[发明专利]用于降解聚(烯烃碳酸酯)的方法，用于制备锂离子电池电极和烧结陶瓷的用途

说明书

本发明涉及降解烯烃碳酸酯的至少一种聚合物的方法、通过该方法获得的包含降解残余物的锂离子电池电极的聚合物组合物、制备该组合物的方法、电极、结合该电极的电池以及该降解方法用于烧结陶瓷的用途。根据本发明的在120℃‑270℃的温度下进行的降解方法包括在空气中使伯胺与所述至少一种聚合物反应，该至少一种聚合物为聚(烯烃碳酸酯)多元醇，所述反应解聚该至少一种聚合物以获得非聚合物降解残余物。该组合物包含活性材料、导电填料、聚合物粘合剂和来自在空气中且在120℃‑270℃下降解的牺牲相的残余物，该牺牲相包含所述至少一种聚合物且已经预先与活性材料、填料和粘合剂熔融共混，以获得组合物的前体混合物。根据本发明，该残余物包含由前体混合物包含的伯胺与所述至少一种聚合物的解聚反应的产物。

技术领域

本发明涉及降解烯烃碳酸酯的至少一种聚合物的方法、通过该方法获得的包含降解残余物的锂离子电池电极的聚合物组合物、制备该组合物的方法、电极、结合该电极的锂离子电池以及该降解方法用于烧结陶瓷的另一种用途。

背景技术

锂蓄电池有两种主要类型：锂金属电池，其中负电极由锂金属(其在液体电解质存在下显示出安全问题)组成；和锂离子电池，其中锂保持离子状态。

锂离子电池由不同极性的至少两个导电法拉第电极(负电极或阳极及正电极或阴极)组成，在这些电极之间是隔膜(separator)，该隔膜由浸渍有基于确保离子导电性的Li⁺的阳离子的非质子电解质的电绝缘体组成。这些锂离子电池中使用的电解质通常由锂盐组成，例如式LiPF₆、LiAsF₆、LiCF₃SO₃或LiClO₄，其溶于非水性溶剂诸如乙腈、四氢呋喃或最常见的碳酸酯，例如碳酸亚乙酯或碳酸亚丙酯的混合物中。

锂离子电池是基于在电池充电和放电过程中锂离子在阳极和阴极之间的可逆交换，并且由于锂的物理性质，其在非常低重量时具有高能量密度。锂离子电池阳极的活性材料典型地由石墨或替代形式的混合金属氧化物组成，其中包括锂钛氧化物。至于阴极的活性材料，其通常由过渡金属的氧化物或磷酸铁锂组成。因此，这些活性材料使得电极中的锂的可逆的插入/脱嵌成为可能，并且其重量分数越大，电极的容量越大。这些电极还必须包含导电填料以及为了在其上赋予足够的机械内聚力的聚合物粘合剂。

锂离子电池的电极一般通过以下方法制造，该方法依次包括将电极成分溶解或分散在溶剂中的步骤，将所获得的溶液或分散体散布在金属集流体上的步骤和最后的蒸发溶剂的步骤。使用有机溶剂的方法(诸如文献US-A1-2010/0112441中所述的方法)在环境和安全领域中显示出缺点，特别是由于有必要蒸发大量的这些有毒或易燃的溶剂。至于使用水性溶剂的方法，其主要缺点是必须非常彻底地干燥电极以便能够使用，痕量的水限制了锂电池的工作寿命。例如，可以提及文献EP-B1-1489 673，其描述了基于石墨、弹性体粘合剂且使用水性溶剂制造阳极的方法。

因此，过去已经尝试在不使用溶剂的情况下制造用于锂离子电池的电极，特别是通过熔融加工技术(例如通过挤出)。不幸的是，这些熔融方法在这些电池的情况下引起重大的困难，其要求电极的聚合物混合物中的活性材料的重量分数为至少85％，以便后者在电池内呈现足够的容量。事实上，在活性材料的这种含量下，混合物的粘度变得非常高，并且在加工后导致混合物过热和机械内聚力损失的风险。

代表申请人公司的文献WO-A2-2015/124835提出了用于锂离子电池的电极组合物，其使用包含与活性材料、弹性体粘合剂和导电填料混合的至少一种聚(烯烃碳酸酯)的牺牲聚合物相且其随后降解(优选在空气下进行热分解)，通过熔融路径且在不蒸发溶剂的情况下制备。在熔融共混物加工过程中，尽管可以在组合物中使用的活性材料的重量分数大于80％，后者的可控孔隙率在其上赋予令人满意的电极容量，因此获得改进的塑化和流动性。

该文献中呈现的电极组合物对于锂离子电池而言整体上是令人满意的。但是，申请人公司在其最近的研究中致力于以另一种方式降解该牺牲聚合物相来进一步改进其电化学性质。