改性聚偏氟乙烯及其制备方法、活性材料组合物、正极极片及储能装置与流程

本申请涉及电池，具体涉及一种改性聚偏氟乙烯及其制备方法、活性材料组合物、正极极片及储能装置。

背景技术：

1、聚偏氟乙烯（pvdf）在电池极片中作为粘结剂被广泛使用,用于粘结和保持活性材料。随着电池技术的不断发展，对电池的倍率性能提出进一步的要求，但是现阶段所用的粘结剂均是化学惰性的材料，不具备传导锂离子的能力，一定程度上会影响正负极主材的电化学性能的发挥，限制了电池倍率性能的提升。

技术实现思路

1、针对上述问题，本申请实施例提供一种改性聚偏氟乙烯，其具有较强的传导锂离子的作用，提高了储能装置的倍率性能。

2、本申请第一方面实施例提供了一种改性聚偏氟乙烯，其包括：所述改性聚偏氟乙烯为偏氟乙烯与4-乙烯基-4’-取代基-双苯磺酰亚胺锂的共聚物，所述改性偏氟乙烯中，所述4-乙烯基-4’-取代基-双苯磺酰亚胺锂的质量分数的范围为2%至10%。

3、其中，所述改性聚偏氟乙烯的电导率为1.67×10-4s/cm至6.0×10-4s/cm。

4、其中，所述改性聚偏氟乙烯的结构式为：

5、

6、其中，r为h或吸电子基团，所述吸电子基团为cn或f等。其中，所述改性聚偏氟乙烯的重均分子量的范围为50万至80万。

7、其中，所述改性聚偏氟乙烯的中值粒径的范围为0.5μm至1.5μm。

8、本申请第二方面实施例提供了一种改性聚偏氟乙烯的制备方法，其包括：

9、提供4-乙烯基-4’-取代基-双苯磺酰亚胺锂与偏氟乙烯；以及

10、使4-乙烯基-4’-取代基-双苯磺酰亚胺锂与偏氟乙烯发生共聚合反应，以得到改性聚偏氟乙烯，其中，所述改性偏氟乙烯中，所述4-乙烯基-4’-取代基-双苯磺酰亚胺锂的质量分数的范围为2%至10%。

11、其中，使4-乙烯基-4’-取代基-双苯磺酰亚胺锂与偏氟乙烯发生共聚合反应，以得到改性聚偏氟乙烯，包括：

12、将第一质量的偏氟乙烯气体通入反应容器，于第一温度为40℃至60℃，第一压力为3.2mpa至3.7mpa下，使偏氟乙烯发生聚合反应；以及

13、将第二质量的偏氟乙烯气体与4-乙烯基-4’-取代基-双苯磺酰亚胺锂通入反应容器，于第二温度为40℃至60℃，第二压力为3.2mpa至3.7mpa下，使偏氟乙烯与4-乙烯基-4’-取代基-双苯磺酰亚胺锂在引发剂的引发下，发生共聚合反应，形成改性聚偏氟乙烯；其中，所述第一质量的偏氟乙烯与第二质量的偏氟乙烯的质量比的范围为0.1至0.25。

14、其中，所述4-乙烯基-4’-取代基-双苯磺酰亚胺锂的制备包括：

15、对取代基苯磺酰胺与对苯乙烯磺酰氯混合，于第三温度为10℃至30℃进行反应，形成4-乙烯基-4’-取代基-双苯磺酰亚胺锂，其中，所述对取代基苯磺酰胺与对苯乙烯磺酰氯的摩尔比为0.9至1.1。

16、本申请第三方面实施例提供一种活性材料组合物，其包括：活性颗粒、导电剂以及粘结剂，所述粘结剂为本申请实施例所述的改性聚偏氟乙烯。

17、本申请第四方面实施例提供一种正极极片，其包括：集流体以及活性物质层，所述活性物质层设置于所述集流体的表面，所述活性物质层包括本申请实施例所述的活性材料组合物。

18、本申请第五方面实施例提供一种储能装置，其包括：电解液、负极极片、隔膜以及本申请实施例所述的正极极片，所述负极极片至少部分浸渍于所述电解液中，所述隔膜位于所述负极极片的一侧，且至少部分浸渍于所述电解液中，所述正极极片设置于所述隔膜背离所述负极极片的一侧且至少部分浸渍于所述电解液中。

19、所述改性聚偏氟乙烯为偏氟乙烯与4-乙烯基-4’-取代基-双苯磺酰亚胺锂的共聚物，通过无规共聚的方式将双苯磺酰亚胺锂基团引入到聚偏氟乙烯分子链上，磺酰亚胺锂两端通过化学键与具有高度负电荷离域的苯环连接而增强了整个结构的电子离域程度，使得li+易解离,从而使改性聚偏氟乙烯具有较强的传导锂离子的能力。所述4-乙烯基-4’-取代基-双苯磺酰亚胺锂的质量分数的范围为2%至10%，所述改性偏氟乙烯既具有良好的粘结力，同时具有较强的传导锂离子的能力，能够提高储能装置的倍率性能。

技术特征：

1.一种改性聚偏氟乙烯，其特征在于，所述改性聚偏氟乙烯为偏氟乙烯与4-乙烯基-4’-取代基-双苯磺酰亚胺锂的共聚物，所述改性偏氟乙烯中，所述4-乙烯基-4’-取代基-双苯磺酰亚胺锂的质量分数的范围为2%至10%。

2.根据权利要求1所述的改性聚偏氟乙烯，其特征在于，所述改性聚偏氟乙烯的电导率为1.67×10-4s/cm至6.0×10-4s/cm。

3.根据权利要求1所述的改性聚偏氟乙烯，其特征在于，所述改性聚偏氟乙烯的结构式为：

4.根据权利要求1所述的改性聚偏氟乙烯，其特征在于，所述改性聚偏氟乙烯的重均分子量的范围为50万至80万。

5.根据权利要求1所述的改性聚偏氟乙烯，其特征在于，所述改性聚偏氟乙烯的中值粒径的范围为0.5μm至1.5μm。

6.一种改性聚偏氟乙烯的制备方法，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的改性聚偏氟乙烯的制备方法，其特征在于，所述使4-乙烯基-4’-取代基-双苯磺酰亚胺锂与偏氟乙烯发生共聚合反应，以得到改性聚偏氟乙烯，包括：

8.根据权利要求6所述的改性聚偏氟乙烯的制备方法，其特征在于，所述4-乙烯基-4’-取代基-双苯磺酰亚胺锂的制备包括：

9.一种活性材料组合物，其特征在于，所述活性材料组合物包括：

10.一种正极极片，其特征在于，包括：

11.一种储能装置，其特征在于，包括：

技术总结
本申请提供一种改性聚偏氟乙烯及其制备方法、活性材料组合物、正极极片及储能装置。本申请提供的改性聚偏氟乙烯，其包括：所述改性聚偏氟乙烯为偏氟乙烯与4‑乙烯基‑4’‑取代基‑双苯磺酰亚胺锂的共聚物，所述改性偏氟乙烯中，所述4‑乙烯基‑4’‑取代基‑双苯磺酰亚胺锂的质量分数的范围为2%至10%。所述改性偏氟乙烯既具有良好的粘结力，同时具有较强的传导锂离子的能力，提高了储能装置的倍率性能。

技术研发人员：阴长明,肖文武
受保护的技术使用者：深圳海辰储能控制技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14