一种提高电芯倍率性能和循环性能的PVDF胶液制备方法

本发明涉及pvdf胶液制备，具体为一种提高电芯倍率性能和循环性能的pvdf胶液制备方法。

背景技术：

1、聚偏二氟乙烯，简称pvdf，是一种高度非反应性热塑性含氟聚合物，可通过1,1-二氟乙烯的聚合反应合成，溶于二甲基乙酰胺等强极性溶剂，抗老化、耐化学药品、耐气候、耐紫外光辐射等性能优良，可用作工程塑料，用于制密封圈耐腐蚀设备、电容器，也用作涂料、绝缘材料和离子交换膜材料等，外观为半透明或白色粉体或颗粒，分子链间排列紧密，又有较强的氢键，氧指数为46％，不燃，结晶度65％-78％，密度为1.77-1.80g/cm3，熔点为172℃，热变形温度112-145℃，长期使用温度为-40-150℃，pvdf是由纯度≥99.99％的偏氟乙烯均聚而成的涂料用pvdf可熔性氟碳树脂，有70％pvdf树脂制成的氟碳涂料经喷涂或辊涂等工艺经烘烤制成的漆膜具有无与伦比的超耐候性能及加工性能，pvdf不但有很强的耐磨性和抗冲击性能，而且在极端严酷与恶劣的环境中有很高的抗褪色性与抗紫外线性能，pvdf是含氟塑料中产量名列第二位的大产品，全球年产能超过5.3万吨。

2、传统的pvdf在电解液中溶胀后，粘性降低，由此导致制备的锂离子电池在长循环下性能不佳，在偏二氟乙烯聚合过程中，由于聚偏二氟乙烯相互黏连，易导致凝胶、塑化料的产生以及粘釜现象的发生，乳液法pvdf后处理变得较为复杂，对锂电池应用pvdf粘结剂的时候是难以接受的，pvdf打胶方法打胶过程整体固含量和粘度较低，打胶过程极易形成胶团，且漂浮在液面上，不利于溶解。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种提高电芯倍率性能和循环性能的pvdf胶液制备方法，解决了处理后粘性降低，易导致凝胶、塑化料的产生以及粘釜现象的发生，漂浮在液面上，不利于溶解的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种提高电芯倍率性能和循环性能的pvdf胶液制备方法，具体包括以下步骤：

3、s1、pvdf粉末与有机溶剂混合：将有机溶剂倒入搅拌容器中，然后将100％的pvdf干粉以恒定速率加入容器瓶中，混合的温度为42℃-48℃，混合的搅拌速度为1800rps/min，搅拌时间为1～3h，混合之后经过砂磨机高速研磨20～30min，然后倒入表面活性剂，混合搅拌1-3h，得到pvdf粉末与有机溶剂的混合物；

4、s2、改性聚乙烯醇胶黏剂的制备：在去离子水中加入分散剂，高速分散15～20min；然后加入聚乙烯醇，搅拌加热至80℃-90℃，搅拌20-30min，形成透明胶水后加入催化剂，搅拌至常温，之后加入异氰酸酯搅拌30～40min，得到改性聚乙烯醇胶黏剂；

5、s3、pvdf胶液的制备：将非氟非离子胺类聚氧乙烯醚加入到s1制备的pvdf粉末与有机溶剂的混合物中，在不高于50℃的低温条件下添加ph缓冲剂进行乳液聚合反应，然后加入s2中制得的改性聚乙烯醇胶黏剂，进行加入搅拌，加热搅拌的温度为60℃-100℃，搅拌时间为2-6h，然后将得到的混合物倒入表面皿中，将表面皿置于真空箱中抽真空，使胶液上升并附着于表面皿侧壁，即可得到pvdf胶液。

6、优选的，所述s1中，有机溶剂为n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、四氢呋喃、n-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、乙酸乙酯中的至少一种，所述s1中的有机溶剂加入量为制备pvdf胶液所需的总溶剂量的70％～80％。

7、优选的，所述s1中，所述表面活性剂为氟代烷基甲氧基醚醇、氟代烷基乙氧基醚醇、聚氧乙烯烷基酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚，烷基酚聚氧乙烯醚中的至少一种。

8、优选的，所述s2中，所述分散剂为十二烷基苯硫酸钠、脂肪醇、聚乙二醇烷基芳基醚磺酸钠、烷基酚聚乙烯醚、聚氧乙烯烷基酚基醚中的至少一种，所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、甲基环己烷二异氰酸酯、1,4苯二异氰酸酯中的至少一种，所述催化剂为硼砂和十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠中的至少一种。

9、优选的，所述s3中，非氟非离子胺类聚氧乙烯醚为油胺聚氧乙烯醚、十八烷基胺聚氧乙烯醚、乙二胺聚氧乙烯聚氧丙烯醚中的一种或多种。

10、优选的，所述s3中，所述低温为10～50℃，添加ph缓冲剂使得ph值为7-8。

11、优选的，所述s3中，抽真空的真空度≤-0.1mpa，胶液上升附着于表面皿侧壁的高度为5～10mm。

12、有益效果

13、本发明提供了一种提高电芯倍率性能和循环性能的pvdf胶液制备方法。与现有技术相比具备以下有益效果：该提高电芯倍率性能和循环性能的pvdf胶液制备方法，通过对置于表面皿中的胶液进行抽真空处理，一方面能够消除胶液中的气泡，避免得到的pvdf胶膜表面或内部产生气泡，另一方面能够使胶液附着于表面皿侧壁，使pvdf胶膜周围具有向外的拉力，避免pvdf胶膜在干燥成型时缩卷成一团，即通过抽真空消除胶液中气泡并使胶液附着于表面皿侧壁再干燥的方法，步骤简单，制备得到表面光滑且平整、厚度均匀的透明pvdf胶膜，从而提高了测试的精确性与重现性，解决了传统pvdf在电解液中溶胀后，粘性降低的问题，通过异氰酸酯改性的聚乙烯醇在电解液中溶胀，形成具有较强粘性的凝胶态，同时能够吸附部分动力电池循环过程中产生的气体，在保证粘结性的同时能够提高锂离子电池的循环寿命，加速了pvdf干粉的溶解，提升了打胶效率和胶液均匀性，与常规所采用的pvdf胶液的制备方法相比较，采用本实施例提供的pvdf胶液的制备方法，极大减少了打胶时间。

技术特征：

1.一种提高电芯倍率性能和循环性能的pvdf胶液制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种提高电芯倍率性能和循环性能的pvdf胶液制备方法，其特征在于：所述s1中，有机溶剂为n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、四氢呋喃、n-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、乙酸乙酯中的至少一种，所述s1中的有机溶剂加入量为制备pvdf胶液所需的总溶剂量的70％～80％。

3.根据权利要求1所述的一种提高电芯倍率性能和循环性能的pvdf胶液制备方法，其特征在于：所述s1中，所述表面活性剂为氟代烷基甲氧基醚醇、氟代烷基乙氧基醚醇、聚氧乙烯烷基酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚，烷基酚聚氧乙烯醚中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的一种提高电芯倍率性能和循环性能的pvdf胶液制备方法，其特征在于：所述s2中，所述分散剂为十二烷基苯硫酸钠、脂肪醇、聚乙二醇烷基芳基醚磺酸钠、烷基酚聚乙烯醚、聚氧乙烯烷基酚基醚中的至少一种，所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、甲基环己烷二异氰酸酯、1,4苯二异氰酸酯中的至少一种，所述催化剂为硼砂和十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的一种提高电芯倍率性能和循环性能的pvdf胶液制备方法，其特征在于：所述s3中，非氟非离子胺类聚氧乙烯醚为油胺聚氧乙烯醚、十八烷基胺聚氧乙烯醚、乙二胺聚氧乙烯聚氧丙烯醚中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的一种提高电芯倍率性能和循环性能的pvdf胶液制备方法，其特征在于：所述s3中，所述低温为10～50℃，添加ph缓冲剂使得ph值为7-8。

7.根据权利要求1所述的一种提高电芯倍率性能和循环性能的pvdf胶液制备方法，其特征在于：所述s3中，抽真空的真空度≤-0.1mpa，胶液上升附着于表面皿侧壁的高度为5～10mm。

技术总结本发明公开了一种提高电芯倍率性能和循环性能的PVDF胶液制备方法，具体包括以下步骤：S1、PVDF粉末与有机溶剂混合；S2、改性聚乙烯醇胶黏剂的制备；S3、PVDF胶液的制备；本发明涉及PVDF胶液制备技术领域。该提高电芯倍率性能和循环性能的PVDF胶液制备方法，通过对置于表面皿中的胶液进行抽真空处理，一方面能够消除胶液中的气泡，避免得到的PVDF胶膜表面或内部产生气泡，另一方面能够使胶液附着于表面皿侧壁，使PVDF胶膜周围具有向外的拉力，避免PVDF胶膜在干燥成型时缩卷成一团，即通过抽真空消除胶液中气泡并使胶液附着于表面皿侧壁再干燥的方法，从而提高了测试的精确性与重现性，解决了传统PVDF在电解液中溶胀后，粘性降低的问题。技术研发人员：林圣强,任星龙受保护的技术使用者：盐城工学院技术研发日：技术公布日：2024/6/13