[发明专利]适用于粘结剂的偏二氟乙烯类共聚物及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及锂电池领域，具体涉及适用于粘结剂的偏二氟乙烯类共聚物及其制备方法和应用。该偏二氟乙烯类共聚物含有下式(1)所示的结构单元、式(2)所示的结构单元和式(3)所示的结构单元。本发明提供的新型的偏二氟乙烯类共聚物，其能够在庞大的极性和非极性溶剂中都能很好地溶解；同时对强碱环境具有更好的耐受性；另外可以减小极片中粘结剂对于离子迁移的影响；从而在锂电池中用作粘结剂时，能够使得所得的锂电池具有更高的比容量和循环性能。

技术领域

本发明涉及锂电池领域，具体涉及适用于粘结剂的偏二氟乙烯类共聚物及其制备方法和应用。

背景技术

PVDF类粘结剂是锂离子电池制备领域常规的粘结剂，通常其包括纯的聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯的改性聚合物或者由偏二氟乙烯与六氟丙烯共聚形成的聚合物。而这些粘结剂中高分子链的结构中主要单元为偏二氟乙烯单元。然而，现有的PVDF类粘结剂存在以下缺陷：

(1)PVDF类粘结剂的原料成本高；

(2)PVDF类粘结剂不能应用于强碱性环境。在pH＞10的溶液中容易脱氟，同时会导致粘结剂失效。这种现象会在三元正极材料浆料的配制中会有体现。

(3)PVDF类粘结剂只能在NMP、DMF、DMSO等有限种类的有机溶剂中溶解，这限制其在具体实验过程中的应用及相应工艺的改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的适用于粘结剂的偏二氟乙烯类共聚物及其制备方法和应用，该偏二氟乙烯类共聚物能够在庞大的极性和非极性溶剂中都能很好地溶解；同时对强碱环境具有更好的耐受性；另外可以减小极片中粘结剂对于离子迁移的影响。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种适用于粘结剂的偏二氟乙烯类共聚物，该共聚物含有下式(1)所示的结构单元、式(2)所示的结构单元和式(3)所示的结构单元；

式(1)式(2)式(3)

其中，Z各自独立地选自单键、-(C_mH_2m)-、-(C_mF_2m)-、-(CH₂CH₂O)_m-、-(OCH₂CH₂)_m-、-(CO)-O-或-O-(CO)-，k各自独立地为1-5的整数，m各自独立地为1-20的整数；

R_f为-C_hF_2h+1，h为0-10的整数；R_f1、R_f2和R_f3各自独立地为-C_iH_2i+1或-C_iF_2i+1，i为0-10的整数；

阳离子Y⁺为H⁺、Li⁺、Na⁺、K⁺、Rb⁺、Cs⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺、Ba²⁺、Al³⁺、式(4)所示的阳离子、式(5)所示的阳离子、式(6)所示的阳离子、式(7)所示的阳离子、式(8)所示的阳离子、式(9)所示的阳离子和式(10)所示的阳离子中的任意一种：

式(4)式(5)式(6)式(7)式(8)式(9)式(10)其中，R₁、R₂、R₃和R₄各自独立地选自C1-C10的烷基或-(CH₂CH₂O)_j-CH₃，j各自独立地为1-10的整数。