【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于非水性电解质可再充电电池的聚合物、用于可再充电电池的电极浆料、以及包括该电极浆料的可再充电电池。
技术介绍
1、ev汽车用电池需要在能量密度方面不断改进，以消除里程焦虑并允许更广泛且更快的采用。采用硅阳极是提高电池容量并且因此提高能量密度的最有力的技术策略之一。由于其远高于现有阳极活性材料石墨(<400mah/g)的高理论比容量(3600mah/g)，硅(si)作为阳极活性材料得到了广泛研究。
2、然而，在实际应用中，si是极具挑战性的，因为在锂嵌入和脱嵌(电池的充电和放电)期间，剧烈的体积变化加速了电极的机械断裂，造成电接触损失，并导致在活性材料表面持续的电解质分解。电池市场上一种广泛采用的策略是使用与石墨混合的有限量的硅(<10％)作为活性材料。这一策略减轻了硅对电极机械完整性的不利影响；然而，所实现的与硅的量成比例的能量密度的提高非常有限。粘结剂(典型地为有机聚合物)用作连接基质，其在整个阳极层中保持活性材料之间的接触，并且在制造期间与阳极沉积在其上的集流体保持接触。
3、目前在因此具有包含低si量的活性材料石墨的阳极处使用的粘结剂是橡胶(sbr)与纤维素衍生物(cmc)的组合。所述粘结剂不适用于富硅阳极(硅量>10％)，因为它没有足够的刚性。仍然需要更多的努力来实现富硅阳极(>10％)，尤其是在粘结剂设计方面，因为粘结剂在适应体积变化和防止si颗粒之间的电接触损失方面可以起到关键作用。事实上，据信能够与硅表面可逆地相互作用的坚固的聚合物粘结剂可以在循环期间
4、普遍认为，有利于与活性材料和集流体基底两者进行良好的表面相互作用的化学官能度是必要的。此外，无论活性材料的组成如何，与液体电解质和其他添加剂的化学相容性是任何粘结剂的先决条件。
5、正在寻求许多开发下一代粘结剂以适应硅阳极的方法。
6、在这种情况下，正在寻求聚羧酸盐粘结剂和衍生物，包括聚丙烯酸、聚酰胺酸、聚丙烯酰胺和其他氢键结构。
7、miranda,a.等人(“a comprehensive study of hydrolyzed polyacrylamide asa binder for silicon anodes[水解的聚丙烯酰胺作为用于硅阳极的粘结剂的综合研究]”appl.mater.interfaces[应用材料与界面],2019,11,44090-44100)披露了部分水解的聚丙烯酰胺在制备具有良好的粘附性、高强度和高电化学储存容量的复合硅阳极中的用途。
8、wo 2022/013070披露了某些改性的聚羧酸盐聚合物，尤其是包含丙烯酰胺单体的改性的聚丙烯酸，其允许防止富硅阳极的降解。与锂化的聚丙烯酸(paa)相比，所述聚合物中丙烯酸(aa)和丙烯酰胺(am)单体的分布赋予了与金属的优异的粘附性。此外，通过使用所述聚合物作为粘结剂获得的阳极显示出良好的循环稳定性，这与聚合物所具有的与sbr/cmc体系相比更高的内聚力有关。
9、此类粘结剂类型有效地在硅表面上的侧酸基团与硅烷醇基团之间形成氢键，并且这解决了硅体积变化问题，但是它们不具有有利的流变性和分散剂行为。因此，它们需要像羧甲基纤维素(cmc)(众所周知的流变改性剂和分散剂)这样的添加剂，以进行有效的电极制备。
10、申请人出乎意料地发现，某些经适当锂化的聚羧酸盐聚合物显示出出人意料地优异的分散剂特性，并且因此即使在没有分散剂的情况下也适用于阳极浆料的制备。
技术实现思路
1、本专利技术的一个目的是一种用于将粉末颗粒分散在水性电极形成组合物中的丙烯酸类聚合物分散剂[聚合物(p)]，其特征在于该聚合物(p)包含：
2、(a)呈中和形式的衍生自至少一种α,β-烯键式不饱和羧酸单体[单体(aa)]的重复单元；以及
3、(b)衍生自至少一种(甲基)丙烯酰胺单体[单体(am)]的重复单元
4、其中该聚合物(p)具有约500kda至10000kda的重均分子量。
5、申请人出人意料地发现，由于其优异的分散能力(远远优于cmc或cmc与丙烯酸类聚合物的共混物的分散能力)，溶解在水中的聚合物(p)可以适合用作用于制备电极形成组合物的粘结剂。
6、事实上，聚合物(p)在不使用流变改性剂的情况下产生2天以上无沉淀生成的稳定浆料。
7、在另一个目的中，本专利技术因此提供了一种用于制备电化学装置用电极的水性电极形成组合物[组合物(comp)]，所述组合物特征在于由以下组成：
8、a)至少一种如以上定义的聚合物(p)；
9、b)电极活性材料，
10、c)水性溶剂，以及
11、d)可选地至少一种赋予导电性的添加剂。
12、在另一个目的中，本专利技术提供了一种用于制备电极[电极(e)]的方法，所述方法包括：
13、(i)提供具有至少一个表面的金属基底；
14、(ii)提供如以上定义的组合物(comp)；
15、(iii)将步骤(ii)中提供的该组合物(comp)施加到步骤(i)中提供的该金属基底的该至少一个表面上，从而提供包括在该至少一个表面上涂覆有所述组合物(comp)的金属基底的组件；
16、(iv)干燥在步骤(iii)中提供的组件；
17、(v)使在步骤(iv)中获得的经干燥的组件经受压缩步骤以获得本专利技术的电极(e)。
18、在另一方面，本专利技术涉及通过本专利技术的方法可获得的电极[电极(e)]。
19、在还另外的目的中，本专利技术涉及一种包括至少一个本专利技术的电极(e)的电化学装置。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种用于将粉末颗粒分散在水性电极形成组合物中的丙烯酸类聚合物分散剂[聚合物(P)]，其特征在于该聚合物(P)包含：
2.根据权利要求1所述的聚合物(P)，其中，单体(AA)是具有式(I)的化合物：
3.根据权利要求1或权利要求2所述的聚合物(P)，其中，单体(AM)是具有式(II)的化合物：
4.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物(P)，其进一步包含衍生自至少一种不同于单体(AA)和单体(AM)的烯键式不饱和单体(M)的重复单元，其前提是单体(AA)和/或单体(AM)的总量为相对于聚合物(P)的重复单元的总摩尔数按摩尔计至少60％。
5.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物(P)，其中，单体(M)选自由以下组成的组：
6.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物(P)，其中，单体(M)是具有式(IIIa)的乙烯基咪唑(VIm)：
7.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物(P)，其包含：
8.一种用于制造根据权利要求1至7中任一项所述的聚合物(P)的方法，该方法包括使至少一种单体(AA)、至少一种
9.一种用于制备电化学装置用电极的水性电极形成组合物[组合物(Comp)]，所述组合物特征在于由以下组成：
10.根据权利要求9所述的水性电极形成组合物[组合物(Comp)]，其中，聚合物(P)的量为该组合物内固体的总量的约2％至10％、优选约3％至5％。
11.根据权利要求9或权利要求10中任一项所述的水性电极形成组合物[组合物(Comp)]，其总固体含量相对于该组合物(Comp)的总重量高于40％、优选40至70wt.％。
12.一种用于制备电极[电极(E)]的方法，所述方法包括：
13.一种电极[电极(E)]，其是通过根据权利要求12所述的方法可获得的。
14.一种电化学装置，其包括至少一个根据权利要求13所述的电极(E)。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于将粉末颗粒分散在水性电极形成组合物中的丙烯酸类聚合物分散剂[聚合物(p)]，其特征在于该聚合物(p)包含：
2.根据权利要求1所述的聚合物(p)，其中，单体(aa)是具有式(i)的化合物：
3.根据权利要求1或权利要求2所述的聚合物(p)，其中，单体(am)是具有式(ii)的化合物：
4.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物(p)，其进一步包含衍生自至少一种不同于单体(aa)和单体(am)的烯键式不饱和单体(m)的重复单元，其前提是单体(aa)和/或单体(am)的总量为相对于聚合物(p)的重复单元的总摩尔数按摩尔计至少60％。
5.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物(p)，其中，单体(m)选自由以下组成的组：
6.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物(p)，其中，单体(m)是具有式(iiia)的乙烯基咪唑(vim)：
7.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物(p)，其包含：
8.一种用于制造根据权利要求1至7中任一项所述的聚合物(p)的方法，该方法包括使至少...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·N·图维埃，S·米克，S·毛里，M·比索，W·布兹杜查，JC·卡斯坦，D·J·维尔森，J·R·戈麦斯，
申请(专利权)人：索尔维特殊聚合物意大利有限公司，
类型：发明
国别省市：
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