【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及可以在制造用于如电池等电储存装置的电极时使用的浆料组合物。
技术介绍
1、电子工业有一种趋势是生产由更小且更轻的电储存装置如电池供电的更小的装置。具有负电极(如包含碳质材料作为电化学活性材料的电极)和正电极(如包含锂金属氧化物作为电化学活性材料的电极)的电储存装置可以提供相对高的功率和较低的重量。如聚偏氟乙烯(pvdf)等含氟聚合物由于其优异的电化学电阻已被发现是用于形成将在电储存装置中使用的电极的有用粘合剂。通常，pvdf含氟聚合物溶解于有机溶剂中，并且电极材料与溶液组合以形成浆料，所述浆料被施加到金属箔或网以形成电极。有机溶剂的作用是溶解含氟聚合物，以便在有机溶剂蒸发时在电极材料颗粒与金属箔或网之间提供良好的粘附性。目前，选择的有机溶剂是n-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)。溶解于nmp中的pvdf粘合剂提供电极组合物中所有活性成分的优异粘附性和互连性。结合的成分能够在充电和放电循环期间承受很大的体积膨胀和收缩，而不会失去电极内的互连性。电极中活性成分的互连性在电池性能中极其重要，特别是在充电和放电循环期间，因为电子必须移动通过电极，并且锂离子迁移率要求电极内颗粒之间的互连性。不幸的是，nmp是有毒物质，并且会带来健康和环境问题。
2、替代nmp的技术已经开发出来。然而，为了使替代技术有用，其必须与当前的制造实践相兼容，并提供中间产品和最终产品的期望性质。一些常见的标准包含适合于促进良好应用性质的浆料粘度、电极内的足够互连性、对底层基材足够的粘附性、以及用于所得电极涂层到电池电解质的粘合剂的足够耐久性。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种浆料组合物，所述浆料组合物包括：(a)粘合剂，所述粘合剂包括至少一种含氟聚合物；以及(b)溶剂系统，所述溶剂系统包括：(i)包括亚砜官能团的分子；以及(ii)多元酯和/或乙二醇醚；其中基于所述溶剂系统的重量，所述溶剂系统包含小于1重量％的包括结构r1c(═o)nr2r3的分子，其中r1为脂肪族饱和基团，所述脂肪族饱和基团可以为直链或支链的，具有1至6个碳原子，并被包括—c(═o)or和—c(═o)nr4r5的官能团取代，r为具有1至6个碳原子的烷基，并且r4和r5各自独立地为甲基或乙基，并且r2和r3各自独立地为甲基或乙基；以及(c)电化学活性材料和/或导电剂。
2、本专利技术还提供了一种浆料组合物，所述浆料组合物包括：(a)粘合剂，所述粘合剂包括至少一种含氟聚合物；以及(b)溶剂系统，所述溶剂系统包括：(i)包括亚砜官能团的分子；以及(ii)多元酯和/或乙二醇醚，所述乙二醇醚包括以下、大体上由以下组成或由以下组成：二(丙二醇)甲基醚乙酸酯；以及(c)电化学活性材料和/或导电剂。
3、本专利技术进一步提供了一种电极，所述电极包括：(a)集电器；以及(b)位于所述集电器上的膜，其中所述膜由浆料组合物沉积而成，所述浆料组合物包括：(a)粘合剂，所述粘合剂包括至少一种含氟聚合物；以及(b)溶剂系统，所述溶剂系统包括：(i)包括亚砜官能团的分子；以及(ii)多元酯和/或乙二醇醚；其中基于所述溶剂系统的重量，所述溶剂系统包含小于1重量％的包括结构r1c(═o)nr2r3的分子，其中r1为脂肪族饱和基团，所述脂肪族饱和基团可以为直链或支链的，具有1至6个碳原子，并被包括—c(═o)or和—c(═o)nr4r5的官能团取代，r为具有1至6个碳原子的烷基，并且r4和r5各自独立地为甲基或乙基，并且r2和r3各自独立地为甲基或乙基；以及(c)电化学活性材料和/或导电剂。
4、本专利技术还提供了一种电极，所述电极包括：(a)集电器；以及(b)位于所述集电器上的膜，其中所述膜由浆料组合物沉积而成，所述浆料组合物包括：(a)粘合剂，所述粘合剂包括至少一种含氟聚合物；以及(b)溶剂系统，所述溶剂系统包括：(i)包括亚砜官能团的分子；以及(ii)多元酯和/或乙二醇醚；其中基于所述溶剂系统的重量，所述溶剂系统包含小于1重量％的包括结构r1c(═o)nr2r3的分子，其中r1为脂肪族饱和基团，所述脂肪族饱和基团可以为直链或支链的，具有1至6个碳原子，并被包括—c(═o)or和—c(═o)nr4r5的官能团取代，r为具有1至6个碳原子的烷基，并且r4和r5各自独立地为甲基或乙基，并且r2和r3各自独立地为甲基或乙基；以及(c)电化学活性材料和/或导电剂。
5、本专利技术进一步提供了一种电储存装置，所述电储存装置包括：(a)本专利技术的所述电极；(b)对电极；以及(c)电解质。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种浆料组合物，其包括：
2.一种浆料组合物，其包括：
3.根据权利要求2所述的浆料组合物，其中基于所述溶剂系统的重量，所述溶剂系统包含小于1重量％的包括结构R1C(═O)NR2R3的分子，其中R1为脂肪族饱和基团，所述脂肪族饱和基团可为直链或支链的，具有1至6个碳原子，并被包括—C(═O)OR和—C(═O)NR4R5的一个或多个官能团取代，R为具有1至6个碳原子的烷基，并且R4和R5各自独立地为甲基或乙基，并且R2和R3各自独立地为甲基或乙基。
4.根据前述权利要求中任一项所述的浆料组合物，其中所述溶剂系统包括：
5.根据前述权利要求中任一项所述的浆料组合物，其中所述包括亚砜官能团的分子包括二甲基亚砜。
6.根据前述权利要求中任一项所述的浆料组合物，其中所述乙二醇醚包括二(丙二醇)甲基醚乙酸酯。
7.根据前述权利要求中任一项所述的浆料组合物，其中所述多元酯包括二元酯。
8.根据前述权利要求中任一项所述的浆料组合物，其中所述含氟聚合物包括聚偏氟乙烯均聚物。
9.根据前述权利要求中任
10.根据前述权利要求中任一项所述的浆料组合物，其中所述含氟聚合物在室温下溶解于所述溶剂系统中。
11.根据前述权利要求中任一项所述的浆料组合物，其进一步包括分散剂。
12.根据权利要求11所述的浆料组合物，其中所述分散剂包括聚乙烯吡咯烷酮。
13.根据前述权利要求中任一项所述的浆料组合物，其进一步包括交联剂。
14.根据前述权利要求中任一项所述的浆料组合物，其中所述粘合剂包括粘合剂组合物，基于所述粘合剂组合物的总重量，所述粘合剂组合物包括：
15.根据前述权利要求中任一项所述的浆料组合物，其中所述浆料组合物的粘度在10s-1下为5,000至25,000cP，如通过具有50mm直径锥板的Anton Paar MCR 302流变仪测量的。
16.根据前述权利要求中任一项所述的浆料组合物，其中所述浆料组合物的室温稳定性≥1个月。
17.根据前述权利要求中任一项所述的浆料组合物，其中由所述浆料组合物沉积而成的膜的剥离强度为至少10N/m，如通过剥离强度测试测量的。
18.根据前述权利要求中任一项所述的浆料组合物，其中所述浆料组合物的固体含量为60重量％至80重量％。
19.根据前述权利要求中任一项所述的浆料组合物，其中所述电化学活性材料包括能够掺入锂的材料。
20.根据权利要求19所述的浆料组合物，其中能够掺入锂的材料包括LiCoO2、LiNiO2、LiFePO4、LiCoPO4、LiMnO2、LiMn2O4、Li(NiMnCo)O2、Li(NiCoAl)O2、碳包覆的LiFePO4或其组合。
21.根据前述权利要求中任一项所述的浆料组合物，其中所述电化学活性材料包括能够进行锂转化的材料。
22.根据权利要求21所述的浆料组合物，其中所述能够进行锂转化的材料包括硫、LiO2、FeF2和FeF3、Si、铝、锡、SnCo、Fe3O4或其组合。
23.根据前述权利要求中任一项所述的浆料组合物，其中所述电化学活性材料包括石墨、硅化合物、锡、锡化合物、硫、硫化合物或其组合。
24.根据前述权利要求中任一项所述的浆料组合物，其中所述浆料组合物进一步包括导电剂。
25.根据权利要求24所述的浆料组合物，其中所述导电剂包括活性炭、乙炔黑、炉黑、石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、富勒烯或其组合。
26.一种浆料组合物，其包括：
27.一种浆料组合物，其包括：
28.根据权利要求27所述的浆料组合物，其中所述溶剂系统包含小于1重量％的包括结构R1C(═O)NR2R3的分子，其中R1为脂肪族饱和基团，所述脂肪族饱和基团可为直链或支链的，具有1至6个碳原子，并被一个或多个选自由—C(═O)OR和—C(═O)NR4R5组成的组的官能团取代，R为具有1至6个碳原子的烷基，并且R4和R5各自独立地为甲基或乙基，并且R2和R3各自独立地为甲基或乙基。
29.根据权利要求26至28中任一项所述的浆料组合物，其中所述导电剂包括活性炭、乙炔黑、炉黑、石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、富勒烯或其组合。
30.根据前述权利要求中任一项所述的浆料组合物，其中所述浆料基本上不含、大体上不含或完全不含N-甲基-2-吡咯烷酮。
31.一种电极，其包括：
32.根据权利要求3...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种浆料组合物，其包括：
2.一种浆料组合物，其包括：
3.根据权利要求2所述的浆料组合物，其中基于所述溶剂系统的重量，所述溶剂系统包含小于1重量％的包括结构r1c(═o)nr2r3的分子，其中r1为脂肪族饱和基团，所述脂肪族饱和基团可为直链或支链的，具有1至6个碳原子，并被包括—c(═o)or和—c(═o)nr4r5的一个或多个官能团取代，r为具有1至6个碳原子的烷基，并且r4和r5各自独立地为甲基或乙基，并且r2和r3各自独立地为甲基或乙基。
4.根据前述权利要求中任一项所述的浆料组合物，其中所述溶剂系统包括：
5.根据前述权利要求中任一项所述的浆料组合物，其中所述包括亚砜官能团的分子包括二甲基亚砜。
6.根据前述权利要求中任一项所述的浆料组合物，其中所述乙二醇醚包括二(丙二醇)甲基醚乙酸酯。
7.根据前述权利要求中任一项所述的浆料组合物，其中所述多元酯包括二元酯。
8.根据前述权利要求中任一项所述的浆料组合物，其中所述含氟聚合物包括聚偏氟乙烯均聚物。
9.根据前述权利要求中任一项所述的浆料组合物，其中所述含氟聚合物包括偏氟乙烯共聚物。
10.根据前述权利要求中任一项所述的浆料组合物，其中所述含氟聚合物在室温下溶解于所述溶剂系统中。
11.根据前述权利要求中任一项所述的浆料组合物，其进一步包括分散剂。
12.根据权利要求11所述的浆料组合物，其中所述分散剂包括聚乙烯吡咯烷酮。
13.根据前述权利要求中任一项所述的浆料组合物，其进一步包括交联剂。
14.根据前述权利要求中任一项所述的浆料组合物，其中所述粘合剂包括粘合剂组合物，基于所述粘合剂组合物的总重量，所述粘合剂组合物包括：
15.根据前述权利要求中任一项所述的浆料组合物，其中所述浆料组合物的粘度在10s-1下为5,000至25,000cp，如通过具有50mm直径锥板的anton paar mcr 302流变仪测量的。
16.根据前述权利要求中任一项所述的浆料组合物，其中所述浆料组合物的室温稳定性≥1个月。
17.根据前述权利要求中任一项所述的浆料组合物，其中由所述浆料组合物沉积而成的膜的剥离强度为至少10n/m，如通过剥离强度测试测量的。
18.根据前述权利要求中任一项所述的浆料组合物，其中所述浆料组合物的固体含量为60重量％至80重量％。
19.根据前述权利要求中任一项所述的浆料组合物，其中所述电化学活性材料包括能够掺入锂的材料。
20.根据权利要求19所述的浆料组合物，其中能够掺入锂的材料包括licoo2、linio2、lifepo4、licopo4、limno2、lim...
【专利技术属性】
技术研发人员：李子路，杨雨润，N·张，K·T·西尔维斯特，
申请(专利权)人：PPG工业俄亥俄公司，
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。