[發明專利]一種無氟粘結劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202210515397.2
• 申請日: 2022-05-11
• 公開（公告）號: CN114976003A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 周浩;邵小龍;李璐璐;楊軍輝
• 申請（專利權）人: 蜂巢能源科技（馬鞍山）有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/04;H01M10/0525
• 代理公司: 北京遠智匯知識產權代理有限公司 11659
• 代理人: 韓承志

本發明提供一種無氟粘結劑及其制備方法和應用。所述無氟粘結劑為碳酸酯和/或磷酸酯改性的化合物A；所述化合物A為丙烯酸類化合物或丙烯腈類化合物。本發明在丙烯酸類化合物或丙烯腈類化合物的分子鏈基表面對分子官能團進行修飾，形成一種穩定的大分子配合物；該配合物能夠在N?甲基吡咯烷酮中快速溶解。和傳統的丙烯酸/丙烯腈粘結劑相比，其更容易和NMP形成穩定的膠液，不需要再額外添加聚丙烯甲酯?甲基丙烯酸甲酯等一系列輔助溶劑，也能夠使用干法勻漿工藝。

技術領域

本發明屬于粘結劑材料技術領域，具體涉及一種無氟粘結劑及其制備方法和應用。

背景技術

隨著鋰離子電池的快速發展，人們對電極材料的需求逐漸越來越大，隨著電池產業的不斷升級以及發展，需要開發一種綠色環保的正極粘結劑以此替代現有技術存在的含氟結劑。

目前，商用的含氟粘結劑以聚偏氟乙烯(PVDF)為主，其采用懸浮聚合法或者乳液聚合法進行制備，存在價格偏高以及供應不足的問題，因此需要開發一種無氟的粘結劑來替代聚偏氟乙烯粘結劑。

近年來，丙烯腈粘結劑和丙烯酸粘結劑得到廣泛的關注，但是其在使用的過程中，需要添加聚丙烯甲酯-甲基丙烯酸甲酯等一系列的有機溶劑進行預分散或者混用，造成在直接加工中實際的粘結劑的添加量相對于聚偏氟乙烯粘結劑來說更高，不利于開發一種具有低內阻以及良好的低溫循環性能的電池體系。

因此，在本領域中，亟需開發一種無氟粘結劑，降低其使用量，同時制備得到的鋰離子電池具有較低的內阻和良好的低溫循環性能。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種無氟粘結劑及其制備方法和應用。本發明在丙烯酸類化合物或丙烯腈類化合物的分子鏈基表面對分子官能團進行修飾，形成一種穩定的大分子配合物；該配合物能夠在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中快速溶解。和傳統的丙烯酸/丙烯腈粘結劑相比，其更容易和NMP形成穩定的膠液，不需要再額外添加聚丙烯甲酯-甲基丙烯酸甲酯等一系列輔助溶劑，也能夠使用干法勻漿工藝，并且制備得到的極片相比于聚偏氟乙烯乙烯制備得到的極片的粘附力提高了4.92N/50mm，相對于常規丙烯酸/丙烯腈制備得到的極片的粘附力提高了2.76N/50mm。

為達到此發明目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供一種無氟粘結劑，所述無氟粘結劑為碳酸酯和/或磷酸酯改性的化合物A；

所述化合物A為丙烯酸類化合物或丙烯腈類化合物。

本發明通過將碳酸酯和/或磷酸酯以及化合物A進行配合反應，自發形成一種穩定以及具有較好的流動性的配合物，該配合物能夠NMP中快速溶解。和傳統的丙烯酸/丙烯腈粘結劑相比，其更容易和NMP形成穩定的膠液，不需要再額外添加聚丙烯甲酯-甲級丙烯酸甲酯等一系列輔助溶劑，也能夠使用干法勻漿工藝，并且制備得到的極片的粘附力和低溫性能也得以提高。

優選地，所述碳酸酯為一元碳酸酯或二元碳酸酯。

在本發明中，相比于聚碳酸酯，采用一元碳酸酯或二元碳酸酯，具有配合反應速度快，原材料容易獲得以及反應溫升易于控制的優勢。

優選地，所述碳酸酯包括碳酸甲酯、碳酸乙酯、碳酸丙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯或焦碳酸二甲酯中的任意一種或至少兩種的組合，進一步優選為碳酸甲酯或碳酸二甲酯，例如可以為碳酸甲酯和碳酸乙酯、碳酸丙酯或碳酸二甲酯。

優選地，所述磷酸酯為一元磷酸酯或二元磷酸酯。

在本發明中，相比于聚磷酸酯，采用一元磷酸酯或二元磷酸酯，具有配合反應速度快，原材料容易獲得以及反應溫升易于控制的優勢。