一种聚偏氟乙烯助剂组合物的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及锂电池制造技术领域，特别涉及一种聚偏氟乙烯助剂组合物。
【背景技术】
[0002] 锂电池由于具有能量密度高、质量轻、自放电小、循环寿命长、贮存寿命长、工作电 压平稳、无记忆效应、安全性能高、环境污染小等一系列突出优点，目前已广泛应用于手机、 笔记本计算机、摄像机等新型便携式通信、电子产品上。锂电池的电极是由炭素材料及锂的 氧化物等活性物质经涂布法在集电体表面形成的。即活性物质等分散到高分子溶液或高分 子分散液后，涂布在集电体表面上。因此，用作粘结剂的高分子要求在制备电池及电池反复 充放电时，含活性物质的涂膜不会从集电体上脱开，不会产生裂痕，粘结性强，用量少就有 足够的粘结强度。
[0003] 聚偏氟乙烯(PVDF)胶粘剂具有优良的耐化学介质和粘接性能被普遍应用于锂离 子电池的电极成型中。但聚偏氟乙烯为白色粉末状结晶性聚合物，结晶度一般为50%左右， 结晶熔融温度在140°C附近，因此在电池通常的使用温度下，PNDF的结晶性使存在电解液体 的分子很难流通，充放电负荷增大。因此，降低PVDF的结晶性，增大PVDF的溶解性对锂电池 的电化学性能有着至关重要的作用。
[0004] 由于PVDF具有良好的化学稳定性，在室温下不被酸、碱、强氧化剂和卤素所腐蚀， 发烟硫酸、强碱、酮、醚绵少数化学药品能使其溶胀或部分溶解，只有少数几种强极性有机 溶剂能使其溶解成胶体状溶液。随着对环保和安全健康的重视，越来越多的法律法规规定 严格限制有害物质的应用，因此减少或不使用有害物质越来越成为目前生产上的一大趋 势。同时，使用健康环保物质对生产成本具有极大的挑战，因此，开发具有一定价格优势的 新型环保PVDF助剂才具有推广应用价值。
【发明内容】
[0005] 针对上述技术问题，本发明提供了一种新型环保的聚偏氟乙烯助剂组合物，该助 剂组合物能够很好的增加聚偏氟乙烯的溶解性能，改善聚偏氟乙烯的粘结性，从而改善了 锂电池的电化学性能。
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是:一种聚偏氟乙烯助剂组合物， 包括以下重量份的化合物：尼龙酸甲酯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] 本发明的聚偏氟乙烯助剂组合物，优选的包括以下重量份的化合物：尼龙酸甲酯 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] 本发明的聚偏氟乙烯助剂组合物，进一步包括以下重量份的化合物：尼龙酸甲酯 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，尼龙酸甲酯，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三种良好环境的二价酸酯溶剂组 成，正是由于这种独特的构成，使尼龙酸甲酯成为一种无毒、无色透明的液体，有淡淡酯的 芳香味，具有超强溶解能力，是可生物降解的环保型高沸点溶剂，广泛用于汽车涂料，彩色 钢板涂料，罐头涂料，漆包线和家电料、家具木器涂料等行业。随着对环保和安全健康的重 视，越来越多的法律法规规定或建议不使用有害溶剂，例如:氯化溶剂类(三氯乙烷、氯甲烷 等），乙二醇醚类，乙醇醚乙酸酯类溶剂等。而尼龙酸甲酯产品则是这些溶剂的最佳替代品， 尼龙酸甲酯产品亦可充分满足日益增加的对VOC方面的需求。在本发明中，尼龙酸甲酯作为 一种高沸点环保溶剂，替代了部分高成本的助剂，与其它组分配合使用，增加了本发明助剂 组合物对温度的适应能力，使助剂对聚偏氟乙烯的溶解性增加的同时，改善了锂电池在制 作过程中高温干燥对电池充放电性能的影响。在本发明中，尼龙酸甲酯的使用量为5-15份， 进一步为7 _12份，更进一步为9_11份。
[0010]乙酰二甲胺是一种强极性非质子化溶剂，能溶解多种化合物，具有热稳定性高、不 易水解、腐蚀性低、毒性小等特点，对多种树脂具有良好的溶解能力。乙酰二甲胺所具有的 低廉价格和对聚偏氟乙烯的高度溶解性，使其成为聚偏氟乙烯新型助剂组合物的良好替代 品。在本发明中，乙酰二甲胺的加入量为15-30份，优选为18-24份，进一步为20-22份。
[0011] 二丙二醇二甲醚是一种多用途环保型溶剂，有微弱的醚类气味，适当的挥发速度， 化学上优异的稳定性，极优异的溶解性能，对人体有较高的安全性。美国及欧盟列为Non HAP/NAP(Non hazardous in the list of air pollution)的绿色溶剂。通常可用于水性 和固化涂料中，还可用于合成聚亚胺酯等。在本发明中，利用二丙二醇二甲醚优异的溶解性 能和环境友好性，替代部分聚偏氟乙烯的助剂成分，在保证了聚偏氟乙烯溶解性的同时，极 大的保证了助剂的环保性能。在本发明中，二丙二醇二甲醚的加入量为0-10份，优选为3-8 份，进一步为4-6份。需要说明的是，由于二丙二醇二甲醚的市场价格较高，生产企业可综合 考虑成本和效果，选择性的添加或不添加二丙二醇二甲醚，制作出的助剂组合物对聚偏氟 乙烯的溶解性能差距不大。使用二丙二醇二甲醚制作的助剂组合物在环境安全性和环保性 能上有极大提高，增加了足迹组合物产品的环保品质。
[0012] 甲基吡咯烷酮作为市场上聚偏氟乙烯常用的助剂，对聚偏氟乙烯有一定的溶解 度。但甲基吡咯烷酮最近几年经欧洲及美国新研究，其积蓄毒性或有致癌可能，结论暂未肯 定。因此，在本发明的助剂组合物中极大的减少了甲基吡咯烷酮的用量，而采用更环保更具 价格优势的组分进行替代。在本发明中，甲基吡咯烷酮的加入量为45-80份，优选为55-65 份，进一步为58-62份。
[0013] 本发明采用价格较低的尼龙酸甲酯、乙酰二甲胺替代部分高价格的甲基吡咯烷 酮，极大的控制并降低了聚偏氟乙烯助剂的制作成本。同时，以上四种成分按照所需量进行 充分混合，各组分之间互补互溶，制作出的助剂组合物对聚偏氟乙烯有很大的溶解性能。与 现有技术中的聚偏氟乙烯助剂相比，在控制成本的同时，其环境友好性和环保性能也有很 大的提升，符合目前国家的产品质量控制标准和对环保的要求。
【具体实施方式】
[0014] 以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用 于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。需要说明的是，下列实施例中所用的化合物并 无特殊限制，采用市售产品即可。
[0015] 实施例1
[0016] 尼龙酸甲酯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。将上述化合物按照比例混合，充分搅拌，制备成聚偏氟乙烯助剂组合物。
[0017] 实施例2
[0018] 尼龙酸甲酯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。将上述化合物按照比例混合，充分搅拌，制备成聚偏氟乙烯助剂组合物。
[0019] 实施例3
[0020] 尼龙酸甲酯5重量份，乙酰二甲胺18重量份，甲基吡咯烷酮80重量份。将上述化合 物按照比例混合，充分搅拌，制备成聚偏氟乙烯助剂组合物。
[0021] 实施例4
[0022] 尼龙酸甲酯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。将上述化合物按照比例混合，充分搅拌，制备成聚偏氟乙烯助剂组合物。 [0023]性能测试
[0024]在常温下制备聚偏氟乙烯(悬浮聚合）10 % (w/v)的助剂溶液，在乳化机中分散直 至聚偏氟乙烯完全溶解。使用美国Honeywell X 100粒度分布分析仪对聚偏氟乙烯的粒度 进行表征。通过使用Malvern公司生产的Bohlin Gemini 2旋转流变仪来测试衆料的粘度。测 试结果如下：
[0025]
L0027」 由上表扣以宥出，米用本友明的助刑组合物浴觯制备的聚偏氟乙烯10%(w/v)的 助剂溶液，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剂，聚偏氟乙烯的完 全溶解时间也较甲基吡咯烷酮助剂溶解时间短。说明本发明的聚偏氟乙烯助剂组合物能有 效快速溶解对聚偏氟乙烯。本发明溶解后的聚偏氟乙烯助剂乳液粘度较小。制成相应的电 极烘干后，选择粘度较低的PVDF粘结剂乳液有助于形成较好的正极浆液，减少裂痕的产生， 增加锂电池的使用性能。
[0028]上述实施方式旨在举例说明本发明可为本领域专业技术人员实现或使用，对上述 实施方式进行修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，故本发明包括但不限于 上述实施方式，任何符合本权利要求书或说明书描述，符合与本文所公开的原理和新颖性、 创造性特点的方法、工艺、产品，均落入本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种聚偏氟乙烯助剂组合物，其特征在于，包括以下重量份的化合物:尼龙酸甲酯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. 根据权利要求1所述的聚偏氟乙烯助剂组合物，其特征在于，包括以下重量份的化合 物：尼龙酸甲酯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. 根据权利要求2所述的聚偏氟乙烯助剂组合物，其特征在于，包括以下重量份的化合 物：尼龙酸甲酯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。
【专利摘要】本发明公开了一种聚偏氟乙烯助剂组合物，包括以下重量份的化合物：尼龙酸甲酯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。以上四种成分按照所需量进行充分混合，各组分之间互补互溶，制作出的助剂组合物对聚偏氟乙烯有很大的溶解性能。与现有技术中的聚偏氟乙烯助剂相比，在控制成本的同时，其环境友好性和环保性能也有很大的提升，符合目前国家的产品质量控制标准和对环保的要求。
【IPC分类】H01M4/62, H01M10/052
【公开号】CN105514441
【申请号】CN201610059537
【发明人】马莉
【申请人】马莉
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2016年1月28日