用于二次电池的粘结剂、制备方法、用途、正极活性材料、正极片、二次电池及用电设备与流程

本技术涉及电池，特别是涉及用于二次电池的粘结剂、制备方法、用途、正极活性材料、正极片、二次电池及用电设备。

背景技术：

1、随着现代科技的发展，锂离子电池因其具有能量密度高、循环寿命长、环保性好等优点，被认为是绿色环保电池的首选。锂离子电池可广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，以及电动车、电动工具、军事装备和航空航天等多个领域。

2、锂离子电池正极粘结剂多采用聚偏二氟乙烯(pvdf)，该粘结剂粘结效果好，结构稳定，但功能较为单一，随着锂离子电池的不断推广使用，对正极粘结剂提出了越来越多的要求，亟待开发新的粘结剂，以提高其应用于二次电池时提高二次电池的可靠性。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术主要解决的技术问题是提供一种用于二次电池的粘结剂、制备方法、用途、正极活性材料、正极片、二次电池及用电设备，用于二次电池的粘结剂能够提高电池的保液能力，从而改善因电解液不足所导致的二次电池性能的恶化，提高二次电池的可靠性。

2、为解决上述技术问题，本技术采用的一个技术方案是：提供一种用于二次电池的粘结剂，粘结剂包括：

3、

4、其中，r1、r2、r3各自独立地包括氢、碳原子数为1-6的直链或支链烷基；

5、r4包括无取代的碳原子数为1-6的直链或支链烷基；

6、m的数值范围为100-3000的整数；

7、n的数值范围为100-3000的整数。

8、本技术实施方式的技术方案中，用于二次电池的粘结剂，粘结剂中包括含碳酸基团的聚合单元，而碳酸基团与电解液中常用溶剂的官能团结构类似，基于相似相溶原理，本技术实施方式中的粘结剂与电解液的亲和能力增强，可以提高极片的吸液和保液能力，进而可以改善二次电池因为电解液不足所导致性能恶化的情况的发生，提高二次电池的可靠性。

9、在任意实施方式中，r1、r2、r3、r4各自独立地包括无取代的碳原子数为1-4的直链或支链烷基。本技术实施方式，r1、r2、r3、r4的取代基的碳原子数较小，合成过程副反应较小，产率较高；粘结剂的分子量较小，在正极浆料中有较好的分散性，浸润效果较好，提高了粘结剂保液能力，改善粘结效果。

10、在任意实施方式中，r1、r2、r3、r4各自独立地包括甲基、乙基、正丁基或叔丁基，提高了粘结剂的粘结性、吸液和保液能力等，改善粘结效果。

11、在任意实施方式中，粘结剂包括：

12、

13、中的任意一种或几种，粘结剂易于制成，粘结性好、吸液和保液能力强，可以更好的用于二次电池，改善二次电池的可靠性。

14、在任意实施方式中，粘结剂的分子量在7×105-1×106范围。分子量在该范围内的粘结剂的粘结效果较好，保液能力较高。

15、本技术的第二方面还提供一种制备用于二次电池的粘结剂的方法，包括：将含有式(ii)和/或式(iii)的化合物的第一反应原料与含有偏二氟乙烯的第二反应原料聚合，形成式(i)的粘结剂；

16、

17、其中，r1、r2、r3各自独立地包括氢、碳原子数为1-6的直链或支链烷基；

18、r4包括碳原子数为1-6的直链或支链烷基；

19、m的数值范围为100-3000的整数；

20、n的数值范围为100-3000的整数。

21、本技术实施方式的技术方案中，提供一种制备上述用于二次电池的粘结剂的制备方法，通过聚合反应制备出用于二次电池的粘结剂。

22、在任意实施方式中，将含有式(ii)和/或式(iii)的化合物的第一反应原料与含有偏二氟乙烯的第二反应原料聚合，形成式(i)的粘结剂，包括：将含有式(ii)和/或式(iii)的化合物的第一反应原料聚合，生成聚合物a；将聚合物a与含有偏二氟乙烯的第二反应原料聚合，生成式(i)的粘结剂。本技术实施方式的技术方案中，提供一种形成非均聚的粘结剂的制备方法。

23、本技术的第三方面还提供一种聚合物用于粘结正极活性材料的用途，聚合物包括第一方面的用于二次电池的粘结剂，或/和第二方面的制备方法制备的用于二次电池的粘结剂。本技术实施方式的技术方案中，聚合物包括第一方面或/和第二方面制备的粘结剂，使得聚合物可以用于粘结正极活性材料，以便于形成正极片，使得正极片具有较好的吸液和保液能力。

24、在任意实施方式中，正极活性材料包括二次颗粒，粘结剂用于粘结一次颗粒形成二次颗粒。本技术实施方式的技术方案中，粘结剂的粘接能力较强，能够粘结一次颗粒形成二次颗粒，以形成正极活性材料。本技术实施例方式中的技术方案，粘结剂用于粘结一次颗粒形成二次颗粒，使得正极活性材料在循环初期部分正极活性物质无法发挥容量，随着循环的进行，一次颗粒之间的粘结剂被电解液充分浸润后，离子通道逐渐形成，原本无法发挥容量的部分活性物质逐渐被激活，从而弥补了正极活性材料在循环前期的衰减，可以提高正极活性材料的循环稳定性。

25、本技术的第四方面还提供一种正极活性材料，包括本技术第一方面的用于二次电池的粘结剂，或/和第二方面的制备方法制备的用于二次电池的粘结剂。本技术实施方式的技术方案中，正极活性材料中包含有第一方面用于二次电池的粘结剂或第二方面制备的粘结剂，该粘结剂粘接性强，便于提高正极活性材料的粒径，使得正极活性材料在初期循环过程中部分容量无法发挥，在后期循环过程中，粘结剂被电解液充分浸润后形成离子通道，原本无法发挥容量的部分活性物质逐渐释放容量，弥补正极活性材料在循环前期的衰减，从而提高二次电池的可靠性。

26、在任意实施方式中，正极活性材料包括二次颗粒，至少部分粘结剂位于一次颗粒之间。本技术实施方式的技术方案中，正极活性材料的一次颗粒通过粘结剂粘结形成二次颗粒，二次颗粒的粒径相对于一次颗粒的粒径增大，导致正极活性材料极化相对较大，正极活性材料的首次充放电效率较低，在循环初期部分活性物质无法发挥容量。随着循环的进行，一次颗粒之间的粘结剂被电解液充分浸润后，离子通道逐渐形成，使得原本紧密粘接的一次颗粒间隙增大，原本无法发挥容量的部分活性物质逐渐被激活，从而弥补了正极活性材料在循环前期的衰减。从而表现出容量进一步提高，出现循环前期衰减较小、无衰减甚至容量上升的情况，可以提高正极活性材料的循环稳定性。

27、在任意实施方式中，一次颗粒包括磷酸铁锂材料、钴酸锂、镍钴锰酸锂、富锂锰基正极材料或钛酸锂中的任意一种或几种。本技术实施方式的技术方案中，粘结剂用于改善正极活性材料为磷酸铁锂材料、钴酸锂、镍钴锰酸锂、富锂锰基正极材料或钛酸锂或任意几者的组合在循环前期的衰减情况。

28、本技术的第五方面还提供一种正极极片，正极极片包括本技术第四方面的正极活性材料，或/和第一方面的用于二次电池的粘结剂，或/和第二方面的制备方法制备的用于二次电池的粘结剂。本技术实施例方式的技术方案中，当正极片中包含上述正极活性材料时，至少具有和第四方面正极活性材料具有相同的优势。在包含有第一方面的用于二次电池的粘结剂或/和第二方面制备方法制备的粘结剂时，至少具有和上述粘结剂具有相同的优势。

29、本技术的第六方面还提供一种二次电池，包括本技术第五方面的正极极片。由于本技术的二次电池包括本技术第五方面提供的正极片，因而至少具有与正极片相同的优势。

30、本技术的第七方面还提供一种用电设备，包括本技术第六方面的二次电池。由于本技术第六方面的用电设备包括本技术提供的二次电池，因而至少具有与二次电池相同的优势。

31、本技术的有益效果是：区别于现有技术，本技术实施方式的技术方案中，用于二次电池的粘结剂，粘结性能较好，粘结剂中包括含碳酸基团的聚合单元，而碳酸基团与电解液中常用溶剂的官能团结构类似，基于相似相溶原理，本技术实施例方式中的粘结剂与电解液的亲和能力增强，可以提高极片的吸液和保液能力，进而可以改善二次电池因为电解液不足所导致性能恶化的情况的发生，提高二次电池的可靠性。

技术特征：

1.一种用于二次电池的粘结剂，其特征在于，粘结剂包括：

2.根据权利要求1所述的用于二次电池的粘结剂，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的用于二次电池的粘结剂，其特征在于，

4.根据权利要求1-3任一项所述的用于二次电池的粘结剂，其特征在于，

5.根据权利要求1-3任一项所述的用于二次电池的粘结剂，其特征在于，

6.一种制备权利要求1-5任一项所述的用于二次电池的粘结剂的方法，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的制备用于二次电池的粘结剂的方法，其特征在于，所述将含有式(ii)和/或式(iii)的化合物的第一反应原料与含有偏二氟乙烯的第二反应原料聚合，形成式(i)的化合物，包括：

8.一种聚合物用于粘结正极活性材料的用途，其特征在于，聚合物包括权利要求1-5任一项所述的用于二次电池的粘结剂，或/和权利要求6或7的制备方法制备的用于二次电池的粘结剂。

9.根据权利要求8所述的聚合物用于粘结正极活性材料的用途，其特征在于，正极活性材料包括二次颗粒，所述粘结剂用于粘结一次颗粒形成所述二次颗粒；或/和，

10.一种正极活性材料，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的用于二次电池的粘结剂，或/和权利要求6或7的制备方法制备的用于二次电池的粘结剂。

11.根据权利要求10所述的正极活性材料，其特征在于，正极活性材料包括二次颗粒，至少部分所述粘结剂位于一次颗粒之间。

12.根据权利要求10所述的正极活性材料，其特征在于，所述一次颗粒包括磷酸铁锂材料、钴酸锂、镍钴锰酸锂、富锂锰基正极材料或钛酸锂中的任意一种或几种。

13.一种正极极片，其特征在于，正极极片包括如权利要求8-12任一项所述的正极活性材料，或/和权利要求1-5任一项所述的粘结剂，或/和权利要求6或7所述的制备方法制备的粘结剂。

14.一种二次电池，其特征在于，包括权利要求13所述的正极极片。

15.一种用电设备，其特征在于，包括权利要求14所述的二次电池。

技术总结
本申请涉及电池技术领域，特别是涉及用于二次电池的粘结剂、制备方法、用途、正极活性材料、正极片、二次电池及用电设备。用于二次电池的粘结剂包括：其中，R<subgt;1</subgt;、R<subgt;2</subgt;、R<subgt;3</subgt;各自独立地包括氢、碳原子数为1‑6的直链或支链烷基；R<subgt;4</subgt;包括碳原子数为1‑6的直链或支链烷基。粘结剂含碳酸基团的聚合单元，可以提高极片的吸液和保液能力。

技术研发人员：林江辉,赵延杰
受保护的技术使用者：宁德时代新能源科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5