【技术实现步骤摘要】
专利
本专利技术涉及包括具有表面积大于100m2/g的导电碳材料的含氟聚合物组合物。
技术介绍
0、专利技术背景
1、电子行业中有一种趋势是生产由更小型和更轻型电池驱动的较小型器件。具有负电极--例如碳质材料和正电极--例如锂金属氧化物的电池可以提供相对高的功率和低的重量。
2、聚偏二氟乙烯，由于其优异的耐电化学性，而被发现是用于形成用于储电器件中的电极的有用的粘结剂。典型地，聚偏二氟乙烯溶于有机溶剂中，并且电极材料(即电活性的锂化合物和碳质材料)与pvdf溶液合并以形成浆料，该浆料施加到金属箔或网以形成电极。
3、有机溶剂的作用是溶解pvdf从而在蒸发有机溶剂时提供在电极材料颗粒与金属箔或网之间良好的粘附性。目前，选择的有机溶剂为n-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)。溶于nmp的pvdf粘结剂提供了电极组合物中所有活性成分的优异的粘附性和贯通性(interconnectivity)。粘结的成分能够容忍在充放电循环期间的大体积的膨胀和收缩，而不会损失电极内的贯通性。电极中活性成分的贯通性在电池性能中是极其重要的，特别是在充放电循环期间，因为电子必须移动跨越电极，并且锂离子移动性需要电极内颗粒之间的贯通性。
4、不幸的是，nmp是一种有毒材料并存在健康和环境问题。期望替换作为用于pvdf粘结剂的溶剂的nmp。然而，nmp在溶解pvdf方面有其比较独特的能力，而pvdf在其他有机溶剂中几乎不溶。
5、为了在电极形成工艺中在除了nmp之外的有机溶剂中有效地利用pvdf组合物
6、此外，在电极组装到储电器件中之后，该器件应基本上不含水分并且基本上不含可能吸收水分的亲水性基团。
7、现已发现用于制备形成电极的组合物的稳定的pvdf分散体，其能制造用于电池和其它储电器件的具有互联性的高质量电极。
技术实现思路
0、专利技术概述
1、本专利技术提供浆料组合物，其包含(a)包含分散在液体介质中的聚合物的粘结剂，该聚合物包括含氟聚合物；和(b)至少一种bet表面积大于100m2/g的导电碳材料。
2、本专利技术还提供电极，其包含(a)集流体；和(b)在该集流体上形成的膜，其中该膜由浆料组合物沉积而得，该浆料组合物包含(a)包含分散在液体介质中的聚合物的粘结剂，该聚合物包括含氟聚合物；(b)电化学活性材料；和(c)至少一种bet表面积大于100m2/g的导电碳材料。
3、本专利技术进一步提供储电器件，其包含(a)电极，其包含(a)集流体；和(b)在该集流体上形成的膜，其中该膜由浆料组合物沉积而得，该浆料组合物包含(a)包含分散在液体介质中的聚合物的粘结剂，该聚合物包括含氟聚合物；(b)电化学活性材料；和(c)至少一种bet表面积大于100m2/g的导电碳材料；(b)反电极；和(c)电解质。
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1.浆料组合物，其包含：
2.权利要求1所述的浆料组合物，其中导电碳材料的BET表面积为100.1m2/g至1,000m2/g。
3.权利要求1所述的浆料组合物，其中导电碳材料的BET表面积为200m2/g。
4.权利要求1所述的浆料组合物，进一步包含电化学活性材料。
5.权利要求4所述的浆料组合物，其中
6.权利要求4所述的浆料组合物，其中电化学活性材料包含能够纳入锂的材料。
7.权利要求6所述的浆料组合物，其中能够纳入锂的材料包括LiCoO2，LiNiO2，LiFePO4，LiCoPO4，LiMnO2，LiMn2O4，Li(NiMnCo)O2，Li(NiCoAl)O2，碳包覆的LiFePO4，或它们的组合。
8.权利要求4所述的浆料组合物，其中电化学活性材料包括能够锂转化的材料。
9.权利要求8所述的浆料组合物，其中能够锂转化的材料包括硫，LiO2，FeF2和FeF3，Si，铝，锡，SnCo，Fe3O4，或它们的组合。
10.权利要求4所述的浆料组合物，其中电化学活性材
11.权利要求4所述的浆料组合物，其中该浆料的总固体含量为55重量％或更高以及粘度为不超过4,000cP，通过型号MCR301的Anton-Paar流变仪使用50毫米的锥和25℃的温度受控板测量。
12.权利要求1所述的浆料组合物，其中含氟聚合物包括含偏二氟乙烯的残基的(共)聚合物。
13.权利要求1所述的浆料组合物，其中含氟聚合物包含聚偏二氟乙烯聚合物。
14.权利要求1所述的浆料组合物，其中该加成聚合物包含活性氢基团。
15.权利要求14所述的浆料组合物，其中该活性氢基团包含至少一个羧酸基团。
16.权利要求14所述的浆料组合物，其中该活性氢基团包含至少一个羟基基团。
17.权利要求1所述的浆料组合物，其中加成聚合物包括(甲基)丙烯酸类聚合物，该(甲基)丙烯酸类聚合物包含含甲基丙烯酸甲酯的残基的构成单元。
18.权利要求17所述的浆料组合物，其中该(甲基)丙烯酸类聚合物进一步包含含有具有杂环基团的烯属不饱和单体的残基的构成单元。
19.权利要求18所述的浆料组合物，其中该(甲基)丙烯酸类聚合物包含至少一个环氧官能团，并且该环氧官能团与β-羟基官能酸进行后反应。
20.权利要求1所述的浆料组合物，其中组合物进一步包含交联剂。
21.权利要求1所述的浆料组合物，其中有机介质在分散在该有机介质中的含氟聚合物的溶解温度下的蒸发速率小于10g/min m2。
22.权利要求1所述的浆料组合物，进一步包含粘附促进剂。
23.权利要求1所述的浆料组合物，其中浆料基本上不含异佛尔酮。
24.权利要求1所述的浆料组合物，其中该浆料基本上不含N-甲基-2-吡咯烷酮。
25.电极，其包含：
26.权利要求25所述的电极，其中该集流体(a)包含网、片或箔形式的铜或铝。
27.权利要求25所述的电极，其中电极包括正电极。
28.权利要求25所述的电极，其中电极包括负电极。
29.权利要求25所述的电极，其中膜是交联的。
30.权利要求25所述的电极，其中集流体是用预处理组合物预处理的。
31.权利要求25所述的电极，其中膜的厚度为至少1微米。
32.权利要求25所述的电极，其中膜具有均匀的组成。
33.储电器件，其包含：
34.权利要求33所述的储电器件，其中电解质(c)包含溶于溶剂的锂盐。
35.权利要求34所述的储电器件，其中锂盐溶于有机碳酸酯。
36.权利要求33所述的储电器件，其中该储电器件包括单个电池。
37.权利要求33所述的储电器件，其中该储电器件包括电池组。
38.权利要求33所述的储电器件，其中该储电器件包括二次电池。
39.权利要求33所述的储电器件，其中该储电器件包括电容器。
40.权利要求33所述的储电器件，其中该储电器件包括超级电容器。
...【技术特征摘要】
1.浆料组合物，其包含：
2.权利要求1所述的浆料组合物，其中导电碳材料的bet表面积为100.1m2/g至1,000m2/g。
3.权利要求1所述的浆料组合物，其中导电碳材料的bet表面积为200m2/g。
4.权利要求1所述的浆料组合物，进一步包含电化学活性材料。
5.权利要求4所述的浆料组合物，其中
6.权利要求4所述的浆料组合物，其中电化学活性材料包含能够纳入锂的材料。
7.权利要求6所述的浆料组合物，其中能够纳入锂的材料包括licoo2，linio2，lifepo4，licopo4，limno2，limn2o4，li(nimnco)o2，li(nicoal)o2，碳包覆的lifepo4，或它们的组合。
8.权利要求4所述的浆料组合物，其中电化学活性材料包括能够锂转化的材料。
9.权利要求8所述的浆料组合物，其中能够锂转化的材料包括硫，lio2，fef2和fef3，si，铝，锡，snco，fe3o4，或它们的组合。
10.权利要求4所述的浆料组合物，其中电化学活性材料包括石墨，硅化合物，锡，锡化合物，硫，硫化合物，或它们的组合。
11.权利要求4所述的浆料组合物，其中该浆料的总固体含量为55重量％或更高以及粘度为不超过4,000cp，通过型号mcr301的anton-paar流变仪使用50毫米的锥和25℃的温度受控板测量。
12.权利要求1所述的浆料组合物，其中含氟聚合物包括含偏二氟乙烯的残基的(共)聚合物。
13.权利要求1所述的浆料组合物，其中含氟聚合物包含聚偏二氟乙烯聚合物。
14.权利要求1所述的浆料组合物，其中该加成聚合物包含活性氢基团。
15.权利要求14所述的浆料组合物，其中该活性氢基团包含至少一个羧酸基团。
16.权利要求14所述的浆料组合物，其中该活性氢基团包含至少一个羟基基团。
17.权利要求1所述的浆料组合物，其中加成聚合物包括(甲基)丙烯酸类聚合物，该(甲基)丙烯酸类聚合物包含含甲基丙烯酸甲酯的残基...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·D·赫尔灵，M·斯图尔特，R·E·道翰保格，
申请(专利权)人：PPG工业俄亥俄公司，
类型：发明
国别省市：
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