一種聚偏氟乙烯助劑組合物的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋰電池制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種聚偏氟乙烯助劑組合物。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋰電池由于具有能量密度高、質(zhì)量輕、自放電小、循環(huán)壽命長、貯存壽命長、工作電 壓平穩(wěn)、無記憶效應(yīng)、安全性能高、環(huán)境污染小等一系列突出優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于手機(jī)、 筆記本計算機(jī)、攝像機(jī)等新型便攜式通信、電子產(chǎn)品上。鋰電池的電極是由炭素材料及鋰的 氧化物等活性物質(zhì)經(jīng)涂布法在集電體表面形成的。即活性物質(zhì)等分散到高分子溶液或高分 子分散液后，涂布在集電體表面上。因此，用作粘結(jié)劑的高分子要求在制備電池及電池反復(fù) 充放電時，含活性物質(zhì)的涂膜不會從集電體上脫開，不會產(chǎn)生裂痕，粘結(jié)性強(qiáng)，用量少就有 足夠的粘結(jié)強(qiáng)度。
[0003] 聚偏氟乙烯(PVDF)膠粘劑具有優(yōu)良的耐化學(xué)介質(zhì)和粘接性能被普遍應(yīng)用于鋰離 子電池的電極成型中。但聚偏氟乙烯為白色粉末狀結(jié)晶性聚合物，結(jié)晶度一般為50%左右， 結(jié)晶熔融溫度在140°C附近，因此在電池通常的使用溫度下，PNDF的結(jié)晶性使存在電解液體 的分子很難流通，充放電負(fù)荷增大。因此，降低PVDF的結(jié)晶性，增大PVDF的溶解性對鋰電池 的電化學(xué)性能有著至關(guān)重要的作用。
[0004] 由于PVDF具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，在室溫下不被酸、堿、強(qiáng)氧化劑和鹵素所腐蝕， 發(fā)煙硫酸、強(qiáng)堿、酮、醚綿少數(shù)化學(xué)藥品能使其溶脹或部分溶解，只有少數(shù)幾種強(qiáng)極性有機(jī) 溶劑能使其溶解成膠體狀溶液。隨著對環(huán)保和安全健康的重視，越來越多的法律法規(guī)規(guī)定 嚴(yán)格限制有害物質(zhì)的應(yīng)用，因此減少或不使用有害物質(zhì)越來越成為目前生產(chǎn)上的一大趨 勢。同時，使用健康環(huán)保物質(zhì)對生產(chǎn)成本具有極大的挑戰(zhàn)，因此，開發(fā)具有一定價格優(yōu)勢的 新型環(huán)保PVDF助劑才具有推廣應(yīng)用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種新型環(huán)保的聚偏氟乙烯助劑組合物，該助 劑組合物能夠很好的增加聚偏氟乙烯的溶解性能，改善聚偏氟乙烯的粘結(jié)性，從而改善了 鋰電池的電化學(xué)性能。
[0006] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:一種聚偏氟乙烯助劑組合物， 包括以下重量份的化合物：尼龍酸甲酯5-15份，乙酰二甲胺15-30份，二丙二醇二甲醚0-10 份，甲基吡咯烷酮45-80份。
[0007] 本發(fā)明的聚偏氟乙烯助劑組合物，優(yōu)選的包括以下重量份的化合物：尼龍酸甲酯 7-12份，乙酰二甲胺18-24份，二丙二醇二甲醚3-8份，甲基吡咯烷酮55-65份。
[0008] 本發(fā)明的聚偏氟乙烯助劑組合物，進(jìn)一步包括以下重量份的化合物：尼龍酸甲酯 9-11份，乙酰二甲胺20-22份，二丙二醇二甲醚4-6份，甲基吡咯烷酮58-62份。
[0009] 其中，尼龍酸甲酯，是由琥珀酸（丁二酸）二甲酯CH300C(CH2) 2COOCH3，戊二酸二甲 酯CH3OOC(CH2) 3COOCH3和已二酸二甲酯CH300C(CH2)4C00CH三種良好環(huán)境的二價酸酯溶劑組 成，正是由于這種獨(dú)特的構(gòu)成，使尼龍酸甲酯成為一種無毒、無色透明的液體，有淡淡酯的 芳香味，具有超強(qiáng)溶解能力，是可生物降解的環(huán)保型高沸點(diǎn)溶劑，廣泛用于汽車涂料，彩色 鋼板涂料，罐頭涂料，漆包線和家電料、家具木器涂料等行業(yè)。隨著對環(huán)保和安全健康的重 視，越來越多的法律法規(guī)規(guī)定或建議不使用有害溶劑，例如:氯化溶劑類(三氯乙烷、氯甲烷 等），乙二醇醚類，乙醇醚乙酸酯類溶劑等。而尼龍酸甲酯產(chǎn)品則是這些溶劑的最佳替代品， 尼龍酸甲酯產(chǎn)品亦可充分滿足日益增加的對VOC方面的需求。在本發(fā)明中，尼龍酸甲酯作為 一種高沸點(diǎn)環(huán)保溶劑，替代了部分高成本的助劑，與其它組分配合使用，增加了本發(fā)明助劑 組合物對溫度的適應(yīng)能力，使助劑對聚偏氟乙烯的溶解性增加的同時，改善了鋰電池在制 作過程中高溫干燥對電池充放電性能的影響。在本發(fā)明中，尼龍酸甲酯的使用量為5-15份， 進(jìn)一步為7 _12份，更進(jìn)一步為9_11份。
[0010]乙酰二甲胺是一種強(qiáng)極性非質(zhì)子化溶劑，能溶解多種化合物，具有熱穩(wěn)定性高、不 易水解、腐蝕性低、毒性小等特點(diǎn)，對多種樹脂具有良好的溶解能力。乙酰二甲胺所具有的 低廉價格和對聚偏氟乙烯的高度溶解性，使其成為聚偏氟乙烯新型助劑組合物的良好替代 品。在本發(fā)明中，乙酰二甲胺的加入量為15-30份，優(yōu)選為18-24份，進(jìn)一步為20-22份。
[0011] 二丙二醇二甲醚是一種多用途環(huán)保型溶劑，有微弱的醚類氣味，適當(dāng)?shù)膿]發(fā)速度， 化學(xué)上優(yōu)異的穩(wěn)定性，極優(yōu)異的溶解性能，對人體有較高的安全性。美國及歐盟列為Non HAP/NAP(Non hazardous in the list of air pollution)的綠色溶劑。通?？捎糜谒?和固化涂料中，還可用于合成聚亞胺酯等。在本發(fā)明中，利用二丙二醇二甲醚優(yōu)異的溶解性 能和環(huán)境友好性，替代部分聚偏氟乙烯的助劑成分，在保證了聚偏氟乙烯溶解性的同時，極 大的保證了助劑的環(huán)保性能。在本發(fā)明中，二丙二醇二甲醚的加入量為0-10份，優(yōu)選為3-8 份，進(jìn)一步為4-6份。需要說明的是，由于二丙二醇二甲醚的市場價格較高，生產(chǎn)企業(yè)可綜合 考慮成本和效果，選擇性的添加或不添加二丙二醇二甲醚，制作出的助劑組合物對聚偏氟 乙烯的溶解性能差距不大。使用二丙二醇二甲醚制作的助劑組合物在環(huán)境安全性和環(huán)保性 能上有極大提高，增加了足跡組合物產(chǎn)品的環(huán)保品質(zhì)。
[0012] 甲基吡咯烷酮作為市場上聚偏氟乙烯常用的助劑，對聚偏氟乙烯有一定的溶解 度。但甲基吡咯烷酮最近幾年經(jīng)歐洲及美國新研究，其積蓄毒性或有致癌可能，結(jié)論暫未肯 定。因此，在本發(fā)明的助劑組合物中極大的減少了甲基吡咯烷酮的用量，而采用更環(huán)保更具 價格優(yōu)勢的組分進(jìn)行替代。在本發(fā)明中，甲基吡咯烷酮的加入量為45-80份，優(yōu)選為55-65 份，進(jìn)一步為58-62份。
[0013] 本發(fā)明采用價格較低的尼龍酸甲酯、乙酰二甲胺替代部分高價格的甲基吡咯烷 酮，極大的控制并降低了聚偏氟乙烯助劑的制作成本。同時，以上四種成分按照所需量進(jìn)行 充分混合，各組分之間互補(bǔ)互溶，制作出的助劑組合物對聚偏氟乙烯有很大的溶解性能。與 現(xiàn)有技術(shù)中的聚偏氟乙烯助劑相比，在控制成本的同時，其環(huán)境友好性和環(huán)保性能也有很 大的提升，符合目前國家的產(chǎn)品質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)和對環(huán)保的要求。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 以下對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用 于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。需要說明的是，下列實(shí)施例中所用的化合物并 無特殊限制，采用市售產(chǎn)品即可。
[0015] 實(shí)施例1
[0016] 尼龍酸甲酯15重量份，乙酰二甲胺30重量份，二丙二醇二甲醚10重量份，甲基吡咯 烷酮45重量份。將上述化合物按照比例混合，充分?jǐn)嚢?，制備成聚偏氟乙烯助劑組合物。
[0017] 實(shí)施例2
[0018] 尼龍酸甲酯10重量份，乙酰二甲胺21重量份，二丙二醇二甲醚5重量份，甲基吡咯 烷酮62重量份。將上述化合物按照比例混合，充分?jǐn)嚢?，制備成聚偏氟乙烯助劑組合物。
[0019] 實(shí)施例3
[0020] 尼龍酸甲酯5重量份，乙酰二甲胺18重量份，甲基吡咯烷酮80重量份。將上述化合 物按照比例混合，充分?jǐn)嚢瑁苽涑删燮蚁┲鷦┙M合物。
[0021] 實(shí)施例4
[0022] 尼龍酸甲酯10重量份，乙酰二甲胺23重量份，二丙二醇二甲醚5重量份，甲基吡咯 烷酮65重量份。將上述化合物按照比例混合，充分?jǐn)嚢?，制備成聚偏氟乙烯助劑組合物。 [0023]性能測試
[0024]在常溫下制備聚偏氟乙烯(懸浮聚合）10 % (w/v)的助劑溶液，在乳化機(jī)中分散直 至聚偏氟乙烯完全溶解。使用美國Honeywell X 100粒度分布分析儀對聚偏氟乙烯的粒度 進(jìn)行表征。通過使用Malvern公司生產(chǎn)的Bohlin Gemini 2旋轉(zhuǎn)流變儀來測試衆(zhòng)料的粘度。測 試結(jié)果如下：
[0025]
L0027」 由上表扣以宥出，米用本友明的助刑組合物浴觶制備的聚偏氟乙烯10%(w/v)的 助劑溶液，聚偏氟乙烯的平均粒度均小于目前常用的甲基吡咯烷酮助劑，聚偏氟乙烯的完 全溶解時間也較甲基吡咯烷酮助劑溶解時間短。說明本發(fā)明的聚偏氟乙烯助劑組合物能有 效快速溶解對聚偏氟乙烯。本發(fā)明溶解后的聚偏氟乙烯助劑乳液粘度較小。制成相應(yīng)的電 極烘干后，選擇粘度較低的PVDF粘結(jié)劑乳液有助于形成較好的正極漿液，減少裂痕的產(chǎn)生， 增加鋰電池的使用性能。
[0028]上述實(shí)施方式旨在舉例說明本發(fā)明可為本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員實(shí)現(xiàn)或使用，對上述 實(shí)施方式進(jìn)行修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，故本發(fā)明包括但不限于 上述實(shí)施方式，任何符合本權(quán)利要求書或說明書描述，符合與本文所公開的原理和新穎性、 創(chuàng)造性特點(diǎn)的方法、工藝、產(chǎn)品，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種聚偏氟乙烯助劑組合物，其特征在于，包括以下重量份的化合物:尼龍酸甲酯5-15份，乙酰二甲胺15-30份，二丙二醇二甲醚0-10份，甲基吡咯烷酮45-80份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚偏氟乙烯助劑組合物，其特征在于，包括以下重量份的化合 物：尼龍酸甲酯7-12份，乙酰二甲胺18-24份，二丙二醇二甲醚3-8份，甲基吡咯烷酮55-65 份。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚偏氟乙烯助劑組合物，其特征在于，包括以下重量份的化合 物：尼龍酸甲酯9-11份，乙酰二甲胺20-22份，二丙二醇二甲醚4-6份，甲基吡咯烷酮58-62 份。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種聚偏氟乙烯助劑組合物，包括以下重量份的化合物：尼龍酸甲酯5-15份，乙酰二甲胺15-30份，二丙二醇二甲醚0-10份，甲基吡咯烷酮45-80份。以上四種成分按照所需量進(jìn)行充分混合，各組分之間互補(bǔ)互溶，制作出的助劑組合物對聚偏氟乙烯有很大的溶解性能。與現(xiàn)有技術(shù)中的聚偏氟乙烯助劑相比，在控制成本的同時，其環(huán)境友好性和環(huán)保性能也有很大的提升，符合目前國家的產(chǎn)品質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)和對環(huán)保的要求。
【IPC分類】H01M4/62, H01M10/052
【公開號】CN105514441
【申請?zhí)枴緾N201610059537
【發(fā)明人】馬莉
【申請人】馬莉
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2016年1月28日