CN112920354A - 嵌段聚合物和锂化及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种嵌段聚合物和锂化嵌段聚合物及其制备方法和应用。本申请中,嵌段聚合物具有B‑C‑B‑A所示的结构,其中,A表示聚合物嵌段A,B表示聚合物嵌段B,和C表示聚合物嵌段C;所述聚合物嵌段A由烯基甲酸单体聚合而成;所述聚合物嵌段B由芳香基乙烯单体聚合而成;所述聚合物嵌段C由丙烯酸酯单体聚合而成。本申请所述的嵌段聚合物可作为锂离子电池粘结剂使用。

Description

嵌段聚合物和锂化及其制备方法和应用
技术领域
本发明实施例涉及锂离子电池领域,特别涉及嵌段聚合物和锂化嵌段聚合物及其制备方法和应用。
背景技术
负极粘结剂是锂离子电池中重要的辅助功能材料之一,是电极内部力学性能主要的来源,其主要作用是将活性物质与活性物质,集流体与活性物质粘结在一起。传统的负极粘结剂主要是苯乙烯-丁二烯橡胶、丙烯酸聚合物或丙烯酸酯类聚合物等材料,这些材料具有虽具有较强的粘结力、较好的电化学稳定性,但是其不导电,容易造成负极内部阻抗增加,进而使得锂离子电池的快速充电性能变差。
为解决上述问题,现有技术中主要采用以下两种方法。第一,提高活性材料与粘结剂的亲和性。例如:授权公告号为JP5373388B2的专利文本中记载了一种对石墨粒子进行机械化学处理的方法,该方法使得石墨粒子表面具有亲水性,且粒径均匀,平均粒径缩小,表面的润湿性得到改善,对水性粘结剂的亲和性增加,有利于锂离子电池充电效率的提升。但该方法需要使用特殊的石墨粒子处理设备,成本较高,并且对于负极活性材料非石墨(例如硅)的电池体系无法起到相同的效果。
第二,使用导离子性能更好的粘结剂替代传统的粘结剂。例如:授权公告号为CN105489898B的专利文本中记载了一种能提高电池整体导电率的导电水性粘结剂,其包括石墨烯、碳纳米管、交联聚合物以及多价金属离子水溶性盐溶液,其中,石墨烯与碳纳米管分别与交联聚合物通过化学键键合形成三维导电网络结构,交联聚合物与多价金属离子水溶性盐溶液交联形成三维粘结网络结构。但由于该导电水性粘结剂主要为多种现有材料的组合,其组成复杂,制备该导电水性粘结剂所用的原材料成本较高,难以大规模推广,且该导电水性粘结剂应用于硅体系负极时存在不兼容的问题。
此外,发明人在研究中发现,现有技术中鲜有通过从分子结构设计角度改进负极粘结剂,并使锂离子电池快速充电性能提高的记载。
发明内容
本发明实施方式的目的在于提供一种嵌段聚合物和锂化嵌段聚合物及其制备方法和应用。
为解决上述技术问题,本发明第一方面提供了一种嵌段聚合物,所述嵌段聚合物具有B-C-B-A所示的结构,其中,A表示聚合物嵌段A,B表示聚合物嵌段B,和C表示聚合物嵌段C;
所述聚合物嵌段A由烯基甲酸单体聚合而成;
所述聚合物嵌段B由芳香基乙烯单体聚合而成;
所述聚合物嵌段C由丙烯酸酯单体聚合而成。
在一些优选的方案中,所述聚合物嵌段A的聚合度为10~50,所述聚合物嵌段B的聚合度为200~500,所述聚合物嵌段C的聚合度为400~1000。
在一些优选的方案中,所述烯基甲酸单体的结构为
Figure BDA0002920952330000021
其中,R11、R12独立地为氢或C1~4烷基,所述C1~4烷基选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基或叔丁基;优选地,所述烯基甲酸为丙烯酸。
在一些优选的方案中,所述芳香基乙烯单体结构为
Figure BDA0002920952330000022
其中,R21、R22、R23、R24、R25、R26独立地为氢或C1~4烷基,所述C1~4烷基选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基或叔丁基;优选地,R21、R22、R23、R24、R25、R26为氢或甲基,更优选地,所述芳香基乙烯为苯乙烯。
在一些优选的方案中,所述丙烯酸酯单体的结构为
Figure BDA0002920952330000023
其中,R31为直链或含支链的C1~10烷基;更优选地,R31为直链或含支链的C4~8烷基,进一步优选地,R31
Figure BDA0002920952330000024
本发明所述嵌段聚合物可通过本领域常规的分步加料聚合法制备,所述分步加料聚合法为根据所述嵌段聚合物的具体嵌段结构,分步加入各聚合物嵌段A、聚合物嵌段B或聚合物嵌段C,实现各聚合物嵌段的分步聚合。
本发明第二方面提供了上述嵌段聚合物的制备方法,所述制备方法包括步骤:取聚合物嵌段C-B-A和聚合物嵌段B进行聚合反应,获得所述嵌段聚合物;其中,A表示所述聚合物嵌段A,B表示所述聚合物嵌段B,C表示所述聚合物嵌段C。
在一些优选的方案中,所述聚合物嵌段C-B-A由下述方法制备获得,所述的方法包括步骤:取聚合物嵌段B-A和聚合物嵌段C进行聚合反应,获得嵌段聚合物C-B-A,所述聚合物嵌段C-B-A中,A表示所述聚合物嵌段A,B表示所述聚合物嵌段B,C表示所述聚合物嵌段C。
在一些优选的方案中,所述聚合物嵌段B-A由下述方法制备获得,所述的方法包括步骤:取所述聚合物嵌段B和所述聚合物嵌段A进行聚合反应,获得嵌段聚合物B-A,所述聚合物嵌段B-A中,A表示所述聚合物嵌段A,B表示所述聚合物嵌段B。
在一些优选的方案中,上述聚合反应在RAFT试剂和引发剂存在下进行。
具体地,所述嵌段聚合物的制备方法包括步骤:(1)在RAFT试剂和引发剂存在下,所述聚合物嵌段A和所述聚合物嵌段B发生聚合反应,获得聚合物嵌段B-A;(2)在RAFT试剂和引发剂存在下,所述聚合物嵌段C和所述聚合物嵌段B-A发生聚合反应,获得聚合物嵌段C-B-A;(3)在RAFT试剂和引发剂存在下,所述聚合物嵌段B和所述聚合物嵌段C-B-A反应,获得所述嵌段聚合物。
本发明第三方面提供了一种锂化嵌段聚合物,所述锂化嵌段聚合物为前述嵌段聚合物的锂化产物。
在一些优选的方案中,所述锂化嵌段聚合物具有通式(Ⅰ)所示的结构;
Figure BDA0002920952330000031
其中,n为10~50;x为200~500;y为400~1000;z为200~500;
R41为C4~8烷基;优选地,R41
Figure BDA0002920952330000032
R42和R43为苯基或C1~4烷基取代的苯基,所述C1~4烷基的苯基选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基或叔丁基取代的苯基;优选地,R42和R43为苯基。
在一些优选的方案中,所述锂化嵌段聚合物为
Figure BDA0002920952330000041
其中,n为10~50;x为200~500;y为400~1000;z为200~500。
本发明第四方面提供了一种锂化嵌段聚合物的制备方法,所述制备方法包括步骤:
(1)取聚丙烯酸-苯乙烯-丙烯酸异辛酸酯(PAA-PSt-PEHA)和苯乙烯单体进行聚合反应,获得聚丙烯酸-苯乙烯-丙烯酸异辛酸酯-苯乙烯(PAA-PSt-PEHA-PSt);和
(2)用氢氧化锂处理聚丙烯酸-苯乙烯-丙烯酸异辛酸酯-苯乙烯(PAA-PSt-PEHA-PSt),获得所述锂化嵌段聚合物;
Figure BDA0002920952330000042
其中,步骤(1)和步骤(2)中,n为10~50,x为200~500,y为400~1000,步骤(2)中,z为200~500。
步骤(1)中,所述聚丙烯酸-苯乙烯-丙烯酸异辛酸酯-苯乙烯(PAA-PSt-PEHA-PSt)和所述苯乙烯单体的质量比优选为(0.01~0.3):1;更优选为(0.02~0.27):1。
步骤(1)中,所述聚合反应优选在引发剂存在下进行,所述引发剂优选为过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸铵。
步骤(1)中,所述聚合反应的温度优选为50~90℃,更优选为60~80℃。
步骤(1)中,所述聚合反应的时间优选为2~8小时。
步骤(1)中,所述聚合反应后还包括使用去离子水洗涤聚合反应产物聚丙烯酸-苯乙烯-丙烯酸异辛酸酯-苯乙烯(PAA-PSt-PEHA-PSt)至pH为3~6。
步骤(2)中,所述氢氧化锂优选为氢氧化锂的水溶液,所述氢氧化锂水溶液中,氢氧化锂的质量分数优选为5%-15%。
步骤(1)中,所述聚丙烯酸-苯乙烯-丙烯酸异辛酸酯(PAA-PSt-PEHA)的制备包括步骤:
(A)取聚丙烯酸-苯乙烯(PAA-PSt)和丙烯酸异辛酯单体进行聚合反应,获得聚丙烯酸-苯乙烯-丙烯酸异辛酸酯(PAA-PSt-PEHA);
Figure BDA0002920952330000051
其中,步骤(A)中,n为10~50;x为200~500;y为400~1000。
步骤(A)中,所述聚丙烯酸-苯乙烯(PAA-PSt)和所述丙烯酸异辛酯的质量比优选为(0.6~0.9):1;更优选为(0.6~0.7):1。
步骤(A)中,所述聚合反应优选在引发剂存在下进行,所述引发剂优选为过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸铵;例如:过硫酸钾。
步骤(A)中,所述聚合反应的温度优选为50~90℃,更优选为60~80℃。
步骤(A)中,所述聚合反应的时间优选为2~8小时,更优选为2~6小时。
步骤(A)中,所述聚丙烯酸-苯乙烯(PAA-PSt)的制备包括步骤:
(Ⅰ)取聚丙烯酸和苯乙烯单体进行聚合反应,获得聚丙烯酸-苯乙烯(PAA-PSt);
Figure BDA0002920952330000052
其中,n为10~50;x为200~500。
步骤(Ⅰ)中,所述聚丙烯酸和所述苯乙烯单体的质量比优选为1:(3~90);更优选为1:(5~75)。
步骤(Ⅰ)中,所述聚合反应优选在引发剂存在下进行,所述引发剂优选为过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸铵。
步骤(Ⅰ)中,所述聚合反应的温度优选为50~90℃,更优选为60~80℃。
步骤(Ⅰ)中,所述聚合反应的时间优选为2~10小时,更优选为2~8小时。
步骤(Ⅰ)中,所述聚丙烯酸的制备方法不作限定,但优选地:所述聚丙烯酸的制备方法为在RAFT试剂和引发剂存在下,丙烯酸单体进行聚合反应即的所述的聚丙烯酸;所述聚合反应中,所述RAFT试剂、所述引发剂和所述丙烯酸单体的质量比优选为(0.5~1.0):(0.2~0.5):(10~20);所述聚合反应的温度优选为50~90℃,更优选为60~80℃;所述聚合反应的时间优选为10~22小时,更优选为12~20小时;所述引发剂优选为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵;所述RAFT试剂优选为
Figure BDA0002920952330000061
其中,R为异丙酸基、乙酸基、2-氰基乙酸基或2-氨基乙酸基;Z为C4~12烷基、C4~12烷硫基、苯基或苄基,例如:2-巯基-S-硫代苯甲酰乙酸。
本发明第四方面提供了上述锂化嵌段聚合物作为锂离子电池粘结剂的用途。
在不违背本领域常识的基础上,上述各优选条件,可任意组合,即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明提供的锂化嵌段聚合物,和现有技术相比,至少具有下述优点:
(1)本发明从分子结构设计角度,提供了一种锂化嵌段聚合物,其具有较好的导离子能力,有利于降低电极内部阻抗。
(2)本发明的锂化嵌段聚合物成本低廉,同时兼容多种负极体系,且易于规模推广。
(3)使用本发明的锂化嵌段聚合物作为粘结剂,其粘结性更好,制备的锂离子电池负极剥离强度更高。
(4)使用本发明的锂化嵌段聚合物作为粘结剂,制备的锂离子电池具有更优的快速充电能力,更优的低温放电能力,并且高温下产气更少。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合具体实施例对本发明的各实施方式进行详细的阐述。应理解,然而,本领域的普通技术人员可以理解,在本发明各实施方式中,为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是,即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改,也可以实现本申请所要求保护的技术方案。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照常规条件,或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明,否则百分比和份数按重量计算。
实施例1锂化聚丙烯酸-苯乙烯-丙烯酸异辛酸酯-苯乙烯(PAA-PSt-PEHA-PSt)的制备
步骤一:聚丙烯酸(PAA)的制备
Figure BDA0002920952330000071
称取1.0g 2-巯基-S-硫代苯甲酰乙酸(分子量为212.3g/mol)、3.0~17.0g精制丙烯酸单体混合,倒入500mL的三口烧瓶中,另外称取0.2~0.5g过硫酸钾,溶于5-10g去离子水中于低温保存备用,置于水浴锅上加入磁子于常温下搅拌溶解,随后通氮气30min以除去其中的氧气,升温至60~80℃,加入前述的过硫酸钾水溶液反应12~20小时,即得所述的聚丙烯酸(PAA)的制备。
步骤二:聚丙烯酸-苯乙烯(PAA-PSt)的制备
Figure BDA0002920952330000072
称取98.0~245.0g苯乙烯单体,通过注射器缓慢加入到步骤一反应后的烧瓶中,在60~80℃下继续反应2~8小时,即得所述的聚丙烯酸-苯乙烯(PAA-PSt)。
步骤三:聚丙烯酸-苯乙烯-丙烯酸异辛酯(PAA-PSt-PEHA)的制备
Figure BDA0002920952330000073
称取347.0~866.0g丙烯酸异辛酯单体,通过注射器缓慢加入到步骤二反应后的烧瓶中,在60~80℃下继续反应2~6h,即得所述的聚丙烯酸-苯乙烯-丙烯酸异辛酯(PAA-PSt-PEHA)。
步骤四:聚丙烯酸-苯乙烯-丙烯酸异辛酯-苯乙烯(PAA-PSt-PEHA-PSt)的制备
Figure BDA0002920952330000081
称取98.0~245.0g苯乙烯单体,通过注射器缓慢加入到步骤三反应后的烧瓶中,在60~80℃下继续反应2~8小时,去离子水洗涤反应后的产物至pH为3~6,即得所述的聚丙烯酸-苯乙烯-丙烯酸异辛酯-苯乙烯(PAA-PSt-PEHA-PSt)。
步骤五:锂化聚丙烯酸-苯乙烯-丙烯酸异辛酯-苯乙烯(PAA-PSt-PEHA-PSt)的制备
Figure BDA0002920952330000082
取500g的步骤四所得的聚丙烯酸-苯乙烯-丙烯酸异辛酯-苯乙烯(PAA-PSt-PEHA-PSt),15~25g质量分数为5%-15%的氢氧化锂溶液(含氢氧化锂0.75~3.75g),300rpm/h的转速搅拌反应60分钟,即得所述的锂化聚丙烯酸-苯乙烯-丙烯酸异辛酯-苯乙烯(PAA-PSt-PEHA-PSt)。
实施例2锂离子电池的制备
使用实施例1制备的锂化聚丙烯酸-苯乙烯-丙烯酸异辛酯-苯乙烯(PAA-PSt-PEHA-PSt)作为电池粘结剂制备1Ah的软包电池。
正极极片的制备
按96:2:2的质量比混合正极活性材料NCM811、导电碳黑Super-P和粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF),然后将它们分散在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中,得到正极浆料,所得正极浆料。将浆料均匀涂布在铝箔的两面上,经过烘干、压延和真空80°干燥,并用超声波焊机焊上铝制引出线后得到正极板,极板的厚度在120~150μm。
负极极片的制备
按95:2:2:1的质量比混合复合负极活性材料(98%人造石墨+2%硅氧负极)、导电碳黑Super-P、实施例1制备的锂化聚丙烯酸-苯乙烯-丙烯酸异辛酯-苯乙烯(PAA-PSt-PEHA-PSt)和增稠剂羧甲基纤维素钠,然后将它们分散在去离子水中,得到负极浆料。将浆料涂布在铜箔的两面上,经过烘干、压延和真空干燥,并用超声波焊机焊上镍制引出线后得到负极板,极板的厚度在80~100μm。
电芯的制备
在正极板和负极板之间放置厚度为20μm的隔膜,然后将正极板、负极板和隔膜组成的三明治结构进行卷绕,再将卷绕体压扁后放入铝箔包装袋,在85℃下真空烘烤48h,得到待注液的电芯。
电芯注液化成
在手套箱中将电解液注入电芯中,经真空封装,静止24h。然后按以下步骤进行首次充电的常规化成:0.02C恒流充电到3.05V,0.05C恒流充电至3.75V,0.2C恒流充电至4.05V,真空封口。然后进一步以0.33C的电流恒流充电至4.2V,常温搁置24小时后,以0.2C的电流恒流放电至3.0V。
实施例3按照与实施例2相同的方法制备锂离子电池,差别在于负极极片制备中,所用负极活性材料为人造石墨。
对比例1应用传统SBR粘结剂制备锂离子电池
正极极片的制备
按96:2:2的质量比混合正极活性材料NCM811、导电碳黑Super-P和粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF),然后将它们分散在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中,得到正极浆料,所得正极浆料。将浆料均匀涂布在铝箔的两面上,经过烘干、压延和真空80°干燥,并用超声波焊机焊上铝制引出线后得到正极板,极板的厚度在120~150μm。
负极极片的制备
按95:2:2:1的质量比混合复合负极活性材料(98%人造石墨+2%硅氧负极)、导电碳黑Super-P、SBR和增稠剂羧甲基纤维素钠,然后将它们分散在去离子水中,得到负极浆料。将浆料涂布在铜箔的两面上,经过烘干、压延和真空干燥,并用超声波焊机焊上镍制引出线后得到负极板,极板的厚度在80~100μm。
电芯的制备
在正极板和负极板之间放置厚度为20μm的隔膜,然后将正极板、负极板和隔膜组成的三明治结构进行卷绕,再将卷绕体压扁后放入铝箔包装袋,在85℃下真空烘烤48h,得到待注液的电芯。
电芯注液化成
在手套箱中将电解液注入电芯中,经真空封装,静止24小时。然后按以下步骤进行首次充电的常规化成:0.02C恒流充电到3.05V,0.05C恒流充电至3.75V,0.2C恒流充电至4.05V,真空封口。然后进一步以0.33C的电流恒流充电至4.2V,常温搁置24小时后,以0.2C的电流恒流放电至3.0V。
对比例2按照与对比例1相同的方法制备锂离子电池,差别在于负极极片制备中,所用负极活性材料为人造石墨。
测试例1聚丙烯酸-苯乙烯-丙烯酸异辛酸酯-苯乙烯(PAA-PSt-PEHA-PSt)的表征
取0.01g聚丙烯酸-苯乙烯-丙烯酸异辛酸酯-苯乙烯溶解在5ml四氢呋喃溶剂中,用凝胶渗透色谱仪测定其分子量和分子量分布曲线,结果见表1。
表1
Figure BDA0002920952330000101
测试例2锂离子电池性能测试
(1)快速充电能力测试
25℃下,采用2C的倍率对实施例和对比例制备的电池进行恒流充电测试,计算其倍率充电容量保持率,电池在2C的倍率充电保持率=电池在2C的倍率下充电后放出的容量/电池在1/3C的倍率下充电后放出的容量,所得结果见表2。
表2
Figure BDA0002920952330000102
(2)剥离强度测试
将实施例和对比例制成的负极极片裁切成2cm×10cm宽的长条,在同样尺寸的长方形不锈钢板上贴上同样尺寸的3M VHB双面胶带(贴之前用酒精擦拭干净),用一定重量的辊轮来回滚压三次,使胶带与钢板紧密贴合,再将极片(活性物质面)与胶带另一面精准贴合,用辊轮同样滚压三次,最后置于万能材料试验机中测试剥离强度。
将钢板一段置于机器下方夹具,钢板与地面垂直夹紧,从下方轻轻撕开至极片中间位置,180°弯曲至机器上方夹具夹紧,控制机器调节上夹具位置,打开测试软件,设置好测试条件为拉伸速率50mm/min,将初始参数全部归零,开启测试。所得结果见表3。
表3
Figure BDA0002920952330000111
(3)高温产气性能测试
将实施例和对比例制备的电池称量初始重量和初始体积(排水法测量),后置于60℃环境中静置,每隔7天取出,降至常温测量体积,计算体积增长率,每次测量完后再放回60℃中,并且以0.03C的电流充电,直至28天结束。所得结果见表4。
表4
Figure BDA0002920952330000112
(4)低温放电能力测试
取实施例和对比例制备的电池,测定其-20℃下的放电容量保持率:25℃下,将分容后满电态的电池以1C放电到3.0V,初次放电容量记为DC(25℃)。后25℃下以1C恒流恒压充到4.2V,截止电流0.05C。后降温到-20℃搁置4小时,再以1C放电到3.0V,记录放电容量DC(-20℃)。-20℃下放电容量保持率=100%*DC(-20℃)/DC(25℃)。所得结果见表5。
表5
Figure BDA0002920952330000121
本领域的普通技术人员可以理解,上述各实施方式是实现本发明的具体实施例,而在实际应用中,可以在形式上和细节上对其作各种改变,而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (18)

1.一种嵌段聚合物,其特征在于,所述嵌段聚合物具有B-C-B-A所示的结构,其中,A表示聚合物嵌段A,B表示聚合物嵌段B,C表示聚合物嵌段C;
所述聚合物嵌段A由烯基甲酸单体聚合而成;
所述聚合物嵌段B由芳香基乙烯单体聚合而成;
所述聚合物嵌段C由丙烯酸酯单体聚合而成。
2.根据权利要求1所述的嵌段聚合物,其特征在于,所述烯基甲酸单体的结构为
Figure FDA0002920952320000011
其中,R11、R12独立地为氢或C1~4烷基;
和/或,所述芳香基乙烯单体的结构为
Figure FDA0002920952320000012
其中,R21、R22、R23、R24、R25、R26独立地为氢或C1~4烷基;
和/或,所述丙烯酸酯单体的结构为
Figure FDA0002920952320000013
其中,R31为直链或含支链的C1~10烷基。
3.根据权利要求2所述的嵌段聚合物,其特征在于,所述烯基甲酸单体为丙烯酸;
和/或,所述芳香基乙烯单体为苯乙烯;
和/或,所述丙烯酸酯单体的结构为
Figure FDA0002920952320000014
其中,R31为直链或含支链的C4~8烷基。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的嵌段聚合物,其特征在于,所述嵌段聚合物中,所述聚合物嵌段A的聚合度为10~50;
所述聚合物嵌段B的聚合度为200~500;
所述聚合物嵌段C的聚合度为400~1000。
5.一种嵌段聚合物的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括步骤:(1)在RAFT试剂和引发剂存在下,所述聚合物嵌段A和所述聚合物嵌段B发生聚合反应,获得聚合物嵌段B-A;(2)在RAFT试剂和引发剂存在下,所述聚合物嵌段C和所述聚合物嵌段B-A发生聚合反应,获得聚合物嵌段C-B-A;(3)在RAFT试剂和引发剂存在下,所述聚合物嵌段B和所述聚合物嵌段C-B-A反应,获得所述嵌段聚合物。
6.一种锂化嵌段聚合物,其特征在于,所述锂化嵌段聚合物为权利要求1~4中任一项所述嵌段聚合物的锂化产物。
7.根据权利要求6所述的锂化嵌段聚合物,其特征在于,所述锂化嵌段聚合物具有通式(Ⅰ)所示的结构;
Figure FDA0002920952320000021
其中,n为10~50;x为200~500;y为400~1000;z为200~500;R41为C4~8烷基;R42和R43为苯基或C1~4烷基取代的苯基。
8.根据权利要求6所述的锂化嵌段聚合物,其特征在于,所述锂化嵌段为
Figure FDA0002920952320000022
其中,n为10~50;x为200~500;y为400~1000;z为200~500。
9.一种锂化嵌段聚合物的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括步骤:
(1)取聚丙烯酸-苯乙烯-丙烯酸异辛酸酯(PAA-PSt-PEHA)和苯乙烯单体进行聚合反应,获得聚丙烯酸-苯乙烯-丙烯酸异辛酸酯-苯乙烯(PAA-PSt-PEHA-PSt);和
(2)用氢氧化锂处理聚丙烯酸-苯乙烯-丙烯酸异辛酸酯-苯乙烯(PAA-PSt-PEHA-PSt),获得所述锂化嵌段聚合物;
Figure FDA0002920952320000023
Figure FDA0002920952320000031
其中,步骤(1)和步骤(2)中,n为10~50;x为200~500;y为400~1000;步骤(2)中,z为200~500。
10.根据权利要求9所述的制备方法,其特征在于,所述聚丙烯酸-苯乙烯-丙烯酸异辛酸酯-苯乙烯(PAA-PSt-PEHA-PSt)和所述苯乙烯单体的质量比为(0.01~0.3):1;
和/或,步骤(1)中,所述聚合反应在引发剂存在下进行;
和/或,步骤(1)中,所述聚合反应的温度为50~90℃;
和/或,步骤(1)中,所述聚合反应的时间为2~8小时;
和/或,步骤(1)中,所述聚合反应后还包括使用去离子水洗涤聚合反应产物至pH为3~6。
和/或,步骤(2)中,所述氢氧化锂为氢氧化锂的水溶液,所述氢氧化锂水溶液中,氢氧化锂的质量分数为5%-15%。
11.根据权利要求9所述的制备方法,其特征在于,所述聚丙烯酸-苯乙烯-丙烯酸异辛酸酯(PAA-PSt-PEHA)的制备方法包括步骤:
(A)取聚丙烯酸-苯乙烯(PAA-PSt)和丙烯酸异辛酯单体进行聚合反应,获得聚丙烯酸-苯乙烯-丙烯酸异辛酸酯(PAA-PSt-PEHA);
Figure FDA0002920952320000032
其中,步骤(A)中,n为10~50;x为200~500。
12.根据权利要求11所述的制备方法,其特征在于,步骤(A)中,所述聚丙烯酸-苯乙烯(PAA-PSt)和所述丙烯酸异辛酯的质量比为(0.6~0.9):1;
和/或,步骤(A)中,所述聚合反应在引发剂存在下进行;
和/或,步骤(A)中,所述聚合反应的温度为50~90℃;
和/或,步骤(A)中,所述聚合反应的时间为2~8小时。
13.根据权利要求11所述的制备方法,其特征在于,所述聚丙烯酸-苯乙烯(PAA-PSt)的制备包括步骤:
(Ⅰ)取聚丙烯酸和苯乙烯单体进行聚合反应,获得聚丙烯酸-苯乙烯(PAA-PSt);
Figure FDA0002920952320000041
其中,n为10~50;x为200~500。
14.根据权利要求13所述的制备方法,其特征在于,步骤(Ⅰ)中,所述聚丙烯酸和所述苯乙烯单体的质量比为1:(3~90);
和/或,步骤(Ⅰ)中,所述聚合反应在引发剂存在下进行;
和/或,步骤(Ⅰ)中,所述聚合反应的温度为50~90℃;
和/或,步骤(Ⅰ)中,所述聚合反应的时间为2~10小时。
15.根据权利要求13所述的制备方法,其特征在于,所述聚丙烯酸的制备方法为在RAFT试剂和引发剂存在下,丙烯酸单体进行聚合反应即得所述的聚丙烯酸。
16.根据权利要求15所述的制备方法,其特征在于,所述聚合反应中,所述RAFT试剂、所述引发剂和所述丙烯酸单体的质量比为(0.5~1.0):(0.2~0.5):(10~20);
和/或,所述聚合反应的温度为50~90℃;
和/或,所述聚合反应的时间为10~22小时;
和/或,所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸铵;
和/或,所述RAFT试剂为所述RAFT试剂优选为
Figure FDA0002920952320000042
其中,R为异丙酸基、乙酸基、2-氰基乙酸基或2-氨基乙酸基;Z为C4~12烷基、C4~12烷硫基、苯基或苄基。
17.一种嵌段聚合物作为锂离子电池粘结剂的用途。
18.一种锂化嵌段聚合物作为锂离子电池粘结剂的用途。
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