用于二次电池的粘合剂组合物以及包含其的电极和锂二次电池制造技术

本发明专利技术涉及用于二次电池的粘合剂组合物，其包含其中以独立相存在(A)共轭二烯胶乳颗粒和(B)共聚物胶乳颗粒的复合胶乳，其中所述复合胶乳的pH为7或更小。

Adhesive composition for a two cell, electrode comprising the same, and lithium two cell

The invention relates to a binder composition for two batteries, including the independent phase (A) conjugated diene rubber latex particles and composite latex (B) copolymer latex particles, wherein the composite latex of pH 7 or less.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于二次电池的粘合剂组合物以及包含其的电极和锂二次电池
本申请要求于2015年6月17日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第2015-0085579号的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。本专利技术涉及用于二次电池的粘合剂组合物以及包含其的电极和锂二次电池。
技术介绍
近来，与便携式设备如便携式计算机、蜂窝电话和照相机有关的技术发展和需求增加带来了对作为能源的二次电池的需求增加。在这些二次电池中，已经积极地研究了具有高能量密度和工作电压、长寿命和低自放电率的锂二次电池，并且其是市售的且被广泛使用。一般来说，在正电极的锂离子反复地嵌入负电极中并从负电极中脱嵌时，锂二次电池进行充电和放电。锂离子的反复嵌入和脱嵌使得电极活性材料与导电材料之间的结合减弱并且使颗粒之间的接触电阻增加。结果，电极的欧姆电阻增加，并且电池特性可能因此劣化。因此，粘合剂优选为弹性聚合物，因为其应抵消由锂离子在电极上的嵌入和脱嵌引起的电极活性材料的膨胀和收缩。此外，在干燥电极板的过程中，粘合剂应具有粘合性以保持电极活性材料与集流体之间的粘合强度。特别地，为了提高放电容量，在组合使用理论放电容量为372mAh/g的天然石墨和具有高放电容量的材料(例如硅、锡或硅锡合金)的情况下，材料在充放电过程中的体积膨胀显著增加，从而引起负电极材料的分离。因此，电池容量随着反复循环而快速下降。因此，本领域对这样的粘合剂和电极材料的需求在增加：其通过在制造电极时凭借强粘合来防止电极活性材料之间分离或者电极活性材料与集流体之间分离并且在反复的充电/放电时凭借强物理特性来控制电极活性材料的体积膨胀而可以改善电极的结构稳定性，并因此甚至在数百次循环后也改善电池性能。此外，由于粘合剂自身可充当电阻，所以其不应对电阻和离子导电性有很大影响。电阻是电池的重要特性，因为大多数中型电池和大型电池需要高功率。关于具有低电阻的粘合剂的研究的需求也在增加。因此，高度需要开发具有优异粘合性和低电阻的粘合剂。
技术实现思路
技术问题如上所述，优选地，粘合剂为弹性的，由于在二次电池中的优异粘合性和粘合保持而在充电/放电循环之后保持容量，并且由于低电阻而使电池功率增加。因此，作为大量广泛且深入的研究和实验的结果，本申请的专利技术人发现，当将共轭二烯胶乳颗粒与丙烯酸类共聚物胶乳颗粒以预定比例混合并制备粘合剂组合物使得最终胶乳的pH为7或更小时，粘合剂组合物的粘合性可以提高，并且当将该粘合剂组合物应用于锂二次电池时，锂二次电池的电阻可以减小并且其容量保持可以是优异的。因此，完成了本专利技术。技术方案根据本专利技术的一个方面，提供了用于二次电池的粘合剂组合物，其包含含有各自以独立相存在的共轭二烯胶乳颗粒(A)和共聚物胶乳颗粒(B)的复合胶乳，其中所述复合胶乳的pH为7或更小。具体地，复合胶乳的pH特别地为3至7，更特别地3至6.5。此外，复合胶乳的pH取决于构成该复合胶乳的胶乳颗粒(A)和胶乳颗粒(B)。在此，胶乳颗粒(A)和胶乳颗粒(B)的pH也可以为3至7，特别地3至6.5。当pH低于3(不在以上限定的范围内)时，其与负电极浆料的pH有很大差异，从而在添加粘合剂期间不利地引起团聚；而当pH高于7时，不利地，两种粘合剂可能团聚，或者虽然没有团聚但粘合性可能劣化。同时，复合胶乳的平均粒径可以为100nm至700nm。当平均粒径小于100nm时，粘合性可能劣化；而当平均粒径大于700nm时，电阻可能增加。下文中，将详细地描述复合胶乳的组分。丙烯酸类共聚物胶乳颗粒(B)具有高的电解质溶胀指数，从而减小电极的电阻并提高离子导电性。当粘合剂组合物中包含丙烯酸类共聚物胶乳颗粒(B)时，可以改善锂二次电池所需的性能。丙烯酸类共聚物胶乳颗粒(B)包含对基于碳酸盐/酯的电解质具有优异亲合性的单体。因此，当电池在高温下储存时，促进电解质溶胀，使得电解质分解或者发生副反应，从而不利地增加电极的厚度并引起电极的脱嵌。因此，为了使本专利技术的效果最大化，基于总固体重量，根据本专利技术的粘合剂组合物可以特别地包含1重量％至50重量％的共轭二烯胶乳颗粒(A)。当粘合剂组合物中包含共轭二烯胶乳颗粒(A)时，具有橡胶弹性并且在高温下具有较小的电解质溶胀性的粘合剂起到减小电极厚度和减少气体产生，以及提高粘合性以保持电极活性材料与集流体之间的粘合强度的作用。当共轭二烯胶乳颗粒(A)超过基于固体重量的50重量％时，共轭二烯胶乳颗粒充当电阻。因此，所包含的共轭二烯胶乳颗粒优选地在以上限定的范围内。共轭二烯胶乳颗粒(A)可以包括选自以下的一种或更多种单体的聚合物：(a)共轭二烯单体或共轭二烯聚合物；(b)选自丙烯酸酯单体、乙烯基单体、(甲基)丙烯酰胺单体和腈单体的一种或更多种单体；(c)不饱和羧酸单体；和(d)含羟基单体，更特别地，为选自以下的一种或更多种单体的聚合物：(a)共轭二烯单体或共轭二烯聚合物；(b)选自丙烯酸酯单体、乙烯基单体、(甲基)丙烯酰胺单体和腈单体的一种或更多种单体；和(c)不饱和羧酸单体；和(d)含羟基单体。也就是说，共轭二烯胶乳颗粒(A)可不可缺少地包含(d)含羟基单体。共轭二烯单体可以选自：1，3-丁二烯、异戊二烯、氯丁二烯和哌啶。例如，共轭二烯聚合物为选自1，3-丁二烯、异戊二烯、氯丁二烯和哌啶的两种或更多种单体的聚合物，苯乙烯-丁二烯共聚物，丙烯腈-丁二烯共聚物，苯乙烯-异戊二烯共聚物，丙烯酸酯-丁二烯橡胶，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯橡胶，乙烯-丙烯-二烯类聚合物，这些聚合物的部分氢化、环氧化或溴化的形式，或者其混合物。丙烯酸类共聚物胶乳颗粒(B)可以包括选自以下的一种或更多种单体的聚合物：(a)(甲基)丙烯酸酯单体；(b)选自丙烯酸酯单体、乙烯基单体、(甲基)丙烯酰胺单体和腈单体的一种或更多种单体；(c)不饱和羧酸单体；和(d)含羟基单体，更特别地，为选自以下的一种或更多种单体的聚合物：(a)(甲基)丙烯酸酯单体；(b)选自丙烯酸酯单体、乙烯基单体、(甲基)丙烯酰胺单体和腈单体的一种或更多种单体；和(c)不饱和羧酸单体；和(d)含羟基单体。也就是说，其可不可缺少地包含(d)含羟基单体。(甲基)丙烯酸酯单体可以包括选自以下的一种或更多种单体：丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸正戊酯、丙烯酸异戊酯、丙烯酸正乙基己酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸正戊酯、甲基丙烯酸异戊酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸正乙基己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸十六烷基酯、丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸十六烷基酯和甲基丙烯酸十八烷基酯单体。丙烯酸酯单体可以包括选自以下的一种或更多种单体：甲基丙烯酰氧基乙基亚乙基脲、β-羧乙基丙烯酸酯、脂族单丙烯酸酯、二丙烯酸二丙烯酯、二(三羟甲基丙烷)四丙烯酸酯、六丙烯酸二季戊四醇酯、三丙烯酸季戊四醇酯、四丙烯酸季戊四醇酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯。乙烯基单体可以包括选自以下的一种或更多种单体：苯乙烯、α-甲基苯乙烯、β-甲基苯乙烯、对叔丁基苯乙烯和二乙烯基苯。(甲基)丙烯酰胺单体可以包括选自以下的一种或更多种单体：丙烯酰胺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于二次电池的粘合剂组合物，包含复合胶乳，所述复合胶乳含有各自以独立相存在的共轭二烯胶乳颗粒(A)和共聚物胶乳颗粒(B)，其中所述复合胶乳的pH为7或更小。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.17 KR 10-2015-00855791.一种用于二次电池的粘合剂组合物，包含复合胶乳，所述复合胶乳含有各自以独立相存在的共轭二烯胶乳颗粒(A)和共聚物胶乳颗粒(B)，其中所述复合胶乳的pH为7或更小。2.根据权利要求1所述的粘合剂组合物，其中所述共轭二烯胶乳颗粒(A)包括选自以下的一种或更多种单体的聚合物：(a)共轭二烯单体或共轭二烯聚合物；(b)选自丙烯酸酯单体、乙烯基单体、(甲基)丙烯酰胺单体和腈单体的一种或更多种单体；(c)不饱和羧酸单体；和(d)含羟基单体。3.根据权利要求1所述的粘合剂组合物，其中所述丙烯酸类共聚物胶乳颗粒(B)包括选自以下的一种或更多种单体的聚合物：(a)(甲基)丙烯酸酯单体；(b)选自丙烯酸酯单体、乙烯基单体、(甲基)丙烯酰胺单体和腈单体的一种或更多种单体；(c)不饱和羧酸单体；和(d)含羟基单体。4.根据权利要求2所述的粘合剂组合物，其中基于所述共轭胶乳颗粒(A)的总重量，(a)所述共轭二烯单体或共轭二烯聚合物以10重量％至97.4重量％的量存在，(b)所述一种或更多种单体以1重量％至70重量％的量存在，(c)所述不饱和羧酸单体以1重量％至20重量％的量存在，以及(d)所述含羟基单体以0.5重量％至5重量％的量存在。5.根据权利要求3所述的粘合剂组合物，其中基于所述丙烯酸类共聚物胶乳颗粒(B)的总重量，(a)所述(甲基)丙烯酸酯单体以10重量％至96.9重量％的量存在，(b)所述一种或更多种单体以1重量％至60重量％的量存在，(c)所述不饱和羧酸单体以1重量％至10重量％的量存在，以及(d)所述含羟基单体以1重量％至10重量％的量存在。6.根据权利要求2所述的粘合剂组合物，其中所述共轭二烯单体选自：1，3-丁二烯、异戊二烯、氯丁二烯和哌啶；所述共轭二烯聚合物为选自1，3-丁二烯、异戊二烯、氯丁二烯和哌啶的两种或更多种单体的聚合物，苯乙烯-丁二烯共聚物，丙烯腈-丁二烯共聚物，苯乙烯-异戊二烯共聚物，丙烯酸酯-丁二烯橡胶，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯橡胶，乙烯-丙烯-二烯类聚合物，这些聚合物的部分氢化、环氧化或溴化的形式，或者它们的混合物。7.根据权利要求3所述的粘合剂组合物，其中所述(甲基)丙烯酸酯单体包括选自以下的一种或更多种单体：丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸正戊酯、丙烯酸异戊酯、丙烯酸正乙基己酯、...

【专利技术属性】
技术研发人员：康旼阿，柳东雕，崔哲勋，韩善姬，韩惠守，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国,KR