本发明专利技术公开了一种电极浆料组合物、极片及其二次电池。所述电极浆料组合物包括活性材料、导电物质、主粘结剂、辅助粘结剂和分散助剂。所述辅助粘结剂至少由二异氰酸酯、二元醇、环状酸酐通过聚合反应制备获得。所述二异氰酸酯摩尔量与(所述二元醇和所述环状酸酐的摩尔量之和)的比为(0.95～1.0)∶1.0；以所述二元醇与所述环状酸酐的摩尔量之和为100mol％计，所述二元醇的摩尔百分比为51～80mol％，所述环状酸酐的摩尔百分比为20～49mol％。本发明专利技术通过在电极浆料组合物中以适合的含量范围包含特定的各个组分，发挥各个组分的协同效应，具有更好的浆料稳定性和分散性，可有效提高极片的柔韧性，能够解决脆性开裂问题，大幅提高极片涂层厚度，进而大幅提高电池的能量密度，同时改善二次电池的阻抗、循环后容量保持率等。循环后容量保持率等。
【技术实现步骤摘要】
一种电极浆料组合物、极片及其二次电池
[0001]本专利技术涉及二次电池材料领域，特别涉及一种电极浆料组合物、极片及其二次电池。
技术介绍
[0002]锂离子二次电池作为一种清洁能源，被广泛地应用于各类电子设备和电动车等的产品。随着消费市场的不断发展，人们对锂离子电池的能量密度提出更高的要求。通过减少非活性材料(例如隔膜和集流体等)的用量比例，制备高面密度的电极极片，能够大幅增加活性材料的质量占比，能够有效提升锂离子电池的能量密度。
[0003]然而，提高极片的面密度后，极片脆性快速增大，难以满足极片卷绕工艺制程的需求。这一方面是因为厚极片在烘干过程中，溶剂挥发路径变长，活性材料因表面张力形成的毛细管作用而容易出现沉降和聚并，导致在电极浆料内部存在应力；另一方面，由于厚极片膜层的内聚力难以抵抗迅速增大的内部和外部应力，最终表现为极片的开裂。因此，提高厚涂极片中浆料的分散性和内聚力对获得具有良好柔韧性的厚极片至关重要，而浆料配方组成是影响浆料稳定性的重要因素。目前大多数技术仅通过改良涂布工艺而开发制备厚电极，甚少通过调整浆料配方组成来获得厚电极的技术研究。
[0004]例如，在中国专利申请202010429525.2中，采用分次涂布的方式，控制导电剂、粘结剂和空隙率等在从极片外表面到集流体表面的垂直方向上的分布，获得具有高负载量的厚电极极片，同时可缩短吸液时间，提高电解液浸润效果和电池循环性能。但其工艺相对复杂，生产效率低，需要多次进行涂敷、辊压、烘干，能耗较高。
[0005]例如，中国专利申请201210191956.5采用超声波喷雾法和干燥辊压的方式，使得极片在从靠近集流体的表面到远离集流体的表面的方向上，膜片的孔隙率逐渐增加，采用这种方法制备的厚涂极片组装成的电池具有较高的能量密度，而且具有良好的电化学性能，而且析锂状况明显改善，循环稳定性也有明显提高。但此方法对粘结剂和分散溶剂的搭配及其比例的要求非常严格，且对喷雾干燥的设备需求和操作要求很高，能耗必然大，需要对现有的涂布所需的相关设备进行升级，制造和改造的成本很高。
[0006]日本专利JP6856812B1公开一种用于电极的粘合剂组合物，其中包含聚氨酯树脂水性分散体、碳纳米管和表面活性剂。所述表面活性剂的试剂包括至少一种选自非离子型表面活性剂、硅系表面活性剂和氟系表面活性剂。通过使用该粘结剂组合物可改善涂层表面的平滑度和涂料的脱气，同时具有优秀的粘结性。但该专利仅提供粘合性和可加工性优异的粘合剂组合以改善极片平滑度，而平滑度的改善并不意味着极片的负载能力能得到提高。另外，该专利所使用的聚氨酯为水性分散体，需要经过乳化过程，制备繁琐，而且水性体系容易促进高镍活性材料水解，导致浆料稳定性不佳，使用范围受限。
技术实现思路
[0007]针对现有技术中高面密度厚极片因柔韧性不足而导致开裂的问题，本专利技术的目的
在于提供一种电极浆料组合物、极片及其二次电池，其通过在电极浆料组合物中配合特定的辅助粘结剂和分散助剂，获得柔韧性佳的电极极片，能够解决高面密度厚极片在烘干或卷绕过程中开裂的问题，能够利用厚涂膜层而大幅提高电池的能量密度，从而改善二次电池的内阻和循环后容量保持率等循环性能。
[0008]本专利技术的目的可以利用以下的技术方案而实现：
[0009]一种电极浆料组合物，其特征在于，以总质量100份计，其包含如下组分：活性材料88.0～98.0份、导电物质0.5～9.0份、主粘结剂1.0～9.0份、辅助粘结剂0.1～2.0份和分散助剂0.1～2.0份。
[0010]其中，所述辅助粘结剂至少由二异氰酸酯、二元醇、环状酸酐通过聚合反应制备获得。
[0011]所述二异氰酸酯摩尔量与(所述二元醇和所述环状酸酐的摩尔量之和)的比为(0.95～1.0)∶1.0；
[0012]以所述二元醇与所述环状酸酐的摩尔量之和为100mol％计，所述二元醇的摩尔百分比为51～80mol％，所述环状酸酐的摩尔百分比为20～49mol％。
[0013]所述二异氰酸酯包含1,6
‑
己二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷
‑
4,4
’‑
二异氰酸酯、2,4
‑
甲苯二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、或萘二异氰酸酯中的一种或两种以上，优选为1,6
‑
己二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷
‑
4,4
’‑
二异氰酸酯、或2,4
‑
甲苯二异氰酸酯；
[0014]所述二元醇包含聚乙二醇二元醇、聚丙二醇二元醇、聚氧化乙烯二元醇、聚酯二元醇、聚碳酸酯二元醇、聚氧化丙烯二元醇、共聚氧化丙烯
‑
乙烯二元醇、或聚己二酸乙二醇酯中的一种或两种以上，优选为聚丙二醇二元醇、聚氧化乙烯二元醇、聚酯二元醇、或聚碳酸酯二元醇中的一种或两种以上；
[0015]所述环状酸酐包含3,3',4,4'
‑
联苯四甲酸二酐、2,3,3',4'
‑
联苯四甲酸二酐、3,3',4,4'
‑
二苯醚四甲酸二酐、2,3,3',4'
‑
二苯醚四甲酸二酐、1,2,4
‑
苯三甲酸酐、均苯四甲酸二酐、四氢化均苯四甲酸二酐、或1,2,4
‑
环己烷三甲酸酐中的一种或两种以上，优选为3,3',4,4'
‑
联苯四甲酸二酐、3,3',4,4'
‑
二苯醚四甲酸二酐、1,2,4
‑
苯三甲酸酐、或1,2,4
‑
环己烷三甲酸酐。
[0016]所述辅助粘结剂包含：通过使用环状酸酐对由二元醇与二异氰酸酯反应生成的末端具有异氰酸酯基的齐聚物进行扩链而获得的共聚树脂、和/或通过使用二元醇对由环状酸酐与二异氰酸酯反应生成的末端具有异氰酸酯基的齐聚物进行扩链而获得的共聚树脂。
[0017]所述辅助粘结剂的重均分子量为130000～460000。
[0018]所述分散助剂为含氟烷基表面活性剂；优选地，所述含氟烷基表面活性剂为非离子型氟碳表面活性剂。
[0019]作为所述非离子型氟碳表面活性剂，具体可以为FS系列氟碳表面活性剂FS
‑
300、FSN系列氟碳表面活性剂FSN
‑
100、FSO系列氟碳表面活性剂FSO
‑
100、FSG、3M Novec系列氟碳表面活性剂FC4430、FC4432、日本森永FCS
‑
430、或杜邦Capstone FS
‑
31氟碳表面活性剂中的一种或两种以上，优选为FS
‑
300、3M Novec FC4432、或森永FCS
‑
430。
[0020]所述活性材料包含锂铁磷氧化物、锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、锂铁氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴锰氧化物、锂镍钴铝氧化物以及它们的复合物中的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电极浆料组合物，其特征在于，以总质量100份计，其包含如下组分：活性材料88.0～98.0份、导电物质0.5～9.0份、主粘结剂1.0～9.0份、辅助粘结剂0.1～2.0份和分散助剂0.1～2.0份，其中，所述辅助粘结剂至少由二异氰酸酯、二元醇、环状酸酐通过聚合反应制备获得。2.根据权利要求1所述的电极浆料组合物，其特征在于，所述二异氰酸酯摩尔量与(所述二元醇和所述环状酸酐的摩尔量之和)的比为(0.95～1.0)∶1.0；以所述二元醇与所述环状酸酐的摩尔量之和为100mol％计，所述二元醇的摩尔百分比为51～80mol％，所述环状酸酐的摩尔百分比为20～49mol％。3.根据权利要求1或2所述的电极浆料组合物，其特征在于，所述二异氰酸酯包含1,6
‑
己二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷
‑
4,4
’‑
二异氰酸酯、2,4
‑
甲苯二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、或萘二异氰酸酯中的一种或两种以上，优选为1,6
‑
己二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷
‑
4,4
’‑
二异氰酸酯、或2,4
‑
甲苯二异氰酸酯；所述二元醇包含聚乙二醇二元醇、聚丙二醇二元醇、聚氧化乙烯二元醇、聚酯二元醇、聚碳酸酯二元醇、聚氧化丙烯二元醇、共聚氧化丙烯
‑
乙烯二元醇、或聚己二酸乙二醇酯中的一种或两种以上，优选为聚丙二醇二元醇、聚氧化乙烯二元醇、聚酯二元醇、或聚碳酸酯二元醇中的一种或两种以上；所述环状酸酐包含3,3',4,4'
‑
联苯四甲酸二酐、2,3,3',4'
‑
联苯四甲酸二酐、3,3',4,4'
‑
二苯醚四甲酸二酐、2,3,3',4'
‑
二苯醚四甲酸二酐、1,2,4
‑
苯三甲酸酐、均苯四甲酸二酐、四氢化均苯四甲酸二酐、或1,2,4
‑
环己烷三甲酸酐中的一种或两种以上，优选为3,3',4,4'
‑
联苯四甲酸二酐、3,3',4,4'
‑...
【专利技术属性】
技术研发人员：岳敏，周竹欣，覃兰媚，向有园，邢梦媛，钱超，
申请(专利权)人：深圳市研一新材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。