[发明专利]可溶性乙烯基氟化物共聚体和聚合物基料溶液

说明书

背景技术

技术领域

本公开为氟化聚合物和聚合物基料溶液的领域，所述氟化聚合物包含可溶性乙烯基氟化物共聚体。

相关领域的描述

锂离子电池(LIB)在消费型电子器件中通常用作可再充电能源，并且甚至开始用于一些电动车辆应用中。然而，电动车辆包括混合电动车辆和插电式混合动力车辆的进一步发展对高压锂离子电池(HV-LIB)的需求正变得日益重要。高压应用更需要这样的电池：需要更高的功率/能量密度，同时维持较长的循环寿命。此外，成功的HV-LIB还需要增强正常和恶劣工作条件下的安全性并降低制造成本。增大电池能量密度的一种途径是使用能够在至多5.0V(相对于Li/Li⁺)的电压下工作的阴极材料。然而，使用此类高电压阴极对电池中其它组分(诸如电解质、电极基料材料和电解质添加剂)的电化学稳定性提出了极为严格的要求。在通常在3.7至4.2V的范围内(相对于Li/Li⁺)工作的常规LIB中，聚偏二氟乙烯(PVDF)可用作正负电极两者的聚合物基料材料。PVDF具有较强的结合强度和较低的柔韧性，适用于电极浇注并且在该操作范围下充电/放电循环期间性能良好。然而，PVDF的电化学稳定性仅为约4.7V(相对于Li/Li⁺)，这使得PVDF不适于在高压电池应用中用作基料材料。

聚乙烯基氟化物(PVF)已被制备多年，并且已发现许多用途，如用作多种基底上的膜或涂层。例如，已将PVF掺入光伏组件的背板中，其中它提供优异的耐候性、机械性、电特性和阻隔性。PVF均聚物不溶于常规溶剂，然而，此种PVF的膜或涂层通常由PVF分散于潜溶剂中制成，其中膜或涂层从该潜溶剂中聚结。近来，具有低结晶度的乙烯基氟化物共聚物和乙烯基氟化物共聚体已被描述于Uschold的美国专利6,242,547(2001)、6,271,303(2001)和6,403,740(2002)中。Uschold在US 6,242,547中提出由VF和至少两个高度氟化的单体构成的共聚体，其中高度氟化的单体中的至少一种将具有至少一个碳原子的侧链引入所述聚合物中。此类共聚体由于结晶度降低而易于溶解在一些有机溶剂中。

需要一种可用于更高电压的电化学应用中的具有较高电化学稳定性的聚合物基料材料。

发明内容

在第一方面，共聚体包含衍生自约64摩尔％至约75摩尔％的乙烯基氟化物和约25摩尔％至约36摩尔％的至少两个高度氟化的单体的聚合物单元。第一高度氟化的单体为共聚体提供具有至少一个碳原子的侧链并且所述共聚体可溶于选自由二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺以及它们的混合物组成的组的溶剂中。

在第二方面，聚合物基料溶液包含：选自由二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺以及它们的混合物组成的组的溶剂，以及包括衍生自约64摩尔％至约75摩尔％的乙烯基氟化物和约25摩尔％至约36摩尔％的至少两个高度氟化的单体的聚合物单元的共聚体，其中第一高度氟化的单体为共聚体提供具有至少一个碳原子的侧链。

以上一般描述和下列具体实施方式仅是示例性和说明性的而不是对本发明进行限制，本发明如所附权利要求中所限定。

具体实施方式

定义

在本文中使用下列定义来进一步定义和描述本公开。

如本文所用，术语“包含”、“包括”、“含有”、“涵盖”、“具有”、“带有”或它们的任何其它变型均旨在涵盖非排它性的包括。例如，包括要素列表的工艺、方法、制品或设备不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的或该工艺、方法、制品或设备所固有的其它要素。此外，除非明确指明相反，“或”是指包含性的“或”而非排他性的“或”。例如，条件A或B满足下列中任一项：A为真实的(或存在的)且B为虚假的(或不存在的)，A为虚假的(或不存在的)且B为真实的(或存在的)，以及A和B均为真实的(或存在的)。

如本文所用，术语“一个(种)”包括“至少一个(种)”和“一个或多于一个(一种或多于一种)”的概念。

除非另外指明，否则所有百分比、份数、比率等均按重量计。

当使用术语“约”描述数值或范围的端点时，本公开应被理解为包括所指具体值或端点。