[發明專利]含磺酸鋰離子共聚物及其制備方法

有效

• 申請號: 202011063148.1
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112210033B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 景浩
• 申請（專利權）人: 氟金（上海）新材料有限公司
• 主分類號: C08F214/22
• 分類號: C08F214/22;C08F216/14;C08F220/18
• 代理公司: 上海諾衣知識產權代理事務所(普通合伙) 31298
• 代理人: 李凱利

1.一種含磺酸鋰離子共聚物，適用于鋰電池，其特征在于，為包括：

x摩爾份偏氟乙烯單體組成的聚偏氟乙烯結構單元(A)、y摩爾份丙烯酸酯單體組成的丙烯酸酯結構單元(B)和z摩爾份全氟乙烯基醚磺酸鋰單體組成的全氟乙烯基醚磺酸鋰結構單元(C)三種化合物結構單元組成的共聚物；且

所述共聚物具有如下結構通式：

所述丙烯酸酯結構單元中，其：

R為H或CH₃；

所述全氟乙烯基醚磺酸鋰結構單元中，其：

n為0～5的整數，p為1～8的整數；

所述聚偏氟乙烯結構單元、所述丙烯酸酯結構單元和所述全氟乙烯基醚磺酸鋰結構單元各自的摩爾份分數分別為：

x/(x+y+z)＝0.55～0.75，y/(x+y+z)＝0.05～0.15，z/(x+y+z)＝0.10～0.35。

2.根據權利要求1所述的含磺酸鋰離子共聚物，其特征在于：

所述全氟乙烯基醚磺酸鋰結構單元中，其：

n為1、2中的任意一個，p為1、2、3、4中的任意一個；

所述聚偏氟乙烯結構單元、所述丙烯酸酯結構單元和所述全氟乙烯基醚磺酸鋰結構單元各自的摩爾份分數分別為：

x/(x+y+z)＝0.60～0.70，y/(x+y+z)＝0.10～0.15，z/(x+y+z)＝0.20～0.30。

3.一種權利要求1或2所述的含磺酸鋰離子共聚物的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

在反應裝置中，分別按照聚偏氟乙烯結構單元、丙烯酸酯結構單元和全氟乙烯基醚磺酸鋰結構單元各自的摩爾份分數加入偏氟乙烯單體、丙烯酸酯單體和全氟乙烯基醚磺酸鋰單體以及引發劑，采用聚合反應法共聚制成所述含磺酸鋰離子共聚物，其反應式為：

4.根據權利要求3所述的含磺酸鋰離子共聚物的制備方法，其特征在于：

所述反應裝置為高壓反應釜；

所述分別加入偏氟乙烯單體、丙烯酸酯單體和全氟乙烯基醚磺酸鋰單體以及引發劑步驟中，具體包括：

在所述高壓反應釜中，首先加入丙烯酸酯單體、全氟乙烯基醚磺酸鋰單體和引發劑，反復抽空除去氧氣，然后，在氮氣氛圍下充入偏氟乙烯單體氣體，且使所述高壓反應釜內的壓力保持在1.25～1.85MPa之間；

所述采用聚合反應法共聚制成所述含磺酸鋰離子共聚物步驟中，具體包括：

將所述高壓反應釜內的物料緩慢升溫至75～135℃，在機械攪拌下通過聚合反應法反應16-32小時，然后冷卻至室溫，釋放未反應氣體，得到含磺酸鋰離子共聚物乳液，所述乳液經乙醇溶液破乳后得到破乳液，所述破乳液經洗滌除去乳化劑和未反應的所述偏氟乙烯單體、所述丙烯酸酯單體和所述全氟乙烯基醚磺酸鋰單體后，烘干即得所述含磺酸鋰離子共聚物。

5.根據權利要求4所述的含磺酸鋰離子共聚物的制備方法，其特征在于：所述引發劑為過氧化苯甲酰、偶氮化合物或過硫酸鹽中的一種。

6.根據權利要求4所述的含磺酸鋰離子共聚物的制備方法，其特征在于：所述聚合反應法為乳液聚合法、懸浮聚合法或水相溶液聚合法中的任意一種。

7.根據權利要求6所述的含磺酸鋰離子共聚物的制備方法，其特征在于：所述乳液聚合法中，還包括乳化劑，所述乳化劑為全氟辛酸銨。

8.根據權利要求6所述的含磺酸鋰離子共聚物的制備方法，其特征在于：所述水相溶液聚合法中，還包括分散介質，所述分散介質為三氟三氯乙烷。

9.根據權利要求4所述的含磺酸鋰離子共聚物的制備方法，其特征在于：

所述乳液經乙醇溶液破乳得到破乳液后，將所述破乳液溶解在有機溶劑中以待后續的洗滌和烘干操作步驟，所述有機溶劑為N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、乙醇、異丙醇、二甲基亞砜或乙酸乙酯中的一種或多種的混合物。