本發明涉及一種防開裂助劑、防開裂助劑溶液、電極漿料、電極極片和電池。

背景技術：

1、隨著鋰電池技術的發展，電極厚涂布技術成為當前最熱門的技術發展方向之一。發展電極厚涂布可大幅增加活性材料負載，降低了非活性組分比率，從而提高電池能量密度，同時降低成本。

2、然而當前的極片厚涂布還面臨著較大的技術挑戰，厚涂時表面容易開裂，導致極片表面缺陷最終惡化電池性能。目前市面上缺乏極片厚涂布的添加劑，用于抑制極片裂紋產生。

技術實現思路

1、本發明為了克服現有技術中極片厚涂布時表面容易開裂的缺陷，提供了一種防開裂助劑、防開裂助劑溶液、電極漿料、電極極片和電池。本發明所述的防開裂助劑可用于電極漿料中，抑制電極極片裂紋產生，提高電極極片的質量。

2、為了解決上述問題，實現本發明目的，采用如下技術方案：

3、第一方面，本發明提供了一種防開裂助劑，其包括質量比為(1-19):1的不飽和聚醚磷酸酯以及交聯劑；

4、所述不飽和聚醚磷酸酯的結構式如式(i)所示：

5、

6、???

7、其中，

8、x1、x2各自獨立地為氫或如式(ii)所示的結構，且x1和x2不同時為氫；

9、

10、r1為氫或甲基，r2為c1-c4亞烷基、-ch2ch2o-、-ch2ch2ooc-、-ch2ch2ch2ooc-、-ch(ch3)ch2ooc-或-ch2ch2ch2ch2ooc-；

11、n為0-54，m為0-25，且5≤n+m≤54；

12、所述交聯劑為含有二個或二個以上碳碳雙鍵的有機化合物。

13、本發明中，r2較佳地為亞甲基、c2亞烷基、c4亞烷基、-ch2ch2o-、-ch2ch2ooc-或-ch2ch2ch2ch2ooc-。

14、本發明中，n較佳地為7-45，例如7、9、10、13或45。

15、本發明中，m較佳地為5-10，例如5或6。

16、本發明中，所述不飽和聚醚磷酸酯可為甲基烯丙醇聚氧乙烯醚磷酸酯、烯丙醇聚氧乙烯醚磷酸酯、異戊烯醇聚氧乙烯醚磷酸酯、乙烯基乙二醇聚氧乙烯醚磷酸酯、乙烯基-4-羥丁基聚氧乙烯醚磷酸酯、甲基丙烯酸羥乙基聚氧乙烯醚磷酸酯、甲基丙烯酸羥丙基聚氧乙烯醚磷酸酯、丙烯酸-4-羥丁基聚氧乙烯聚氧丙烯醚磷酸酯、烯丙醇聚氧丙烯醚磷酸酯和丙烯酸-4-羥丁基聚氧乙烯醚磷酸酯中的一種或多種。

17、在某些具體的實施方案中，x1為氫，x2為如式(ii)所示的結構，r1為甲基；r2為亞甲基；n為10，m為0。

18、在某些具體的實施方案中，x1為氫，x2為如式(ii)所示的結構，r1為甲基；r2為c2亞烷基；n為13，m為0。

19、在某些具體的實施方案中，x1為氫，x2為如式(ii)所示的結構，r1為氫；r2為-ch2ch2o-；n為7，m為0。

20、在某些具體的實施方案中，x1為氫，x2為如式(ii)所示的結構，r1為氫；r2為c4亞烷基；n為45，m為0。

21、在某些具體的實施方案中，x1為氫，x2為如式(ii)所示的結構，r1為甲基；r2為-ch2ch2ooc-；n為9，m為0。

22、在某些具體的實施方案中，x1為氫，x2為如式(ii)所示的結構，r1為氫；r2為-ch2ch2ch2ch2ooc-；n為10，m為5。

23、在某些具體的實施方案中，x1為氫，x2為如式(ii)所示的結構，r1為氫；r2為亞甲基；n為0，m為6。

24、本發明中，所述不飽和聚醚磷酸酯的分子量根據聚合度決定，可為300-1000。

25、本發明中，所述交聯劑較佳地為丙烯酸酯類化合物或烯丙基醚類化合物。

26、在某些具體的實施方案中，所述交聯劑為乙二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、二縮三丙二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、2(丙氧化)新戊二醇二丙烯酸酯、乙氧化雙酚a二丙烯酸酯、鄰苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯、三環癸烷二甲醇二甲基丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇三烯丙基醚、二-三羥甲基丙烷四丙烯酸酯和二季戊四醇六丙烯酸酯中的一種或多種。

27、本發明中，所述不飽和聚醚磷酸酯和所述交聯劑質量比較佳地為(3-6):1，例如3:1、4:1或5.67:1。

28、第二方面，本發明提供了一種防開裂助劑溶液，其包括所述防開裂助劑和溶劑。

29、本發明中，所述溶劑可為甲基吡咯烷酮、甲苯、二甲苯、丙二醇甲醚醋酸酯、乙酸乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酸酯、乙醇和n,n-二甲基甲酰胺中的一種或多種。

30、本發明中，所述防開裂助劑溶液的濃度可為10％-90％，例如10％、50％、80％或90％，百分比為所述防開裂助劑占所述防開裂助劑溶液的質量百分比。

31、第三方面，本發明提供了一種電極漿料，其包括如上所述的防開裂助劑。

32、本發明中，以固體總質量100％計，所述電極漿料可包括以下質量占比的組分：活性材料93％-98％、導電劑1％-4％、粘結劑1％-3％和所述防開裂助劑0.1％-0.5％。

33、其中，所述活性材料的質量占比可為96.75％。

34、其中，所述導電劑的質量占比可為1％。

35、其中，所述粘結劑的質量占比可為2.0％。

36、其中，所述防開裂助劑的質量占比可為0.25％。

37、其中，所述活性材料可為碳包覆的磷酸鐵鋰、磷酸錳鐵鋰和鎳鈷錳三元材料中的一種或多種。

38、其中，所述導電劑可為導電炭黑及碳納米管中的一種或兩種。

39、其中，所述粘結劑可為pvdf。

40、在某些具體的實施方式中，所述電極漿料可包括以下質量占比的組分：碳包覆的磷酸鐵鋰96.75％、導電石墨1％、pvdf?2％和防開裂助劑0.25％。

41、第四方面，本發明提供了一種電極極片，其采用如上所述的電極漿料制得。

42、本發明中，采用所述的電極漿料制備電極極片的方法可為本領域常規，一般包括：將所述電極漿料涂覆在集流體的至少一個表面上，烘干，即得。

43、在本發明一優選的實施方案中，所述電極極片為正極極片。

44、第五方面，本發明提供了一種電池，其包括如上所述的電極極片。

45、本發明中，所述電池較佳地為鋰離子電池。

46、在符合本領域常識的基礎上，上述各優選條件，可任意組合，即得本發明各較佳實例。

47、本發明所用試劑和原料均市售可得。

48、本發明的積極進步效果在于：

49、(1)本發明中，防開裂助劑還包含了交聯劑，在電極極片烘干過程中，高溫引發聚醚磷酸酯和交聯劑的交聯，從而形成網狀的聚合物膜，可以進一步將漿料各組分固定，提高電極漿料各組分的應力承受能力，減少烘干過程中的應力開裂，實現電極漿料厚涂布不開裂。

50、(2)本發明的防開裂助劑包含如式(i)所示的不飽和聚醚磷酸酯，其中的磷酸酯官能團可作為錨固基團，可以吸附到活性材料表面，更好地分散電極漿料，使得電極漿料各組分分布更均勻；

51、同時，不飽和聚醚磷酸酯上的聚醚基團作為溶劑化鏈同時也是柔性鏈，提供空間位阻效果；聚醚磷酸酯分散劑吸附到活性材料表面既能減少活性材料顆粒的團聚，幫助分散，同時柔性的聚醚鏈舒展在活性材料顆粒表面，形成一層柔性的溶劑化鏈層，幫助降低活性材料顆粒的脆性，提高柔性。