【技术实现步骤摘要】
本申请涉及二次电池，尤其涉及一种粘结剂、制备方法、正极浆料、二次电池、电池模块、电池包及用电装置。
技术介绍
1、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，对其循环性能、使用寿命等也提出了更高的要求。
2、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。但是现有的粘结剂粘结性差，往往需要大量添加才能满足极片粘结力的要求，这会限制电池能量密度的提升。因此，现有的粘结剂仍有待改进。
技术实现思路
1、本申请是鉴于上述课题而进行的，其目的在于，提供一种粘结剂，该粘结剂在低添加量下即可以发挥优异的粘结力，使得极片具有足够的粘结强度，并且能够提高电池的循环性能。
2、为了达到上述目的，本申请提供了一种粘结剂，粘结剂包括重均分子量为500万～900万的聚偏氟乙烯。
3、该粘结剂在低添加量下就能够保证极片具有足够的粘结力，提高电池的循环性能。
4、在任意实施方式中，聚偏氟乙烯的多分散系数为1.8～2.5，可选为1.9～2.3。
5、超高分子量的聚偏氟乙烯的多分散系数在合适范围内，超高分子量的聚偏氟乙烯的重均分子量分布均匀，性能均衡，能够保证粘结剂在低添加量下就使得极片具有足够的粘结力，电池在循环过程中的容量保持率进一步提高。
6、在任意实施方式中，聚偏氟乙烯的dv50粒径
7、控制聚偏氟乙烯的dv50粒径在合适范围内，超高分子量的聚偏氟乙烯依然具有良好的加工性能，能够保证极片和电池的生产效率。
8、在任意实施方式中，聚偏氟乙烯的结晶度为40％～46％，可选为41％～46％。
9、控制聚偏氟乙烯的结晶度在合适范围内，粘结剂在低添加量满足极片粘结力和电池循环性能的基础上，不会对电池柔性带来过大影响，依然能够满足极片的生产需要。
10、在任意实施方式中，聚偏氟乙烯溶于n-甲基吡咯烷酮制得的胶液的粘度为2000mpa·s～5000mpa·s，可选为2100mpa·s～4300mpa·s，其中聚偏氟乙烯的质量含量为2％，基于胶液的总质量计。
11、控制聚偏氟乙烯的胶液的粘度在合适范围内，低添加量的粘结剂就能够保证极片具有优异的粘结力。
12、本申请的第二方面还提供一种粘结剂的制备方法，包括以下步骤：提供偏氟乙烯单体和溶剂，进行第一段聚合反应，得到第一产物；将第一产物在非水溶性气体氛围下进行第二段聚合反应；加入链转移剂，进行第三段聚合反应，得到重均分子量为500万～900万的聚偏氟乙烯。
13、该粘结剂的制备方法通过分段聚合，能够制备出超高分子量的聚偏氟乙烯粘结剂。该粘结剂在低添加量下即可以满足极片粘结力的需求，有助于提高极片中正极活性材料的负载量，利于提高电池在循环过程中的容量保持率。
14、在任意实施方式中，第一段聚合反应的反应温度为45℃～60℃，反应时间为4小时～10小时，初始聚合压力为4mpa～6mpa。
15、在任意实施方式中，第二段聚合反应的反应温度为60℃～80℃，反应时间为2小时～4小时，反应压力为6mpa～8mpa。
16、在任意实施方式中，第三段聚合反应的反应时间为1小时～2小时。
17、控制各个阶段聚合反应的反应压力、反应时间、反应温度在合适的范围内，在实现聚偏氟乙烯重均分子量提高的同时，可以控制聚合产物重均分子量的均匀性，保证产物具有较低的多分散系数，提高聚偏氟乙烯性能的一致性，使得极片在粘结剂低添加量下即具有优异的粘结力，且电池的循环容量保持率能够进一步提高。
18、在任意实施方式中，链转移剂包括环己烷、异丙醇、甲醇以及丙酮中的一种或多种。
19、在任意实施方式中，非水溶性气体选自氮气、氧气、氢气、甲烷中的一种或多种。
20、在任意实施方式中，链转移剂的用量为偏氟乙烯单体质量的1.5％～3％。
21、在任意实施方式中，第一阶段反应包括以下步骤：向容器中加入溶剂和分散剂，去除反应体系中的氧气；向所述容器中加入引发剂和ph调节剂，调节ph值至6.5～7，然后加入偏氟乙烯单体，使容器中的压力达到4mpa～6mpa；搅拌30分钟～60分钟后，升温至45℃～60℃，进行第一段聚合反应。
22、在任意实施方式中，溶剂的用量为偏氟乙烯单体质量的2～8倍。
23、在任意实施方式中，分散剂包括纤维素醚和聚乙烯醇中的一种或多种。
24、在任意实施方式中，纤维素醚包括甲基纤维素醚和羧乙基纤维素醚中的一种或多种。
25、在任意实施方式中，分散剂的用量为偏氟乙烯单体质量的0.1％～0.3％。
26、在任意实施方式中，引发剂为有机过氧化物。
27、在任意实施方式中，有机过氧化物包括过氧化新戊酸叔戊酯、过氧化叔戊基新戊酸酯、2-乙基过氧化二碳酸酯、二异丙基过氧化二碳酸酯以及叔丁基过氧化新戊酸酯中的一种或多种。
28、在任意实施方式中，引发剂的用量为偏氟乙烯单体质量的0.15％～1％。
29、在任意实施方式中，ph调节剂包括碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸钠、碳酸氢钠以及氨水中的一种或多种。
30、在任意实施方式中，ph调节剂的用量为偏氟乙烯单体总质量的0.05％～0.2％。
31、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，正极膜层包括正极活性材料、导电剂和任意实施方式中的粘结剂或任意实施方式中的制备方法制备的粘结剂。
32、在任意实施方式中，粘结剂的质量分数为0.4％～0.6％，基于正极膜层的总质量计。
33、控制粘结剂的质量分数在合适范围内在确保有效粘结力的同时能够提高电池极片中活性物质的负载量，有助于进一步提高电池的功率性能。
34、在本申请的第四方面，提供一种二次电池，包括电极组件和电解液，所述电极组件包括隔离膜、负极极片和本申请第三方面的正极极片，可选地，二次电池为锂离子电池或钠离子电池。
35、在本申请的第五方面，提供一种电池模块，包括本申请第四方面的二次电池。
36、在本申请的第六方面，提供一种电池包，包括本申请第五方面的电池模块。
37、在本申请的第七方面，提供一种用电装置，包括本申请第四方面的二次电池、第五方面的电池模块或第六方面的电池包中的至少一种。
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1.一种粘结剂，其特征在于，所述粘结剂包括重均分子量为600万～900万的聚偏氟乙烯。
2.根据权利要求1所述的粘结剂，其特征在于，所述聚偏氟乙烯的多分散系数为1.8～2.5。
3.根据权利要求1所述的粘结剂，其特征在于，所述聚偏氟乙烯的Dv50粒径为100μm～200μm。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的粘结剂，其特征在于，所述聚偏氟乙烯的结晶度为40％～46％。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的粘结剂，其特征在于，所述聚偏氟乙烯溶于N-甲基吡咯烷酮制得的质量含量为2％的所述聚偏氟乙烯的胶液的粘度为2000mPa·s～5000mPa·s。
6.一种粘结剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述第一段聚合反应的反应温度为45℃～60℃，反应时间为4小时～10小时，初始聚合压力为4MPa～6MPa。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述第二段聚合反应的反应温度为60℃～80℃，反应时间为2小时～4小时，反应压力为6MPa～8M
9.根据权利要求6至8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第三段聚合反应的反应时间为1小时～2小时。
10.根据权利要求6至8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述链转移剂选自环己烷、异丙醇、甲醇、丙酮中的一种或多种。
11.根据权利要求6至8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述非水溶性气体选自氮气、氧气、氢气、甲烷中的一种或多种。
12.根据权利要求6至8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述链转移剂的用量为所述偏氟乙烯单体总质量的1.5％～3％。
13.根据权利要求6至8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第一段聚合反应包括以下步骤：
14.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂的用量为所述偏氟乙烯单体总质量的2～8倍。
15.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述分散剂包括纤维素醚和聚乙烯醇中的一种或多种。
16.根据权利要求15所述的制备方法，其特征在于，所述纤维素醚包括甲基纤维素醚和羧乙基纤维素醚中的一种或多种。
17.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述分散剂的用量为所述偏氟乙烯单体总质量的0.1％～0.3％。
18.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂为有机过氧化物。
19.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述有机过氧化物包括过氧化新戊酸叔戊酯、过氧化叔戊基新戊酸酯、2-乙基过氧化二碳酸酯、二异丙基过氧化二碳酸酯以及叔丁基过氧化新戊酸酯中的一种或多种。
20.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂的用量为所述偏氟乙烯单体总质量的0.15％～1％。
21.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述pH调节剂包括碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸钠、碳酸氢钠以及氨水中的一种或多种。
22.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述pH调节剂的用量为所述偏氟乙烯单体总质量的0.05％～0.2％。
23.一种正极浆料，其特征在于，所述正极浆料包括正极活性材料、导电剂和权利要求1至5中任一项所述的粘结剂或权利要求6至22中任一项所述的制备方法制备的粘结剂。
24.根据权利要求23所述的正极浆料，其特征在于，所述粘结剂的质量分数为0.4％～0.6％，基于所述正极浆料的固体物质的总质量计。
25.一种二次电池，其特征在于，包括电极组件和电解液，所述电极组件包括隔离膜、负极极片和正极极片，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，所述正极膜层由权利要求23或24所述的正极浆料制备。
26.根据权利要求25所述的二次电池，其特征在于，所述二次电池为锂离子电池或钠离子电池。
27.一种电池模块，其特征在于，包括权利要求25或26所述的二次电池。
28.一种电池包，其特征在于，包括权利要求27所述的电池模块。
29.一种用电装置，其特征在于，包括选自权利要求25或26所述的二次电池、权利要求27所述的电池模块或权利要求28所述的电池包中的至少一种。
...【技术特征摘要】
1.一种粘结剂，其特征在于，所述粘结剂包括重均分子量为600万～900万的聚偏氟乙烯。
2.根据权利要求1所述的粘结剂，其特征在于，所述聚偏氟乙烯的多分散系数为1.8～2.5。
3.根据权利要求1所述的粘结剂，其特征在于，所述聚偏氟乙烯的dv50粒径为100μm～200μm。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的粘结剂，其特征在于，所述聚偏氟乙烯的结晶度为40％～46％。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的粘结剂，其特征在于，所述聚偏氟乙烯溶于n-甲基吡咯烷酮制得的质量含量为2％的所述聚偏氟乙烯的胶液的粘度为2000mpa·s～5000mpa·s。
6.一种粘结剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述第一段聚合反应的反应温度为45℃～60℃，反应时间为4小时～10小时，初始聚合压力为4mpa～6mpa。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述第二段聚合反应的反应温度为60℃～80℃，反应时间为2小时～4小时，反应压力为6mpa～8mpa。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第三段聚合反应的反应时间为1小时～2小时。
10.根据权利要求6至8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述链转移剂选自环己烷、异丙醇、甲醇、丙酮中的一种或多种。
11.根据权利要求6至8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述非水溶性气体选自氮气、氧气、氢气、甲烷中的一种或多种。
12.根据权利要求6至8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述链转移剂的用量为所述偏氟乙烯单体总质量的1.5％～3％。
13.根据权利要求6至8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第一段聚合反应包括以下步骤：
14.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂的用量为所述偏氟乙烯单体总质量的2～8倍。
15.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述分散剂包括纤维素醚和聚乙烯醇中的一种或多种。
16.根据权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：段连威，刘会会，
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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