CN117223116A - 用于锂离子电储存装置的电极粘合剂和浆料组合物 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种粘合剂组合物,其包括:(a)至少一种含氟聚合物,所述至少一种含氟聚合物包括偏氟乙烯的残基;(b)一种或多种(甲基)丙烯酸聚合物;以及(c)有机介质,所述有机介质包括磷酸三烷基酯溶剂。还公开了浆料组合物、电极和电储存装置。
Description
技术领域
本公开涉及可以在制造用于如电池等电储存装置的电极时使用的含氟聚合物粘合剂组合物和浆料。
背景技术
电子工业有一种趋势是生产由更小且更轻的电储存装置,如电池供电的更小的装置。具有负电极(如包含碳质材料作为电化学活性材料的电极)和正电极(如包含锂金属氧化物作为电化学活性材料的电极)的电储存装置可以提供相对高的功率和较低的重量。如聚偏氟乙烯(PVDF)等含氟聚合物由于其优异的电化学电阻已被发现是用于形成将在电储存装置中使用的电极的有用粘合剂。通常,PVDF含氟聚合物溶解在有机溶剂中,并且电极材料与溶液组合以形成浆料,所述浆料被施加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,以便在有机溶剂蒸发时在电极材料颗粒与金属箔或网之间提供良好的粘附性。目前,选择的有机溶剂是N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)。溶解在NMP中的PVDF粘合剂提供电极组合物中所有活性成分的优异粘附性和互连性。结合的成分能够在充电和放电循环期间承受很大的体积膨胀和收缩,而不会失去电极内的互连性。电极中活性成分的互连性在电池性能中极其重要,特别是在充电和放电循环期间,因为电子必须移动通过电极,并且锂离子迁移率要求电极内颗粒之间的互连性。不幸的是,NMP是有毒物质,并且会带来健康和环境问题。
替代NMP的技术已经开发出来。然而,为了使替代技术有用,其必须与当前的制造实践相兼容,并提供中间产品和最终产品的期望性质。一些常见的标准包含适合于促进良好应用性质的浆料粘度、电极内的足够互连性、对底层基材足够的粘附性、以及用于所得电极涂层到电池电解质的粘合剂的足够耐久性。
附图说明
图1是示出了在实例部分制备的正电极浆料组合物在一定剪切速率范围内的粘度的图,并且示出了初始样品和老化样品在一定剪切速率范围内的粘度。
图2是示出了流变测量结果的图,其示出了在实例部分制备的粘合剂在10s-1剪切速率下的粘度。
发明内容
本公开提供了一种粘合剂组合物,其包括:(a)至少一种含氟聚合物,所述至少一种含氟聚合物包括偏氟乙烯的残基;以及(b)一种或多种(甲基)丙烯酸聚合物,所述一种或多种(甲基)丙烯酸聚合物包括包含以下的残基的结构单元:(i)40重量%至80重量%的在烷基中含有1个至3个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯;(ii)18重量%至48重量%的在烷基中含有4个至18个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯;(iii)0.1重量%至10重量%的羟烷基酯;(iv)0重量%至10重量%的α,β-烯属不饱和羧酸;以及(v)0重量%至20重量%的包括杂环基的烯属不饱和单体,所述重量%基于包括所述一种或多种(甲基)丙烯酸聚合物的总单体重量;以及(c)有机介质,所述有机介质包括磷酸三烷基酯溶剂。
本公开还提供了一种浆料组合物,其包括:粘合剂组合物,所述粘合剂组合物包括:(a)至少一种含氟聚合物,所述至少一种含氟聚合物包括偏氟乙烯的残基;以及(b)一种或多种(甲基)丙烯酸聚合物,所述一种或多种(甲基)丙烯酸聚合物包括包含以下的残基的结构单元:(i)40重量%至80重量%的在烷基中含有1个至3个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯;(ii)18重量%至48重量%的在烷基中含有4个至18个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯;(iii)0.1重量%至10重量%的羟烷基酯;(iv)0重量%至10重量%的α,β-烯属不饱和羧酸;以及(v)0重量%至20重量%的包括杂环基的烯属不饱和单体,所述重量%基于包括所述一种或多种(甲基)丙烯酸聚合物的总单体重量;以及(c)有机介质,所述有机介质包括磷酸三烷基酯溶剂;以及电化学活性材料。
本公开进一步提供了一种浆料组合物,其包括:粘合剂组合物,所述粘合剂组合物包括:(a)至少一种含氟聚合物,所述至少一种含氟聚合物包括偏氟乙烯的残基;以及(b)一种或多种(甲基)丙烯酸聚合物,所述一种或多种(甲基)丙烯酸聚合物包括包含以下的残基的结构单元:(i)40重量%至80重量%的在烷基中含有1个至3个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯;(ii)18重量%至48重量%的在烷基中含有4个至18个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯;(iii)0.1重量%至10重量%的羟烷基酯;(iv)0重量%至10重量%的α,β-烯属不饱和羧酸;以及(v)0重量%至20重量%的包括杂环基的烯属不饱和单体,所述重量%基于包括所述一种或多种(甲基)丙烯酸聚合物的总单体重量;以及(c)有机介质,所述有机介质包括磷酸三烷基酯溶剂;以及导电剂。
本公开还提供了一种电极,所述电极包括:(A)集电器;以及(B)所述集电器上的膜,其中所述膜包括:(1)电化学活性材料;以及(2)粘合剂,所述粘合剂包括:(a)至少一种含氟聚合物,所述至少一种含氟聚合物包括偏氟乙烯的残基;以及(b)一种或多种(甲基)丙烯酸聚合物,所述一种或多种(甲基)丙烯酸聚合物包括包含以下的残基的结构单元:(i)40重量%至80重量%的在烷基中含有1个至3个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯;(ii)18重量%至48重量%的在烷基中含有4个至18个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯;(iii)0.1重量%至10重量%的羟烷基酯;(iv)0重量%至10重量%的α,β-烯属不饱和羧酸;以及(v)0重量%至20重量%的包括杂环基的烯属不饱和单体,所述重量%基于包括所述一种或多种(甲基)丙烯酸聚合物的总单体重量。
本公开进一步提供了一种电储存装置,其包括:(a)电极,所述电极包括:(A)集电器;以及(B)所述集电器上的膜,其中所述膜包括:(1)电化学活性材料;以及(2)粘合剂,所述粘合剂包括:(a)至少一种含氟聚合物,所述至少一种含氟聚合物包括偏氟乙烯的残基;以及(b)一种或多种(甲基)丙烯酸聚合物,所述一种或多种(甲基)丙烯酸聚合物包括包含以下的残基的结构单元:(i)40重量%至80重量%的在烷基中含有1个至3个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯;(ii)18重量%至48重量%的在烷基中含有4个至18个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯;(iii)0.1重量%至10重量%的羟烷基酯;(iv)0重量%至10重量%的α,β-烯属不饱和羧酸;以及(v)0重量%至20重量%的包括杂环基的烯属不饱和单体,所述重量%基于包括所述一种或多种(甲基)丙烯酸聚合物的总单体重量;(b)对电极;以及(c)电解质。
具体实施方式
本公开涉及一种粘合剂组合物,其包括:(a)至少一种含氟聚合物,所述至少一种含氟聚合物包括偏氟乙烯的残基;以及(b)一种或多种(甲基)丙烯酸聚合物,所述一种或多种(甲基)丙烯酸聚合物包括包含以下的残基的结构单元:(i)40重量%至80重量%的在烷基中含有1个至3个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯;(ii)18重量%至48重量%的在烷基中含有4个至18个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯;(iii)0.1重量%至10重量%的羟烷基酯;(iv)0重量%至10重量%的α,β-烯属不饱和羧酸;以及(v)0重量%至20重量%的包括杂环基的烯属不饱和单体,所述重量%基于包括所述一种或多种(甲基)丙烯酸聚合物的总单体重量;以及(c)有机介质,所述有机介质包括磷酸三烷基酯溶剂。粘合剂组合物可以用于浆料组合物中。
根据本公开,粘合剂组合物包括含氟聚合物。含氟聚合物可以包括(共)聚合物,所述(共)聚合物包括偏氟乙烯的残基。包括偏氟乙烯的残基的(共)聚合物的非限制性实例是聚偏氟乙烯聚合物(PVDF)。如本文所使用的,“聚偏氟乙烯聚合物”包含均聚物、如二元共聚物和三元共聚物等共聚物,包含高分子量均聚物、共聚物和三元共聚物。此类(共)聚合物包含含有至少50摩尔%,如至少75摩尔%和至少80摩尔%和至少85摩尔%的偏氟乙烯(也称为偏二氟乙烯)的残基的(共)聚合物。偏氟乙烯单体可以与至少一种共聚单体共聚,所述至少一种共聚单体包括以下、大体上由以下组成或由以下组成:卤乙烯单体(如三氟乙烯、氯三氟乙烯,六氟丙烯、氯乙烯、氟乙烯、五氟丙烯、四氟丙烯等)、具有式F2C=CF(ORf)的氟乙烯醚(如全氟甲基乙烯醚、全氟丙基乙烯基等)、(甲基)丙烯酸基单体(包含本文所述的任何单体)、以及易于与偏氟乙烯共聚以产生含氟聚合物的任何其它单体,其中RF是氟化烷基链。含氟聚合物还可以包括PVDF均聚物。
含氟聚合物的重均分子量可以为至少50,000g/mol,如至少100,000g/mol,如至少250,000g/mol,如至少300,000g/mol,如至少350,000g/mol,如至少400,000g/mol,如至少450,000g/mol,如至少500,000g/mol,如至少550,000g/mol,如600,000g/mol,如至少650,000g/mol,如至少700,000g/mol,如至少750,000g/mol,如至少800,000g/mol,如至少850,000g/mol,如至少900,000g/mol,如至少950,000g/mol,如至少1,000,000g/mol,如至少1,050,000g/mol,如至少1,100,000g/mol,如至少1,150,000g/mol,如至少1,200,000g/mol,如至少1,250,000g/mol。含氟聚合物的重均分子量可以为不超过1,500,000g/mol,如不超过1,250,000g/mol,如不超过1,200,000g/mol,如不超过1,150,000g/mol,如不超过1,100,000g/mol,如不超过1,050,000g/mol,如不超过1,000,000g/mol,如不超过950,000g/mol,如不超过900,000g/mol,如不超过850,000g/mol,如不超过800,000g/mol,如不超过750,000g/mol,如不超过700,000g/mol,如不超过650,000g/mol,如不超过600,000g/mol,如不超过550,000g/mol,如不超过500,000g/mol,如不超过450,000g/mol,如不超过400,000g/mol,如不超过350,000g/mol,如不超过300,000g/mol。含氟聚合物的重均分子量可以为50,000至1,500,000g/mol,如250,000至700,000g/mol,如250,000至650,000g/mol,如250,000至600,000g/mol,如250,000至550,000g/mol,如250,000至500,000g/mol,如250,000至450,000g/mol,如250,000至400,000g/mol,如250,000至350,000g/mol,如250,000至300,000g/mol,如300,000至700,000g/mol,如300,000至650,000g/mol,如300,000至600,000g/mol,如300,000至550,000g/mol,如300,000至500,000g/mol,如300,000至450,000g/mol,如300,000至400,000g/mol,如300,000至350,000g/mol,如350,000至700,000g/mol,如350,000至650,000g/mol,如350,000至600,000g/mol,如350,000至550,000g/mol,如350,000至500,000g/mol,如350,000至450,000g/mol,如350,000至400,000g/mol,如400,000至700,000g/mol,如400,000至650,000g/mol,如400,000至600,000g/mol,如400,000至550,000g/mol,如400,000至500,000g/mol,如400,000至450,000g/mol,如450,000至700,000g/mol,如450,000至650,000g/mol,如450,000至600,000g/mol,如450,000至550,000g/mol,如450,000至500,000g/mol,如500,000至700,000g/mol,如500,000至650,000g/mol,如500,000至600,000g/mol,如500,000至550,000g/mol,如550,000至700,000g/mol,如550,000至650,000g/mol,如550,000至600,000g/mol,如600,000至700,000g/mol,如600,000至650,000g/mol,如650,000至700,000g/mol,如750,000至1,500,000g/mol,如750,000至1,250,000g/mol,如750,000至1,200,000g/mol,如750,000至1,150,000g/mol,如750,000至1,100,000g/mol,如750,000至1,050,000g/mol,如750,000至1,000,000g/mol,如750,000至950,000g/mol,如750,000至900,000g/mol,如750,000至850,000g/mol,如750,000至800,000g/mol,如800,000至1,500,000g/mol,如800,000至1,250,000g/mol,如800,000至1,200,000g/mol,如800,000至1,150,000g/mol,如800,000至1,100,000g/mol,如800,000至1,050,000g/mol,如800,000至1,000,000g/mol,如800,000至950,000g/mol,如800,000至900,000g/mol,如800,000至850,000g/mol,如850,000至1,500,000g/mol,如850,000至1,250,000g/mol,如850,000至1,200,000g/mol,如850,000至1,150,000g/mol,如850,000至1,100,000g/mol,如850,000至1,050,000g/mol,如850,000至1,000,000g/mol,如850,000至950,000g/mol,如850,000至900,000g/mol,如900,000至1,500,000g/mol,如900,000至1,250,000g/mol,如900,000至1,200,000g/mol,如900,000至1,150,000g/mol,如900,000至1,100,000g/mol,如900,000至1,050,000g/mol,如900,000至1,000,000g/mol,如900,000至950,000g/mol,如950,000至1,500,000g/mol,如950,000至1,250,000g/mol,如950,000至1,200,000g/mol,如950,000至1,150,000g/mol,如950,000至1,100,000g/mol,如950,000至1,050,000g/mol,如950,000至1,000,000g/mol,如1,000,000至1,500,000g/mol,如1,000,000至1,250,000g/mol,如1,000,000至1,200,000g/mol,如1,000,000至1,150,000g/mol,如1,000,000至1,100,000g/mol,如1,000,000至1,050,000g/mol,如1,050,000至1,500,000g/mol,如1,050,000至1,250,000g/mol,如1,050,000至1,200,000g/mol,如1,050,000至1,150,000g/mol,如1,050,000至1,100,000g/mol,如1,100,000至1,500,000g/mol,如1,100,000至1,250,000g/mol,如1,100,000至1,200,000g/mol,如1,100,000至1,150,000g/mol,如1,150,000至1,500,000g/mol,如1,150,000至1,250,000g/mol,如1,150,000至1,200,000g/mol,如1,200,000至1,500,000g/mol,如1,200,000至1,250,000g/mol,如1,250,000至1,500,000g/mol。可以使用具有不同分子量的含氟聚合物的组合。PVDF可以例如以商标KYNAR从阿科玛公司(Arkema)商购获得、以商标HYLAR从索尔维公司(Solvay)商购获得以及从内蒙古三爱富万豪氟化工有限公司(Inner Mongolia3F WanhaoFluorochemical Co.,Ltd)商购获得。
制备粘合剂时使用的含氟聚合物可以包括纳米颗粒。如本文所使用的,术语“纳米颗粒”是指粒径小于1,000nm的颗粒。含氟聚合物的粒径可以为至少50nm,如至少100nm,如至少250nm,如至少300nm并且可以不超过900nm,如不超过600nm,如不超过450nm,如不超过400nm,如不超过300nm,如不超过200nm。含氟聚合物纳米颗粒的粒径可以为如50nm至900nm,如100nm至600nm,如250nm至450nm,如300nm至400nm,如100nm至400nm,如100nm至300nm,如100nm至200nm。如本文所使用的,术语“粒径”是指含氟聚合物颗粒的平均直径。所提及的粒径通过以下程序确定:通过将含氟聚合物分散到附接到铝扫描电子显微镜(SEM)短柱的碳带区段上来制备样品。用压缩空气从碳带上吹去多余的颗粒。然后用Au/Pd溅射涂覆样品,持续20秒,并且然后在高真空下在Quanta 250FEG SEM(场发射枪扫描电子显微镜)中进行分析。将加速电压设置为20.00kV并且将光斑大小设置为3.0。从制备的样品上的三个不同区域收集图像,并且使用ImageJ软件测量来自每个区域的10个含氟聚合物颗粒的直径,以得到共计30个粒径测量结果,将所述粒径测量结果一起平均以确定平均粒径。
基于粘合剂固体的总重量,含氟聚合物可以以至少40重量%的量存在于粘合剂中,如至少50重量%,如至少60重量%,如至少70重量%,如至少80重量%,如至少85重量%,如至少90重量%,如至少95重量%,如至少98重量%。基于粘合剂固体的总重量,含氟聚合物可以以不超过99重量%的量存在于粘合剂中,如不超过98重量%,如不超过96重量%,如不超过95重量%,如不超过90重量%,如不超过85重量%,如不超过80重量%。基于粘合剂固体的总重量,含氟聚合物可以以40重量%至99重量%的量存在于粘合剂中,如40重量%至98重量%,如40重量%至96重量%,如40重量%至95重量%,如40重量%至90重量%,如40重量%至85重量%,如40重量%至80重量%,如50重量%至99重量%,如50重量%至98重量%,如50重量%至96重量%,如50重量%至95重量%,如50重量%至90重量%,如50重量%至85重量%,如50重量%至80重量%,如60重量%至99重量%,如60重量%至98重量%,如60重量%至96重量%,如60重量%至95重量%,如60重量%至90重量%,如60重量%至85重量%,如60重量%至80重量%,如70重量%至99重量%,如70重量%至98重量%,如70重量%至96重量%,如70重量%至95重量%,如70重量%至90重量%,如70重量%至85重量%,如70重量%至80重量%,如80重量%至99重量%,如80重量%至98重量%,如80重量%至96重量%,如80重量%至95重量%,如80重量%至90重量%,如80重量%至85重量%,如85重量%至99重量%,如85重量%至98重量%,如85重量%至96重量%,如85重量%至95重量%,如85重量%至90重量%,如90重量%至99重量%,如90重量%至98重量%,如90重量%至96重量%,如95重量%至99重量%,如95重量%至98重量%,如95重量%至96重量%,如98重量%至99重量%。
粘合剂组合物和/或浆料组合物进一步包括(甲基)丙烯酸聚合物。粘合剂组合物和/或浆料组合物可以包括一种、两种、三种、四种或更多种不同的(甲基)丙烯酸聚合物。(甲基)丙烯酸聚合物可以采用嵌段聚合物、无规聚合物或梯度聚合物的形式。
(甲基)丙烯酸可以包括官能团。官能团可以包括例如活性氢官能团、杂环基和其组合。如本文所使用的,术语“活性氢官能团”是指如通过在《美国化学会志(JOURNAL OFTHE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY)》,第49卷,第3181页(1927)中描述的泽雷维季诺夫测试(Zerewitinoff test)确定的与异氰酸酯具有反应性的基团,并且包含例如羟基、伯氨基或仲氨基、羧酸基和硫醇基。如本文所使用的,术语“杂环基”是指在其环中含有至少两种不同元素的环状基团,如除了环结构中的碳之外还具有至少一个例如氧、氮或硫的原子的环状部分。杂环基的非限制性实例包含环氧化物、氮丙啶、硫环氧化物、内酰胺和内酯。另外,当环氧化物官能团存在于(甲基)丙烯酸聚合物上时,(甲基)丙烯酸聚合物上的环氧化物官能团可以任选地与β-羟基官能酸进行后反应。β-羟基官能酸的非限制性实例包含柠檬酸、酒石酸和/或如3-羟基-2-萘甲酸等芳香族酸。环氧化物官能团的开环反应将在(甲基)丙烯酸上产生羟基官能团。
(甲基)丙烯酸聚合物可以包括包含一种或多种(甲基)丙烯酸单体的残基的结构单元。(甲基)丙烯酸聚合物可以通过聚合包括一种或多种(甲基)丙烯酸单体的α,β-烯属不饱和单体和任选地其它烯属不饱和单体的反应混合物来制备。如本文所使用的,术语“(甲基)丙烯酸单体”是指丙烯酸、甲基丙烯酸和由其衍生的单体,包含丙烯酸和甲基丙烯酸的烷基酯等。如本文所用,术语“(甲基)丙烯酸聚合物”是指来源于或包括包含一种或多种(甲基)丙烯酸单体的残基的结构单元的聚合物。单体的混合物可以包括一种或多种含活性氢基团的(甲基)丙烯酸单体、包括杂环基的烯属不饱和单体和其它烯属不饱和单体。(甲基)丙烯酸聚合物还可以用如甲基丙烯酸缩水甘油酯等环氧官能烯属不饱和单体在反应混合物中制备,并且所得聚合物上的环氧官能团可以与如柠檬酸、酒石酸和/或3-羟基-2-萘甲酸等β-羟基官能酸后反应,以在(甲基)丙烯酸聚合物上产生羟基官能团。
(甲基)丙烯酸聚合物可以包括包含在烷基中含有1个至3个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯的残基的结构单元。在烷基中含有1个至3个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯的非限制性实例包含(甲基)丙烯酸甲酯和(甲基)丙烯酸乙酯。基于(甲基)丙烯酸聚合物的总重量,包括在烷基中含有1个至3个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯的残基的结构单元可以占至少30重量%,如至少35重量%,如至少40重量%,如至少45重量%,如至少47.5重量%。基于(甲基)丙烯酸聚合物的总重量,包括在烷基中含有1个至3个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯的残基的结构单元可以占不超过96%,如不超过90%,如不超过85%,如不超过80%,如不超过75%,如不超过70%,如不超过65%。基于(甲基)丙烯酸聚合物的总重量,包括在烷基中含有1个至3个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯的残基的结构单元可以占30重量%至96重量%,如30重量%至90重量%,如30重量%至85重量%,如30重量%至80重量%,如30重量%至75重量%,如30重量%至70重量%,如30重量%至65重量%,如35重量%至96重量%,如35重量%至90重量%,如35重量%至85重量%,如35重量%至80重量%,如35重量%至75重量%,如35重量%至70重量%,如35重量%至65重量%,如40重量%至96重量%,如40重量%至90重量%,如40重量%至85重量%,如40重量%至80重量%,如40重量%至75重量%,如40重量%至70重量%,如40重量%至65重量%,如45重量%至96重量%,如45重量%至90重量%,如45重量%至85重量%,如45重量%至80重量%,如45重量%至75重量%,如45重量%至70重量%,如45重量%至65重量%,如47.5重量%至96重量%,如47.5重量%至90重量%,如47.5重量%至85重量%,如47.5重量%至80重量%,如47.5重量%至75重量%,如47.5重量%至70重量%,如47.5重量%至65重量%。(甲基)丙烯酸聚合物可以源自反应混合物,所述反应混合物包括在烷基中含有1个至3个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯,基于反应混合物中使用的可聚合单体的总重量,所述烷基酯的量为30重量%至96重量%,如30重量%至90重量%,如30重量%至85重量%,如30重量%至80重量%,如30重量%至75重量%,如30重量%至70重量%,如30重量%至65重量%,如35重量%至96重量%,如35重量%至90重量%,如35重量%至85重量%,如35重量%至80重量%,如35重量%至75重量%,如35重量%至70重量%,如35重量%至65重量%,如40重量%至96重量%,如40重量%至90重量%,如40重量%至85重量%,如40重量%至80重量%,如40重量%至75重量%,如40重量%至70重量%,如40重量%至65重量%,如45重量%至96重量%,如45重量%至90重量%,如45重量%至85重量%,如45重量%至80重量%,如45重量%至75重量%,如45重量%至70重量%,如45重量%至65重量%,如47.5重量%至96重量%,如47.5重量%至90重量%,如47.5重量%至85重量%,如47.5重量%至80重量%,如47.5重量%至75重量%,如47.5重量%至70重量%,如47.5重量%至65重量%。
(甲基)丙烯酸聚合物可以包括包含在烷基中含有4个至18个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯的残基的结构单元。在烷基中含有4个至18个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯的非限制性实例包含(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)丙烯酸十八酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸癸酯和(甲基)丙烯酸十二烷酯。包括在烷基中含有4个至18个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯的残基的结构单元可以占至少2重量%,如至少5重量%,如至少10重量%,如至少15重量%,如至少18重量%,如至少18重量%。基于(甲基)丙烯酸聚合物的总重量,包括在烷基中含有4个至18个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯的残基的结构单元可以占不超过60重量%,如不超过50重量%,如不超过45重量%,如不超过40重量%,如不超过35重量%。基于(甲基)丙烯酸聚合物的总重量,包括在烷基中含有4个至18个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯的残基的结构单元可以占2重量%至60重量%,如2重量%至50重量%,如2重量%至45重量%,如2重量%至40重量%,如2重量%至35重量%,如5重量%至60重量%,如5重量%至50重量%,如5重量%至45重量%,如5重量%至40重量%,如5重量%至35重量%,如10重量%至60重量%,如10重量%至50重量%,如10重量%至45重量%,如10重量%至40重量%,如10重量%至35重量%,如15重量%至60重量%,如15重量%至50重量%,如15重量%至45重量%,如15重量%至40重量%,如15重量%至35重量%,如18重量%至60重量%,如18重量%至50重量%,如18重量%至45重量%,如18重量%至40重量%,如18重量%至35重量%,如20重量%至60重量%,如20重量%至50重量%,如20重量%至45重量%,如20重量%至40重量%,如20重量%至35重量%。(甲基)丙烯酸聚合物可以源自反应混合物,所述反应混合物包括在烷基中含有4个至18个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯,基于反应混合物中使用的可聚合单体的总重量,所述烷基酯的量为重量%至60重量%,如2重量%至50重量%,如2重量%至45重量%,如2重量%至40重量%,如2重量%至35重量%,如5重量%至60重量%,如5重量%至50重量%,如5重量%至45重量%,如5重量%至40重量%,如5重量%至35重量%,如10重量%至60重量%,如10重量%至50重量%,如10重量%至45重量%,如10重量%至40重量%,如10重量%至35重量%,如15重量%至60重量%,如15重量%至50重量%,如15重量%至45重量%,如15重量%至40重量%,如15重量%至35重量%,如18重量%至60重量%,如18重量%至50重量%,如18重量%至45重量%,如18重量%至40重量%,如18重量%至35重量%,如20重量%至60重量%,如20重量%至50重量%,如20重量%至45重量%,如20重量%至40重量%,如20重量%至35重量%。
(甲基)丙烯酸聚合物可以包括包含羟烷基酯的残基的结构单元。羟烷基酯的非限制性实例包含(甲基)丙烯酸羟乙酯和(甲基)丙烯酸羟丙酯。基于(甲基)丙烯酸聚合物的总重量,包括羟烷基酯的残基的结构单元可以占至少0.5重量%,如至少1重量%,如至少1.5重量%。基于(甲基)丙烯酸聚合物的总重量,包括羟烷基酯的残基的结构单元可以占不超过20重量%,如不超过15重量%,如不超过8重量%,如不超过6重量%,如不超过5重量%,如不超过4重量%,如不超过3重量%,如不超过2重量%,如不超过1.5重量%,如不超过1.0重量%。基于(甲基)丙烯酸聚合物的总重量,包括羟烷基酯的残基的结构单元可以占0.5重量%至20重量%,如0.5重量%至15重量%,如0.5重量%至10重量%,如0.5重量%至8重量%,如0.5重量%至6重量%,如0.5重量%至5重量%,如0.5重量%至4重量%,如0.5重量%至3重量%,如0.5重量%至2重量%,如0.5重量%至1.5重量%,如0.5重量%至1.0重量%,如1重量%至20重量%,如1重量%至15重量%,如1重量%至10重量%,如1重量%至8重量%,如1重量%至6重量%,如1重量%至5重量%,如1重量%至4重量%,如1重量%至3重量%,如1重量%至2重量%,如1重量%至1.5重量%,如1.5重量%至20重量%,如1.5重量%至15重量%,如1.5重量%至10重量%,如1.5重量%至8重量%,如1.5重量%至6重量%,如1.5重量%至5重量%,如1.5重量%至4重量%,如1.5重量%至3重量%,如1.5重量%至2重量%。(甲基)丙烯酸聚合物可以源自反应混合物,所述反应混合物包括羟烷基酯,基于反应混合物中使用的可聚合单体的总重量,所述羟烷基酯的量为0.5重量%至20重量%,如0.5重量%至15重量%,如0.5重量%至10重量%,如0.5重量%至8重量%,如0.5重量%至6重量%,如0.5重量%至5重量%,如0.5重量%至4重量%,如0.5重量%至3重量%,如0.5重量%至2重量%,如0.5重量%至1.5重量%,如0.5重量%至1.0重量%,如1重量%至20重量%,如1重量%至15重量%,如1重量%至10重量%,如1重量%至8重量%,如1重量%至6重量%,如1重量%至5重量%,如1重量%至4重量%,如1重量%至3重量%,如1重量%至2重量%,如1重量%至1.5重量%,如1.5重量%至20重量%,如1.5重量%至15重量%,如1.5重量%至10重量%,如1.5重量%至8重量%,如1.5重量%至6重量%,如1.5重量%至5重量%,如1.5重量%至4重量%,如1.5重量%至3重量%,如1.5重量%至2重量%。在(甲基)丙烯酸聚合物中包含包括羟烷基酯的残基的结构单元会产生包括至少一个羟基的(甲基)丙烯酸聚合物(但是羟基可以通过其它方法包含在内)。由于包含羟烷基酯(或通过其它方式掺入)而产生的羟基可以与包括与羟基具有反应性的官能团的单独添加的交联剂例如氨基塑料、酚醛塑料、聚环氧化物和封闭型聚异氰酸酯反应,或者在具有与羟基具有反应性的基团的自交联单体掺入到(甲基)丙烯酸聚合物中时与(甲基)丙烯酸聚合物中存在的N-烷氧基甲基酰胺基团或封闭型异氰酸酯基团反应。
(甲基)丙烯酸聚合物可以任选地包括包含α,β-烯属不饱和羧酸的残基的结构单元。α,β-烯属不饱和羧酸的非限制性实例包含含有至多10个碳原子的烯属不饱和羧酸,如丙烯酸和甲基丙烯酸。其它不饱和酸的非限制性实例是如马来酸或其酸酐、富马酸和衣康酸等α,β-烯属不饱和二羧酸。还可以采用这些二羧酸的半酯。如果存在的话,基于(甲基)丙烯酸聚合物的总重量,包括α,β-烯属不饱和羧酸的残基的结构单元可以占至少0.5重量%,如至少1重量%,如至少1.5重量%。如果存在的话,基于(甲基)丙烯酸聚合物的总重量,包括α,β-烯属不饱和羧酸的残基的结构单元可以占不超过10重量%,如不超过8重量%,如不超过6重量%,如不超过5重量%,如不超过4重量%,如不超过3重量%,如不超过2重量%,如不超过1.5重量%,如不超过1.0重量%。基于(甲基)丙烯酸聚合物的总重量,包括α,β-烯属不饱和羧酸的残基的结构单元可以占0.5重量%至10重量%,如0.5重量%至8重量%,如0.5重量%至6重量%,如0.5重量%至5重量%,如0.5重量%至4重量%,如0.5重量%至3重量%,如0.5重量%至2重量%,如0.5重量%至1.5重量%,如0.5重量%至1.0重量%,如1重量%至10重量%,如1重量%至8重量%,如1重量%至6重量%,如1重量%至5重量%,如1重量%至4重量%,如1重量%至3重量%,如1重量%至2重量%,如1重量%至1.5重量%,如1.5重量%至10重量%,如1.5重量%至8重量%,如1.5重量%至6重量%,如1.5重量%至5重量%,如1.5重量%至4重量%,如1.5重量%至3重量%,如1.5重量%至2重量%。(甲基)丙烯酸聚合物可以源自反应混合物,所述反应混合物包括α,β-烯属不饱和羧酸,基于反应混合物中使用的可聚合单体的总重量,所述α,β-烯属不饱和羧酸的量为0.5重量%至10重量%,如0.5重量%至8重量%,如0.5重量%至6重量%,如0.5重量%至5重量%,如0.5重量%至4重量%,如0.5重量%至3重量%,如0.5重量%至2重量%,如0.5重量%至1.5重量%,如0.5重量%至1.0重量%,如1重量%至10重量%,如1重量%至8重量%,如1重量%至6重量%,如1重量%至5重量%,如1重量%至4重量%,如1重量%至3重量%,如1重量%至2重量%,如1重量%至1.5重量%,如1.5重量%至10重量%,如1.5重量%至8重量%,如1.5重量%至6重量%,如1.5重量%至5重量%,如1.5重量%至4重量%,如1.5重量%至3重量%,如1.5重量%至2重量%。在(甲基)丙烯酸聚合物中包含包括α,β-烯属不饱和羧酸的残基的结构单元会产生包括至少一个羧酸基的(甲基)丙烯酸聚合物。
当存在酸官能团时,(甲基)丙烯酸聚合物的理论酸当量可以为至少350克/当量,如至少878克/当量,如至少1,757克/当量,并且可以不超过17,570克/当量,如不超过12,000克/当量,如不超过7,000克/当量。(甲基)丙烯酸聚合物的理论酸当量可以为350至17,570克/当量,如878至12,000克/当量,如1,757至7,000克/当量。
(甲基)丙烯酸聚合物任选地可以包括结构单元,所述结构单元包括包含杂环基的烯属不饱和单体的残基。包括杂环基的烯属不饱和单体的非限制性实例包含如(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环氧官能烯属不饱和单体。基于(甲基)丙烯酸聚合物的总重量,包括包含杂环基的烯属不饱和单体的残基的结构单元(如果存在的话)可以占至少0.5重量%,如至少1重量%,如至少2重量%,如至少3重量%,如至少4重量%,如至少5重量%,如至少8重量%。基于(甲基)丙烯酸聚合物的总重量,包括包含杂环基的烯属不饱和单体的残基的结构单元(如果存在的话)可以占不超过50重量%,如不超过40重量%,如不超过27重量%,如不超过20重量%,如不超过15重量%,如不超过10重量%。基于(甲基)丙烯酸聚合物的总重量,包括包含杂环基的烯属不饱和单体的残基的结构单元可以占0重量%至50重量%,如0.5重量%至50重量%,如0.5重量%至40重量%,如0.5重量%至27重量%,如0.5重量%至20重量%,如0.5重量%至15重量%,如0.5重量%至10重量%,如1重量%至50重量%,如1重量%至40重量%,如1重量%至27重量%,如1重量%至20重量%,如1重量%至15重量%,如1重量%至10重量%,如2重量%至50重量%,如2重量%至40重量%,如2重量%至27重量%,如2重量%至20重量%,如2重量%至15重量%,如2重量%至10重量%,如3重量%至50重量%,如3重量%至40重量%,如3重量%至27重量%,如3重量%至20重量%,如3重量%至15重量%,如3重量%至10重量%,如4重量%至50重量%,如4重量%至40重量%,如4重量%至27重量%,如4重量%至20重量%,如4重量%至15重量%,如4重量%至10重量%,如5重量%至50重量%,如5重量%至40重量%,如5重量%至27重量%,如5重量%至20重量%,如5重量%至15重量%,如5重量%至10重量%,如8重量%至50重量%,如8重量%至40重量%,如8重量%至27重量%,如8重量%至20重量%,如8重量%至15重量%,如8重量%至10重量%。(甲基)丙烯酸聚合物可以源自反应混合物,所述反应混合物包括包含杂环基的烯属不饱和单体,基于反应混合物中使用的可聚合单体的总重量,所述烯属不饱和单体的量为如0.5重量%至50重量%,如0.5重量%至40重量%,如0.5重量%至27重量%,如0.5重量%至20重量%,如0.5重量%至15重量%,如0.5重量%至10重量%,如1重量%至50重量%,如1重量%至40重量%,如1重量%至27重量%,如1重量%至20重量%,如1重量%至15重量%,如1重量%至10重量%,如2重量%至50重量%,如2重量%至40重量%,如2重量%至27重量%,如2重量%至20重量%,如2重量%至15重量%,如2重量%至10重量%,如3重量%至50重量%,如3重量%至40重量%,如3重量%至27重量%,如3重量%至20重量%,如3重量%至15重量%,如3重量%至10重量%,如4重量%至50重量%,如4重量%至40重量%,如4重量%至27重量%,如4重量%至20重量%,如4重量%至15重量%,如4重量%至10重量%,如5重量%至50重量%,如5重量%至40重量%,如5重量%至27重量%,如5重量%至20重量%,如5重量%至15重量%,如5重量%至10重量%,如8重量%至50重量%,如8重量%至40重量%,如8重量%至27重量%,如8重量%至20重量%,如8重量%至15重量%,如8重量%至10重量%。
如上所述,(甲基)丙烯酸聚合物可以包括包含自交联单体的残基的结构单元,并且(甲基)丙烯酸聚合物可以包括自交联(甲基)丙烯酸聚合物。如本文所使用的,术语“自交联单体”是指掺入有可以与(甲基)丙烯酸聚合物上存在的其它官能团反应以在(甲基)丙烯酸聚合物或多于一种(甲基)丙烯酸聚合物之间交联的官能团的单体。自交联单体的非限制性实例包含如N-丁氧基甲基(甲基)丙烯酰胺和N-异丙氧基甲基(甲基)丙烯酰胺等N-烷氧基甲基(甲基)丙烯酰胺单体以及含有封闭型异氰酸酯基团的如(甲基)丙烯酸异氰酸乙酯等自交联单体,其中异氰酸基与在固化温度下未封闭的化合物反应(“封闭型”)。合适的封闭剂的实例包含ε-己内酯和甲基乙基酮肟。基于(甲基)丙烯酸聚合物的总重量,包括自交联单体的残基的结构单元可以占至少0.5重量%,如至少1重量%,如至少1.5重量%。基于(甲基)丙烯酸聚合物的总重量,包括自交联单体的残基的结构单元可以占不超过20重量%,如不超过15重量%,如不超过8重量%,如不超过6重量%,如不超过5重量%,如不超过4重量%,如不超过3重量%,如不超过2重量%,如不超过1.5重量%,如不超过1.0重量%。基于(甲基)丙烯酸聚合物的总重量,包括自交联单体的残基的结构单元可以占0.5重量%至20重量%,如0.5重量%至15重量%,如0.5重量%至10重量%,如0.5重量%至8重量%,如0.5重量%至6重量%,如0.5重量%至5重量%,如0.5重量%至4重量%,如0.5重量%至3重量%,如0.5重量%至2重量%,如0.5重量%至1.5重量%,如0.5重量%至1.0重量%,如1重量%至20重量%,如1重量%至15重量%,如1重量%至10重量%,如1重量%至8重量%,如1重量%至6重量%,如1重量%至5重量%,如1重量%至4重量%,如1重量%至3重量%,如1重量%至2重量%,如1重量%至1.5重量%,如1.5重量%至20重量%,如1.5重量%至15重量%,如1.5重量%至10重量%,如1.5重量%至8重量%,如1.5重量%至6重量%,如1.5重量%至5重量%,如1.5重量%至4重量%,如1.5重量%至3重量%,如1.5重量%至2重量%。(甲基)丙烯酸聚合物可以源自反应混合物,所述反应混合物包括自交联单体,基于反应混合物中使用的可聚合单体的总重量,所述自交联单体的量为0.5重量%至20重量%,如0.5重量%至15重量%,如0.5重量%至10重量%,如0.5重量%至8重量%,如0.5重量%至6重量%,如0.5重量%至5重量%,如0.5重量%至4重量%,如0.5重量%至3重量%,如0.5重量%至2重量%,如0.5重量%至1.5重量%,如0.5重量%至1.0重量%,如1重量%至20重量%,如1重量%至15重量%,如1重量%至10重量%,如1重量%至8重量%,如1重量%至6重量%,如1重量%至5重量%,如1重量%至4重量%,如1重量%至3重量%,如1重量%至2重量%,如1重量%至1.5重量%,如1.5重量%至20重量%,如1.5重量%至15重量%,如1.5重量%至10重量%,如1.5重量%至8重量%,如1.5重量%至6重量%,如1.5重量%至5重量%,如1.5重量%至4重量%,如1.5重量%至3重量%,如1.5重量%至2重量%。
(甲基)丙烯酸聚合物可以包括包含其它α,β-烯属不饱和单体的残基的结构单元。其它α,β-烯属不饱和单体的非限制性实例包含如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、α-氯苯乙烯和乙烯基甲苯等乙烯基芳香族化合物;如丙烯腈和甲基丙烯腈等有机腈;如烯丙基氯和烯丙基腈等烯丙基单体;如1,3-丁二烯和2-甲基-1,3-丁二烯等单体二烯;以及如甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯(AAEM)等(甲基)丙烯酸乙酰乙酰氧基烷基酯(其可以是自交联的)。基于(甲基)丙烯酸聚合物的总重量,包括其它α,β-烯属不饱和单体的残基的结构单元可以占至少至少0.5重量%,如至少1重量%,如至少1.5重量%。基于(甲基)丙烯酸聚合物的总重量,包括其它α,β-烯属不饱和单体的残基的结构单元可以占20重量%,如不超过15重量%,如不超过8重量%,如不超过6重量%,如不超过5重量%,如不超过4重量%,如不超过3重量%,如不超过2重量%,如不超过1.5重量%,如不超过1.0重量%。基于(甲基)丙烯酸聚合物的总重量,包括其它α,β-烯属不饱和单体的残基的结构单元可以占0.5重量%至20重量%,如0.5重量%至15重量%,如0.5重量%至10重量%,如0.5重量%至8重量%,如0.5重量%至6重量%,如0.5重量%至5重量%,如0.5重量%至4重量%,如0.5重量%至3重量%,如0.5重量%至2重量%,如0.5重量%至1.5重量%,如0.5重量%至1.0重量%,如1重量%至20重量%,如1重量%至15重量%,如1重量%至10重量%,如1重量%至8重量%,如1重量%至6重量%,如1重量%至5重量%,如1重量%至4重量%,如1重量%至3重量%,如1重量%至2重量%,如1重量%至1.5重量%,如1.5重量%至20重量%,如1.5重量%至15重量%,如1.5重量%至10重量%,如1.5重量%至8重量%,如1.5重量%至6重量%,如1.5重量%至5重量%,如1.5重量%至4重量%,如1.5重量%至3重量%,如1.5重量%至2重量%。(甲基)丙烯酸聚合物可以源自反应混合物,所述反应混合物包括其它α,β-烯属不饱和单体,基于反应混合物中使用的可聚合单体的总重量,所述其它α,β-烯属不饱和单体的量为0.5重量%至20重量%,如0.5重量%至15重量%,如0.5重量%至10重量%,如0.5重量%至8重量%,如0.5重量%至6重量%,如0.5重量%至5重量%,如0.5重量%至4重量%,如0.5重量%至3重量%,如0.5重量%至2重量%,如0.5重量%至1.5重量%,如0.5重量%至1.0重量%,如1重量%至20重量%,如1重量%至15重量%,如1重量%至10重量%,如1重量%至8重量%,如1重量%至6重量%,如1重量%至5重量%,如1重量%至4重量%,如1重量%至3重量%,如1重量%至2重量%,如1重量%至1.5重量%,如1.5重量%至20重量%,如1.5重量%至15重量%,如1.5重量%至10重量%,如1.5重量%至8重量%,如1.5重量%至6重量%,如1.5重量%至5重量%,如1.5重量%至4重量%,如1.5重量%至3重量%,如1.5重量%至2重量%。
可以选择单体和相对量,使得所得(甲基)丙烯酸聚合物的Tg为100℃或更低。所得(甲基)丙烯酸聚合物的Tg可以为例如至少-50℃,如至少-40℃,如-30℃,如-20℃,如-15℃,如-10℃,如-5℃,如0℃。所得(甲基)丙烯酸聚合物的Tg可以为例如不超过+70℃,如不超过+60℃,如不超过+50℃,如不超过+40℃,如不超过+25℃,如不超过+15℃,如不超过+10℃,如不超过+5℃,如不超过0℃。所得(甲基)丙烯酸聚合物的Tg可以为例如-50℃至+70℃,如-50℃至+60℃,如-50℃至+50℃,如-50℃至+40℃,如-50℃至+25℃,如-50℃至+20℃,如-50℃至+15℃,如-50℃至+10℃,如-50℃至+5℃,如-50℃至0℃,如-40℃至+50℃,如-40℃至+40℃,如-40℃至+25℃,如-40℃至+20℃,如-40℃至+15℃,如-40℃至+10℃,如-40℃至+5℃,如-40℃至0℃,如-30℃至+50℃,如-30℃至+40℃,如-30℃至+25℃,如-30℃至+20℃,如-30℃至+15℃,如-30℃至+10℃,如-30℃至+5℃,如-30℃至0℃,如-20℃至+50℃,如-20℃至+40℃,如-20℃至+25℃,如-20℃至+20℃,如-20℃至+15℃,如-20℃至+10℃,如-20℃至+5℃,如-20℃至0℃,如-15℃至+50℃,如-15℃至+40℃,如-15℃至+25℃,如-15℃至+20℃,如-15℃至+15℃,如-15℃至+10℃,如-15℃至+5℃,如-15℃至0℃,如-10℃至+50℃,如-10℃至+40℃,如-10℃至+25℃,如-10℃至+20℃,如-10℃至+15℃,如-10℃至+10℃,如-10℃至+5℃,如-10℃至0℃,如-5℃至+50℃,如-5℃至+40℃,如-5℃至+25℃,如-5℃至+20℃,如-5℃至+15℃,如-5℃至+10℃,如-5℃至+5℃,如-5℃至0℃,如0℃至+50℃,如0℃至+40℃,如0℃至+25℃,如0℃至+20℃,如0℃至+15℃。可以期望低于0℃的较低Tg,以确保在低温下可接受的电池性能。
(甲基)丙烯酸聚合物的数均分子量可以为至少2,500g/mol,如至少5,000g/mol,如至少7,500g/mol,如至少10,000g/mol。(甲基)丙烯酸聚合物的数均分子量可以为不超过100,000g/mol,如不超过75,000g/mol,如不超过50,000g/mol,如不超过25,000g/mol,如不超过20,000g/mol,如不超过15,000g/mol,如不超过10,000g/mol,如不超过7,500g/mol。(甲基)丙烯酸聚合物的数均分子量可以为2,500至100,000g/mol,如2,500至75,000g/mol,如2,500至50,000g/mol,如2,500至25,000g/mol,如2,500至20,000g/mol,如2,500至15,000g/mol,如2,500至12,500g/mol,如2,500至10,000g/mol,如2,500至7,500g/mol、5,000至100,000g/mol,如5,000至75,000g/mol,如5,000至50,000g/mol,如5,000至25,000g/mol,如5,000至20,000g/mol,如5,000至15,000g/mol,如5,000至12,500g/mol,如5,000至10,000g/mol,如5,000至7,500g/mol、7,500至100,000g/mol,如7,500至75,000g/mol,如7,500至50,000g/mol,如7,500至25,000g/mol,如7,500至20,000g/mol,如7,500至15,000g/mol,如7,500至12,500g/mol,如7,500至10,000g/mol、10,000至100,000g/mol,如10,000至75,000g/mol,如10,000至50,000g/mol,如10,000至25,000g/mol,如10,000至20,000g/mol,如10,000至15,000g/mol,如10,000至12,500g/mol。
(甲基)丙烯酸聚合物的重均分子量可以为至少至少5,000g/mol,如至少10,000g/mol,如至少15,000g/mol,如至少20,000g/mol。(甲基)丙烯酸聚合物的重均分子量可以为不超过200,000g/mol,如不超过150,000g/mol,如不超过100,000g/mol,如不超过50,000g/mol,如不超过40,000g/mol,如不超过30,000g/mol,如不超过20,000g/mol,如不超过15,000g/mol。(甲基)丙烯酸聚合物的重均分子量可以为5,000至200,000g/mol,如5,000至150,000g/mol,如5,000至100,000g/mol,如5,000至50,000g/mol,如5,000至40,000g/mol,如5,000至30,000g/mol,如5,000至25,000g/mol,如5,000至20,000g/mol,如5,000至15,000g/mol、10,000至200,000g/mol,如10,000至150,000g/mol,如10,000至100,000g/mol,如10,000至50,000g/mol,如10,000至40,000g/mol,如10,000至30,000g/mol,如10,000至25,000g/mol,如10,000至20,000g/mol,如10,000至15,000g/mol、15,000至200,000g/mol,如15,000至150,000g/mol,如15,000至100,000g/mol,如15,000至50,000g/mol,如15,000至40,000g/mol,如15,000至30,000g/mol,如15,000至25,000g/mol,如15,000至20,000g/mol、20,000至200,000g/mol,如20,000至150,000g/mol,如20,000至100,000g/mol,如20,000至50,000g/mol,如20,000至40,000g/mol,如20,000至30,000g/mol,如20,000至25,000g/mol。
(甲基)丙烯酸聚合物可以通过常规自由基引发的溶液聚合技术制备,其中可聚合单体溶解在包括溶剂或溶剂混合物的有机介质中,并且在自由基引发剂的存在下聚合,直到转化完成。
自由基引发剂的实例是可溶于单体的混合物中的自由基引发剂,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过氧化2-乙基己基碳酸叔戊酯。
任选地,可以使用可溶于单体的混合物中的链转移剂,如烷基硫醇,例如叔十二烷基硫醇;如甲乙酮等酮类,如氯仿等氯代烃。链转移剂提供对分子量的控制,以提供具有用于各种涂层施涂所需的粘度的产物。优选叔十二烷基硫醇,因为其导致单体向聚合物产物的高转化率。
为了制备(甲基)丙烯酸聚合物,可以首先将溶剂加热到回流,并且可以向回流溶剂缓慢添加含有自由基引发剂的可聚合单体的混合物。然后将反应混合物保持在聚合温度下,以基于可聚合单体的混合物的总重量将游离单体含量减少到如低于1.0%并且通常低于0.5%。
如上文所描述的那样制备的(甲基)丙烯酸聚合物的重均分子量可以为约5,000至500,000g/mol,如10,000至100,000g/mol以及25,000至50,000g/mol。
基于粘合剂固体的总重量,(甲基)丙烯酸聚合物可以以至少1重量%的量存在于粘合剂中,如至少2重量%,如至少3重量%,如至少4重量%,如至少5重量%。基于粘合剂固体的总重量,(甲基)丙烯酸聚合物可以以不超过20重量%的量存在于粘合剂中,如不超过15重量%,如不超过12.5重量%,如不超过10重量%,如不超过5重量%。基于粘合剂固体的总重量,(甲基)丙烯酸聚合物可以以1重量%至20重量%的量存在于粘合剂中,如1重量%至15重量%,如1重量%至12.5重量%,如1重量%至10重量%,如1重量%至5重量%,如2重量%至20重量%,如2重量%至15重量%,如2重量%至12.5重量%,如2重量%至10重量%,如2重量%至5重量%,如3重量%至20重量%,如3重量%至15重量%,如3重量%至12.5重量%,如3重量%至10重量%,如3重量%至5重量%,如4重量%至20重量%,如4重量%至15重量%,如4重量%至12.5重量%,如4重量%至10重量%,如4重量%至5重量%,如5重量%至20重量%,如5重量%至15重量%,如5重量%至12.5重量%,如5重量%至10重量%。
粘合剂组合物和/或浆料组合物进一步包括有机介质,所述有机介质包括以下、大体上由以下组成或由以下组成:磷酸三烷基酯溶剂。如本文所使用的,术语“有机介质”是指基于有机介质的总重量包括少于50重量%的水的液体介质。此类有机介质可以包括少于45重量%的水,如少于40重量%的水,如少于45重量%的水,如少于30重量%的水,如少于25重量%的水,如少于20重量%的水,如少于15重量%的水,如少于10重量%的水,如少于5重量%的水,如少于2.5重量%的水,如少于1重量%的水,如小于0.1重量%的水。可替代地,有机介质可以不含水,即,0.00重量%的水。基于有机介质的总重量,有机溶剂包括超过50重量%的有机介质,如至少70重量%,如至少80重量%,如至少90重量%,如至少95重量%,如至少99重量%,如至少99.9重量%,如100重量%。基于有机介质的总重量,有机溶剂可以占50.1重量%至100重量%,如70重量%至100重量%,如80重量%至100重量%,如90重量%至100重量%,如95重量%至100重量%,如99重量%至100重量%,如99.9重量%至100%重量%。
磷酸三烷基酯可以包括例如磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丙酯、磷酸三丁酯等或其组合。
有机介质可以任选地包括共溶剂。共溶剂可以包括丁基吡咯烷酮、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、丙二醇甲醚、环己酮、碳酸丙烯酯、己二酸二甲酯、丙二醇甲基醚乙酸酯、二元酯(DBE)、二元酯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、甲基异戊酮、丙酸乙酯、1-乙氧基-2-丙醇、二丙二醇二甲醚、饱和与不饱和线性和环酮(可作为其混合物,作为EastmanTMC-11酮从伊士曼化学公司(Eastman Chemical Company)商购获得)、二异丁基酮、乙酸酯(可作为ExxateTM1000从Hallstar公司(Hallstar)商购获得)、三丙二醇甲醚、二乙二醇乙醚乙酸酯或其任何组合。
粘合剂组合物和/或浆料组合物的含氟聚合物可以在室温(即,约23℃)和压力下增溶或溶解在磷酸三烷基酯溶剂中。
基于粘合剂组合物和/或浆料组合物的总重量,有机介质可以以至少10重量%的量存在,如至少15重量%,如至少20重量%,如至少30重量%,如至少35重量%,如至少40重量%,并且可以以不超过80重量%的量存在,如不超过70重量%,如不超过60重量%,如不超过50重量%,如不超过45重量%,如不超过45重量%,如不超过40重量%,如不超过35重量%,如不超过29重量%,如不超过25重量%。基于粘合剂组合物和/或浆料组合物的总重量,有机介质可以以如20重量%至80重量%的量存在,如10重量%至70重量%,如30重量%至70重量%,如35重量%至60重量%,如40重量%至50重量%、15重量%至60重量%、15重量%至50重量%、15重量%至45重量%、15重量%至40重量%、15重量%至35重量%、15重量%至29重量%、15重量%至25重量%。
粘合剂组合物和/或浆料组合物可以基本上不含、大体上不含或完全不含N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)。如本文所使用的,基于粘合剂组合物和/或浆料组合物的总重量,如果NMP以小于5重量%的量存在(如果有的话),则粘合剂组合物和/或浆料组合物“基本上不含”NMP。如本文所使用的,基于粘合剂组合物和/或浆料组合物的总重量,如果NMP以小于0.3重量%的量存在(如果有的话),则粘合剂组合物和/或浆料组合物“大体上不含”NMP。如本文所使用的,基于粘合剂组合物和/或浆料组合物的总重量,如果粘合剂组合物和/或浆料组合物中不存在NMP,即0.000重量%,则浆料组合物“完全不含”NMP。
粘合剂组合物和/或浆料组合物可以基本上不含、大体上不含或完全不含酮,如甲乙酮、环己酮、异佛尔酮、苯乙酮。
粘合剂组合物和/或浆料组合物可以基本上不含、大体上不含或完全不含醚,如乙烯或丙二醇的C1至C4烷基醚。
含氟聚合物、粘合剂组合物和/或浆料组合物可以基本上不含、大体上不含或完全不含氟乙烯,如四氟乙烯。
含氟聚合物、粘合剂组合物和/或浆料组合物可以基本上不含、大体上不含或完全不含含氟表面活性剂。
粘合剂组合物和/或浆料组合物可以基本上不含、大体上不含或完全不含硅氧烷。
如上所述,粘合剂组合物和/或浆料组合物可以任选地进一步包括单独添加的交联剂,用于与(甲基)丙烯酸聚合物反应。交联剂应当可溶于或可分散于有机介质中,并且与(甲基)丙烯酸聚合物的活性氢基团如羧酸基和羟基(如果存在)反应。合适的交联剂的非限制性实例包含氨基塑料树脂、封闭型聚异氰酸酯和聚环氧化物。
用作交联剂的氨基塑料树脂的实例是通过如三聚氰胺或苯代三聚氰胺等三嗪与甲醛反应形成的氨基塑料树脂。这些反应产物含有反应性N-羟甲基。通常,这些反应性基团用包含其混合物的甲醇、乙醇、丁醇醚化以调节反应性基团的反应性。针对氨基塑料树脂的化学制备和使用,参见“氨基交联剂或氨基塑料的化学和应用(The Chemistry andApplications of Amino Crosslinking Agents or Aminoplast)”,第V卷,第II部分,第21页及其后,Oldring博士编;约翰威利父子/Cita科技有限公司(John Wiley&Sons/CitaTechnology Limited),伦敦,1998。这些树脂可以商标如MAPRENAL MF980以及以商标/>如CYMEL 303和CYMEL 1128从氰特工业公司(Cytec Industries)商购获得。
封闭型聚异氰酸酯交联剂通常是二异氰酸酯,如甲苯二异氰酸酯、1,6-六亚甲基二异氰酸酯和包含其异氰酸基二聚体和三聚体的异佛尔酮二异氰酸酯,在所述二异氰酸酯中,异氰酸酯基团与如ε-已内酯和甲基乙基酮肟等材料反应(“封闭型”)。在固化温度下,封闭剂解除封闭,从而暴露与(甲基)丙烯酸聚合物相关的羟基官能团具有反应性的异氰酸酯官能团。封闭型聚异氰酸酯交联剂可从科思创公司(Covestro)以DESMODUR BL商购获得。
碳二亚胺交联剂可以是单体或聚合形式或其混合物。碳二亚胺交联剂是指具有以下结构的化合物:
R–N=C=N–R'
其中R和R'可以各自单独地包括脂肪族、芳香族、烷基芳香族、羧基或杂环基。可商购获得的碳二亚胺交联剂的实例包含例如可从日本日清纺化学公司(Nisshinbo ChemicalInc.)商购获得的以商品名CARBODILITE销售的碳二亚胺交联剂,如CARBODILITE V-02-L2、CARBODILITE SV-02、CARBODILITE E-02、CARBODILITE SW-12G、CARBODILITE V-10和CARBODILITE E-05。
聚环氧化物交联剂的实例是含环氧树脂的(甲基)丙烯酸聚合物,如由与其它乙烯基单体共聚的甲基丙烯酸缩水甘油酯、多元酚的多缩水甘油醚,如双酚A的二缩水甘油醚;以及如3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己烷羧酸酯和双(3,4-环氧基-6-甲基环己基-甲基)己二酸酯等脂环族聚环氧化物制备的含环氧树脂的(甲基)丙烯酸聚合物。
除了促进(甲基)丙烯酸聚合物的交联,交联剂(包含与交联单体和单独添加的交联剂相缔合的交联剂)与亲水基团(如(甲基)丙烯酸聚合物的活性氢官能团)反应,从而防止这些基团吸收锂离子电池中可能存在问题的水分。
单独添加的交联剂可以以至多15重量%的量存在于粘合剂中,如1重量%至15重量%,所述重量%基于粘合剂固体的总重量。
粘合剂组合物和/或浆料组合物可以任选地进一步包括粘附促进剂。粘附促进剂可以包括粘合剂组合物和/或浆料组合物的部分或全部含氟聚合物。粘附促进剂可以包括不同于上述含氟聚合物的聚偏氟乙烯共聚物或热塑性材料。
聚偏氟乙烯共聚物粘附促进剂包括包含偏氟乙烯和以下中的至少一种的残基的结构单元:(i)(甲基)丙烯酸;和/或(ii)(甲基)丙烯酸羟烷基酯。所述(甲基)丙烯酸可以包括丙烯酸、甲基丙烯酸或其组合。所述(甲基)丙烯酸羟烷基酯可以包括(甲基)丙烯酸C1至C5羟烷基酯,例如,(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丁酯或其组合。此类加成聚合物的可商购获得的实例包含可从索尔维公司获得的SOLEF 5130。聚偏氟乙烯共聚物可以分散或增溶在粘合剂组合物和/或浆料组合物的有机介质中。
聚偏氟乙烯共聚物粘附促进剂可以具有如以上关于含氟聚合物所述的重均分子量。
基于粘合剂固体的总重量,粘附促进剂可以以至多100重量%的量存在于粘合剂组合物和/或浆料组合物中,如10重量%至60重量%、20重量%至60重量%,如30重量%至60重量%,如10重量%至50重量%,如15重量%至40重量%,如20重量%至30重量%,如30重量%至35重量%。
与由不包含粘附促进剂的粘合剂组合物和/或浆料组合物产生的涂层膜相比,由包括粘附促进剂的粘合剂组合物和/或浆料组合物产生的涂层膜可以具有改善的对集电器的粘附性。例如,与由不包含粘附促进剂的粘合剂组合物和/或浆料组合物产生的涂层膜相比,使用由包括粘附促进剂的粘合剂组合物和/或浆料组合物产生的涂层膜可以将粘附性提高至少50%,如至少100%,如至少200%,如至少300%,如至少400%。
基于粘合剂组合物的总重量,粘合剂组合物的树脂固体含量可以为30重量%至80重量%,如40重量%至70重量%。如本文所使用的,术语“树脂固体”可以与“粘合剂固体”同义地使用,并且包含含氟聚合物、(甲基)丙烯酸聚合物,以及(如果存在的话)粘附促进剂和单独添加的交联剂。如本文所使用的,术语“粘合剂组合物”是指粘合剂固体在有机介质中的分散体。含氟聚合物可以以40重量%至96重量%的量存在于粘合剂组合物和/或浆料组合物中,如50重量%至90重量%;(甲基)丙烯酸聚合物可以以2重量%至20重量%的量存在,如5重量%至15重量%;粘附促进剂可以以10重量%至60重量%、20重量%至60重量%的量存在于粘合剂组合物和/或浆料组合物中,如30重量%至60重量%,如10重量%至50重量%,如15重量%至40重量%,如20重量%至30重量%,如35重量%至35重量%;并且单独添加的交联剂可以以至多15重量%的量存在,如1重量%至15重量%,所述重量%基于粘合剂固体的总重量。基于粘合剂组合物和/或浆料组合物的总重量,有机介质以10重量%至70重量%的量存在于粘合剂组合物和/或浆料组合物中,如10重量%至65重量%,如15重量%至60重量%,如15重量%至40重量%,如30重量%至60重量%。
基于浆料的总固体重量,粘合剂固体可以以至少0.1重量%的量存在于浆料组合物中,如至少0.5重量%,如至少1重量%,如至少1.5重量%,如至少2重量%。基于浆料的总固体重量,粘合剂固体可以以不超过20重量%的量存在于浆料组合物中,如不超过15重量%,如不超过10重量%,如不超过7.5重量%,如不超过5重量%,如不超过4重量%,如不超过3重量%。基于浆料的总固体重量,粘合剂固体可以以0.1重量%至20重量%的量存在于浆料组合物中,如0.1重量%至15重量%,如0.1重量%至10重量%,如0.1重量%至7.5重量%,如0.1重量%至5重量%,如0.1重量%至4重量%,如0.1重量%至3重量%,如0.5重量%至20重量%,如0.5重量%至15重量%,如0.5重量%至10重量%,如0.5重量%至7.5重量%,如0.5重量%至5重量%,如0.5重量%至4重量%,如0.5重量%至3重量%,如1重量%至20重量%,如1重量%至15重量%,如1重量%至10重量%,如1重量%至7.5重量%,如1重量%至5重量%,如1重量%至4重量%,如1重量%至3重量%,如1.5重量%至20重量%,如1.5重量%至15重量%,如1.5重量%至10重量%,如1.5重量%至7.5重量%,如1.5重量%至5重量%,如1.5重量%至4重量%,如1.5重量%至3重量%,如2重量%至20重量%,如2重量%至15重量%,如2重量%至10重量%,如2重量%至7.5重量%,如2重量%至5重量%,如2重量%至4重量%,如2重量%至3重量%。
基于浆料组合物的总固体重量,含氟聚合物可以以0.1重量%至10重量%的量存在于浆料组合物中,如1重量%至6重量%,如1.3重量%至4.5重量%,如1.9重量%至2.9重量%。
基于浆料组合物的总固体重量,(甲基)丙烯酸聚合物可以以0.1重量%至10重量%的量存在于浆料组合物中,如1重量%至6重量%,如1.3重量%至4.5重量%,如1.9重量%至2.9重量%。
基于浆料组合物的总固体重量,单独添加的交联剂可以以0.001重量%至5重量%的量存在于浆料组合物中,如0.002重量%至2重量%,如0.002重量%至1重量%,如0.005重量%至0.5重量%,如0.005重量%至0.3重量%,如0.1重量%至5重量%。
本公开还涉及包括上述粘合剂组合物的浆料组合物。
浆料组合物可以任选地进一步包括电化学活性材料。构成包含在浆料中的电化学活性材料的材料没有特别限制,并且可以根据所关注的电储存装置的类型选择合适的材料。
电化学活性材料可以包括用于用作正电极的活性材料的材料。电化学活性材料可以包括能够掺入有锂(包含通过锂嵌入(intercalation)/脱出(deintercalation)的掺入)的材料、能够进行锂转化的材料或其组合。能够掺入有锂的电化学活性材料的非限制性实例包含LiCoO2、LiNiO2、LiFePO4、LiCoPO4、LiMnO2、LiMn2O4、Li(NiMnCo)O2、Li(NiCoAl)O2、碳涂覆的LiFePO4和其组合。能够进行锂转化的材料的非限制性实例包含硫、LiO2、FeF2和FeF3、Si、铝、锡、SnCo、Fe3O4和其组合。
电化学活性材料可以包括用于用作负电极的活性材料的材料。电化学活性材料可以包括石墨、钛酸锂、硅化合物、锡、锡化合物、硫、硫化合物或其组合。
基于浆料的总固体重量,电化学活性材料可以以45重量%至99重量%的量存在于浆料中,如50重量%至99重量%,如55重量%至99重量%,如60重量%至99重量%,如65重量%至99重量%,如70重量%至99重量%,如75重量%至99重量%,如80重量%至99重量%,如85重量%至99重量%,如90重量%至99重量%,如91重量%至99重量%,如94重量%至99重量%,如95重量%至99重量%,如96重量%至99重量%,如97重量%至99重量%,如98重量%至99重量%,如45重量%至98重量%,如50重量%至98重量%,如55重量%至98重量%,如60重量%至98重量%,如65重量%至98重量%,如70重量%至98重量%,如75重量%至98重量%,如80重量%至98重量%,如85重量%至98重量%,如90重量%至98重量%,如91重量%至98重量%,如94重量%至98重量%,如95重量%至98重量%,如96重量%至98重量%,如97重量%至98重量%,如45重量%至96重量%,如50重量%至96重量%,如55重量%至96重量%,如60重量%至96重量%,如65重量%至96重量%,如70重量%至96重量%,如75重量%至96重量%,如80重量%至96重量%,如85重量%至96重量%,如90重量%至96重量%,如91重量%至96重量%,如94重量%至96重量%,如95重量%至96重量%。
浆料组合物可以任选地进一步包括导电剂。导电剂的非限制性实例包含碳质材料,如活性碳、如乙炔黑和炉黑等碳黑、石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、富勒烯和其组合。
基于浆料的总固体重量,导电剂可以以至少0.1重量%的量存在于浆料中,如至少0.5重量%,如至少1重量%,如至少1.5重量%,如至少2重量%。基于浆料的总固体重量,导电剂可以以不超过20重量%的量存在于浆料中,如不超过15重量%,如不超过10重量%,如不超过7.5重量%,如不超过5重量%,如不超过4重量%,如不超过3重量%,如不超过2.5重量%。基于浆料的总固体重量,导电剂可以以0.1重量%至20重量%的量存在于浆料中,如0.1重量%至15重量%,如0.1重量%至10重量%,如0.1重量%至7.5重量%,如0.1重量%至5重量%,如0.1重量%至4重量%,如0.1重量%至3重量%,如0.1重量%至2.5重量%,如0.5重量%至20重量%,如0.5重量%至15重量%,如0.5重量%至10重量%,如0.5重量%至7.5重量%,如0.5重量%至5重量%,如0.5重量%至4重量%,如0.5重量%至3重量%,如0.5重量%至2.5重量%,如1重量%至20重量%,如1重量%至15重量%,如1重量%至10重量%,如1重量%至7.5重量%,如1重量%至5重量%,如1重量%至4重量%,如1重量%至3重量%,如1重量%至2.5重量%,如1.5重量%至20重量%,如1.5重量%至15重量%,如1.5重量%至10重量%,如1.5重量%至7.5重量%,如1.5重量%至5重量%,如1.5重量%至4重量%,如1.5重量%至3重量%,如1.5重量%至2.5重量%,如2重量%至20重量%,如2重量%至15重量%,如2重量%至10重量%,如2重量%至7.5重量%,如2重量%至5重量%,如2重量%至4重量%,如2重量%至3重量%,如2重量%至2.5%重量%。
浆料组合物可以采用包括各自如上所述的粘合剂、电化学活性材料和导电材料的电极浆料组合物的形式。电极浆料可以包括以上述量存在于浆料组合物中的此些材料。例如,电极浆料组合物可以包括以45重量%至95重量%的量存在的电化学活性材料,如70重量%至98重量%;来自粘合剂组合物的粘合剂固体以1重量%至20重量%的量存在,如1重量%至10重量%,如5重量%至10重量%;并且导电剂以1重量%至20重量%的量存在,如5重量%至10重量%,所述重量百分比基于电极浆料组合物的总固体重量。
包括有机介质、电化学活性材料、导电材料、粘合剂分散体(其可以包含单独添加的交联剂)、另外的有机介质(如果需要的话)和任选的成分的电极浆料组合物可以通过组合所述成分以形成浆料来制备。这些物质可以通过如搅拌器、珠磨机或高压均质器等已知的装置搅拌而混合在一起。
对于制造电极浆料组合物的混合和搅拌,应选择能够将这些组分搅拌到满足满意分散条件的程度的混合器。分散程度可以用粒度计测量,并且优选地进行混合和分散以确保不存在100微米或更大的团聚体。满足此条件的混合器的实例包含球磨机、砂磨机、颜料分散器、研磨机、挤出机、转子定子、泥磨机、超声分散器、均化器、行星式混合器、霍巴特混合器(Hobart mixer)以及其组合。
浆料组合物的固体含量可以为至少30重量%,如至少40重量%,如至少50重量%、如至少55重量%,如至少60重量%,如至少65重量%,如至少71重量%,如至少75重量%,并且可以不超过90重量%,如不超过85重量%,如不超过75重量%,所述重量%基于浆料组合物的总重量。基于浆料组合物的总重量,浆料组合物的固体含量可以为30重量%至90重量%,如40重量%至85重量%,如50重量%至85%重量%,如55重量%至85重量%,如60重量%至85重量%,如65重量%至85重量%,如71重量%至85重量%,如75重量%至85重量%。
本公开还涉及一种电极,其包括集电器和所述集电器上的膜,其中所述膜包括:(1)电化学活性材料;以及(2)粘合剂,所述粘合剂包括:(a)至少一种含氟聚合物,所述至少一种含氟聚合物包括偏氟乙烯的残基;以及(b)一种或多种(甲基)丙烯酸聚合物,所述一种或多种(甲基)丙烯酸聚合物包括包含以下的残基的结构单元:(i)40重量%至80重量%的在烷基中含有1个至3个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯;(ii)18重量%至48重量%的在烷基中含有4个至18个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯;(iii)0.1重量%至10重量%的羟烷基酯;(iv)0重量%至10重量%的α,β-烯属不饱和羧酸;以及(v)0重量%至20重量%的包括杂环基的烯属不饱和单体,所述重量%基于包括所述一种或多种(甲基)丙烯酸聚合物的总单体重量。所述膜可以由上述电极浆料组合物沉积而成。电极可以是正电极或负电极,并且可以通过以下来制造:将上述浆料组合物施加到集电器的表面以形成涂层膜,并且随后干燥和/或固化所述涂层膜。涂层膜的厚度可以为至少1微米,如1至500微米(μm),如1至150μm,如25至150μm,如30至125μm。涂层膜可以包括交联涂层,并且所述膜可以进一步包括交联剂的残留物。集电器可以包括导电材料,并且导电材料可以包括如铁、铜、铝、镍和其合金以及不锈钢等金属。例如,集电器可以包括呈网、片或箔形式的铝或铜。尽管集电器的形状和厚度没有特别限制,但集电器的厚度可以为约0.001至0.5mm,如厚度为约0.001至0.5mm的网、片或箔。
另外,在沉积浆料组合物之前,集电器可以是经过预处理组合物预处理的。如本文所使用的,术语“预处理组合物”是指在与集电器接触时与集电器表面反应并在化学上改变集电器表面并且与其结合以形成保护层的组合物。预处理组合物可以是包括第IIIB族和/或第IVB族金属的预处理组合物。如本文所使用的,术语“第IIIB族和/或第IVB族金属”是指在CAS元素周期表(Periodic Table of the Elements)的第IIIB族或第IVB族中的元素,如例如在《化学和物理学手册(Handbook of Chemistry and Physics)》,第63版(1983)中所示出的。在适用的情况下,可以使用金属本身,然而,也可以使用第IIIB族和/或第IVB族金属化合物。如本文所使用的,术语“第IIIB族和/或第IVB族金属化合物”是指包含在CAS元素周期表的第IIIB族或第IVB族中的至少一种元素的化合物。用于预处理集电器的合适的预处理组合物和方法在美国专利第9,273,399号第4栏第60行至第10栏第26行中进行了描述,所述美国专利的引用部分通过引用并入本文。预处理组合物可以用于处理用于产生正电极或负电极的集电器。
将浆料组合物施加到集电器的方法没有特别限制。浆料组合物可以通过刮刀涂覆、浸涂、反向滚涂、直接滚涂、凹版印刷涂层、挤出涂覆、浸渍或刷涂来施加。尽管浆料组合物的施用量没有特别限制,但是在去除有机介质之后形成的涂层的厚度可以是25至150微米(μm),如30至125μm。
施加后的涂层膜的干燥和/或交联(如果适用)可以通过例如在升高的温度下加热来完成,所述温度如至少50℃,如至少60℃,如50℃至145℃,如60℃至120℃,如65℃至110℃。加热时间将在一定程度上取决于温度。通常,较高的温度需要较少的固化时间。通常,固化时间持续至少5分钟,如5至60分钟。温度和时间应足以使固化膜中的(甲基)丙烯酸聚合物交联(如果适用),也就是说,在(甲基)丙烯酸聚合物链上的共反应基团之间形成共价键,如羧酸基和羟基以及氨基塑料的N-羟甲基和/或N-羟甲基醚基团、封闭型聚异氰酸酯交联剂的异氰酸酯基团,或在自固化(甲基)丙烯酸聚合物的情况下,N-烷氧基甲基酰胺基团或封闭型异氰酸酯基团。固化或交联的程度可以测量为对如甲乙酮(MEK)等溶剂的耐性。测试按照ASTM D-540293中的描述进行。报告了一个来回的双摩擦的次数。此测试通常被称为“耐MEK性”。因此,将(甲基)丙烯酸聚合物和交联剂(包含自固化(甲基)丙烯酸聚合物和具有单独添加的交联剂的(甲基)丙烯酸聚合物)与粘合剂组合物分离,沉积成膜并以粘合剂膜加热的时间和温度加热。然后用报告的双摩擦数量测量膜的耐MEK性。因此,交联的(甲基)丙烯酸聚合物将具有至少50个双摩擦的耐MEK性,如至少75个双摩擦。此外,交联的(甲基)丙烯酸聚合物可以基本上对下述电解质的溶剂具有耐溶剂性。干燥涂层膜的其它方法包含环境温度干燥、微波干燥和红外干燥,并且固化涂层膜的其它方法包含e束固化和UV固化。
在锂离子电储存装置放电期间,锂离子可以从负电极释放并携带电流到正电极。此过程可以包含称为脱出的过程。在充电期间,锂离子从正电极中的电化学活性材料迁移到负电极,在负电极中,所述锂离子嵌入存在于负电极中的电化学活性材料中。此过程可以包含称为嵌入的过程。
本公开还涉及一种电储存装置。电储存装置可以通过使用由本公开的电极浆料组合物制备的上述电极来制造。电储存装置包括电极、对电极和电解质。电极、对电极或两者可以包括本公开的电极,只要一个电极是正电极并且一个电极是负电极。电储存装置包含但不限于电池单元、电池、电池组、二次电池、电容器和超级电容器。
电储存装置包含电解液并且可以根据常用方法通过使用如分离器等部件来制造。作为更具体的制造方法,将负电极和正电极组装在一起,其间具有分离器,根据电池的形状将所得的组合件卷曲或弯曲并放入电池容器中,将电解液注入电池容器中,并将电池容器密封。电池的形状可以像硬币、纽扣或薄片,是圆柱形、正方形或平坦的。
电解液可以是液体或凝胶,并且可以根据负电极活性材料和正电极活性材料的类型,从用于电储存装置中的已知电解液中选择能够有效地用作电池的电解液。电解液可以是含有溶解在合适的溶剂中的电解质的溶液。电解质可以是用于锂离子二次电池的常规已知的锂盐。锂盐的实例包含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,并且其实例包含如碳酸丙烯酯、碳酸亚乙酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯等碳酸酯化合物;如γ-丁基内酯等内酯化合物;如三甲氧基甲烷、1,2-二甲氧基乙烷、乙醚、2-乙氧基乙烷、四氢呋喃和2-甲基四氢呋喃等醚化合物;以及如二甲亚砜等亚砜化合物。电解液中电解质的浓度可以为0.5摩尔/L至3.0摩尔/L,如0.7摩尔/L至2.0摩尔/升,如0.8摩尔/L至1.5摩尔/升,如0.85摩尔/L至1.25摩尔/升。
如本文所用,术语“聚合物”广义上是指低聚物以及均聚物和共聚物两者。术语“树脂”与“聚合物”可互换使用。
除非另有明确说明,否则术语“丙烯酸”和“丙烯酸酯”可互换使用(除非这样做会改变预期含义),并且包含丙烯酸、酸酐和其衍生物,如其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,如甲基丙烯酸、2-乙基丙烯酸等以及其C1-C4烷基酯。术语“(甲基)丙烯酸”或“(甲基)丙烯酸酯”旨在涵盖例如(甲基)丙烯酸酯单体的所指示材料的丙烯酸/丙烯酸酯形式和甲基丙烯酸/甲基丙烯酸酯形式两者。术语“(甲基)丙烯酸聚合物”是指由一种或多种(甲基)丙烯酸单体制备的聚合物。
如本文所使用的,分子量通过凝胶渗透色谱法使用聚苯乙烯标准品确定。除非另有说明,否则分子量基于重均分子量。如本文所使用的,术语“重均分子量”或“(Mw)”意指通过使用根据ASTM D6579-11(“通过尺寸排阻色谱法测定烃树脂、松香树脂和萜烯树脂的分子量平均值和分子量分布的标准实践”.UV检测器;254nm,溶剂:不稳定THF,保留时间标志物:甲苯,样品浓度:2mg/ml)的聚苯乙烯标准进行的凝胶渗透色谱法确定的重均分子量(Mw)。如本文所使用的,术语“数均分子量”或“(Mn)”意指通过使用根据ASTM D6579-11(“通过尺寸排阻色谱法测定烃树脂、松香树脂和萜烯树脂的分子量平均值和分子量分布的标准实践”.UV检测器;254nm,溶剂:不稳定THF,保留时间标志物:甲苯,样品浓度:2mg/ml)的聚苯乙烯标准进行的凝胶渗透色谱法确定的数均分子量(Mn)。
如本文所使用的,术语“玻璃化转变温度”是根据以下文献基于单体加料的单体组合物通过Fox方法计算的玻璃化转变温度的理论值:T.G.Fox,《美国物理学会会刊(Bull.Am.Phys.Soc.)》(系列II)1,123(1956)和J.Brandrup,E.H.Immergut,《聚合物手册(Polymer Handbook)》第3版,约翰·威利出版社(John Wiley),纽约,1989。
如本文所使用的,除非另有定义,否则术语基本上不含意指基于浆料组合物的总重量,组分(如果有的话)以小于5重量%的量存在。
如本文所使用的,除非另有定义,否则术语大体上不含意指基于浆料组合物的总重量,组分(如果有的话)以小于1重量%的量存在。
如本文所使用的,除非另有定义,否则术语完全不含意指基于浆料组合物的总重量,浆料组合物中不存在组分,即,0.00重量%。
如本文所使用的,术语“总固体”是指粘合剂和/或浆料组合物的非挥发性组分并且具体地不包含有机介质。
如本文所使用的,当涉及聚合物的组成时,术语“……的残基”是指聚合物内由聚合期间单体的掺入(即反应)产生的单一分子单元。
如本文所使用的,术语“大体上由……组成”包含列出的材料或步骤以及那些不会对粘合剂组合物、浆料组合物、电极或电储存装置的基本和新颖特性产生实质性影响的材料或步骤。
如本文所使用的,术语“由……组成”不包含未列出的任何要素、步骤或成分。
出于详细描述的目的,应当理解,除非明确相反地指出,否则本公开可以采取各种替代性变型和步骤顺序。此外,除了在任何操作实例中或在另外指示的情况下以外,如表示值、量、百分比、范围、子范围和分数的那些数字等的所有数字可以解读为如同以词语“约”开头,即使所述术语没有明确出现也是如此。因此,除非有相反的指示,否则以下说明书和所附权利要求中列出的数字参数是近似值,所述近似值可以根据要获得的期望特性而变化。至少,并且不试图将等同原则的应用限制于权利要求的范围,每个数值参数应至少根据所报告的有效数字的数量并通过应用普通的舍入技术来解释。在本文所描述的封闭式或开放式数值范围的情况下,所述数值范围内或所涵盖的所有数字、值、量、百分比、子范围和分数应被视为具体地包含在本申请的原始公开内容中并且属于所述原始公开内容,就好像这些数字、值、量、百分比、子范围和分数已被完整地明确写出一样。
尽管阐述本公开的广泛范围的数值范围和参数是近似值,但具体实例中阐述的数值是尽可能精确地报告的。然而,任何数值都固有地含有由其相应测试测量结果中发现的标准差必然造成的某些误差。
如本文所使用的,除非另有说明,否则复数术语可以涵盖其单数对应物,并且反之亦然,除非另有说明。例如,尽管本文提及“一种”电化学活性材料、“一种”含氟聚合物、“一种”(甲基)丙烯酸聚合物和“一种”导电剂,但可以使用这些组分的组合(即,多种这些组分)。另外,在本申请中,除非另外具体说明,否则“或”的使用意指“和/或”,即使“和/或”可以在某些情况下明确使用。
如本文所使用的,“包含”、“含有”和类似术语在本申请的上下文中被理解为与“包括”同义并且因此是开放式的并且不排除另外的未描述或未叙述的要素、材料、成分或方法步骤的存在。如本文所使用的,“由……组成”在本申请的上下文中被理解为排除任何未指定的要素、成分或方法步骤的存在。如本文所使用的,“大体上由……组成”在本申请的上下文中被理解为包含所指定的要素、材料、成分或方法步骤“以及未对所描述内容的基本特性和新颖特性造成实质影响的那些要素、材料、成分或方法步骤”。尽管已经根据“包括”描述了本公开的各个实施例,但是大体上由……组成或由……组成的实施例也在本公开的范围内。
如本文所使用的,术语“在……上”、“到……上”、“施加在……上”、“施加到……上”、“形成于……上”、“沉积在……上”、“沉积到……上”意指形成、覆盖、沉积或提供在表面上但不一定与所述表面接触。例如,“沉积到”基材上的组合物不排除定位在可电沉积的涂层组合物与基材之间的相同或不同组合物的一个或多个其它中间涂层的存在。
虽然已经详细描述了本公开的具体实施例,但是本领域的技术人员将了解,根据本公开的总体教导可以开发出对那些细节的各种修改和替代方案。因此,所公开的特定布置仅旨在是说明性的而非限制本公开的范围,本公开的范围由所附权利要求的全部范围及其任何和所有等效物给出。本文所描述的特性和实例中的每一个和其组合可以说是由本公开涵盖。
以下实例说明了本公开,然而,所述实例不应被认为是将本公开限于其细节。除非另有指示,否则以下实例中以及整个说明书中的所有份数和百分比都按重量计。
实例
实例1.
化学品供应商
所有丙烯酸单体可从巴斯夫(BASF)或陶氏化学公司获得。Trigonox可从阿克苏诺贝尔公司(AkzoNobel)获得。PVDF从上海华谊三爱富新材料有限公司(Shanghai 3F)(T-1PVDF,“PVDF 1”)和苏威公司(Solvay)(PVDF Solef 5130,“PVDF 2”)获得。磷酸三乙酯(“TEP”)和乙酰乙酸乙酯(“EAA”)两者均可从伊士曼化学公司获得。导电碳Super P和C65两者均可从杰能公司(Gelon)获得。NMC811也可以从杰能公司获得。Resimene HM-2608(异丁醇中的90%活性材料)从英力士公司(INEOS)获得。在TEP中制备Resimene HM-2608的10%活性材料溶液(“添加剂溶液Z”)。
(甲基)丙烯酸聚合物的合成
下表含有实例中使用的溶剂、自由基引发剂或(甲基)丙烯酸单体的缩写或商品名:
树脂A的合成
在四颈圆底烧瓶中,添加324.3克磷酸三乙酯(TEP),并且所述烧瓶配备有机械搅拌刀片、热电偶和回流冷凝器。在氮气气氛下,将含有TEP溶剂的烧瓶加热到120℃的设定点。将含有197.2克MMA、151.5克EHA、135.6克EA、9.9克HEA和9.9克MAA的单体溶液充分混合。制备10.3克TRIGONOX 131和138.9克TEP的溶液,并在360分钟内通过加料漏斗添加到烧瓶中。引发剂溶液开始后五分钟,在300分钟内通过加料漏斗将单体溶液添加到烧瓶中。单体进料完成后,用12.4克TEP冲洗单体加料漏斗。在引发剂进料完成之后,用12.4克TEP冲洗单体加料漏斗。然后,将反应在120℃下保持60分钟。在保持60分钟之后,将反应冷却并倒入合适的容器中。树脂的最终测得固体确定为51.0%固体。
在每个(甲基)丙烯酸聚合物实例中,通过以下程序测量(甲基)丙烯酸聚合物的固体含量:使用分析天平对来自赛默飞世尔科技公司(Fisher Scientific)的铝称皿进行称重。将空皿的重量记录到小数点后四位。将大约0.5g的分散剂添加到经称重的皿中并记录皿的重量,并且将(甲基)丙烯酸聚合物溶液记录到小数点后四位。接下来,向称皿中添加约3.5g的丙酮。将含有(甲基)丙烯酸聚合物溶液和丙酮的皿放置在烘箱温度设定为110摄氏度的实验室烘箱中,并且干燥1小时。使用分析天平称量皿和干燥的(甲基)丙烯酸聚合物。将皿和干燥的(甲基)丙烯酸聚合物的重量记录到小数点后四位。使用以下等式确定固体含量:固体%=100×[(皿和干(甲基)丙烯酸聚合物的重量)-(空皿的重量)]/[(皿和(甲基)丙烯酸聚合物溶液的重量)-(空皿的重量)]。
树脂B的合成
在四颈圆底烧瓶中,添加324.3克磷酸三乙酯(TEP),并且所述烧瓶配备有机械搅拌刀片、热电偶和回流冷凝器。在氮气气氛下,将含有TEP溶剂的烧瓶加热到125℃的设定点。将含有197.1克MMA、186.3克EHA、50.4克EA、50.4克NVP、9.9克HEA和9.9克MAA的单体溶液充分混合。制备10.3克TRIGONOX 131和138.9克TEP的溶液,并在360分钟内通过加料漏斗添加到烧瓶中。引发剂溶液开始后五分钟,在300分钟内通过加料漏斗将单体溶液添加到烧瓶中。单体进料完成后,用12.4克TEP冲洗单体加料漏斗。在引发剂进料完成之后,用12.4克TEP冲洗单体加料漏斗。然后,将反应在125℃下保持60分钟。在保持60分钟之后,将反应冷却并倒入合适的容器中。树脂的最终测得固体确定为51.0%固体。
树脂C的合成
在四颈圆底烧瓶中,添加324.3克磷酸三乙酯(TEP),并且所述烧瓶配备有机械搅拌刀片、热电偶和回流冷凝器。在氮气气氛下,将含有TEP溶剂的烧瓶加热到120℃的设定点。将含有197.2克MMA、167.4克EHA、79.1克EA、50.4克GMA和9.95克HEA的单体溶液充分混合。制备12.19克TRIGONOX 131和140.6克TEP的溶液,并在360分钟内通过加料漏斗添加到烧瓶中。引发剂溶液开始后五分钟,在300分钟内通过加料漏斗将单体溶液添加到烧瓶中。单体进料完成后,用12.4克TEP冲洗单体加料漏斗。在引发剂进料完成之后,用12.4克TEP冲洗单体加料漏斗。然后,将反应在120℃下保持60分钟。在保持60分钟之后,将反应冷却并倒入合适的容器中。树脂的最终测得固体确定为51.0%固体。
粘合剂组合物的制备
PVDF分散体(对照粘合剂)——粘合剂分散体B1的制备
通过添加12.2克规模的树脂A、树脂B、树脂C、PVDF 1和PVDF 2在TEP和EAA的混合物中制备PVDF的分散体。使用总共403mg的(甲基)丙烯酸聚合物和1.26克的PVDF来制备粘合剂分散体“B1”。(甲基)丙烯酸聚合物的重量比为2.0份树脂A比1.0份树脂B比1.2份树脂C。PVDF的重量比为1.86份PVDF 1比1.00份PVDF 2。PVDF分散体分两部分制备。通过在高剪切混合下将树脂C添加到9.46克的TEP中来制备第一部分。向此混合物中添加PVDF 2。对于第二部分,在高剪切混合下组合814mg的TEP和238mg的EAA。向此溶液中添加树脂A和树脂B,然后添加PVDF 1。将这两部分组合以形成对照粘合剂“B1”,其计算的总固体为12.0%(按重量计)。
PVDF溶液(本发明粘合剂)——粘合剂溶液B2的制备
根据以下程序,通过使用Cowles刀片以100克的规模在高剪切混合下将树脂A、树脂B、树脂C、PVDF 1和PVDF 2溶解在TEP中来制备PVDF溶液。在制备粘合剂溶液“B2”时,使用总共2.20克的(甲基)丙烯酸聚合物和总共6.86克的PVDF。将树脂A、树脂B和树脂C都添加到90.95克的TEP中并搅拌,直至溶解。接下来,将PVDF 1分两部分添加到增溶的(甲基)丙烯酸聚合物中。当溶液澄清时,然后添加PVDF 2并在高剪切下搅拌。(甲基)丙烯酸聚合物的重量比以及PVDF的重量比与混合粘合剂分散体B1时使用的相同。粘合剂溶液B2的总固体为8.0%(按重量计)。
正电极浆料的制备
方法1:基于TEP的正电极浆料(S1和S2)的一般程序
在氮气填充的手套袋中,用TEP或TEP/EAA的混合物稀释粘合剂溶液,并且将其添加到Thinky杯中。接下来添加导电碳,并手动将其与木刀混合。将Thinky杯盖上盖子并从手套袋中取出。使用离心混合器实现碳的分散体。一旦均匀,将碳浆料返回手套袋,打开盖子,并且添加活性材料。使用木刀手动混合活性材料/碳浆料,盖上盖子并从手套袋中取出。使用离心混合器实现活性材料的分散体。一旦均匀,将碳/活性材料浆料返回手套袋,打开盖子,并且添加添加剂溶液。使用木刀手动混合完全调配的正电极浆料,盖上盖子并从手套袋中取出。使用离心混合器完成所有正电极浆料组分的最终分散体。
对比性TEP/EAA正电极浆料——浆料S1的制备
此浆料以101.1克的规模制备,其重量比为95%活性材料比3%导电碳比2%粘合剂。表1提供了用于根据方法1制备浆料S1的组分的确切重量。浆料的固体重量%为73%。
表1.浆料S1组分
发明的TEP正电极浆料——浆料S2的制备
此浆料以101.1克的规模制备,其重量比为95%活性材料比3%导电碳比2%粘合剂。表2提供了用于根据方法1制备浆料S2的组分的确切重量。浆料的固体重量%为73%。
表2.浆料S2组分
浆料稳定性评估
首先评估浆料S1和S2的流变性,然后用盖子密封,并且随后在室温(23℃)下老化五天。样品老化后,重新评估流变性。这些结果在图1中描绘。值得注意的是,与S1(具有分散的PVDF)相比,S2(具有溶解的PVDF)在低剪切速率(小于10s-1)下的粘度更低。S1在老化5天后显示出粘度不变,而S2在5天后显示出约30%的粘度增加,特别是在低剪切速率下。粘度增加意味着浆料失去稳定性并开始胶化。然而,在更高的剪切速率(大于10s-1)下,S1和S2两者的初始样品和老化样品的粘度的大小非常接近。
电极膜的制备
使用铝箔上的下拉台上的200微米下拉棒制备由浆料S1和浆料S2浇铸的电极膜。然后,将沉积的膜在80℃下烘干两分钟,然后在120℃下烘干四分钟。使用辊压机将每个膜压制成33%的孔隙率,从而得到范围为63至65微米的膜厚度。来自浆料S1的沉积的正电极的涂层重量为20.4mg/cm2,来自浆料S2的沉积的正电极的涂层重量为20.6mg/cm2。
电池电极粘附性评估
将涂覆的电极条切割0.5英寸,并且使用3M 444双面胶带将其固定到未处理的铝板上。使用MARK-10ESM303上的90度剥离测试,以50毫米/分钟的速度评估S1和S2电极两者的两条涂覆的电极的粘附强度。来自S1的正电极的平均剥离强度为4N/m,而来自S2的正电极的平均剥离强度为14N/m。这表明,当使用PVDF溶液(如在粘合剂B2/浆料S2中)制备正电极膜时,可以改善用粘合剂B1/浆料S1从分散的PVDF中观察到的较低剥离强度。
因此,尽管通过包括增溶的PVDF的粘合剂注意到正电极浆料稳定性略有下降,但与包括分散的PVDF的粘合剂相比,观察到粘合性能提高了3倍。
实例2.
化学品供应商
蒸馏的N-甲基吡咯烷酮(“NMP”)可以从BASF公司购买。
方法2:环境条件下正电极浆料(S3和S4)的一般制备
在室温(23℃)和45%-55%的湿度下(不在干袋中)制备正电极浆料。首先,将粘合剂(B2或PVDF 2)溶解在Thinky杯中的稀释剂(TEP或NMP)中。接下来添加导电碳,并手动将其与木刀混合。使用离心混合器实现碳的分散体。一旦均匀,就添加活性材料。使用木刀手动混合活性材料/碳浆料。使用离心混合器实现活性材料的分散体。一旦均匀,就添加添加剂溶液Z,如所注释的。使用木刀手动混合完全调配的正电极浆料。使用离心混合器完成所有正电极浆料组分的最终分散体。
发明的TEP正电极浆料——浆料S3的制备
根据方法2,此浆料以43.7克的规模制备,其重量比为95%活性材料比3%导电碳比2%粘合剂。表3提供了用于根据方法2制备浆料S3的组分的确切重量。浆料的固体重量%为73%。
表3.浆料S3组分
对比性NMP正电极浆料——浆料S4的制备
根据方法2,此浆料以48.2克的规模制备,其重量比为95%活性材料比3%导电碳比2%粘合剂。表4提供了在制备浆料S4时使用的组分的确切重量。浆料的固体重量%为66%。
表4.浆料S4组分
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电极膜的制备
由浆料S3和浆料S4浇铸的电极膜以与实例1中所述相同的方式制备(浇铸和干燥)。使用锟压机将由S3浆料和S4浆料浇铸的膜压制成30%-35%的孔隙率,从而得到范围为55至65微米的膜厚度。对于每个电极膜,沉积膜的涂层重量为大约20mg/cm2。
电池电极粘附性评估
以与实例1中所述相同的方式进行由浆料S3和浆料S4产生的正电极膜的粘附性测试。来自S3的正电极的平均剥离强度为13N/m,而来自S4的正电极的平均剥离强度为14N/m。这表明,在类似的应用条件下,S3和S4递送了相当的粘附结果。
因此,与NMP粘合剂中的标准PVDF相比,用于制造S3电极的基于TEP的粘合剂B2表现出相当的粘合强度。然而,基于TEP的粘合剂B2可以在比基于NMP的粘合剂更高的固体含量下制造,并且TEP比NMP具有更小的健康和环境风险。
实例3.
粘合剂组合物的制备
PVDF分散体(对照粘合剂)——粘合剂分散体B3的制备
使用相同的(甲基)丙烯酸聚合物重量比和PVDF重量比,以类似于实例1中粘合剂分散体B1的方式在TEP和EAA的混合物中制备粘合剂分散体B3。
PVDF溶液(本发明粘合剂)——粘合剂溶液B4的制备
使用相同的(甲基)丙烯酸聚合物重量比和PVDF重量比,以类似于实例1中的粘合剂溶液B2的方式在TEP制备粘合剂溶液B4。
PVDF溶液(本发明粘合剂)——粘合剂B5、B6、B7、B8、B9的制备
用与粘合剂溶液B2不同的(甲基)丙烯酸聚合物重量比和不同的PVDF重量比,以类似于实例1中的粘合剂溶液B2的方式制备TEP中的这些粘合剂组成物。(甲基)丙烯酸聚合物的确切重量比和PVDF的确切重量比存在于表5中,其基于重量归一化为100%的总固体。粘合剂溶液B5、B6、B7、B8和B9都是在8.0%总固体重量下制备的。
表5.基于总固体重量的本发明粘合剂B5、B6、B7、B8和B9的重量%组成
粘合剂流变性评估
通过测量作为剪切速率的函数的粘度(cP)来评价粘合剂组合物B3至B9的流变性。图2示出了每种粘合剂在10s-1的剪切速率下的粘度。
如图2所示,当比较粘合剂组合物B6/B7和粘合剂组合物B5时,树脂B和C在降低粘度下比树脂A更有效。这些结果表明包含杂环(甲基)丙烯酸单体可以降低粘合剂组合物的粘度。此外,当比较粘合剂组合物B8和粘合剂组合物B9时,较低水平的PVDF被较高水平的(甲基)丙烯酸聚合物抵消,从而降低了粘合剂组合物的粘度。
正电极浆料的制备
方法3:用于制备实例3的正电极浆料的一般程序
在氮气填充的手套袋中,用NMP、TEP或TEP/EAA的混合物稀释粘合剂溶液,并且将其添加到Thinky杯中。接下来添加导电碳,并手动将其与木刀混合。将Thinky杯盖上盖子并从手套袋中取出。使用离心混合器实现碳的分散体。一旦均匀,将碳浆料返回手套袋,打开盖子,并且添加活性材料。使用木刀手动混合活性材料/碳浆料,盖上盖子并从手套袋中取出。使用离心混合器实现活性材料的分散体。一旦均匀,将碳/活性材料浆料返回手套袋,打开盖子,并且添加添加剂溶液,如所注释的。使用木刀手动混合完全调配的正电极浆料,盖上盖子并从手套袋中取出。使用离心混合器完成所有正电极浆料组分的最终分散体。
发明的正电极浆料S5、S6、S7、S8、S9、S10的制备
根据方法3中描述的一般程序制备这些浆料,并且在所有情况下都使用添加剂溶液Z。表6指示了用于制备每种浆料的粘合剂。表8示出了每种组分基于总固体的重量%。基于组合物的总重量,浆料的固体重量%为73%。
表6.发明的粘合剂代码和发明的浆料代码
表7.发明的浆料S5、S6、S7、S8、S9和S10的组分
*添加剂溶液Z的添加水平与浆料S2中的添加水平相同,但不包含在表7的计算中。
NMP对照正电极浆料S11的制备
此正电极浆料使用可从阿科玛公司获得的HSV900 PVDF“PVDF 3”制备。其根据方法3进行制备。表8示出了每种组分基于总固体的重量%。基于组合物的总重量,浆料的固体重量%为68%。
表8.浆料S11组分
组分 | 作用 | 基于总固体的重量% |
NCM811 | 活性材料 | 95.0% |
Super P | 导电碳 | 2.2% |
C65 | 导电碳 | 0.8% |
PVDF 3 | 粘合剂 | 2.0% |
PVDF分散体正电极浆料S12的制备
根据方法3,此正电极浆料以类似于浆料S1的方式制备(并且包含添加剂溶液Z)。使用粘合剂组合物B3配制浆料S11。基于总固体(不包含添加剂溶液Z),此浆料以95%活性材料比3%导电碳比2%粘合剂的重量比制备。基于组合物的总重量,浆料的固体重量%为73%。
电极膜的制备
由浆料S5至S12浇铸的电极膜以与实例1中所述相同的方式制备(浇铸和干燥)。使用锟压机将由浆料S5至浆料S12浇铸的膜压制成30%-35%的孔隙率,从而得到范围为55至65微米的膜厚度。对于每个电极膜,沉积膜的涂层重量为大约20mg/cm2。
电池电极粘附性评估
以与实例1中所述相同的方式进行由浆料S5至S12产生的正电极膜的粘附性测试。下表9中示出了平均剥离强度。
表9.实例3的粘附性测试的比较
当使用(甲基)丙烯酸聚合物制备包括PVDF溶液的浆料组合物(S5至S10)时,与包括(甲基)丙烯酸聚合物分散剂和分散的PVDF的浆料组合物(S12)相比,注意到粘度强度更高。发明实例S5和S6在较高的固体%浆料下提供了与NMP对照相当的粘附力,从而通过使用较少的溶剂为电池涂布机提供了益处。较低的溶剂用量将降低从沉积的电极膜中蒸发溶剂的能量成本。
实例4
粘合剂溶液的制备
PVDF分散体(对照粘合剂)——粘合剂分散体B13的制备
使用相同的(甲基)丙烯酸聚合物重量比和PVDF重量比,以类似于实例1中粘合剂分散体B1的方式在TEP和EAA的混合物中制备粘合剂分散体B13。使用上述方法,粘合剂分散体B13具有8.0%(按重量计)的总固体和在10/秒的剪切速率下202cP的粘度。
PVDF溶液(本发明粘合剂)——粘合剂溶液B14的制备
使用相同的(甲基)丙烯酸聚合物重量比和PVDF重量比,以类似于实例1中的粘合剂溶液B2的方式在TEP制备粘合剂溶液B14。使用上述方法,粘合剂溶液B14具有8.1%(按重量计)的总固体和在10/秒的剪切速率下1161cP的粘度。
PVDF溶液(本发明粘合剂)——粘合剂溶液B15的制备
粘合剂溶液B15以类似于实例1中的粘合剂溶液B2的方式制备,除了组合物中所有的PVDF都是PVDF 2。使用上述方法,粘合剂溶液B15具有8.6%(按重量计)的总固体和在10/秒的剪切速率下3337cP的粘度。
PVDF溶液(对照粘合剂)——粘合剂溶液B16的制备
粘合剂溶液B16以类似于实例1中的粘合剂溶液B2的方式制备,除了不使用(甲基)丙烯酸聚合物并且组合物中所有的PVDF都是PVDF 2。使用上述方法,粘合剂溶液B16具有7.9%(按重量计)的总固体和在10/秒的剪切速率下6345cP的粘度。
粘度测试结果:粘附促进含氟聚合物PVDF 2水平的增加增加了粘合剂溶液的粘度(将粘合剂溶液B14与粘合剂溶液B15和B16进行比较)。(甲基)丙烯酸聚合物的添加导致在存在高水平PVDF 2的情况下所观察到的粘度增加的抵消(比较粘合剂溶液B15和B16)。
正电极浆料的制备
用于实例4的浆料S13、S14、S15和S16的制备
实例4中的所有浆料都是根据实例3中描述的方法3制备的。用于每种浆料的稀释剂类似于在制备粘合剂组合物B13、B14、B15和B16时描述的有机介质。所有浆料的目标粘度为5500-7500cP,可使用狭缝式涂布机进行加工。表10指示了用于制备每种浆料的粘合剂。表11示出了每种组分基于总固体的重量%。基于组合物的总重量的浆料固体重量%在表12中报告。
表10.用于实例4中的发明实例和对照的粘合剂代码和浆料代码。
浆料代码 | 用于制造浆料的粘合剂组合物 | 发明或对照实例 |
S13 | B13 | 对照实例 |
S14 | B14 | 发明实例 |
S15 | B15 | 发明实例 |
S16 | B16 | 对照实例 |
表11.发明的浆料S13、S14、S15和S16的组分
*添加剂溶液Z的添加水平与浆料S2中的添加水平相同,但不包含在表11中针对浆料组合物S13、S14和S15的计算中。浆料S16中未添加剂溶液Z。
电极膜的制备
由浆料S13至S16浇铸的电极膜以与实例1中所述相同的方式制备(浇铸和干燥)。使用锟压机将由浆料S13至浆料S16浇铸的膜压制成30%-35%的孔隙率,从而得到范围为55至65微米的膜厚度。对于每个电极膜,沉积膜的涂层重量为大约20mg/cm2。
电池电极粘附性评估
以与实例1中所述相同的方式进行由浆料S13至S16产生的正电极膜的粘附性测试。下表12中示出了平均剥离强度。
表12.实例4的浆料性质和正电极膜粘附性测试的比较
浆料组合物 | 浆料固体(%) | 浆料粘度(cP)* | 剥离强度(N/m) |
S13 | 74.0% | 6739 | 20.2 |
S14 | 74.1% | 6588 | 30.9 |
S15 | 71.3% | 7173 | 70.6 |
S16 | 67.7% | 5919 | 42.5 |
*以10/秒的剪切速率报告的浆料粘度值以先前描述的方式收集。
结果表明,无论是在PVDF分散体(S13)还是在PVDF溶液(S14和S15)中,包含(甲基)丙烯酸聚合物作为正电极粘合剂的一部分与不含(甲基)丙烯酸聚合物的基于TEP的PVDF溶液相比均提供了固体的增加(S16;比较71%-74%与68%)。一般来说,与S13的PVDF分散体粘合剂相比,PVDF溶液粘合剂增加了粘附性。增加粘附促进PVDF-2的水平进一步增强了剥离强度(例如,S15-S16),但是包含具有增加水平的PVDF-2的(甲基)丙烯酸聚合物导致了剥离强度(例如,S15)出乎意料地进一步增加,这指示了协同效应。
技术人员将理解,根据上述公开内容,在不背离本文描述和例示的广泛发明概念的情况下,许多修改和变化是可能的。因此,应当理解,前述公开仅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进行在本申请和所附权利要求的精神和范围内的许多修改和变化。
Claims (58)
1.一种粘合剂组合物,其包括:
(a)至少一种含氟聚合物,所述至少一种含氟聚合物包括偏氟乙烯的残基;
(b)一种或多种(甲基)丙烯酸聚合物,所述一种或多种(甲基)丙烯酸聚合物包括包含以下的残基的结构单元:(i)40重量%至80重量%的在烷基中含有1个至3个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯;(ii)18重量%至48重量%的在烷基中含有4个至18个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯;(iii)0.1重量%至10重量%的羟烷基酯;(iv)0重量%至10重量%的α,β-烯属不饱和羧酸;以及(v)0重量%至20重量%的包括杂环基的烯属不饱和单体,所述重量%基于包括所述一种或多种(甲基)丙烯酸聚合物的总单体重量;以及
(c)有机介质,所述有机介质包括以下、大体上由以下组成或由以下组成:磷酸三烷基酯溶剂。
2.根据权利要求1所述的粘合剂组合物,其中磷酸三烷基酯包括磷酸三乙酯。
3.根据前述权利要求中任一项所述的粘合剂组合物,其中所述含氟聚合物包括聚偏氟乙烯均聚物。
4.根据前述权利要求中任一项所述的粘合剂组合物,其中所述含氟聚合物包括偏氟乙烯共聚物。
5.根据权利要求4所述的粘合剂组合物,其中所述偏氟乙烯共聚物包括偏氟乙烯的残基和至少一种共聚单体,所述至少一种共聚单体包括以下、大体上由以下组成或由以下组成:卤乙烯单体、具有式F2C=CF(ORf)的氟乙烯醚、(甲基)丙烯酸基单体或其任何组合,其中RF是氟化烷基链。
6.根据前述权利要求中任一项所述的粘合剂组合物,其中所述一种或多种(甲基)丙烯酸聚合物的玻璃化转变温度低于100℃。
7.根据前述权利要求中任一项所述的粘合剂组合物,其中所述一种或多种(甲基)丙烯酸聚合物的玻璃化转变温度为-50℃至+100℃。
8.根据前述权利要求中任一项所述的粘合剂组合物,其中所述包括杂环基的烯属不饱和单体包括乙烯基吡咯烷酮。
9.根据前述权利要求中任一项所述的粘合剂组合物,其中所述包括杂环基的烯属不饱和单体包括环氧官能烯属不饱和单体。
10.根据前述权利要求中任一项所述的粘合剂组合物,其中所述(甲基)丙烯酸聚合物包括以下中的至少一种:(b1)(甲基)丙烯酸聚合物(1),所述(甲基)丙烯酸聚合物包括包含以下的残基的结构单元:(i)55重量%至75重量%的在烷基中含有1个至3个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯;(ii)20重量%至40重量%的在烷基中含有4个至18个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯;(iii)0.1重量%至5重量%的羟烷基酯;以及(iv)0.1重量%至5重量%的α,β-烯属不饱和羧酸;(b2)(甲基)丙烯酸聚合物(2),所述(甲基)丙烯酸聚合物包括包含以下的残基的结构单元:(i)40重量%至60重量%的在烷基中含有1个至3个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯;(ii)25重量%至48重量%的在烷基中含有4个至18个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯;(iii)0.1重量%至5重量%的羟烷基酯;(iv)0.1重量%至5重量%的α,β-烯属不饱和羧酸;以及(v)0重量%至20重量%的包括杂环基的烯属不饱和单体;和/或(b3)(甲基)丙烯酸聚合物(3),所述(甲基)丙烯酸聚合物包括包含以下的残基的结构单元:(i)45重量%至65重量%的在烷基中含有1个至3个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯;(ii)25重量%至48重量%的在烷基中含有4个至18个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯;(iii)0.1重量%至5重量%的羟烷基酯;以及(v)0重量%至20重量%的包括杂环基的烯属不饱和单体。
11.根据权利要求10所述的粘合剂组合物,其中所述含氟聚合物包括(a1)聚偏氟乙烯均聚物和(a2)偏氟乙烯共聚物,并且所述粘合剂组合物包括:(a1)10重量%至50重量%的聚偏氟乙烯均聚物;(a2)35重量%至75重量%的偏氟乙烯共聚物;所述(甲基)丙烯酸聚合物包括以下中的至少一种:(b1)1重量%至15重量%的(甲基)丙烯酸聚合物(1);(b2)1重量%至15重量%的(甲基)丙烯酸聚合物(2);和/或(b3)1重量%至15重量%的(甲基)丙烯酸聚合物(3);所述重量%基于树脂固体的总重量。
12.根据前述权利要求中任一项所述的粘合剂组合物,其中所述含氟聚合物和所述(甲基)丙烯酸聚合物没有通过共价键结合。
13.根据前述权利要求中任一项所述的粘合剂组合物,其进一步包括交联剂。
14.根据前述权利要求中任一项所述的粘合剂组合物,其中所述(甲基)丙烯酸聚合物是自交联的。
15.根据前述权利要求中任一项所述的粘合剂组合物,其中所述含氟聚合物包括粘附促进含氟聚合物。
16.根据权利要求15所述的粘合剂组合物,其中所述粘附促进含氟聚合物包括聚偏氟乙烯共聚物,所述聚偏氟乙烯共聚物包括包含偏氟乙烯和以下中的至少一种的残基的结构单元:(i)(甲基)丙烯酸;和/或(ii)(甲基)丙烯酸羟烷基酯;所述(甲基)丙烯酸可包括丙烯酸、甲基丙烯酸或其组合;所述(甲基)丙烯酸羟烷基酯可包括(甲基)丙烯酸C1至C5羟烷基酯,例如,(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丁酯或其组合。
17.根据权利要求16所述的粘合剂组合物,其中(i)所述(甲基)丙烯酸包括丙烯酸、甲基丙烯酸或其组合。
18.根据权利要求16或17所述的粘合剂组合物,其中(ii)所述(甲基)丙烯酸羟烷基酯可包括(甲基)丙烯酸C1至C5羟烷基酯。
19.根据权利要求18所述的粘合剂组合物,其中所述(甲基)丙烯酸C1至C5羟烷基酯包括(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丁酯或其组合。
20.根据前述权利要求1至14中任一项所述的粘合剂组合物,其进一步包括粘附促进剂。
21.根据权利要求20所述的粘合剂组合物,其中所述粘附促进剂包括权利要求15至19中任一项的所述粘附促进含氟聚合物。
22.根据前述权利要求中任一项所述的粘合剂组合物,其中所述含氟聚合物溶解在所述磷酸三烷基酯溶剂中。
23.根据前述权利要求中任一项所述的粘合剂组合物,其中所述(甲基)丙烯酸聚合物溶解在所述磷酸三烷基酯溶剂中。
24.根据前述权利要求中任一项所述的粘合剂组合物,其中所述有机介质包括以下、大体上由以下组成或由以下组成:磷酸三乙酯。
25.根据前述权利要求中任一项所述的粘合剂组合物,其中所述粘合剂组合物基本上不含异佛尔酮。
26.根据前述权利要求中任一项所述的粘合剂组合物,其中所述粘合剂组合物基本上不含N-甲基-2-吡咯烷酮。
27.根据前述权利要求中任一项所述的粘合剂组合物,其中所述(甲基)丙烯酸聚合物不含丙烯腈。
28.根据前述权利要求中任一项所述的粘合剂组合物,其中所述粘合剂组合物基本上不含聚丙烯酸。
29.根据前述权利要求中任一项所述的粘合剂组合物,其中所述(甲基)丙烯酸聚合物具有5,000至200,000g/mol的重均分子量和/或2,500至100,000g/mol的数均分子量,如通过凝胶渗透色谱法测量的。
30.根据前述权利要求中任一项所述的粘合剂组合物,其中所述(甲基)丙烯酸聚合物不含包括咪唑烷基的单体。
31.根据前述权利要求中任一项所述的粘合剂组合物,其中所述(甲基)丙烯酸聚合物不含包括磺酸基的单体。
32.根据前述权利要求中任一项所述的粘合剂组合物,其中所述粘合剂组合物包括:
重均分子量为250,000至700,000g/mol的第一含氟聚合物,如250,000至650,000g/mol,如250,000至600,000g/mol,如250,000至550,000g/mol,如250,000至500,000g/mol,如250,000至450,000g/mol,如250,000至400,000g/mol,如250,000至350,000g/mol,如250,000至300,000g/mol,如300,000至700,000g/mol,如300,000至650,000g/mol,如300,000至600,000g/mol,如300,000至550,000g/mol,如300,000至500,000g/mol,如300,000至450,000g/mol,如300,000至400,000g/mol,如300,000至350,000g/mol,如350,000至700,000g/mol,如350,000至650,000g/mol,如350,000至600,000g/mol,如350,000至550,000g/mol,如350,000至500,000g/mol,如350,000至450,000g/mol,如350,000至400,000g/mol,如400,000至700,000g/mol,如400,000至650,000g/mol,如400,000至600,000g/mol,如400,000至550,000g/mol,如400,000至500,000g/mol,如400,000至450,000g/mol,如450,000至700,000g/mol,如450,000至650,000g/mol,如450,000至600,000g/mol,如450,000至550,000g/mol,如450,000至500,000g/mol,如500,000至700,000g/mol,如500,000至650,000g/mol,如500,000至600,000g/mol,如500,000至550,000g/mol,如550,000至700,000g/mol,如550,000至650,000g/mol,如550,000至600,000g/mol,如600,000至700,000g/mol,如600,000至650,000g/mol,如650,000至700,000g/mol,以及
重均分子量为750,000至1,500,000g/mol的第二含氟聚合物,如750,000至1,250,000g/mol,如750,000至1,200,000g/mol,如750,000至1,150,000g/mol,如750,000至1,100,000g/mol,如750,000至1,050,000g/mol,如750,000至1,000,000g/mol,如750,000至950,000g/mol,如750,000至900,000g/mol,如750,000至850,000g/mol,如750,000至800,000g/mol,如800,000至1,500,000g/mol,如800,000至1,250,000g/mol,如800,000至1,200,000g/mol,如800,000至1,150,000g/mol,如800,000至1,100,000g/mol,如800,000至1,050,000g/mol,如800,000至1,000,000g/mol,如800,000至950,000g/mol,如800,000至900,000g/mol,如800,000至850,000g/mol,如850,000至1,500,000g/mol,如850,000至1,250,000g/mol,如850,000至1,200,000g/mol,如850,000至1,150,000g/mol,如850,000至1,100,000g/mol,如850,000至1,050,000g/mol,如850,000至1,000,000g/mol,如850,000至950,000g/mol,如850,000至900,000g/mol,如900,000至1,500,000g/mol,如900,000至1,250,000g/mol,如900,000至1,200,000g/mol,如900,000至1,150,000g/mol,如900,000至1,100,000g/mol,如900,000至1,050,000g/mol,如900,000至1,000,000g/mol,如900,000至950,000g/mol,如950,000至1,500,000g/mol,如950,000至1,250,000g/mol,如950,000至1,200,000g/mol,如950,000至1,150,000g/mol,如950,000至1,100,000g/mol,如950,000至1,050,000g/mol,如950,000至1,000,000g/mol,如1,000,000至1,500,000g/mol,如1,000,000至1,250,000g/mol,如1,000,000至1,200,000g/mol,如1,000,000至1,150,000g/mol,如1,000,000至1,100,000g/mol,如1,000,000至1,050,000g/mol,如1,050,000至1,500,000g/mol,如1,050,000至1,250,000g/mol,如1,050,000至1,200,000g/mol,如1,050,000至1,150,000g/mol,如1,050,000至1,100,000g/mol,如1,100,000至1,500,000g/mol,如1,100,000至1,250,000g/mol,如1,100,000至1,200,000g/mol,如1,100,000至1,150,000g/mol,如1,150,000至1,500,000g/mol,如1,150,000至1,250,000g/mol,如1,150,000至1,200,000g/mol,如1,200,000至1,500,000g/mol,如1,200,000至1,250,000g/mol,如1,250,000至1,500,000g/mol。
33.根据权利要求32所述的粘合剂组合物,其中所述第二含氟聚合物包括权利要求15至19中任一项的所述粘附促进含氟聚合物。
34.一种浆料组合物,其包括:
根据权利要求1至33中任一项所述的粘合剂组合物;以及
电化学活性材料。
35.根据权利要求34所述的浆料组合物,其中所述电化学活性材料包括能够掺入有锂的材料。
36.根据权利要求35所述的浆料组合物,其中能够掺入有锂的材料包括LiCoO2、LiNiO2、LiFePO4、LiCoPO4、LiMnO2、LiMn2O4、Li(NiMnCo)O2、Li(NiCoAl)O2、碳包覆的LiFePO4或其组合。
37.根据前述权利要求34至36中任一项所述的浆料组合物,其中所述电化学活性材料包括能够进行锂转化的材料。
38.根据权利要求37所述的浆料组合物,其中所述能够进行锂转化的材料包括硫、LiO2、FeF2和FeF3、Si、铝、锡、SnCo、Fe3O4或其组合。
39.根据权利要求38所述的浆料组合物,其中所述电化学活性材料包括石墨、硅化合物、锡、锡化合物、硫、硫化合物或其组合。
40.根据权利要求34至39中任一项所述的浆料组合物,其中所述浆料组合物进一步包括导电剂。
41.根据权利要求40所述的浆料组合物,其中所述导电剂包括活性炭、乙炔黑、炉黑、石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、富勒烯或其组合。
42.一种浆料组合物,其包括:
根据权利要求1至33中任一项所述的粘合剂组合物;以及
导电剂。
43.根据权利要求42所述的浆料组合物,其中所述导电剂包括活性炭、乙炔黑、炉黑、石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、富勒烯或其组合。
44.根据权利要求34至43中任一项所述的浆料组合物,其中所述浆料基本上不含、大体上不含或完全不含N-甲基-2-吡咯烷酮。
45.一种电极,其包括:
(a)集电器;以及
(b)所述集电器上的膜,其中所述膜包括:(1)电化学活性材料;以及(2)粘合剂,所述粘合剂包括:(a)至少一种含氟聚合物,所述至少一种含氟聚合物包括偏氟乙烯的残基;以及(b)一种或多种(甲基)丙烯酸聚合物,所述一种或多种(甲基)
丙烯酸聚合物包括包含以下的残基的结构单元:(i)40重量%至80重量%的在烷基中含有1个至3个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯;(ii)18重量%至48重量%的在烷基中含有4个至18个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯;(iii)0.1重量%至10重量%的羟烷基酯;(iv)0重量%至10重量%的α,β-烯属不饱和羧酸;以及(v)0重量%至20重量%的包括杂环基的烯属不饱和单体,所述重量%基于包括所述一种或多种(甲基)丙烯酸聚合物的总单体重量。
46.根据权利要求45所述的电极,其中所述粘合剂由根据权利要求1至33中任一项所述的粘合剂组合物沉积而成。
47.根据权利要求45或46中任一项所述的电极,其中所述膜由根据权利要求34至44中任一项所述的浆料组合物沉积而成。
48.根据前述权利要求45至47中任一项所述的电极,其中所述集电器(A)包括呈网、片或箔形式的铜或铝。
49.根据前述权利要求45至48中任一项所述的电极,其中所述膜是交联的。
50.根据权利要求49所述的电极,其中所述膜进一步包括交联剂的残留物。
51.根据权利要求50所述的电极,其中所述交联剂包括三聚氰胺。
52.根据前述权利要求45至51中任一项所述的电极,其中所述集电器用预处理组合物进行预处理。
53.根据前述权利要求45至52中任一项所述的电极,其中所述电极包括正电极。
54.根据前述权利要求45至52中任一项所述的电极,其中所述电极包括负电极。
55.一种电储存装置,其包括:
(a)根据权利要求45至54中任一项所述的电极;
(b)对电极;以及
(c)电解质。
56.根据权利要求55所述的电储存装置,其中所述电解质(c)包括溶解在溶剂中的锂盐。
57.根据权利要求56所述的电储存装置,其中所述锂盐溶解在有机碳酸盐中。
58.根据前述权利要求55至57中任一项所述的电储存装置,其中所述电储存装置包括电池单元、电池组、二次电池、电容器或超级电容器。
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