基团（如li2co3、li3po4），其余碳链为不可电离基团，能吸附正极活性材料中的非极性基团（如包覆的碳），因此可实现对极性强和极性弱的正极活性材料的多点位吸附，达到高效分散正极活性材料的目的。该聚合物结构中一个锚固基团和两个溶剂化链段连接，溶剂化链段在正极浆料的溶剂中更容易舒展开，产生空间位阻作用，减少正极活性材料的聚集，提高浆料稳定性，从而可以极大地提高分散效果，进而提高正极活性材料与导电剂的分散性，在正极膜层中可形成更好的导电网络，同时可降低膜片电阻（可使阻值≤1ω），提高二次电池的首效和循环性能。另外，由于溶剂化链段含c-o、c-c等自旋柔性基团，因此也可增柔极片，解决厚涂布高压密设的极片脆性差卷绕内圈开裂引起电池出现自放电等问题。
10、在第一方面的任意实施方式中，r5包括下述结构单元：
11、，
12、其中，r6包括c6~c30芳基烷基、c6~c20芳基和c4~c12杂芳基中的任意一种。r5包括该结构单元，可进一步减少正极活性材料的聚集，从而进一步提高正极活性材料在活性层中的分散效果，进而进一步提高二次电池的首效和循环性能。
13、在第一方面的任意实施方式中，c+e＜d+f，且c+e不为0。溶剂化链段中环氧乙烷的比例高于环氧丙烷的比例更有利于分散剂溶于nmp中，从而提高正极活性材料在溶剂中的分散效果，从而进一步提高二次电池的首效和循环性能。
14、在第一方面的任意实施方式中，上述聚合物的重均分子量为500~20000，可选为500~4000。上述重均分子量范围的聚合物，一方面既能够保证正极活性材料的良好的分散性，另一方面也有利于控制所形成的正极浆料的粘度，便于涂布，进一步缓解正极片涂布开裂的问题。再一方面，还可以提高极片增柔效果。
15、本申请的第二方面提供了一种正极材料组合物，包括正极活性材料、导电剂和添加剂，添加剂在正极材料组合物中的重量含量为0.01%~3%，该添加剂为上述第一方面的任一种聚合物。
16、利用本申请的上述聚合物可提高正极活性材料与导电剂的分散性，在正极膜层中可形成更好的导电网络，同时可降低膜片电阻（可使阻值≤1ω），提高二次电池的首效和循环性能。另外，由于溶剂化链段含c-o、c-c等自旋柔性基团，因此也可增柔极片，解决厚涂布高压密设的极片脆性差卷绕内圈开裂引起电池出现自放电等问题。
17、在第二方面的任意实施方式中，上述添加剂在正极材料组合物中的重量含量为0.02%~1%。上述重量含量范围内的添加剂既可以利用其足够的添加剂实现对正极活性材料的充分分散，又可以避免添加剂用量过多对后续所形成的正极极片的能量密度产生影响，进而提高二次电池的首效和循环保持率。
18、在第二方面的任意实施方式中，上述正极活性材料在正极材料组合物中的重量含量为94%~99%；可选地，正极活性材料包括磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、锂镍钴氧化铝、锂镍钴锰氧化物、富镁锂镍钴锰氧化物、锂锰尖晶石和锂镍锰尖晶石中的任意一种或多种。本申请的正极材料组合物适用于多种正极活性材料的分散，尤其是具有极性差异的磷酸铁锂正极活性材料。
19、在第二方面的任意实施方式中，上述正极活性材料的dv50粒径为0.8μm~2.5μm。上述粒径范围内的正极活性材料更有利于其在活性层中的分散均匀性和提升电池的倍率性能。
20、在第二方面的任意实施方式中，上述导电剂在正极材料组合物中的重量含量为0.3%~3%；可选地，导电剂包括导电炭黑、导电石墨、金属粒子、碳纳米管、碳纤维、石墨烯和导电聚合物中的一种或多种。以尽可能提高所形成的正极膜层的导电性。
21、在第二方面的任意实施方式中，正极材料组合物还包括粘结剂；可选地，上述粘结剂在正极材料组合物中的重量含量为0.5%~3%；可选地，粘结剂包括聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏二氟乙烯-丙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、四氟乙烯-乙烯共聚物、偏二氟乙烯-三氟氯乙烯共聚物、偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物和偏二氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯共聚物中的一种或多种。以尽可能提高所形成的正极活性材料在集流体上的粘结性，进一步控制极片开裂的问题发生。
22、本申请的第三方面提供了一种正极浆料，包括溶剂和上述第二方面的任意一种的正极材料组合物。本申请的正极浆料中，由于具有上述的添加剂，因此正极活性材料在其中的分散较为均匀。
23、在第三方面的任意实施方式中，通过调整正极浆料的中溶剂的含量以及在上述范围内调整正极材料组合物组成，进一步控制正极浆料的粘度为4000 mpa.s ~30000 mpa.s。
24、本申请的第四方面提供了一种正极极片，包括集本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种聚合物，其特征在于，所述聚合物具有如下式1所示的结构通式：
2.根据权利要求1所述的聚合物，其特征在于，R5包括下述结构单元：
3.根据权利要求1所述的聚合物，其特征在于，R5为取代或未取代的苯基、萘基、蒽基或菲基，其中取代是指苯基、萘基、蒽基或菲基上的氢原子进一步被C1~C6的烷基或烷氧基取代。
4.根据权利要求1所述的聚合物，其特征在于，c+e＜d+f，且c+e不为0。
5.根据权利要求1~4任一项所述的聚合物，其特征在于，所述聚合物的重均分子量为500~20000。
6.根据权利要求5所述的聚合物，其特征在于，所述聚合物的重均分子量为500~4000。
7.一种正极材料组合物，包括正极活性材料、导电剂和添加剂，其中，所述添加剂在所述正极材料组合物中的重量含量为0.01%~3%，所述添加剂为权利要求1至5中任一项所述的聚合物。
8.根据权利要求7所述的正极材料组合物，其特征在于，所述添加剂在所述正极材料组合物中的重量含量为0.02%~1%。
9.根据权利要求7或8所述的正极
10.根据权利要求7或8所述的正极材料组合物，其特征在于，所述正极活性材料包括磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、锂镍钴氧化铝、锂镍钴锰氧化物、富镁锂镍钴锰氧化物、锂锰尖晶石和锂镍锰尖晶石中的任意一种或多种。
11.根据权利要求7或8所述的正极材料组合物，其特征在于，所述正极活性材料的DV50粒径为0.8μm~2.5μm。
12.根据权利要求7或8所述的正极材料组合物，其特征在于，所述导电剂在所述正极材料组合物中的重量含量为0.3%~3%。
13.根据权利要求7或8所述的正极材料组合物，其特征在于，所述导电剂包括导电炭黑、导电石墨、金属粒子、碳纳米管、碳纤维、石墨烯和导电聚合物中的一种或多种。
14.根据权利要求7或8所述的正极材料组合物，其特征在于，所述正极材料组合物还包括粘结剂，所述粘结剂在所述正极材料组合物中的重量含量为0.5%~3%。
15.根据权利要求14所述的正极材料组合物，其特征在于，所述粘结剂包括聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏二氟乙烯-丙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、四氟乙烯-乙烯共聚物、偏二氟乙烯-三氟氯乙烯共聚物、偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物和偏二氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯共聚物中的一种或多种。
16.一种正极浆料，包括溶剂和权利要求7至15中任一项所述的正极材料组合物。
17.根据权利要求16所述的正极浆料，其中，所述正极浆料的粘度为4000mPa.s ~30000mPa.s。
18.一种正极极片，包括集流体和正极膜层，其中，所述正极膜层包括权利要求7至15中任一项所述的正极材料组合物或者由权利要求16或17所述的正极浆料干燥而成。
19.一种二次电池，包括正极极片、隔膜和负极极片，其中，所述正极极片为权利要求18所述的正极极片。
20.一种用电装置，其特征在于，包括权利要求19所述的二次电池。
...【技术特征摘要】
1.一种聚合物，其特征在于，所述聚合物具有如下式1所示的结构通式：
2.根据权利要求1所述的聚合物，其特征在于，r5包括下述结构单元：
3.根据权利要求1所述的聚合物，其特征在于，r5为取代或未取代的苯基、萘基、蒽基或菲基，其中取代是指苯基、萘基、蒽基或菲基上的氢原子进一步被c1~c6的烷基或烷氧基取代。
4.根据权利要求1所述的聚合物，其特征在于，c+e＜d+f，且c+e不为0。
5.根据权利要求1~4任一项所述的聚合物，其特征在于，所述聚合物的重均分子量为500~20000。
6.根据权利要求5所述的聚合物，其特征在于，所述聚合物的重均分子量为500~4000。
7.一种正极材料组合物，包括正极活性材料、导电剂和添加剂，其中，所述添加剂在所述正极材料组合物中的重量含量为0.01%~3%，所述添加剂为权利要求1至5中任一项所述的聚合物。
8.根据权利要求7所述的正极材料组合物，其特征在于，所述添加剂在所述正极材料组合物中的重量含量为0.02%~1%。
9.根据权利要求7或8所述的正极材料组合物，其特征在于，所述正极活性材料在所述正极材料组合物中的重量含量为94%~99%。
10.根据权利要求7或8所述的正极材料组合物，其特征在于，所述正极活性材料包括磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、锂镍钴氧化铝、锂镍钴锰氧化物、富镁锂镍钴锰氧化物、锂锰尖晶石和锂镍锰尖晶石中的任意一种或多种。
11.根据权利要求7或8所述的正极材料组合物，其特征在于，所述正极活性材料的dv50粒径为0.8...
【专利技术属性】
技术研发人员：庄恒旭，程成，
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：
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