[发明专利]一种锂电池粘结剂用共聚型PVDF树脂

说明书

本发明公开了一种锂电池粘结剂用共聚型PVDF树脂，按重量份数，其组成为：偏氟乙烯(VDF)单体85‑99.5份，共聚单体0.5‑15份，pH缓冲调节剂0.04‑0.25份，茂金属增效剂0.3‑3份，引发剂0.2‑1.0份，分散剂0.08‑0.35份。本发明的锂电池粘结剂用共聚型PVDF树脂，改善了PVDF树脂的对正极活性物质和集流体的粘结性能，降低了NMP溶液的旋转粘度，同时降低了对PVDF树脂浆料的配置分散要求。

技术领域

本发明涉及PVDF树脂，具体涉及一种锂电池粘结剂用PVDF树脂。

背景技术

聚偏氟乙烯(PVDF)树脂在锂电池应用中主要应用在阳极(正极)粘结剂上，具体应用配方上，PVDF与NMP成浆料，加入正极活性材料(LFP、锰酸锂、钴酸锂)、导电剂(SUPER_P导电炭黑)，再在集流体上涂布制成锂电池正极材料。

现在，锂电池市场上特别是动力电池上，主要使用接枝改性的PVDF树脂，如苏威5130、5140等PVDF树脂，该聚合物通常溶解在具有非常高沸点(202℃)的溶剂(N-甲基吡咯烷酮，NMP)中。尽管该聚合物作为粘合剂非常有效并且是电化学惰性的，但它在工业应用方面存在实质性问题，例如高生产成本和在电极制造过程中蒸发溶剂的大量能量需求。此外，从电化学的角度来看，其在具有液体电解质的电池中的使用导致LiF形成，这加速了PVDF的化学分解。另一个加速电极击穿速度的因素是PVDF缺乏柔韧性；由循环引起的收缩和膨胀效应在电极中形成裂缝。而通常改善PVDF粘结性能的主要方法如化学接枝和辐射接枝，具有NMP溶液的旋转粘度较高，PVDF树脂浆料的配置分散要求较高等技术问题。

如中国专利公开号CN104530276A公开了一种锂电池粘结剂专用PVDF树脂的制备方法，该方法合成的树脂组成为乳化剂、偏氟乙烯单体、引发剂、分子量调节剂，分子量调节剂为丙二酸二乙酯，乳化剂为全氟辛酸或全氟辛酸替代品，引发剂为过硫酸盐或二叔丁基过氧化物DTBP，过硫酸盐优选过硫酸钾、过硫酸铵或过硫酸钠。该方法制备的树脂用于锂电池粘结剂时存在PVDF树脂用量大、粘结能力差等问题。

又如中国专利公开号CN106450327A公开了一种辐照提高锂电池聚偏氟乙烯胶黏性能的方法，该发明采用化学接枝改性的方法制备含聚偏氟乙烯(PVDF)粘结剂的锂电池，将整个电池放置在电子加速器下或者地那米加速器的束下装置上对锂离子电池整体进行辐照，使得辐照剂量为20～200kGy，辐照剂量率为50～15000Gy/s，使得PVDF部分交联，从而改变其胶黏性能，降低电池厚度膨胀率，提高电池的容量保持率，进而改善电池稳定性，延长电池的使用寿命。不足之处是NMP溶液旋转粘度较高。

又如中国专利公开号CN110797537A公开了一种锂硫电池粘结剂及其制备方法和应用，属于锂电池粘结剂技术领域。该粘结剂由甲醚化氨基树脂和溶剂组成，所述甲醚化氨基树脂的浓度为5～20wt％。其是将甲醚化氨基树脂分散于溶剂中，加热至30～80℃，待甲醚化氨基树脂完全溶解后，冷却至室温制得。该发明的粘结剂具有良好的机械性能，有利于缓冲电极体积膨胀；粘结剂中含有的大量富氮官能团不仅可以通过化学键合捕集多硫化物，很好地抑制多硫化锂穿梭效应，而且可以促进锂离子的迁移。不足之处是存在树脂浆料的配置分散要求较高等技术问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种锂电池粘结剂用共聚型PVDF树脂，本发明通过优化聚合配方，改善了PVDF树脂的对正极活性物质和集流体的粘结性能，同时降低了NMP溶液的旋转粘度和对PVDF树脂浆料的配置分散要求。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种锂电池粘结剂用共聚型PVDF树脂，按重量份数，其组成为：

作为本发明的优选实施方式，按重量份数，所述茂金属增效剂组成为：