一种PVDF锂电池正极导电粘结剂及锂电池正极的制备方法与流程

一种pvdf锂电池正极导电粘结剂及锂电池正极的制备方法
技术领域
1.该发明涉及锂电池技术领域，尤其是一种pvdf锂电池正极导电粘结剂及锂电池正极的制备方法。


背景技术：

2.电极粘结剂材料的选择是生产高性能锂离子电池的关键。目前主要的锂离子电池粘结剂有pvdf、pva、sbr等。pvdf是最常见的正极粘结剂，突出的特点是抗氧化还原能力强，热稳定性好，易于分散，但缺点是需要使用n甲基吡咯烷酮(nmp)作溶剂，价格贵且有一定的环境污染。对于不同的正极材料，可以应用不同方法合成的pvdf，同时也要和相应的匀浆工艺结合起来进行，才能达到一个良好的效果。
3.cn201210286993.4申请了一种高粘度自交联偏氟乙烯共聚物、其制备方法及应用，发现由于联烯基醚类化合物具有独特的连续双键结构，与vdf进行共聚后，所得的聚合产物中存在着可继续反应的双键，可作为下一步交联反应的基础。进一步的通过紫外灯光引发双键自由基聚合之后，实现共聚物分子间的交联，形成具有高粘结强度的交联体。
4.cn105576247a公开了一种改性的海洋多糖高分子锂离子电池粘结剂，其特征在于该粘结剂采用海洋多糖高分子，并用丙烯酸及其酯类的单体作为改性单体，通过化学接枝改性或物理共混改性获得，本发明还公开了该粘结剂的制备方法和应用。与现有技术相比，具有高导电性高剥离强度及无毒绿色环保的优点。
5.然而，聚偏氟乙烯树脂粘结剂在正极体系容易在电解液中出现溶胀现象，使活性物质从正极集流体上脱落下来，造成锂离子电池的放电容量随充放循环进行迅速下降。


技术实现要素：

6.该发明公开了一种pvdf锂电池正极导电粘结剂及锂电池正极的制备方法，属于锂电池技术领域。本发明采用选择了具有不同程度亲水性和疏水性的单体，用化学聚合的方法获得了适合于液-固两相界面反应的锂电池用正极粘合剂。
7.一种pvdf锂电池正极导电粘结剂及锂电池正极的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
8.按重量份，在反应器中加入10-20份pvdf、0.5-3份烯基离子液，1.5-4.5份乙烯基三丁酮肟基硅烷和100-200份n-甲基吡咯烷酮按质量混合均匀，然后加入0.05-0.5份的丙烯酸锂，充分搅拌均匀，熟化20-40h，静置脱泡，然后用表面辐照接枝的方法进行反应，制得pvdf锂电池正极导电粘结剂。
9.进一步的，所述烯基离子液体阳离子包括:1-乙烯基-3-烷基咪唑，1-烯丙基-3-烷基咪唑或1-烯丙基-3-烷基咪唑；
10.进一步的，所述烯基离子液体阴离子包括：四氟硼酸、六氟磷酸或双三氟甲烷磺酰亚胺；
11.进一步的，所述烯基离子液体烷基包括：甲基，乙基或丁基；
12.进一步的，所述烯基离子液体选自1-乙烯基-3-丁基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺盐；1-乙烯基-3-丁基咪唑六氟磷酸盐；1-乙烯基-3-丁基咪唑四氟硼酸盐；1-乙烯基-3-乙基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺盐；1-乙烯基-3-乙基咪唑六氟磷酸盐；1-乙烯基-3-乙基咪唑四氟硼酸盐中的一种或多种；
13.进一步的，所述熟化温度为60-70℃；
14.进一步的，所述的表面辐照接枝为紫外辐照接枝、低温等离子体接枝或高能射线辐照接枝；
15.进一步的，所述辐照接枝采用的辐照源是低压汞灯；
16.进一步的，所述辐照功率汞灯为100-800w；
17.进一步的，所述辐照距离为5-40cm；
18.进一步的，所述辐照时间为1-50分钟；
19.进一步的，提供一种pvdf锂电池正极的制备方法：
20.将粉末状的锂电池正极材料与粘合剂均匀混合，随后压制成型，烘干后即可获得本发明的锂电池的正极；
21.进一步的，所述的正极材料用于制造锂电池；
22.进一步的，所述的锂电池为圆形、方型、角型；
23.进一步的，所述粉末状的锂电池正极材料选自：licoo2、linio2、limn2o4、liv2o5、lico
0.5
o2、li6coo4；
24.进一步的，所述烘干条件为100-150℃，时间为10-30分钟。
25.反应机理为：
26.选择了具有不同程度亲水性和疏水性的单体，用化学聚合的方法获得了适合于液-固两相界面反应的锂电池用正极粘合剂，将pvdf使用电子加速器进行电子束辐射，使其产生可用于接枝反应的活性自由基，与烯基离子液，乙烯基三丁酮肟基硅烷，丙烯酸锂接枝在一起，得到改性的pvdf粘结剂。
27.技术效果为：
28.1、减少正极体系在电解液中出现溶胀现象，使活性物质正极集流体中不易流失。
29.2、具有良好的耐极性有机溶剂特性如：碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁内酯、乙二醇二甲醚等锂电池电解液。
附图说明
30.图1为实施例6的xps宽谱图。
具体实施方式
31.性能测试：
32.电循环性能测试，考察锂电池正极材料的容量、首效和循环性能和电压和倍率性能。
33.下面通过具体实施例对该发明作进一步说明：
34.实施例1
35.在反应器中加入10gpvdf、0.5g1-乙烯基-3-丁基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺盐，
1.5g乙烯基三丁酮肟基硅烷和100gn-甲基吡咯烷酮按质量混合均匀，然后加入0.05g的丙烯酸锂，充分搅拌均匀，在70℃熟化20h，静置脱泡，然后用表面辐照接枝的方法进行反应，辐照灯功率为600w，辐照距离为20cm，辐照时间为30min，制得pvdf锂电池正极导电粘结剂。
36.将粉末状的锂电池正极材料licoo2与上述制备的粘合剂均匀混合，随后压制成型，在120℃烘20分钟后即可获得本发明的锂电池的正极。
37.实施例2
38.在反应器中加入12gpvdf、1.5g1-乙烯基-3-丁基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺盐，2.0g乙烯基三丁酮肟基硅烷和120gn-甲基吡咯烷酮按质量混合均匀，然后加入0.15g的丙烯酸锂，充分搅拌均匀，在70℃熟化20h，静置脱泡，然后用表面辐照接枝的方法进行反应，辐照灯功率为600w，辐照距离为20cm，辐照时间为30min，制得pvdf锂电池正极导电粘结剂。
39.将粉末状的锂电池正极材料linio2与上述制备的粘合剂均匀混合，随后压制成型，在120℃烘20分钟后即可获得本发明的锂电池的正极。
40.实施例3
41.在反应器中加入15gpvdf、2.0g1-乙烯基-3-丁基咪唑六氟磷酸盐，2.5g乙烯基三丁酮肟基硅烷和150gn-甲基吡咯烷酮按质量混合均匀，然后加入0.25g的丙烯酸锂，充分搅拌均匀，在65℃熟化30h，静置脱泡，然后用表面辐照接枝的方法进行反应，辐照灯功率为800w，辐照距离为20cm，辐照时间为20min，制得pvdf锂电池正极导电粘结剂。
42.将粉末状的锂电池正极材料limn2o4与上述制备的粘合剂均匀混合，随后压制成型，在120℃烘20分钟后即可获得本发明的锂电池的正极。
43.实施例4
44.在反应器中加入16gpvdf、2.5g1-乙烯基-3-丁基咪唑四氟硼酸盐，3.0g乙烯基三丁酮肟基硅烷和160gn-甲基吡咯烷酮按质量混合均匀，然后加入0.35g的丙烯酸锂，充分搅拌均匀，在65℃熟化30h，静置脱泡，然后用表面辐照接枝的方法进行反应，辐照灯功率为800w，辐照距离为20cm，辐照时间为20min，制得pvdf锂电池正极导电粘结剂。
45.将粉末状的锂电池正极材料liv2o5与上述制备的粘合剂均匀混合，随后压制成型，在120℃烘20分钟后即可获得本发明的锂电池的正极。
46.实施例5
47.在反应器中加入18gpvdf、3.0g1-乙烯基-3-丁基咪唑四氟硼酸盐，4.0g乙烯基三丁酮肟基硅烷和180gn-甲基吡咯烷酮按质量混合均匀，然后加入0.45g的丙烯酸锂，充分搅拌均匀，在60℃熟化40h，静置脱泡，然后用表面辐照接枝的方法进行反应，辐照灯功率为800w，辐照距离为10cm，辐照时间为15min，制得pvdf锂电池正极导电粘结剂。
48.将粉末状的锂电池正极材料lico
0.5
o2与上述制备的粘合剂均匀混合，随后压制成型，在120℃烘20分钟后即可获得本发明的锂电池的正极。
49.实施例6
50.在反应器中加入20gpvdf、3.0g1-乙烯基-3-丁基咪唑四氟硼酸盐，4.5g乙烯基三丁酮肟基硅烷和200gn-甲基吡咯烷酮按质量混合均匀，然后加入0.5g的丙烯酸锂，充分搅拌均匀，在60℃熟化40h，静置脱泡，然后用表面辐照接枝的方法进行反应，辐照灯功率为800w，辐照距离为10cm，辐照时间为15min，制得pvdf锂电池正极导电粘结剂。
51.将粉末状的锂电池正极材料li6coo4与上述制备的粘合剂均匀混合，随后压制成
型，在120℃烘20分钟后即可获得本发明的锂电池的正极。
52.对比例1
53.pvdf锂电池正极导电粘结剂制备时，不加入乙烯基三丁酮肟基硅烷，其余与实施例1完全一致。
54.对比例2
55.pvdf锂电池正极导电粘结剂制备时，不加入丙烯酸锂，其余与实施例1完全一致。所有上实施例与对照例性能测试结果如下表所示：
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