用于锂离子储电器件的电极粘结剂浆料组合物的制作方法

文档序号:20066468发布日期:2020-03-06 08:32阅读:418来源:国知局
用于锂离子储电器件的电极粘结剂浆料组合物的制作方法

发明领域

本发明涉及可用于制造用于储电器件,例如电池组的电极的含氟聚合物浆料组合物。

发明背景

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。

含氟聚合物例如聚偏二氟乙烯,由于它们的优异的耐电化学性,而被发现是用于形成用于储电器件的电极的有用粘结剂。典型地,含氟聚合物溶于有机溶剂中和电极材料,即(在用于锂离子电池的正电极的情况下)电化学活性材料和碳质材料,与pvdf溶液合并以形成浆料,该浆料施涂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。

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在许多其他有机溶剂中不溶。

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,pvdf必须分散(与溶解相对)于该溶剂中。然而,分散必须与目前的制造实践兼容并提供中间体和最终产物的期望的性质。一些常用标准包括:a)含氟聚合物分散体的稳定性,具有足够的存储寿命,b)在将电化学活性和/或导电粉末与该分散体掺混后的浆料稳定性,c)有助于良好的施用性质的浆料的适当的粘度,和d)足够的电极内的贯通性。

此外,在将电极组装在储电器件中后,该设备应基本上不含水分并且基本上不含可吸收水分的亲水性基团。

因此,本发明的目的是使用n-甲基-2-吡咯烷酮的替代物来提供稳定的pvdf分散体,用于制备形成电极的组合物,用于制造用于电池和其它储电器件的具有贯通性的高质量电极。

发明概述

本发明提供了浆料组合物,其包含:(a)电化学活性材料;和(b)包含分散于有机介质中的聚合物的粘结剂,所述聚合物包括含氟聚合物;其中该有机介质在分散于该有机介质中的含氟聚合物的溶解温度下的蒸发速率低于10g/minm2

本发明还提供了浆料组合物,其包含:(a)包含分散于有机介质中的聚合物的粘结剂,所述聚合物包括含氟聚合物;和(b)导电剂;其中该有机介质在分散于该有机介质中的含氟聚合物的溶解温度下的蒸发速率低于10g/minm2

本发明进一步提供了电极,其包含(a)集流体;和(b)在该集流体上形成的膜,其中该膜是由浆料组合物沉积而得的,该浆料组合物包含:(i)电化学活性材料;(ii)导电剂;和(iii)包含分散于有机介质中的聚合物的粘结剂,所述聚合物包括含氟聚合物;其中该有机介质在分散于该有机介质中的含氟聚合物的溶解温度下的蒸发速率低于10g/minm2

本发明还提供了储电器件,其包含:(a)电极,该电极包含:(a)集流体;和(b)在该集流体上形成的膜,其中该膜是由浆料组合物沉积而得的,该浆料组合物包含:(i)电化学活性材料;(ii)导电剂;和(iii)包含分散于有机介质中的聚合物的粘结剂,所述聚合物包括含氟聚合物;其中该有机介质在分散于该有机介质中的含氟聚合物的溶解温度下的蒸发速率低于10g/minm2;(b)反电极;和(c)电解质。

附图说明

图1为显示log粘度对温度的一阶导数的图,其中峰值最大值用于由横坐标确定在1,2,3-三乙酰氧基丙烷(三醋精)中的pvdf的溶解温度。

发明详述

本发明涉及浆料组合物,其包含含有分散于有机介质中的聚合物的粘结剂,所述聚合物包括含氟聚合物,其中该有机介质在分散于该有机介质中的含氟聚合物的溶解温度下的蒸发速率低于10g/minm2。该浆料组合物可任选地进一步包含分散剂,电化学活性材料和/或导电剂。

根据本发明,该粘结剂包含分散于有机介质中的聚合物,所述聚合物包括含氟聚合物,其中该有机介质在分散于该有机介质中的含氟聚合物的溶解温度下的蒸发速率低于10g/minm2。该含氟聚合物可用作用于该浆料组合物的粘结剂的全部或一种组分。

含氟聚合物可包括含有偏二氟乙烯的残基的(共)聚合物。含有偏二氟乙烯的残基的(共)聚合物的非限制性实例为聚偏二氟乙烯聚合物(pvdf)。如本文中使用的,“聚偏二氟乙烯聚合物”包括均聚物,共聚物,例如二元共聚物,和三元共聚物,包括高分子量均聚物,共聚物,和三元共聚物。这样的(共)聚合物包括含有至少50摩尔%,例如至少75摩尔%,和至少80摩尔%,和至少85摩尔%的偏二氟乙烯的残基(也称为偏二氟化乙烯)的那些。偏二氟乙烯单体可与选自以下的至少一种共聚单体共聚:四氟乙烯,三氟乙烯,氯三氟乙烯,六氟丙烯,氟乙烯,五氟丙烯,四氟丙烯,全氟甲基乙烯基醚,全氟丙基乙烯基醚和任何其它将方便地与偏二氟乙烯共聚的单体,从而制造本发明的含氟聚合物。该含氟聚合物还可包括pvdf均聚物。

该含氟聚合物可包括重均分子量为至少50,000g/mol、例如至少100,000g/mol,并且可在50,000g/mol至1,500,000g/mol、例如100,000g/mol至1,000,000g/mol范围内的高分子量pvdf。pvdf可例如以商标kynar商购自arkema,以商标hylar商购自solvay,和商购自innermongolia3fwanhaofluorochemicalco.,ltd。

该含氟聚合物可包含纳米颗粒。如本文中使用的,术语“纳米颗粒”是指粒度低于1,000nm的颗粒。该含氟聚合物可具有的粒度为至少50nm,例如至少100nm,例如至少250nm,例如至少300nm,并且可不超过900nm,例如不超过600nm,例如不超过450nm,例如不超过400nm,例如不超过300nm,例如不超过200nm。该含氟聚合物纳米颗粒可具有的粒度为50nm至900nm,例如100nm至600nm,例如250nm至450nm,例如300nm至400nm,例如100nm至400nm,例如100nm至300nm,例如100nm至200nm。如本文中使用的,术语“粒度”是指该含氟聚合物颗粒的平均直径。本公开中引用的粒度通过以下程序确定:通过将含氟聚合物分散在一段连接到扫描电子显微镜(sem)铝短管的碳带条上来制备样品。用压缩空气将过量颗粒从碳带条吹掉。然后将样品用au/pd溅射涂覆20秒,然后在高真空下在quanta250fegsem(场发射枪式扫描电子显微镜)中分析。将加速电压设定为20.00kv并将光斑尺寸设定为3.0。从制备的样品上的三个不同区域收集图像,并使用imagej软件测量来自每个区域的10个含氟聚合物颗粒的直径,对总计30次粒度测量一起取平均以确定平均粒度。

该含氟聚合物可存在于粘结剂中的量为40%至100重量%,例如40%至96重量%,例如50%至95重量%,例如50%至90重量%,例如70%至90重量%,例如80%至90重量%,基于该粘结剂固体的总重量计。

根据本发明,浆料组合物包括有机介质,其在分散于该有机介质中的含氟聚合物的溶解温度下的蒸发速率低于10g/minm2。如本文中使用的,术语“有机介质”是指包含基于有机介质的总重量计低于50重量%水的液体介质。这样的有机介质可包含低于40重量%水,或低于30重量%水,或低于20重量%水,或低于10重量%水,或低于5重量%水,或低于1重量%水,或低于0.1重量%水,基于有机介质的总重量计,或可不含水。有机溶剂包含多于50重量%的有机介质,例如至少70重量%,例如至少80重量%,例如至少90重量%,例如至少95重量%,例如至少99重量%,例如至少99.9重量%,例如100重量%,基于有机介质的总重量计。有机溶剂可占50.1%至100重量%,例如70%至100重量%,例如80%至100重量%,例如90%至100重量%,例如95%至100重量%,例如99%至100重量%,例如99.9%至100重量%,基于有机介质的总重量计。

如以上讨论的,有机介质在分散于该有机介质中的含氟聚合物的溶解温度下的蒸发速率低于10g/minm2。蒸发速率可采用astmd3539(1996)测量。根据本发明,分散在有机介质中的含氟聚合物的溶解温度可通过测量作为温度的函数的混合物的复数粘度来确定。这样的技术可应用到混合在有机介质中的含氟聚合物(除了其它类型的聚合物外),其中该混合物的非挥发性固体成分的总质量为该混合物的总质量的44%至46%,例如45%。复数粘度可用anton-paarmcr301流变计使用50毫米的锥和温度受控的板来测量。含氟聚合物混合物的复数粘度在20℃至至少75℃的温度范围内测量,其中升温速率为10℃/分钟,振荡频率为1hz,以及应力振幅设定点为90pa。含氟聚合物在有机介质中的溶解由随温度提高而迅速提高的复数粘度来指示。溶解温度定义为粘度随升高温度的改变速率为最高时的温度,并通过确定复数粘度的log10对温度的一阶导数达到最大时的温度来计算。图1为显示log10复数粘度对温度的一阶导数的图,其中峰值最大值用于从横坐标确定分散于有机介质1,2,3-三乙酰氧基丙烷(三醋精)中的含氟聚合物聚偏二氟乙烯(pvdft-1,来自innermongolia3fwanhaofluorochemicalco.ltd.)的溶解温度。下表显示了根据该方法使用来自innermongolia3fwanhaoflurochemicalco.ltd.的pvdft-1(pvdft-1的粒度为约330至380nm且重均分子量为约130,000至160,000g/mol)确定的在所列各种溶剂或溶剂混合物中的溶解温度。

1丙二醇甲基醚,可商购自thedowchemicalcompany。

分散于有机介质中的含氟聚合物的溶解温度可低于77℃,例如低于70℃,例如低于65℃,例如低于60℃,例如低于55℃,例如低于50℃。分散于有机介质中的含氟聚合物的溶解温度可在30℃至77℃,例如30℃至70℃,例如30℃至65℃,例如30℃至60℃,例如30℃至55℃,例如30℃至50℃的范围。该溶解温度可以根据上讨论的方法测量。

有机介质可包括,例如丁基吡咯烷酮,磷酸三烷酯,1,2,3-三乙酰氧基丙烷,3-甲氧基-n,n-二甲基丙酰胺,乙酰乙酸乙酯,γ-丁内酯,丙二醇甲基醚,环己酮,碳酸亚丙酯,己二酸二甲酯,丙二醇甲基醚乙酸酯,二元酸酯(dbe),二元酸酯5(dbe-5),4-羟基-4-甲基-2-戊酮(二丙酮醇),丙二醇二乙酸酯,邻苯二甲酸二甲酯,甲基异戊基酮,丙酸乙酯,1-乙氧基-2-丙醇,二丙二醇二甲基醚,饱和和不饱和的直链和环状的酮(可作为它们的混合物以eastmantmc-11酮商购自eastmanchemicalcompany),二异丁基酮,乙酸酯(可作为exxatetm1000商购自hallstar),三丙二醇甲基醚,二乙二醇乙基醚乙酸酯,或它们的组合。磷酸三烷酯可包括,例如磷酸三甲酯,磷酸三乙酯,磷酸三丙酯,磷酸三丁酯等。

有机介质可实质上由例如以下组成或由例如以下组成:丁基吡咯烷酮,磷酸三烷酯,1,2,3-三乙酰氧基丙烷,3-甲氧基-n,n-二甲基丙酰胺,乙酰乙酸乙酯,γ-丁内酯,环己酮,碳酸亚丙酯,己二酸二甲酯,丙二醇甲基醚乙酸酯,二元酸酯(dbe),二元酸酯5(dbe-5),4-羟基-4-甲基-2-丙酮(二丙酮醇),丙二醇二乙酸酯,邻苯二甲酸二甲酯,甲基异戊基酮,丙酸乙酯,1-乙氧基-2-丙醇,饱和和不饱和的直链和环状的酮(可作为它们的混合物以eastmantmc-11酮商购自eastmanchemicalcompany),二异丁基酮,乙酸酯(可作为exxatetm1000商购自hallstar),二乙二醇乙基醚乙酸酯,或它们的组合。

有机介质可包含与作为分散相的含氟聚合物形成均匀连续相的主溶剂和助溶剂。可选择该主溶剂和助溶剂及其相关量以提供含氟聚合物在有机介质中在室温即约23℃下的分散体。主溶剂和助溶剂均可包含有机溶剂。如单独使用,则含氟聚合物可在室温下溶于该主溶剂,但助溶剂与该主溶剂一起使用可允许该含氟聚合物稳定地分散于有机介质中。主溶剂可包含、实质上由以下组成或由以下组成:例如,丁基吡咯烷酮,磷酸三烷酯,3-甲氧基-n,n-二甲基丙酰胺,1,2,3-三乙酰氧基丙烷,或它们的组合。助溶剂可包含、实质上由以下组成或由以下组成:例如,乙酰乙酸乙酯,γ-丁内酯,和/或二醇醚例如丙二醇甲基醚,二丙二醇甲基醚,丙二醇单丙基醚,二乙二醇单丁基醚,乙二醇单己基醚,等等。主溶剂可存在的量为至少50重量%,例如至少65重量%,例如至少75重量%,并且可存在的量不超过99重量%,例如不超过90重量%,例如不超过85重量%,基于有机介质的总重量计。该主溶剂可存在的量为50%至99重量%,例如65%至90重量%,例如75%至85重量%,基于有机介质的总重量计。助溶剂可存在的量为至少1重量%,例如至少10重量%,例如至少15重量%,并且可存在的量不超过50重量%,例如不超过35重量%,例如不超过25重量%。该助溶剂可存在的量为1%至50重量%,例如10%至35重量%,例如15%至25重量%,基于有机介质的总重量计。

有机介质还可具有的蒸发速率为在180℃下大于80g/minm2,例如在180℃下大于90g/minm2,例如在180℃下大于100g/minm2

该有机介质可存在的量为至少10重量%,例如至少15重量%,例如至少20重量%,例如至少30重量%,例如至少35重量%,例如至少40重量%,并且可存在的量不超过80重量%,例如不超过70重量%,例如不超过60重量%,例如不超过50重量%,例如不超过45重量%,例如不超过45重量%,例如不超过40重量%,例如不超过35重量%,例如不超过29重量%,例如不超过25重量%,基于该浆料组合物的总重量计。该有机介质可存在的量为例如20%至80重量%,10%至70重量%,例如30%至70重量%,例如35%至60重量%,例如40%至50重量%,15%至60重量%,15%至50重量%,15%至45重量%,15%至40重量%,15%至35重量%,15%至29重量%,15%至25重量%,基于该浆料组合物的总重量计。

该浆料组合物可基本上不含、实质上不含或完全不含n-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)。如本文中使用的,该浆料组合物“基本上不含”nmp是指如果nmp可能存在的话则以低于5重量%的量存在,基于该浆料组合物的总重量计。如本文中使用的,该浆料组合物“实质上不含”nmp是指如果nmp可能存在的话则以低于0.3重量%的量存在,基于该浆料组合物的总重量计。如本文中使用的,该浆料组合物“完全不含”nmp是指nmp不存在于该浆料组合物中,即0.0重量%,基于该浆料组合物的总重量计。

该浆料组合物可基本上不含、实质上不含或完全不含酮类,例如甲基乙基酮,环己酮,异佛尔酮,苯乙酮。

该浆料组合物可基本上不含、实质上不含或完全不含醚类,例如乙二醇或丙二醇的c1-c4烷基醚。

浆料组合物可任选地进一步包含分散剂。分散剂可辅助将含氟聚合物,和/或如存在的导电剂和/或电化学活性材料分散于有机介质中。当存在时,该分散剂可为该浆料组合物粘结剂的组分。该分散剂可包含至少一个与含氟聚合物和/或浆料组合物的其它组分,例如(如存在的话)导电剂或电化学活性材料相容的相,并且可进一步包含至少一个与该有机介质相容的相。该浆料组合物可包含一种、两种、三种、四种或更多种不同的分散剂,并且每种分散剂可辅助分散该浆料组合物的不同组分。分散剂可包含具有与含氟聚合物和/或如存在的导电剂或电化学活性材料以及有机介质相容的相的任何材料。如本文中使用的,术语“相容”是指材料与其它材料形成基本上均匀并历经时间变化而将保持基本上均匀的共混物的能力。含氟聚合物和分散剂可以不是通过共价键结合的。例如,分散剂可包含含有这样的相的聚合物。聚合物可为嵌段聚合物、无规聚合物或梯度聚合物的形式,其中存在于聚合物的不同嵌段中的相分别无规地包含于整个聚合物中,或沿聚合物骨架逐渐地或多或少致密地存在。分散剂可包含任何合适的聚合物以用于该目的。例如,该聚合物可包括通过聚合烯属不饱和单体产生的加成聚合物,聚环氧聚合物,聚酰胺聚合物,聚氨酯聚合物,聚脲聚合物,聚醚聚合物,聚酸聚合物,和聚酯聚合物,等等。分散剂也可用作浆料组合物的粘结剂的另外的组分。

分散剂可包含官能基团。官能基团可包含例如活性氢官能基团,杂环基团,和它们的组合。如本文中使用的,术语“活性氢官能基团”是指与异氰酸酯有反应性的那些基团,由描述于journaloftheamericanchemicalsociety,vol.49,第3181页(1927)中的zerewitinoff测试来确定,并且包括例如羟基基团,伯或仲氨基基团,羧酸基团,和硫醇基团。如本文中使用的,术语“杂环状基团”是指这样的环状基团,其在其环中含有至少两种不同的元素,例如在环结构中具有至少一个除碳以外的原子,例如氧、氮或硫。杂环基团的非限制性实例包括环氧化物、内酰胺和内酯。此外,当环氧官能基团存在于加成聚合物上时,分散剂上的环氧官能基团可与β-羟基官能的酸进行后反应。β-羟基官能的酸的非限制性实例包括柠檬酸、酒石酸和/或芳族酸,例如3-羟基-2-萘甲酸。环氧官能基团的开环反应将在该分散剂上产生羟基官能基团。

当存在酸官能基团时,分散剂可具有的理论酸当量重量为至少350g/酸当量,例如至少878g/酸当量,例如至少1,757g/酸当量,并且可不超过17,570g/酸当量,例如不超过12,000g/酸当量,例如不超过7,000g/酸当量。该分散剂可具有的理论酸当量重量为350至17,570g/酸当量,例如878至12,000g/酸当量,例如1,757至7,000g/酸当量。

如上所述,分散剂可包括加成聚合物。加成聚合物可衍生自并包含含有一种或多种α,β-烯属不饱和单体的残基的构成单元(例如以下讨论的那些),并且可通过聚合这些单体的反应混合物来制备。单体混合物可包含一种或多种含活性氢基团的烯属不饱和单体。反应混合物还可包含含杂环基团的烯属不饱和单体。如本文中使用的,包含杂环基团的烯属不饱和单体是指这样的单体,其具有至少一个α,β烯属不饱和基团和在环结构中具有至少一个除碳之外的原子,例如氧、氮或硫的至少环状的部分。包含杂环基团的烯属不饱和单体的非限制性实例包括环氧官能烯属不饱和单体,乙烯基吡咯烷酮和乙烯基己内酰胺,等等。反应混合物可另外地包含其它烯属不饱和单体,例如(甲基)丙烯酸的烷酯和下述其它物质。

加成聚合物可包含(甲基)丙烯酸类聚合物,其包含含有一种或多种(甲基)丙烯酸类单体的残基的构成单元。(甲基)丙烯酸类聚合物可通过聚合α,β-烯属不饱和单体的反应混合物来制备,该混合物包含一种或多种(甲基)丙烯酸类单体和任选的其它烯属不饱和单体。如本文中使用的,术语“(甲基)丙烯酸类单体”是指丙烯酸、甲基丙烯酸和由其衍生的单体,包括丙烯酸和甲基丙烯酸的烷基酯,等等。如本文中使用的,术语“(甲基)丙烯酸类聚合物”是指衍生自或包含含有一种或多种(甲基)丙烯酸类单体的残基的构成单元的聚合物。单体混合物可包含一种或多种含活性氢基团的(甲基)丙烯酸类单体,包含杂环基团的烯属不饱和单体,和其它烯属不饱和单体。(甲基)丙烯酸类聚合物还可在反应混合物中用环氧官能烯属不饱和单体例如甲基丙烯酸缩水甘油酯来制备,并且所得聚合物上的环氧官能基团可与β-羟基官能的酸例如柠檬酸、酒石酸和/或3-羟基-2-萘甲酸后反应以在(甲基)丙烯酸类聚合物上产生羟基官能的基团。

加成聚合物可包含含α,β-烯属不饱和羧酸的残基的构成单元。α,β-烯属不饱和羧酸的非限制性实例包括含有至多10个碳原子的那些,例如丙烯酸和甲基丙烯酸。其它不饱和酸的非限制性实例为α,β-烯属不饱和二羧酸,例如马来酸或其酸酐、富马酸和衣康酸。此外,还可采用这些二羧酸的半酯。包含α,β-烯属不饱和羧酸的残基的构成单元可占至少1重量%,例如至少2重量%,例如至少5重量%,并且可不超过50重量%,例如不超过20重量%,例如不超过10重量%,例如不超过5重量%,基于加成聚合物的总重量计。包含α,β-烯属不饱和羧酸的残基的构成单元可占1%至50重量%,2%至50重量%,例如2%至20重量%,例如2%至10重量%,例如2%至5重量%,例如1%至5重量%,基于加成聚合物的总重量计。加成聚合物可衍生自包含其量为基于用于反应混合物的可聚合单体的总重量计的1%至50重量%,2%至50重量%,例如2%至20重量%,例如2%至10重量%,例如2%至5重量%,例如1%至5重量%的α,β-烯属不饱和羧酸的反应混合物。在分散剂中包含含α,β-烯属不饱和羧酸的残基的构成单元使得分散剂包含至少一个可辅助为分散体提供稳定性的羧酸基团。

加成聚合物可包含含有在烷基基团中具有1至3个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯的残基的构成单元。在烷基基团中含有1至3个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯的非限制性实例包括(甲基)丙烯酸甲酯和(甲基)丙烯酸乙酯。含有在烷基基团中具有1至3个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯的残基的构成单元可占至少20重量%,例如至少30重量%,例如至少40重量%,例如至少45重量%,例如至少50重量%,并且可不超过98重量%,例如不超过96重量%,例如不超过90重量%,例如不超过80重量%,例如不超过75重量%,基于加成聚合物的总重量计。含有在烷基基团中具有1至3个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯的残基的构成单元可占20%至98重量%,例如30%至96重量%,例如30%至90重量%,40%至90重量%,例如40%至80重量%,例如45%至75重量%,基于加成聚合物的总重量计。加成聚合物可衍生自反应混合物,该混合物包含在烷基基团中具有1至3个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯的量为20%至98重量%,例如30%至96重量%,例如30%至90重量%,40%至90重量%,例如40%至80重量%,例如45%至75重量%,基于用于反应混合物的可聚合单体的总重量计。

加成聚合物可包含含有在烷基基团中具有4至18个碳原子的(甲基)丙烯酸烷基酯的残基的构成单元。在烷基基团中具有4至18个碳原子的(甲基)丙烯酸烷基酯的非限制性实例包括(甲基)丙烯酸丁酯,(甲基)丙烯酸己酯,(甲基)丙烯酸辛酯,(甲基)丙烯酸异癸酯,(甲基)丙烯酸硬脂酯,(甲基)丙烯酸2-乙基己酯,(甲基)丙烯酸癸酯和(甲基)丙烯酸十二烷基酯。包含在烷基基团中具有4至18个碳原子的(甲基)丙烯酸烷基酯的残基的构成单元可占至少2重量%,例如至少5重量%,例如至少10重量%,例如至少15重量%,例如至少20重量%,并且可不超过70重量%,例如不超过60重量%,例如不超过50重量%,例如不超过40重量%,例如不超过35重量%,基于加成聚合物的总重量计。包含在烷基基团中具有4至18个碳原子的(甲基)丙烯酸烷基酯的残基的构成单元可占2%至70重量%,例如2%至60重量%,例如5%至50重量%,10%至40重量%,例如15%至35重量%,基于加成聚合物的总重量计。加成聚合物可衍生自反应混合物,该混合物包含在烷基基团中具有4至18个碳原子的(甲基)丙烯酸烷基酯的量为2%至70重量%,例如2%至60重量%,例如5%至50重量%,10%至40重量%,例如15%至35重量%,基于用于反应混合物的可聚合单体的总重量计。

加成聚合物可包含含有羟基烷基酯的残基的构成单元。羟基烷基酯的非限制性实例包括(甲基)丙烯酸羟基乙酯和(甲基)丙烯酸羟基丙酯。包含羟基烷基酯的残基的构成单元可占至少0.5重量%,例如至少1重量%,例如至少2重量%,并且可不超过30重量%,例如不超过20重量%,例如不超过10重量%,例如不超过5重量%,基于加成聚合物的总重量计。包含羟基烷基酯的残基的构成单元可占0.5%至30重量%,例如1%至20重量%,例如2%至20重量%,2%至10重量%,例如2%至5重量%,基于加成聚合物的总重量计。加成聚合物可衍生自反应混合物,该混合物包含的羟基烷基酯的量为0.5%至30重量%,例如1%至20重量%,例如2%至20重量%,2%至10重量%,例如2%至5重量%,基于用于反应混合物的可聚合单体的总重量计。在分散剂中包含含羟基烷基酯的残基的构成单元使得分散剂包含至少一个羟基基团(尽管羟基基团也可通过其它方法纳入)。因包含羟基烷基酯(或通过其它手段并入)而得到的羟基基团可与分开加入的包括与羟基基团有反应性的官能基团的交联剂反应,所述交联剂例如氨基塑料,酚醛塑料,多环氧化物和封闭的多异氰酸酯,或当具有与羟基基团有反应性的基团的自交联性单体并入加成聚合物时与加成聚合物中存在的n-烷氧基甲基酰胺基团或封闭的异氰酸酯基团反应。

加成聚合物可包含含具有杂环基团的烯属不饱和单体的残基的构成单元。具有杂环基团的烯属不饱和单体的非限制性实例包括环氧官能烯属不饱和单体,例如(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、乙烯基吡咯烷酮和乙烯基己内酰胺等等。含具有杂环基团的烯属不饱和单体的残基的构成单元可占至少0.5重量%,例如至少1重量%,例如至少5重量%,例如至少8重量%,并且可不超过99重量%,例如不超过50重量%,例如不超过40重量%,例如不超过30重量%,例如不超过27重量%,基于加成聚合物的总重量计。含具有杂环基团的烯属不饱和单体的残基的构成单元可占0.5%至99重量%,例如0.5%至50重量%,例如1%至40重量%,例如5%至30重量%,8%至27重量%,基于加成聚合物的总重量计。加成聚合物可衍生自反应混合物,该混合物包含的具有杂环基团的烯属不饱和单体的量为0.5%至50重量%,例如1%至40重量%,例如5%至30重量%,8%至27重量%,基于用于反应混合物的可聚合单体的总重量计。

如上所述,加成聚合物可包含含自交联性单体的残基的构成单元,并且该加成聚合物可包含自交联加成聚合物。如本文中使用的,术语“自交联性单体”是指这样的单体,其纳入有可与分散剂上存在的其它官能基团反应以形成在该分散剂或多于一种分散剂之间的交联的官能基团。自交联性单体的非限制性实例包括n-烷氧基甲基(甲基)丙烯酰胺单体,例如n-丁氧基甲基(甲基)丙烯酰胺和n-异丙氧基甲基(甲基)丙烯酰胺,以及含有封闭的异氰酸酯基团的自交联性单体,例如异氰酸根合(甲基)丙烯酸乙酯,其中异氰酸基团与在固化温度解封闭的化合物反应(“封闭”)。合适的封闭剂的实例包括ε-己内酯和甲基乙基酮肟。包含自交联性单体的残基的构成单元可占至少0.5重量%,例如至少1重量%,例如至少2重量%,并且可不超过30重量%,例如不超过20重量%,例如不超过10重量%,例如不超过5重量%,基于加成聚合物的总重量计。包含自交联性单体的残基的构成单元可占0.5%至30重量%,例如1%至20重量%,例如2%至20重量%,2%至10重量%,例如2%至5重量%,基于加成聚合物的总重量计。加成聚合物可衍生自反应混合物,该混合物包含的自交联性单体的量为0.5%至30重量%,例如1%至20重量%,例如2%至20重量%,2%至10重量%,例如2%至5重量%,基于用于反应混合物中的可聚合单体的总重量计。

加成聚合物可包含含有其它α,β-烯属不饱和单体的残基的构成单元。其它α,β-烯属不饱和单体的非限制性实例包括乙烯基芳族化合物,例如苯乙烯,α-甲基苯乙烯,α-氯苯乙烯和乙烯基甲苯;有机腈类例如丙烯腈和甲基丙烯腈;烯丙基单体,例如烯丙基氯化物和烯丙基氰化物;单体型二烯,例如1,3-丁二烯和2-甲基-1,3-丁二烯;和乙酰乙酰氧基烷基(甲基)丙烯酸酯,例如乙酰乙酰氧基乙基甲基丙烯酸酯(aaem)(其可自交联)。包含其它α,β-烯属不饱和单体的残基的构成单元可占至少0.5重量%,例如至少1重量%,例如至少2重量%,并且可不超过30重量%,例如不超过20重量%,例如不超过10重量%,例如不超过5重量%,基于加成聚合物的总重量计。包含其它α,β-烯属不饱和单体的残基的构成单元可占0.5%至30重量%,例如1%至20重量%,例如2%至20重量%,2%至10重量%,例如2%至5重量%,基于加成聚合物的总重量计。加成聚合物可衍生自反应混合物,该混合物包含的其它α,β-烯属不饱和单体的量为0.5%至30重量%,例如1%至20重量%,例如2%至20重量%,2%至10重量%,例如2%至5重量%,基于用于反应混合物的可聚合单体的总重量计。

可选择单体及其相对量使得所得加成聚合物的tg为100℃或更低,典型地为-50℃至+70℃,例如-50℃至0℃。低于0℃的较低的tg可以是期望的以确保在低温下可接受的电池性能。

加成聚合物可通过常规自由基引发的溶液聚合技术制备,其中可聚合单体溶于包含溶剂或溶剂的混合物的第二有机介质中,并在自由基引发剂的存在下聚合,直到转化完成。用于制备加成聚合物的第二有机介质可与存在于该浆料组合物中的有机介质相同,使得有机介质的组成不受加成聚合物溶液的加入改变。例如,第二有机介质可包含与该浆料组合物的有机介质相同比例的相同主溶剂和助溶剂。或者,用于制备加成聚合物的第二有机介质可不同以及区分于该浆料组合物的有机介质。用于制造加成聚合物的第二有机介质可包含任何合适的有机溶剂或溶剂的混合物,包括以上关于有机介质讨论的那些,例如磷酸三乙酯。

自由基引发剂的实例为溶于单体混合物中的那些,例如偶氮二异丁腈,偶氮双(α,γ-甲基戊腈),过苯甲酸叔丁酯,过乙酸叔丁酯,过氧化苯甲酰,二叔丁基过氧化物和叔戊基过氧2-乙基己基碳酸酯。

任选地,可以使用溶于单体混合物的链转移剂例如烷基硫醇类,例如叔十二烷基硫醇;酮类,例如甲基乙基酮,氯烃类,例如氯仿。链转移剂提供了对分子量的控制以得到具有各种涂覆应用所需粘度的产物。叔十二烷基硫醇类是优选的,因为它带来单体到聚合物产物的高转化率。

为了制备加成聚合物,可将溶剂首先加热至回流,并可将含有自由基引发剂的可聚合单体的混合物缓慢加入回流的溶剂。然后将反应混合物保持在聚合温度从而减少游离单体含量,例如至低于1.0%以及通常低于0.5%,基于可聚合单体的混合物的总重量计。

为用于本发明的浆料组合物,如上描述制备的分散剂通常具有的重均分子量为约5000至500,000g/mol,例如10,000至100,000g/mol,和25,000至50,000g/mol。

该分散剂可存在于该粘结剂中的量为2%至20重量%,例如5%至15重量%,基于该粘结剂固体的总重量计。

如上所述,浆料组合物可任选地进一步包含分开加入的交联剂以与该分散剂反应。该交联剂应溶于或可分散于该液体介质中并与该分散剂的活性氢基团,例如羧酸基团和羟基基团(如果存在的话)反应。合适的交联剂的非限制性实例包括氨基塑料树脂,封闭的多异氰酸酯和多环氧化物。

用作交联剂的氨基塑料树脂的实例为通过使三嗪例如三聚氰胺或苯并胍胺与甲醛反应形成的那些。这些反应产物含有反应性n-羟甲基基团。通常,这些反应性基团用甲醇、乙醇、丁醇(包括它们的混合物)醚化,以改性它们的反应性。关于氨基塑料树脂的化学制备和用途,参见“thechemistryandapplicationsofaminocrosslinkersoraminoplast”,vol.v,第ii部分,第21页起,dr.oldring编;johnwiley&sons/citatechnologylimited,伦敦,1998。这些树脂可以商标例如maprenalmf980商购获得和以商标例如cymel303和cymel1128获得,可获自cytecindustries。

封闭的多异氰酸酯交联剂典型地为二异氰酸酯例如甲苯二异氰酸酯,1,6-六亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯,包括它们的异氰酸酯二聚体和三聚体,其中异氰酸酯基团与例如ε-己内酯和甲基乙基酮肟的材料反应(“封闭”)。在固化温度,封闭剂解封闭,暴露与与(甲基)丙烯酸类聚合物相连的羟基官能团有反应性的异氰酸酯官能团。封闭的多异氰酸酯交联剂可作为desmodurbl商购自covestro。

多环氧交联剂的实例为含环氧基的(甲基)丙烯酸类聚合物,例如由甲基丙烯酸缩水甘油酯与其它乙烯基单体共聚制备的那些,多羟基苯酚的多缩水甘油基醚,例如双酚a的二缩水甘油基醚;和环脂族多环氧化物例如3,4-环氧基环己基甲基-3,4-环氧基环己烷羧酸酯和双(3,4-环氧-6-甲基环己基-甲基)己二酸酯。

除了促进该分散剂的交联,交联剂,包括与交联单体和分开加入的交联剂相连的那些,会与分散剂的亲水性基团如活性氢官能基团反应,防止这些基团吸收在锂离子电池中可能成问题的水分。

分开加入的交联剂可存在于该粘结剂中的量为至多15重量%,例如1%至15重量%,该重量%基于粘结剂固体的总重量计。

该浆料组合物可任选地进一步包含粘附促进剂。该粘附促进剂可包括不同于上述含氟聚合物的聚偏二氟乙烯共聚物,酸官能聚烯烃或热塑性材料。

聚偏二氟乙烯共聚物粘附促进剂包含含有偏二氟乙烯和以下的至少一种的残基的构成单元:(i)(甲基)丙烯酸;和/或(ii)(甲基)丙烯酸羟基烷基酯。(甲基)丙烯酸可包括丙烯酸,甲基丙烯酸,或它们的组合。(甲基)丙烯酸羟基烷基酯可包括(甲基)丙烯酸c1-c5羟基烷基酯,例如(甲基)丙烯酸羟基乙酯,(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯,(甲基)丙烯酸2-羟基丁酯,或它们的组合。这样的加成聚合物的市售实例包括solef5130,可获自solvay。不同于以上讨论的含氟聚合物,该聚偏二氟乙烯共聚物可分散或溶解于该浆料组合物的有机介质中。

酸官能聚烯烃粘附促进剂包含乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物,例如乙烯-丙烯酸共聚物或乙烯-甲基丙烯酸共聚物。乙烯-丙烯酸共聚物可包含含有如下的构成单元:10%至50重量%丙烯酸,例如15%至30重量%,例如17%至25重量%,例如约20重量%,基于该乙烯-丙烯酸共聚物的总重量计,和50%至90重量%的乙烯,例如70%至85重量%,例如75%至83重量%,例如约80重量%,基于乙烯-丙烯酸共聚物的总重量计。这样的加成聚合物的市售实例包括primacor5980i,可获自dowchemicalcompany。

粘附促进剂可存在于浆料组合物中的量为10%至60重量%,20%至60重量%,例如30%至60重量%,例如10%至50重量%,例如15%至40重量%,例如20%至30重量%,例如35%至35重量%,基于粘结剂固体的总重量计。

由包含粘附促进剂的浆料组合物制造的涂膜与由不包含该粘附促进剂的浆料组合物制造的涂膜相比可具有改进的对集流体的粘附性。例如,采用由包含粘附促进剂的浆料组合物得到的涂膜与由不包含粘附促进剂的浆料组合物制造的涂膜相比可改进粘附性至少50%,例如至少100%,例如至少200%,例如至少300%,例如至少400%。如本文中使用的,术语“粘附性”是指剥离强度测试方法测量的剥离强度粘附性。根据该剥离强度测试方法,使用配有10n测力计(5系列,型号m5-2)和90°剥离台的马达驱动的测试台(ems-303,可获自mark-10)来测量粘附性。90°剥离台的侧向移动以与测试台交叉头的水平移动相同的速率来主动驱动,这确保整个测量期间90°剥离角。将如在下文实施例部分中描述的那样制备的铝箔上的涂层切成矩形带条(1.1英寸宽x11英寸长)。使用3m444双面胶带(1英寸宽x7英寸长)将带的涂覆面粘附到刚性的铝基材,留出没用胶带粘附的箔的自由端。然后将刚性的铝基材固定到90°剥离台,并且将该箔的自由端固定在剥离台夹具中,使得在仪器交叉头和剥离台之间达到90°角。然后将样品以50mm/min的速率剥离2分钟。

粘结剂典型地具有的树脂固体含量为30%至80重量%,例如40%至70重量%,基于该粘结剂分散体的总重量计。如本文中使用的,术语“树脂固体”可与“粘结剂固体”同义使用,并且包括含氟聚合物和如存在的分散剂,粘附促进剂,和分开加入的交联剂。如本文中使用的,术语“粘结剂分散体”是指该粘结剂固体在有机介质中的分散体。含氟聚合物可存在于粘结剂中的量为40%至96重量%,例如50%至90重量%;分散剂可存在的量为2%至20重量%,例如5%至15重量%;粘附促进剂可存在于该浆料组合物中的量为10%至60重量%,20%至60重量%,例如30%至60重量%,例如10%至50重量%,例如15%至40重量%,例如20%至30重量%,例如35%至35重量%;以及分开加入的交联剂可存在的量为至多15重量%,例如1%至15重量%,该重量%基于粘结剂固体的总重量计。有机介质存在于该粘结剂分散体中的量为20%至70重量%,例如30%至60重量%,基于粘结剂分散体的总重量计。

粘结剂固体可存在于该浆料中的量为1%至20重量%,例如1%至10重量%,例如5%至10%重量%,基于该浆料的总固体重量计。

浆料组合物可任选地进一步包含电化学活性材料。构成该浆料中含有的电化学活性材料的材料不受特别限制,并且可以根据感兴趣的储电器件类型来选择合适的材料。

电化学活性材料可包括用作用于正电极的活性材料的材料。电化学活性材料可包括能够纳入锂的材料(包括通过锂插层/去插层并入),能够锂转化的材料,或它们的组合。能够纳入锂的电化学活性材料的非限制性实例包括licoo2,linio2,lifepo4,licopo4,limno2,limn2o4,li(nimnco)o2,li(nicoal)o2,碳包覆的lifepo4,和它们的组合。能够锂转化的材料的非限制性实例包括硫,lio2,fef2和fef3,si,铝,锡,snco,fe3o4,和它们的组合。

电化学活性材料可包括用作用于负电极的活性材料的材料。电化学活性材料可包括石墨,钛酸锂,硅化合物,锡,锡化合物,硫,硫化合物,或它们的组合。

电化学活性材料可存在于该浆料中的量为45%至95重量%,例如70%至98重量%,基于该浆料的总固体重量计。

本发明的浆料组合物可任选地进一步包含导电剂。导电剂的非限制性实例包括碳质材料例如活性炭,炭黑,例如炔黑和炉黑,石墨,石墨烯,碳纳米管,碳纤维,富勒烯,和它们的组合。导电材料还可包括任何高表面积的活性碳,例如bet表面积大于100m2/g。如本文中使用的,术语“bet表面积”是指通过基于描述于期刊“thejournaloftheamericanchemicalsociety”,60,309(1938)中的brunauer-emmett-teller方法根据astmd3663-78标准的氮吸附确定的比表面积。在一些实例中,导电碳可以具有的bet表面积为100m2/g至1,000m2/g,例如150m2/g至600m2/g,例如100m2/g至400m2/g,例如200m2/g至400m2/g。在一些实例中,导电碳可以具有的bet表面积为约200m2/g。合适的导电碳材料为litx200,可商购自cabotcorporation。导电碳材料可以存在于该浆料中的量为2至20重量%,典型地5至10重量%,基于该浆料的总固体重量计。

导电剂可存在于该浆料中的量为1%至20重量%,例如5%至10重量%,基于该浆料的总固体重量计。

浆料组合物可为包含各自如上描述的粘结剂、电化学活性材料和导电材料的电极浆料组合物的形式。电极浆料可以上述存在于浆料组合物中的量包含这些材料。例如,电极浆料组合物可包含的电化学活性材料存在的量为45%至95重量%,例如70%至98重量%;粘结剂存在的量为1%至20重量%,例如1%至10重量%,例如5%至10%重量%;并且导电剂存在的量为1%至20重量%,例如5%至10重量%,该重量%基于电极浆料组合物的总固体重量计。

包含有机介质、电化学活性材料、导电材料、粘结剂分散体(其可包括分开加入的交联剂)、如需要的另外的有机介质和任选的成分的电极浆料组合物,可通过将各成分合并以形成浆料来制备。这些物质可以用已知手段,例如搅拌器、珠磨机或高压均质机,通过搅拌混合在一起。

关于用于制造电极浆料组合物的混合和搅拌,应选用能够搅拌这些组分达到符合令人满意的分散状态的混合机。分散的程度可以用颗粒量规测量,并且优选进行混合和分散以确保不存在100微米以上的聚集体。满足这样的条件的混合机的实例包括球磨机、砂磨机、颜料分散机、研磨机、挤出机、转子定子、拌和机,超声波分散机,均质机、行星式混合机、hobart混合机和它们的组合。

该浆料组合物可具有的固体含量为至少30重量%,例如至少40重量%,例如至少50重量%,例如至少55%,例如至少60%,例如至少65%,例如至少71%,例如至少75%,并且可不超过90重量%,例如不超过85重量%,例如不超过75重量%,该重量%基于浆料组合物的总重量计。该浆料组合物可具有的固体含量为30%至90重量%,例如40%至85重量%,例如50%至85重量%,例如55%至85重量%,例如60%至85重量%,例如65%至85重量%,例如71%至85重量%,例如75%至85重量%,基于浆料组合物的总重量计。

使用本发明的有机介质和粘结剂可比之前采用的那些产生更稳定的浆料组合物。例如,该浆料组合物可比之前的使用n-甲基吡咯烷酮(nmp)的浆料组合物保持更长时期的存储寿命稳定性。改进的存储寿命稳定性可通过在一段时间内定期测量该浆料组合物的粘度来确定。例如,可以使用本发明的有机介质和使用nmp分别制备相当的浆料组合物。浆料组合物可具有初始粘度测量,然后其可储存在密封的容器中并且粘度测量在储存的第3、第10和第14天进行。如以下实施例中展示的,本发明的浆料组合物将粘度保持在目标范围内,并且历经14天的期间降低略微低于1,500cp。相反,使用nmp制造的浆料组合物在储存的第3天凝胶和不能使用。因此,本发明的浆料组合物具有相对于之前的基于nmp的浆料组合物的显著的储存稳定性。

本发明还涉及包含集流体和在该集流体上形成的膜的电极,其中该膜是由上述电极浆料组合物沉积而得的。电极可为正电极或负电极,并可通过施加上述浆料组合物至集流体的表面以形成涂膜,之后干燥和/或固化涂膜来制造。涂膜可具有的厚度为至少1微米,例如1至500微米(μm),例如1至150μm,例如25至150μm,例如30至125μm。涂膜可包含交联的涂层。集流体可包含导电材料,并且该导电材料可包括金属,例如铁、铜、铝、镍和它们的合金,以及不锈钢。例如,集流体可包含网、片或箔的形式的铝或铜。虽然集流体的形状和厚度没有特别限制,但集流体可具有的厚度为约0.001至0.5mm,例如厚度为约0.001至0.5mm的网、片或箔。

此外,集流体可用预处理组合物预处理,然后沉积该浆料组合物。如本文中使用的,术语“预处理组合物”是指这样的组合物,其与集流体接触时与集流体表面反应并对其化学地改变,并结合到其上以形成保护层。预处理组合物可为包含第iiib和/或ivb族金属的预处理组合物。如本文中使用的,术语“第iiib和/或ivb族金属”是指例如在handbookofchemistryandphysics,第63版(1983)的cas周期表的第iiib或第ivb族中的元素。当适用时,可使用金属本身,然而也可使用第iiib和/或ivb族金属化合物。如本文中使用的,术语“第iiib和/或ivb族金属化合物”是指包含至少一种cas元素周期表的第iiib族或第ivb族中的元素的化合物。用于预处理集流体的合适的预处理组合物和方法描述于美国专利no.9,273,399第4栏第60行至第10栏第26行,所引用的部分通过引用纳入本文。预处理组合物可用于处理用于制造正电极或负电极的集流体。

施加浆料组合物到集流体的方法没有特别限制。该浆料组合物可通过刮刀涂覆、浸涂、反向辊涂、直接辊涂、凹版涂覆、挤出涂覆、浸渍或刷涂来施用。虽然该浆料组合物的施用量没有特别限制,但有机介质去除后形成的涂层的厚度可为25至150微米(μm),例如30至125μm。

如适用,施用后涂膜的干燥和/或交联可以例如通过在升高的温度,例如至少50℃,例如至少60℃,例如50-145℃,例如60-120℃,例如65-110℃下加热来完成。加热时间将在一定程度上取决于温度。通常,较高的温度需要较短的时间固化。典型地,固化时间为至少5分钟,例如5至60分钟。温度和时间应足够,使得固化的膜中的分散剂交联(如适用的话),即在分散剂聚合物链上的共反应性基团之间形成共价键,例如羧酸基团和羟基基团与氨基塑料的n-羟甲基和/或n-羟甲基醚基团,封闭的多异氰酸酯交联剂的异氰酸基团,或在自固化分散剂的情况下,n-烷氧基甲基酰胺基团或封闭的异氰酸基团。固化或交联的程度可作为对溶剂例如甲基乙基酮(mek)的耐受性来测量。测试如描述于astmd-540293中的那样进行。记录双刮擦来回一次动作的次数。该测试通常被称为“mek耐受性”。因此,分散剂和交联剂(包括自固化分散剂和与分开加入的交联剂一起的分散剂)与粘结剂组合物分离,该粘结剂组合物作为膜沉积并被加热该粘结剂膜被加热的温度和时间。然后对膜用记录的双刮擦次数来测量mek耐受性。因此,交联的分散剂将具有至少50次双刮擦,例如至少75次双刮擦的mek耐受性。此外,交联的分散剂可对上述电解质的溶剂基本上有溶剂耐受性。干燥涂膜的其它方法包括环境温度干燥、微波干燥和红外干燥,以及固化涂膜的其它方法包括电子束固化和uv固化。

在锂离子储电器件放电期间,锂离子可从负电极释放并运送电流至正电极。该过程可包括被称为去插层的过程。在充电期间,锂离子从正电极中的电化学活性材料迁移至负电极,在那里它们嵌入存在于负电极中的电化学活性材料中。该过程可包括被称为插层的过程。

本发明还涉及储电器件。根据本发明的储电器件可以通过使用由本发明的电极浆料组合物制备的上述电极来制造。储电器件包括电极、反电极和电解质。该电极、反电极或以上两者可包含本发明的电极,只要一个电极是正电极且一个电极是负电极。根据本发明的储电器件包括单个电池(cell)、电池(battery)、电池组(batterypack)、二次电池、电容器和超级电容器。

储电器件包括电解质溶液,并且可以通过使用部件例如隔膜依照常用方法来制造。作为更具体的制造方法,负电极和正电极与在它们之间的隔膜组装在一起,将所得组装体依照电池的形状卷起或弯曲并放入电池容器,将电解质溶液注入该电池容器,并且将该电池容器封起。电池的形状可诸如硬币、纽扣或片材、圆柱形、方块或平坦的。

电解质溶液可为液体或凝胶,并且可以有效地用作电池的电解质溶液可依照负电极活性材料和正电极活性材料的类型选自已知的用于储电器件的电解质溶液。电解质溶液可为含有溶于合适的溶剂中的电解质的溶液。电解质可为常规已知的用于锂离子二次电池的锂盐。锂盐的实例包括liclo4,libf4,lipf6,licf3co2,liasf6,lisbf6,lib10cl10,lialcl4,licl,libr,lib(c2h5)4,lib(c6h5)4,licf3so3,lich3so3,lic4f9so3,li(cf3so2)2n,lib4ch3so3li和cf3so3li。用于溶解上述电解质的溶剂没有特别限制,其实例包括碳酸酯化合物,例如碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯、碳酸亚丁酯、碳酸二甲酯、碳酸甲基乙酯和碳酸二乙酯;内酯化合物例如γ-丁基内酯;醚化合物例如三甲氧基甲烷、1,2-二甲氧基乙烷、二乙基醚、2-乙氧基乙烷、四氢呋喃和2-甲基四氢呋喃;和亚砜化合物例如二甲基亚砜。电解质溶液中的电解质浓度可为0.5至3.0摩/l,例如0.7至2.0摩/l。

如本文中使用的,术语“聚合物”广泛地指低聚物以及均聚物和共聚物。术语“树脂”与“聚合物”可互换适用。

术语“丙烯酸类”和“丙烯酸酯”可互换使用(除非这样做会改变拟定的含义),并且包括丙烯酸、其酸酐和衍生物,例如它们的c1-c5烷基酯,低级烷基取代的丙烯酸,例如c1-c2取代的丙烯酸,例如甲基丙烯酸,2-乙基丙烯酸等,以及它们的c1-c4烷基酯,除非另有明确说明。术语“(甲基)丙烯酸类”或“(甲基)丙烯酸酯”意图涵盖丙烯酸类/丙烯酸酯和甲基丙烯酸类/甲基丙烯酸酯形式的所指出的材料,例如(甲基)丙烯酸酯单体。术语“(甲基)丙烯酸类聚合物”是指由一种或多种(甲基)丙烯酸类单体制备的聚合物。

如本文中使用的,分子量通过凝胶渗透色谱法使用聚苯乙烯标准物来确定。除非另有说明,分子量基于重均值。如本文中使用的,术语“重均分子量”或“(mw)”是指通过凝胶渗透色谱法(gpc)以以下方式确定的重均分子量(mw):使用waters2695分离模块,其具有waters410差示折光仪(ri检测器),分子量为580da至365,000da的直链聚苯乙烯标准物,含0.05m溴化锂(libr)的二甲基甲酰胺(dmf)作为洗脱剂且以0.5ml/min的流速,和一个用于分离的shodexasahipakgf-510hq柱(300x7.5mm,5μm)。

如本文中使用的术语“玻璃化转变温度”是理论值,其为通过fox法基于单体进料的单体组成,根据t.g.fox,bull.am.phys.soc.(ser.ii)1,123(1956)和j.brandrup,e.h.immergut,polymerhandbook3rdedition,johnwiley,newyork,1989计算的玻璃化转变温度。

如本文中使用的,除非另有限定,术语基本上不含是指该组分如果存在的话以低于5重量%的量存在,基于该浆料组合物的总重量计。

如本文中使用的,除非另有限定,术语实质上不含是指该组分如果存在的话以低于1重量%的量存在,基于该浆料组合物的总重量计。

如本文中使用的,除非另有限定,术语完全不含是指该组分不存在于浆料组合物,即0.00重量%,基于该浆料组合物的总重量计。

如本文中使用的,术语“总固体”是指本发明的浆料组合物的非挥发性组分并且具体地排除有机介质。

如本文中使用的,术语“实质上由…组成”包括所引述的材料或步骤和不会实质上影响所要求保护的发明的基本和新颖特性的那些材料或步骤。

如本文中使用的,术语“由…组成”排除任何没有引述的要素、步骤或成分。

为了详细说明的目的,应该理解的是,本发明可以采取各种替代变型和步骤顺序,除非有明确相反规定。此外,除了在任何操作示例中或者在另外指出的情况之外,所有数字,例如表示值、量、百分比、范围、子范围和分数的那些,也都好似解读为以“约”修饰,即使该术语没有明确地出现。因此,除非有相反指示,否则在以下说明书和所附权利要求书中列出的数值参数是可以根据本发明获得的期望性质而变化的近似值。至少并且不试图限制等同原则对权利要求范围的适用,每个数字参数应该至少根据所报告的有效数字的数量和通过应用普通舍入技术来解释。在本文中描述封闭或开放式数值范围的情况下,数值范围内或包含在数值范围内的所有数字、数值、量、百分比、子范围和分数应被视为具体地包括在和属于本申请的原始公开内容中,就好像这些数字、数值、数量、百分比、子范围和分数已经被全部明确地写出一样。

尽管阐述本发明广泛范围的数值范围和参数是近似值,但在具体实施例中列出的数值尽可能精确地报道。然而,任何数值固有地包含必然由它们各自测试测量中存在的标准偏差产生的某些误差。

如本文中使用的,除非另有说明,复数术语可以包含其单数对应物,反之亦然,除非另有说明。例如,虽然本文中提到了“一种”电化学活性材料、“一种”含氟聚合物、“一种”分散剂、和“一种”导电剂,但在本发明中可以使用这些组分的组合(即多个)。此外,在本申请中,“或”的使用是指“和/或”,除非另有明确说明,即便“和/或”可能明确地用于某些情况。

如本文中使用的,“包括”、“含有”和类似术语在本申请的上下文中理解为与“包含”同义,因此是开放式的,并且不排除存在另外的未描述的和/或未引述的要素、材料、成分和/或方法步骤。如本文中使用的,“由...组成”在本申请的上下文中理解为排除任何未指明的要素、成分和/或方法步骤。如本文中使用的,“基本上由...组成”在本申请的上下文中被理解为包括指明的要素、材料、成分和/或方法步骤“以及那些不会实质上影响正在描述的内容的基本和新颖特征”。虽然本发明的各种实施方案以“包含”来描述,但实质上组成的实施方案或组成的实施方案也在本发明的范围内。

如本文使用的,术语“在…上”、“到…上”、“施加在…上”、“施加到…上”、“形成在...上”、“沉积在...上”、“沉积到...上”,意指形成、覆盖、沉积和/或提供在表面上但不必须与表面接触。例如,“沉积在”基材“上”的组合物不排除存在位于可电沉积的涂层组合物与该基材之间的相同或不同组成的一个或多个其它中间涂层。

虽然已详细描述了本发明的具体实施方案,本领域技术人员将理解,可以根据本公开的整体教导来开发对那些细节的各种修改和替代。因此,所公开的特定布置仅是说明性的,并且不限制本发明的范围,本发明的范围由所附权利要求的全部范围和其所有等同形式提供。

方面

每一个上述特性和实例以及它们的组合可以说是被本发明涵盖的。因此,本发明尤其涉及以下方面,但不限于此:

1.浆料组合物,其包含:

(a)包含分散于有机介质中的聚合物的粘结剂,所述聚合物包括含氟聚合物;和以下的至少一种:

(b1)电化学活性材料和

(b2)导电剂,

其中该有机介质在含氟聚合物在该有机介质中的溶解温度下的蒸发速率低于10g/minm2

2.方面1所述的浆料组合物,其中该电化学活性材料包括能够纳入锂的材料。

3.方面2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。

4.方面1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。

5.方面4所述的浆料组合物,其中该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。

6.方面1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。

7.方面1至6任何之一所述的浆料组合物,其中含氟聚合物包括包含偏二氟乙烯的残基的(共)聚合物。

8.方面7所述的浆料组合物,其中含氟聚合物包括聚偏二氟乙烯均聚物。

9.方面1至8任何之一所述的浆料组合物,进一步包含分散剂。

10.方面9所述的浆料组合物,其中该分散剂包括加成聚合物。

11.方面10所述的浆料组合物,其中该加成聚合物的玻璃化转变温度低于100℃。

12.方面11所述的浆料组合物,其中该加成聚合物的玻璃化转变温度为-50℃至+70℃。

13.方面10至12任何之一所述的浆料组合物,其中该加成聚合物包含活性氢基团。

14.方面13所述的浆料组合物,其中该活性氢基团包括至少一个羧酸基团。

15.方面13或14所述的浆料组合物,其中该活性氢基团包括至少一个羟基基团。

16.方面10至15任何之一所述的浆料组合物,其中该加成聚合物包括(甲基)丙烯酸类聚合物,该(甲基)丙烯酸类聚合物包含含有甲基丙烯酸甲酯的残基的构成单元。

17.方面10至16任何之一所述的浆料组合物,其中该加成聚合物包括(甲基)丙烯酸类聚合物,该(甲基)丙烯酸类聚合物包含含有丙烯酸2-乙基己酯的残基的构成单元。

18.方面16或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.方面16至18任何之一所述的浆料组合物,其中该(甲基)丙烯酸类聚合物进一步包含至少一个环氧官能基团,并且该环氧官能基团与β-羟基官能酸进行后反应。

20.方面16至19任何之一所述的浆料组合物,其中该(甲基)丙烯酸类聚合物是通过溶于第二有机介质的烯属不饱和单体的混合物的常规自由基引发的溶液聚合而制备的。

21.方面20所述的浆料组合物,其中该第二有机介质用于制备(甲基)丙烯酸类聚合物与该浆料组合物的有机介质相同。

22.方面20或21所述的浆料组合物,其中该第二有机介质包括磷酸三乙酯。

23.方面9至22任何之一所述的浆料组合物,回引权利要求9,其中该含氟聚合物和该分散剂不是通过共价键结合的。

24.方面9至23任何之一所述的浆料组合物,回引权利要求9,其中该组合物进一步包含交联剂。

25.方面9至23任何之一所述的浆料组合物,回引权利要求9,其中该分散剂是自交联的。

26.方面1至25任何之一所述的浆料组合物,其中该有机介质在180℃的蒸发速率大于80g/minm2

27.方面1至26任何之一所述的浆料组合物,其中该有机介质包括丁基吡咯烷酮,磷酸三烷酯例如磷酸三乙酯,1,2,3-三乙酰氧基丙烷,3-甲氧基-n,n-二甲基丙酰胺,乙酰乙酸乙酯,γ-丁内酯,丙二醇甲基醚,环己酮,碳酸亚丙酯,己二酸二甲酯,丙二醇甲基醚乙酸酯,二元酸酯(dbe),二元酸酯5,4-羟基-4-甲基-2-戊酮,丙二醇二乙酸酯,邻苯二甲酸二甲酯,甲基异戊基酮,丙酸乙酯,1-乙氧基-2-丙醇,二丙二醇二甲基醚,饱和和不饱和的直链和环状酮,二异丁基酮,乙酸酯,三丙二醇甲基醚,二乙二醇乙基醚乙酸酯,或它们的组合。

28.方面1至27任何之一所述的浆料组合物,其中有机介质包括主溶剂和助溶剂,该主溶剂包括丁基吡咯烷酮,磷酸三烷酯例如磷酸三乙酯,3-甲氧基-n,n-二甲基丙酰胺,1,2,3-三乙酰氧基丙烷,或它们的组合,并且该助溶剂包含乙酰乙酸乙酯,γ-丁内酯,丙二醇甲基醚,二丙二醇甲基醚,丙二醇单丙基醚,二乙二醇单丁基醚,乙二醇单己基醚,或它们的组合。

29.方面28所述的浆料组合物,其中该主溶剂存在的量为50%至99重量%,例如65%至90重量%,例如75%至85重量%,并且该助溶剂存在的量为1%至50重量%,例如10%至35重量%,例如15%至25重量%,各自基于有机介质的总重量计。

30.方面27至29任何之一所述的浆料组合物,其中该有机介质包括磷酸三乙酯或实质上由磷酸三乙酯组成。

31.方面28或29所述的浆料组合物,其中该有机介质包括作为主溶剂的磷酸三乙酯和作为助溶剂的乙酰乙酸乙酯。

32.方面1至31任何之一所述的浆料组合物,包含(b1)电化学活性材料和(b2)导电剂。

33.方面1至32任何之一所述的浆料组合物,其中导电剂包括活性炭,炭黑例如炔黑和炉黑,石墨,石墨烯,碳纳米管,碳纤维,富勒烯,或它们的组合。

34.方面1至33任何之一所述的浆料组合物,其中导电剂包括表面积为100m2/g至1000m2/g的导电碳材料。

35.方面32至34任何之一所述的浆料组合物,其中电化学活性材料(b1)的存在量为70至99重量%;粘结剂(a)的存在量为0.5至20重量%和导电剂(b2)的存在量为0.5至20重量%,基于浆料中固体的总重量计。

36.方面1至35任何之一所述的浆料组合物,进一步包含粘附促进剂。

37.方面1至36任何之一所述的浆料组合物,其中该浆料基本上不含异佛尔酮。

38.方面1至37任何之一所述的浆料组合物,其包含0至低于5重量%的n-甲基-2-吡咯烷酮,基于该浆料组合物的总重量计。

39.方面38所述的浆料组合物,其中浆料基本上不含n-甲基-2-吡咯烷酮。

40.前述方面任何之一所述的浆料组合物,其中粘结剂固体存在于该浆料组合物中的量为1%至20重量%,例如1%至10重量%,例如5%至10重量%,基于该浆料的总固体重量计,基于该浆料的总固体重量计。

41.方面9所述的浆料组合物,其中粘结剂固体存在于浆料组合物中的量为1%至20重量%,例如1%至10重量%,例如5%至10%重量%,基于该浆料的总固体重量计,基于该浆料的总固体重量计,并且含氟聚合物存在于该粘结剂中的量为40%至96重量%,例如50%至90重量%;和分散剂的存在量为2%至20重量%,例如5%至15重量%,该重量%基于粘结剂固体的总重量计。

42.方面24所述的浆料组合物,其中粘结剂固体存在于该浆料组合物中的量为1%至20重量%,例如1%至10重量%,例如5%至10%重量%,基于该浆料的总固体重量计,并且含氟聚合物存在于该粘结剂中的量为40%至96重量%,例如50%至90重量%;分散剂的存在量为2%至20重量%,例如5%至15重量%;以及分开加入的交联剂可存在的量为至多15重量%,例如1%至15重量%,该重量%基于粘结剂固体的总重量计。

43.方面36所述的浆料组合物,其中粘结剂固体存在于该浆料组合物中的量为1%至20重量%,例如1%至10重量%,例如5%至10%重量%,基于该浆料的总固体重量计,并且含氟聚合物存在于该粘结剂中的量为40%至96重量%,例如50%至90重量%;分散剂的存在量为2%至20重量%,例如5%至15重量%;以及粘附促进剂存在于该浆料组合物中的量为10%至60重量%,20%至60重量%,例如30%至60重量%,例如10%至50重量%,例如15%至40重量%,例如20%至30重量%,例如35%至35重量%,该重量%基于该粘结剂固体的总重量计。

44.方面36所述的浆料组合物,其中粘结剂固体存在于该浆料组合物中的量为1%至20重量%,例如1%至10重量%,例如5%至10%重量%,基于该浆料的总固体重量计,并且含氟聚合物存在于该粘结剂中的量为40%至96重量%,例如50%至90重量%;分散剂的存在量为2%至20重量%,例如5%至15重量%;粘附促进剂存在于该浆料组合物中的量为10%至60重量%,20%至60重量%,例如30%至60重量%,例如10%至50重量%,例如15%至40重量%,例如20%至30重量%,例如35%至35重量%;和分开加入的交联剂可存在的量为至多15重量%,例如1%至15重量%,该重量%基于该粘结剂固体的总重量计。

45.前述方面任何之一所述的浆料组合物,其中电化学活性材料存在于该浆料组合物中的量为45%至95重量%,例如70%至98重量%,基于该浆料的总固体重量计。

46.前述方面任何之一所述的浆料组合物,其中导电剂存在于该浆料组合物中的量为1%至20重量%,例如5%至10重量%,基于该浆料的总固体重量计。

47.电极,其包含:

(a)集流体;和

(b)在该集流体上形成的膜,其中该膜是由方面32至35或36至39以及回引方面32的任何之一所述的浆料组合物沉积而得的。

48.方面47所述的电极,其中该集流体(a)包括网、片或箔的形式的铜或铝。

49.方面47或48所述的电极,其中该电极包括正电极。

50.方面47或48所述的电极,其中该电极包括负电极。

51.方面47至50任何之一所述的电极,其中该膜是交联的。

52.方面47至51任何之一所述的电极,其中该集流体是用预处理组合物预处理的。

以下实施例说明了本发明,然而,它们不视为将本发明限制到它们的细节。除非另有说明,以下实施例及整个说明书中的所有百分比和份数都按重量计。

实施例

实施例1.分散剂组合物的制备

合成进料组分及添加量的列表:

在环境温度下向配有搅拌器、回流冷凝器、温度计、加热套和氮气入口的合适的反应容器中加入进料1。然后将温度升至回流(~120℃),在该温度下历经185分钟加入进料3的单体预混物。开始添加进料3后5分钟,历经180分钟加入进料2。进料2和3的添加结束后,历经60分钟加入进料4,之后保持回流(~120℃)另外60分钟。之后,将反应混合物冷却至40℃,加入进料5并接着保持30分钟。这样形成的分散剂组合物的理论(计算的)固体含量为51重量%。该分散剂的理论玻璃化转变温度(tg)为-12℃。

各分散剂实施例中通过以下工序测量分散剂组合物的固体含量。用分析天平称重来自fisherscientific的铝称重盘。将空盘的重量记录至四位小数。将大约0.5g分散剂和3.5g丙酮加入该称重盘。将盘的重量和该分散剂溶液记录至四位小数。将含该分散剂溶液的盘放入实验室烘箱中,烘箱温度设定在110℃,并干燥1小时。用分析天平称重该称重盘和干燥的分散剂的重量。将盘和干燥的分散剂的重量记录至四位小数。固体用以下方程确定:%固体=100x[(盘和干燥分散剂的重量)-(空盘的重量)]/[(盘和该分散剂溶液的重量)-(空盘的重量)]。

实施例2.粘结剂分散体的制备

在塑料容器中加入199.5克tamisolvenxg(有机溶剂,可获自eastmanchemicalco.)和82.1克实施例1的分散剂组合物。将所得混合物用cowles叶片充分搅拌。将该混合继续,同时逐渐加入118.4克聚偏二氟乙烯粉末(pvdft-1,可获自innermongolia3fwanhaofluorochemicalco.,ltd)。在所有聚偏二氟乙烯粉末加入后将混合继续另外20分钟。该分散体的通过动态光散射法确定的体积加权平均粒度为976nm。

实施例3.含交联剂的粘结剂分散体的制备

向塑料容器加入1.05克cymel303(三聚氰胺交联剂,可获自cytec)和50.0克实施例2的含氟聚合物分散体。将该混合物用双不对称混合机在2000rpm搅拌5分钟。

实施例4.浆料组合物和电极的制备

向塑料杯加入tamisolvenxg(22.25克)和实施例3的粘结剂分散体(3.48克)。导电剂(litx200,导电碳,可获自cabot,1.07克)以两份加入,且每次之后的共混物在双不对称离心混合机中在2000rpm混合5分钟。将阴极活性粉末nmc-111(33.20克,电化学活性材料(li(nimnco)o2),可获自basf)以两份加入该混合的共混物,且每次之后的共混物在双不对称离心混合机中在2000rpm混合5分钟,以制造配制的浆料。该浆料的总非挥发性含量为59.5重量%。nmc-111:litx200:粘结剂干燥固体的最终比例为93:3:4。

除了该分散剂组合物以外的所有组分的固体含量通过以下工序测量。用分析天平称重来自fisherscientific的铝称重盘。将空盘的重量记录至四位小数。将大约1g分散体加入该称重盘。将盘的重量和湿分散体记录至四位小数。将含有浆料的盘放入实验室烘箱中,将烘箱温度设定在120℃并干燥1小时。用分析天平将盘和干燥的分散体称重。将盘的重量和干燥的浆料记录至四位小数。固体用以下方程确定:%固体=100x[(盘和干燥分散体的重量)-(空盘的重量)]/[(盘和湿分散体的重量)-(空盘的重量)]。

电极通过用刮刀刮涂浆料组合物而在预清洁的铝箔上沉积湿膜来制备。将该湿膜在烤箱中加热至最大温度110℃至少10分钟。冷却后,用千分尺进行5次测量确定平均干燥膜厚度为76微米。将该干燥膜在压辊压光机(可获自innovativemachineco.)中压至56微米的膜厚度。所得膜的粘附力剥离强度根据所述剥离强度测试方法测量,并且该涂层表现出的90度剥离强度为15.5n/m。

具有使用相同方法制备的压膜厚度为47微米的涂层的电极的电池性能示于表1。

表1:实施例4的涂层的电池性能:该表显示了各种放电c率(每小时)的单个电池比容量(毫安-小时/克)。

实施例5.分散剂组合物的制备

在环境温度下向配有搅拌器、冷凝器、温度计、加热套和氮气入口的合适的反应容器加入进料1。然后将温度升高至120℃,在该温度下历经185分钟将进料2引发剂预混物加入。进料2添加开始后5分钟,历经180分钟加入进料3。进料2和3的添加结束后,加入进料4,之后历经60分钟进料5加入,之后添加进料6并在120℃保持另外60分钟。冷却至低于90℃后,这样形成的分散剂组合物的理论固体含量为51.32重量%。该分散剂的理论玻璃化转变温度(tg)为-12.4℃。

实施例6.分散剂组合物的制备

该分散剂组合物以与实施例5的分散剂组合物相同的方式制备,除了进料3由以下单体组成,并且该分散剂的理论玻璃化转变温度(tg)为-12.2℃:

实施例7和8.粘结剂分散体的制备

在2升塑料容器中,放入41.64克磷酸三乙酯,26.85克如下所述的来自实施例5或6的分散剂组合物。将所得混合物用cowles叶片充分搅拌,同时保持适度的涡流。将该混合继续,同时将32.90克聚偏二氟乙烯粉末,pvdft-1(可获自innermongolia3fwanhaofluorochemicalco.,ltd)以多个小份加入。在所有聚偏二氟乙烯粉末加入后,将混合继续另外30分钟。如下表中所示,pvdf分散体由指定重量比的(甲基)丙烯酸类共聚物和pvdf的组合制备。

实施例9.浆料组合物的制备

向塑料杯加入磷酸三乙酯(14.83克)和实施例8的粘结剂分散体(2.15克)。将导电碳litx200(0.72克)以两份加入,且每次之后的共混物在双不对称离心混合机中在2000rpm混合5分钟。将阴极活性粉末nmc-111(22.33克)以两份加入该混合的共混物,且每次之后的共混物在双不对称离心混合机中在2000rpm混合5分钟,以制造配制的浆料。该浆料的总非挥发性含量为60重量%。nmc-111:litx200:粘结剂干燥固体的最终比例为93:3:4。

使用刮刀通过在预清洁的铝箔上刮涂这样配制的浆料制备湿膜。将该湿膜在烤箱中加热至最大温度120℃至少10分钟。冷却后,用千分尺进行5次测量确定平均干燥膜厚度为106微米。将该干燥膜在压辊压光机(innovativemachineco.)中压至87微米的膜厚度。所得膜的粘附剥离强度根据所述剥离强度测试方法测量,并且该涂层表现出的90度剥离强度为7.9n/m。

实施例10.浆料组合物的制备

向塑料杯中加入磷酸三乙酯(14.71克)和实施例7的粘结剂分散体(2.27克)。将导电碳litx200(0.72克)以两份加入,且每次之后的共混物在双不对称离心混合机中在2000rpm混合5分钟。将阴极活性粉末nmc-111(22.33克)以两份加入该混合的共混物,且每次之后的共混物在双不对称离心混合机中在2000rpm混合5分钟以制造配制的浆料。该浆料的总非挥发性含量为60%。nmc-111:litx200:粘结剂干燥固体的最终比例为93:3:4。

使用刮刀通过在预清洁的铝箔上刮涂这样配制的浆料制备湿膜。将该湿膜在烤箱中加热至最大温度68℃至少10分钟。冷却后,用千分尺进行5次测量确定平均干燥膜厚度为74微米。该干燥膜用压光机压至57微米的膜厚度。所得膜的粘附剥离强度根据所述剥离强度测试方法测量,并且该涂层表现出的90度剥离强度为11.2n/m。

实施例11.分散剂组合物的制备

分散剂组合物按如下制备:向四颈圆底烧瓶中加入375.4克磷酸三乙酯(tep),该烧瓶配有机械搅拌桨叶、热电偶和回流冷凝器。将含有tep溶剂的烧瓶在氮气氛下加热至设定点120℃。在另外的容器中将含有228.2克甲基丙烯酸甲酯(mma),215.7克丙烯酸2-乙基己酯(eha),58.4克丙烯酸乙酯(ea),58.4克n-乙烯基吡咯烷酮(nvp),11.5克丙烯酸羟基乙酯(hea),和11.5克甲基丙烯酸(maa)的单体溶液充分混合。制备12.9克叔戊基过氧2-乙基己基碳酸酯引发剂(trigonox131,可获自akzonobel)和61.1克tep的溶液并历经185分钟将其加入烧瓶。开始引发剂溶液5分钟后,开始添加单体溶液,并历经180分钟将单体溶液加入烧瓶。在引发剂和单体进料都完成后,将单体滴液漏斗用14.4克tep漂洗。然后历经60分钟将4.3克trigonox131和61.1克tep的另一溶液加入。在该第二引发剂进料完成后,将引发剂滴液漏斗用57.9克tep漂洗。然后将反应混合物保持在120℃下60分钟。60分钟保持后,将反应混合物冷却并倒入合适的容器。该分散剂组合物的最终测量的固体含量确定为51.02重量%。该分散剂的理论玻璃化转变温度(tg)为-12.2℃。

实施例12.分散剂组合物的制备

分散剂组合物按如下制备:在四颈圆底烧瓶中,加入375.4克磷酸三乙酯(tep),该烧瓶配有机械搅拌桨叶、热电偶和回流冷凝器。将含有tep溶剂的烧瓶在氮气氛下加热至设定点120℃。含有228.2克mma,175.3克eha,157克ea,11.5克hea,和11.5克maa的单体溶液在另外的容器中充分混合。制备12.9克trigonox131和61.1克tep的溶液,并历经185分钟将其加入烧瓶。开始添加引发剂溶液5分钟后,开始添加单体溶液并持续添加历经180分钟。在引发剂和单体进料都完成后,将单体滴液漏斗用14.4克tep漂洗。然后历经60分钟加入4.3克trigonox131和61.1克tep的另一溶液。在该第二引发剂进料完成后,将引发剂滴液漏斗用57.9克tep漂洗。然后将反应混合物保持在120℃下60分钟。60分钟保持后,将反应混合物冷却并倒入合适的容器中。该分散剂组合物的最终测量的固体确定为50.50重量%。该分散剂的理论玻璃化转变(tg)为-12℃。

实施例13.粘结剂分散体的制备

粘结剂分散体按如下制备:将34.75g实施例12的分散剂组合物,24.50g实施例11的分散剂组合物,75g磷酸三乙酯和25g乙酰乙酸乙酯加入1,000ml高密度聚乙烯容器。将含有分散剂和溶剂组分的该高密度聚乙烯容器置于2l水浴中并夹住以防止移动。该分散剂和溶剂组分使用2英寸直径cowles混合叶轮以500rpm转速混合5分钟。将100g聚偏二氟乙烯聚合物(pvdft-1,来自innermongolia3fwanhaofluorochemicalco.,ltd.)历经30分钟逐渐加入该分散剂溶液,同时使用2英寸直径cowles混合叶轮以500rpm转速保持持续的搅拌。然后使用2英寸直径cowles混合叶轮在1,600rpm将组分混合40分钟。小心确保该浆料温度不超过40℃。在混合期间,将水浴中的水保持在大约22-25℃。水浴用于防止纳米颗粒粘结剂分散体在混合期间过热。在整个分散过程期间将纳米颗粒粘结剂分散体的温度保持在低于40℃。该粘结剂分散体的固体确定为50重量%。所得纳米颗粒粘结剂分散体为高固含量和剪切变稀的材料,其需要在后续使用期间简单搅拌以实现容易的处置。

实施例14.粘附促进剂组合物的制备

粘附促进剂组合物按如下制备:将636g磷酸三乙酯和33.50g乙酰乙酸乙酯加入2,000ml玻璃容器中并使用热板加热至40℃。将温热的溶剂混合物转移到2,000ml高密度聚乙烯容器中。将溶剂组分使用2英寸直径cowles混合叶轮以500rpm转速混合5分钟。将35.75g粘附促进剂(solef5130等级pvdf,可获自solvay)历经30分钟逐渐加入该温热溶剂,同时使用2英寸直径cowles混合叶轮以500rpm转速保持持续的搅拌。然后使用2英寸直径cowles混合叶轮在1600rpm将组分混合120分钟。组合物的固体确定为5重量%。

实施例15:浆料组合物的制备

浆料组合物按如下制备:浆料组分在保持在ptfe转接器中的聚丙烯杯中使用日本thinkycorporation制型号arm-310的双不对称离心混合机混合。在制备浆料前,将实施例11和12的各个粘结剂组分振荡搅拌30秒,直到粘度足够低以进行分散。将4.524g实施例11的纳米颗粒分散体粘结剂和然后42.24g溶剂稀释剂(80:20按重量计混合的磷酸三乙酯和乙酰乙酸乙酯)加入250ml聚丙烯混合杯中。然后将组分使用双不对称离心混合机在2000rpm混合1分钟。稀释的粘结剂是透明的并具有低粘度。将2.81g导电剂(timcalsuperp炭黑,来自imerysgraphite&carbonbelgiumsa)加入稀释的粘结剂。然后将组分使用双不对称离心混合机在1000rpm下混合5分钟。小心确保该浆料温度不超过40℃。混合后,将粘结剂溶液中的炭黑在不混合下静置5分钟,然后进行接下来的步骤。在上述5分钟静置时间后,将15g电化学活性材料(phostechp2磷酸锂铁(lfp),来自johnsonmatthey)加入该炭黑和粘结剂混合物。然后使用双不对称离心混合机在500rpm下混合组分5分钟,之后在1500rpm混合5分钟。小心确保该浆料温度不超过40℃。将进一步的15g的phostechp2lfp加入该混合物。然后将组分使用双不对称离心混合机在500rpm混合5分钟,之后在1500rpm混合5分钟。小心确保该浆料温度不超过40℃。将进一步的11.28g的phostechp2lfp加入混合物。然后将组分使用双不对称离心混合机在500rpm下混合5分钟,之后在1000rpm下混合5分钟。小心确保该浆料温度不超过40℃。混合后,将浆料在不混合下静置10分钟,然后进行接下来的步骤。将11.165g实施例14的粘附促进剂组合物加入混合物。然后将组分使用双不对称离心混合机在1000rpm下混合5分钟。将该浆料在不混合下静置5分钟,然后进行接下来的步骤。然后将组分使用双不对称离心混合机在500rpm下混合20分钟。小心确保该浆料温度不超过40℃。混合后,将该浆料在不混合下静置10分钟,然后进行接下来的步骤。然后将组分使用双不对称离心混合机在500rpm下混合20分钟,之后在1000rpm下混合5分钟。小心确保该浆料温度不超过40℃。

所得浆料组合物的固体确定为46重量%。所得浆料组合物的粘度使用型号lvdv-i+的brookfield粘度计,使用lv转子组的3号转子以转速20rpm测量。混合后立即(第1天),两天后(第3天),9天后(第10天)和13天后(第14天)测量粘度。测得的brookfield粘度示于表2中。

实施例16:电极的制备

正电极按如下制备:将15微米厚铝箔的大约6cmx30cm样品放到mticorporation的afa-ii自动厚膜涂覆器上,用丙酮擦拭,然后用异丙醇擦拭。使用10cm宽的刮刀以大约125微米的刀片间隙设定,将实施例15的浆料组合物的等分试样作为湿涂层施涂到经清洁的铝箔。

将涂有湿涂层的箔用具有2.5”直径废气导管和protocol3可编程控制器的despatch牌a级实验室烘箱采用以下升温浸泡条件干燥:初始设定点55℃;将涂覆的箔放入烤箱;保持在55℃下3分钟;历经1分钟从55℃升温至70℃;保持在70℃下2分钟;历经4分钟从70℃升温至90℃;将涂覆的箔从烤箱取出。

箔上涂层的干膜厚度(dft)使用数字千分尺测量,取6次测量的平均,并减去未涂覆的箔的厚度以计算仅涂层的厚度。测得的dft示于表3中。

将涂覆的箔的9平方厘米面积使用分析天平称重。该箔和干燥的浆料涂层的重量记录至四位小数。还将未涂覆的箔的9平方厘米面积使用分析天平称重。将未涂覆的箔的重量记录至四位小数。干燥的涂层的重量通过从涂覆的箔的重量减去未涂覆的箔的重量来计算。

测得的涂层体积通过涂覆的箔的面积(9平方厘米)乘以涂层的平均测量厚度来确定。干燥的涂覆的箔的孔隙率基于测得的涂层体积、测量的涂层质量、组成和组分的已知密度来计算。涂覆的涂层的计算的孔隙率示于表3。

然后,将干燥的涂覆的箔使用imc压光机以8英寸直径辊和线速度0.2米/分钟压制至目标孔隙率35%。压光至35%孔隙率的涂层的经压制的膜厚度(pft)示于表4中,使用数字千分尺测量。

压光的膜的柔性使用五角形心轴弯曲测试仪和使用ftmsno.141,方法6221,柔性中的测试方法,以1/8英寸半径心轴检验。如使用1/8英寸半径心轴观察到失败,则使用更大的半径心轴测试未测试的区域,直到不发生失败,并且记录首次观察到通过的半径。五角形心轴弯曲测试仪的测试半径为1/8,1/4,3/8,1/2,5/8,3/4和1英寸。结果包含于表3中。

压光的膜的剥离强度利用以下工序确定:第一步,安装压制的涂覆的箔的样品。将四个大约100mm长12.7mm宽的3mtm双涂覆的胶带444用该双涂覆的胶带的一面分别粘到四个独立的钢板上。从压制的涂覆的箔剪下四条大约14-15mm宽和大约140-160mm长的带条。然后将四个带条的每一个粘到钢板上的双涂覆的胶带的另一面,使箔的涂覆的侧接触粘结胶带并且还使约40-60mm的压制的涂覆的箔保持自由和不粘附。用一个1/4英寸尺寸活页夹夹住压制的涂覆的箔的自由和不粘附端。第二步,将第一步安装的箔置于esm303电动拉伸/压缩试验台的样品台上,其配有5系列先进数字测力计,型号m5-5,型号dc4060数字控制面板,和型号g1045的90度剥离夹具。将安装的箔以磁力保持就位,并将该活页夹附接到测力计的取样夹具。第三步,以样品速率0.2s和剥离速率50mm/分钟进行的600次测量的平均来测量压制的涂层的剥离强度。在pc上用mesurtm量规软件收集剥离强度数据。对其余三个带条重复这些安装和测量步骤。分析来自四个带条的数据以确定以n/m计的平均剥离强度和剥离强度的标准偏差,它们示于表4中。分析来自四个带条的数据以确定以n/m计的平均剥离强度和剥离强度的标准偏差,它们示于表4中。还目视评价剥离的箔的失效模式,并标记为“粘附/干净”,或“粘附/脏”,或“内聚”,或“混合”,使得“粘附/干净”。

实施例17:nmp中的对比pvdf粘结剂组合物的制备

在n-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)中的对比pvdf粘结剂溶液按如下制备:将1141.44g的n-甲基吡咯烷酮加入1加仑金属罐中。使用3英寸直径cowles混合叶轮以500rpm转速混合溶剂。历经30分钟将58.56gpvdft-1(来自innermongolia3fwanhaofluorochemicalco.,ltd.)逐渐加入该溶剂,同时使用3英寸直径cowles混合叶轮以500rpm转速保持持续的搅拌。溶液的固体确定为4.9重量%。

实施例18:nmp中的对比浆料组合物的制备

对比电极浆料按如下制备:使用日本thinkycorporation制的型号arm-310的双不对称离心混合机将浆料组分在保持在ptfe转接器中的聚丙烯杯中混合。制备该浆料前,将比较实施例17的粘结剂组分通过振荡搅拌30秒。加入24.05g对比实施例17的在nmp中的pdvf粘结剂溶液,然后将13.32gnmp加入250ml聚丙烯混合杯中。然后将组分使用双不对称离心混合机在2000rpm下混合1分钟。稀释的粘结剂是透明的并具有低粘度。将0.585g的timcalsuperp炭黑(来自imerysgraphite&carbonbelgiumsa)加入稀释的粘结剂溶液。然后将组分使用双不对称离心混合机在1000rpm下混合5分钟。将进一步的0.585g的timcalsuperp炭黑(来自imerysgraphite&carbonbelgiumsa)加入上述粘结剂和碳的混合物。然后将组分使用双不对称离心混合机在2000rpm下混合5分钟。混合后,将粘结剂溶液中的炭黑在不混合情况下静置5分钟,然后进行接下来的步骤。在上述5分钟静置时间后,将8.575g的来自johnsonmatthey的phostechp2磷酸锂铁(lfp)加入该炭黑和粘结剂的混合物。然后将组分使用双不对称离心混合机在500rpm下混合5分钟,之后在1500rpm下混合5分钟。将进一步的8.575g的phostechp2lfp加入该lfp、炭黑和粘结剂混合物。然后将组分使用双不对称离心混合机在500rpm下混合5分钟,之后在2000rpm下混合5分钟。混合后,将lfp、炭黑和粘结剂混合物在不混合情况下静置5分钟,然后进行接下来的步骤。然后将组分使用双不对称离心混合机在2000rpm下混合5分钟。混合后,将lfp、炭黑和粘结剂混合物在不混合情况下静置5分钟,然后进行接下来的步骤。然后将组分使用双不对称离心混合机在2000rpm下混合5分钟。混合后,将lfp、炭黑和粘结剂混合物在不混合情况下静置5分钟,然后进行接下来的步骤。然后将组分使用双不对称离心混合机在2000rpm下混合5分钟。

所得浆料的固体确认为35重量%。所得浆料的粘度使用型号lvdv-i+的brookfield粘度计,使用lv转子组的3号转子以转速20rpm测量。在混合后立即(第1天),两天后(第3天),9天后(第10天)和13天后(第14天)测量粘度。测得的brookfield粘度示于表2中。

表2

本发明的粘结剂体系(实施例15)与nmp中的pvdf(实施例17)相比,在对于动力电池和能量电池组合物来说更高的施涂固体含量下,对于将粘度控制在工业锂离子电池生产中采用的典型的卷对卷电极施涂所需的范围内表现得更有利。这样的优点对于高碳含量动力电池来说更显著。

与在浆料制备的36-48小时内形成不可恢复的凝胶的pvdf/nmp比较例(实施例17)相比,本发明的粘结剂体系(实施例15)能够实现保存稳定的浆料。在温和的搅拌后,浆料粘度保持在工业锂离子电池生产中采用的典型的卷对卷电极施涂所需的范围内,并且电池外(out-of-cell)性能得到保持。

实施例19:对比电极的制备

将15微米厚的铝箔的大约6cmx30cm样品放到mticorporation的afa-ii自动厚膜涂覆器上,将其用丙酮擦拭,然后用异丙醇擦拭。使用10cm宽的刮刀以大约145微米的刀片间隙设定将比较实施例18的浆料等份作为湿涂层施涂到经清洁的铝箔。

将涂有湿涂层的箔用具有2.5”直径废气导管和protocol3可编程控制器的despatch牌a级实验室烘箱采用以下升温浸泡条件干燥:初始设定点55摄氏度;将涂覆的箔放入烤箱;保持在55摄氏度3分钟;历经1分钟从55摄氏度升温至70摄氏度;保持在70摄氏度2分钟;历经4分钟从70摄氏度升温至90摄氏度;将涂覆的箔从烤箱取出。

使用数字千分尺测量箔上涂层的干膜厚度(dft),取6次测量的平均值,并减去未涂覆的箔的厚度以计算仅涂层的厚度。测得的dft为41微米,如表3中所示。

将涂覆的箔的9平方厘米面积使用分析天平称重。该箔和干燥的浆料涂层的重量记录至四位小数。还将未涂覆的箔的9平方厘米的区域使用分析天平称重。将未涂覆的箔的重量记录至四位小数。干燥的涂层的重量通过从涂覆的箔的重量减去未涂覆的箔的重量来计算。

测得的涂层体积通过涂覆的箔的面积(9平方厘米)乘以涂层的平均测量厚度来确定。干燥的涂覆的箔的孔隙率基于测得的涂层体积、测量的涂层质量、涂层组成和组分的已知密度来计算。计算的涂覆的涂层的初始孔隙率为60%,如表3中所示。

然后,使用imc压光机以8英寸直径辊,加热到80℃,以3000psi的压光压力和线速度0.2米/分钟将干燥的涂覆的箔压制至35%的目标孔隙率。压光至35%孔隙率的涂层的压制膜厚度(pft)为25微米,使用数字千分尺测得,如表4中所示。

压光的膜的柔性检验如实施例16中那样进行。结果包含于表3中。

压光的膜的剥离强度如实施例16中那样确定。分析四个带条的数据以确定以n/m的平均剥离强度和剥离强度的标准偏差,如表4中所示。

表3

用本发明的粘结剂体系(实施例16)制造的电极的涂覆和干燥的膜性质与用nmp中的pvdf(实施例19)制造的电极相比表现得更有利:本发明的粘结剂体系能够实现用于高容量能量电池的柔性电极,同时保持与pvdf/nmp比较例相当的初始孔隙率。本发明的粘结剂体系与pvdf/nmp比较例相比能够实现用于高碳含量动力电池的改进的初始孔隙率,同时保持柔性。

表4

*一些内聚失效(>200n/m),仅记录粘附失效区域的剥离强度

*一些内聚失效(>100n/m),仅记录粘附失效区域的剥离强度

所有涂覆的电极被压光机压制,没有膜缺陷或破坏。以88:6:6(电化学活性材料与导电剂与粘结剂的干重量比)动力电池组合物进行的剥离强度在将涂层切割至基材后进行测量;否则胶带在压制的涂层的表面粘附失效。根据本发明的粘结剂配方的剥离强度超过nmp比较例和工业最小值,并且对于圆柱形和棱柱形单个电池是足够的。

实施例20:分散剂组合物的制备

在四颈圆底烧瓶中加入375.4克磷酸三乙酯(tep),该烧瓶配有机械搅拌桨叶、热电偶和回流冷凝器。将含有tep溶剂的烧瓶在氮气氛下加热至设定点120℃。将含有228.2克mma、244.9克eha、87.5克nvp、11.5克hea和11.5克maa的单体溶液在分开的容器中充分混合。制备12.9克trigonox131和61.1克tep的溶液并历经185分钟加入该烧瓶中。开始引发剂溶液5分钟后,开始加入单体溶液并历经180分钟加入。在引发剂和单体进料完成后,将单体滴液漏斗用14.4克tep漂洗。然后历经60分钟将4.3克trigonox131和61.2克tep的另一溶液加入。在该第二引发剂进料完成后,将引发剂滴液漏斗用57.9克tep漂洗。然后将反应保持在120℃下60分钟。在60分钟保持后,将反应冷却并倒入合适的容器。分散体组合物的最终测量的固体确定为51.16%固体。

实施例21:粘附促进剂组合物的制备

将磷酸三乙酯(1473.20克)加入玻璃容器并加热至60℃,同时在加热板上搅拌。然后,将粘附促进剂(solef5130pvdf,69.57克)历经30至60分钟缓慢加入,同时用磁力搅拌棒搅拌,直到粘附促进剂完全溶解。然后,一旦溶液冷却,将实施例5的分散剂组合物(22.146克)加入该溶液并混合。测得的该浆料的总非挥发性含量为5.16重量%。

实施例22:粘结剂分散体的制备

向塑料杯中加入磷酸三乙酯(57.64克),乙酰乙酸乙酯(17.03克),实施例1的分散剂分散体(14.22克),以及实施例20的分散剂分散体(7.03克)。用分散叶片搅拌该混合物,直到丙烯酸类完全并入溶剂中。然后,将聚偏二氟乙烯聚合物(pvdft-1,来自innermongolia3fwanhaofluorochemicalco.,ltd.,58.86克)历经30至60分钟缓慢加入,同时用分散叶片搅拌,直到pvdf完全分散到混合物中。测得的该浆料的总非挥发性含量为44.85%,并且pvdf:实施例1的分散剂:实施例的20分散剂的固体之比为85:10:5。

实施例23:碳分散体的制备

向塑料杯中加入磷酸三乙酯(41.99克)和乙酰乙酸乙酯(4.09克),实施例22的粘结剂分散体(20.63克),和实施例21的粘附促进剂组合物(73.48克)。将timcalsuperp炭黑(来自imerysgraphite&carbonbelgiumsa)(9.81克)历经5分钟缓慢加入,同时用分散叶片搅拌,直到碳完全并入分散体。

实施例24:浆料组合物的制备

将实施例23的碳分散体(30.00克)加入容器。将阴极活性粉末nmc-111(60.80克)以四份加入,每次得到的共混物在双不对称离心混合机在1000rpm下混合3分钟,以制造配制的浆料。该浆料的总非挥发性含量为72.0%。nmc-111:superp:粘结剂干燥固体的最终比例为93:3:4。

实施例25:电极的制备

两个具有不同的涂层厚度的正电极由实施例24的浆料组合物制备。对于每个电极,使用刮刀在预清洁的铝箔上通过刮涂配制的浆料来制备湿膜。将该湿膜在烤箱中加热至最大温度90℃至少10分钟。

冷却后,用千分尺以5次测量确定第一电极的平均干膜厚度为51微米。该干燥膜用压光机压至34微米的膜厚度,并且表现出的90度剥离强度为129.53n/m。

冷却后,用千分尺进行5次测量确定第一电极的平均干膜厚度为224微米。该干燥膜用压光机压至172微米的膜厚度,并且表现的90度剥离强度为39.15n/m。

冷却后,用千分尺以5次测量确定第二电极的平均干膜厚度为224微米。该干燥膜用压光机压至172微米的膜厚度,并且表现的90度剥离强度为39.15n/m。

如在实施例25中表现出的,本发明的浆料组合物能够实现厚涂层的生产。

实施例26:分散剂的制备

合成理论玻璃化转变温度(tg)为58℃的(甲基)丙烯酸类聚合物分散剂。下表列出了合成进料组分及加入量:

在环境温度下向配有搅拌器、回流冷凝器、温度计、加热套和氮气入口的合适的反应容器中加入进料1。然后将温度升至回流(~120℃),这时历经185分钟加入进料3的单体预混物。进料3开始加入5分钟后,历经180分钟加入进料2。进料2和3完成后,历经60分钟加入进料4,之后在回流下(~120℃)保持另外60分钟。之后,将反应温度冷却至40℃并加入进料5,之后静置30分钟的时间。由此形成的(甲基)丙烯酸类聚合物分散剂组合物的理论固体含量为52重量%。

实施例27:粘结剂分散体的制备

在塑料容器中加入299.2克三醋精和123.2克实施例26的(甲基)丙烯酸类共聚物分散剂组合物。将所得混合物用cowles叶片充分搅拌,同时保持适度的涡流。将该混合继续,同时将177.6克聚偏二氟乙烯粉末,pvdft-1(innermongoliawanhaofluorochemicalco.,ltd)以多个小份加入。在所有聚偏二氟乙烯粉末加入后继续混合另外20分钟。该分散体具有通过动态光散射法测得的351nm的体积加权平均粒度。

实施例28:含交联剂的粘结剂分散体的制备

向塑料容器中加入1.05克三聚氰胺交联剂(cymel303,可获自cytec,批次kzkgmp002)和50.0克实施例27的粘结剂分散体。将该混合物用双不对称混合机在2000rpm下搅拌5分钟。

实施例29:浆料组合物的制备

向塑料杯中加入三醋精(8.1克)和实施例28的粘结剂分散体(1.77克)。将导电碳litx200(0.63克)以两份加入,且每次之后的共混物在双不对称离心混合机中在2000rpm下混合5分钟。将阴极活性粉末nmc-111(19.5克)以两份加入,每次得到的组合接着在双不对称离心混合机中在2000rpm下混合5分钟以制造配制的浆料。该浆料的总非挥发性含量为70.0重量%,并且浆料在10s-1的剪切速率下的粘度为4942cp并且在100s-1的剪切速率下的粘度为760cp。

本领域技术人员将理解,根据以上公开,在不脱离本文描述和例示的广泛发明构思的情况下,可以进行多种修改和变型。因此,应当理解,前述公开内容仅是本申请的各种示例性方面的说明,并且本领域技术人员可以容易地做出各种修改和变型,这些修改和变型在本申请和所附权利要求书的精神和范围之内。

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