电极浆料与包括该电极浆料的电极和锂二次电池组制造技术

本发明专利技术涉及电极浆料与包括该电极浆料的电极和锂二次电池组。具体地，本发明专利技术提供一种用于电极浆料的组合物，其包含：A)电极活性材料，B)导电材料，和C)粘合剂，其中所述C)粘合剂包含：C‑1)包含羧甲基纤维素或其碱金属盐的纤维素化合物；C‑2)苯乙烯‑丁二烯橡胶；和C‑3)聚丙烯酸锂。本发明专利技术还提供了包括该电极浆料的电极和锂二次电池组。

【技术实现步骤摘要】
电极浆料与包括该电极浆料的电极和锂二次电池组
本专利技术涉及用于电极浆料的组合物，包括所述组合物的电极，以及包括所述电极的锂二次电池组。所述组合物可以包含(A)电极活性材料，(B)导电材料和(C)包含纤维素化合物，苯乙烯-丁二烯橡胶和聚丙烯酸锂的粘合剂。
技术介绍
使用矿物燃料以外的电能的汽车工业已经多样化，并且锂二次电池组已被广泛用于克服环境污染。例如，为了提高里程，电池组的高能量密度是目前最重要的问题，并且为了获得高能量密度，需要提高所用材料的能量密度。目前，已经开发出使用Ni、Co、Mn基或Ni、Co、Al基阴极材料和石墨阳极的电池组，但是由于能量密度的限制，需要开发足以替代材料的新电极材料。例如，已经实现了技术开发向金属、金属氧化物或硅的金属配合物的快速转变以及作为阳极材料的碳的成本降低。与具有小的比容量的阴极材料不同，作为阳极材料，可以应用诸如硅(Si)或锡(Sn)的高容量材料。例如，硅具有高于4000mAh/g的高容量，并且具有比现有石墨阳极材料高10倍的能量密度，所述现有石墨阳极材料具有360mAh/g的比容量。尽管如此，由于例如在二次电池组反应期间的体积变化为400％，所以硅不可以用作电极活性材料，并因此电池组的使用寿命可能很短。公开于该专利技术
技术介绍
部分的上述信息仅仅旨在加深对专利技术背景的理解，因此其可以包括的信息并不构成在本国已为本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
在优选的方面，本专利技术可以提供用于电极浆料的组合物，其能够解决二次电池组的性能恶化并且在反复充电和放电期间使用寿命缩短的问题。此外，本专利技术可以提供包括用于电极浆料的组合物的电极和二次电池组。在一个方面，提供用于电极浆料的组合物。组合物可以包含：(A)电极活性材料，(B)导电材料，和(C)粘合剂。优选地，所述(C)粘合剂可以包含：(C-1)包含羧甲基纤维素(CMC)或其碱金属盐的纤维素化合物；(C-2)苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)；和(C-3)聚丙烯酸锂(LiPAA)。本文使用的术语“电极活性材料”是指可以在电池组或电池中产生或接收电子的材料，或者，可以氧化或还原的材料。例如，阳极活性材料可以产生电子，阴极活性材料可以接收电子，或者可以氧化阳极活性材料并且可以还原阴极活性材料，从而可以在阴极和阳极之间产生电流。本文使用的术语“粘合剂”是指优选可用作粘合材料的树脂或聚合物化合物。粘合剂可以适当地包含：(C-1)约0.001至10重量％的量的纤维素化合物；(C-2)约0.001至10重量％的量的苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)；和/或(C-3)约0.001至10重量％的量的聚丙烯酸锂(LiPAA)，所有重量％以粘合剂的总重量计。优选地，所述粘合剂可以包括：(C-1)约0.01至5重量％的量的纤维素化合物；(C-2)约0.01至5重量％的量的苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)；和(C-3)约0.01至5重量％的量的聚丙烯酸锂(LiPAA)，所有重量％以粘合剂的总重量计。在另一方面，所述组合物可以由基本上上述组分组成，基本上由上述组分组成，或者由上述组分组成。例如，所述组合物可以由基本上以下组分组成，基本上由以下组分组成，或者由以下组分组成：(A)电极活性材料，(B)导电材料，和(C)粘合剂，其中所述(C)粘合剂包含：(C-1)包含羧甲基纤维素(CMC)或其碱金属盐的纤维素化合物；(C-2)苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)；和(C-3)聚丙烯酸锂(LiPAA)。所述电极活性材料可以适当地选自石墨、硅和石墨-硅复合材料。所述电极活性材料可以适当地为石墨-硅复合材料。本文使用的术语“导电材料”是指可以转移或传输电子的材料。通常优选的导电材料包括在一个或多个方向上允许或提供电流的碳、金属、硅酮等。导电材料可以为适当地选自天然石墨、人造石墨、炭黑、乙炔黑、科琴黑、槽法炭黑、炉黑、灯黑、夏黑、碳纳米管、富勒烯、碳纤维、金属纤维、氟碳、铝、镍粉、氧化锌、钛酸钾、二氧化钛和聚亚苯基衍生物中的至少一种。还提供了包括本文所述的组合物的电极。所述组合物可以通过集电器施用。进一步提供了包括本文所述的电极的锂二次电池组。根据本专利技术的电极浆料可以防止二次电池组的性能恶化以及在反复充电和放电期间使用寿命的降低。特别地，可以有效地控制硅活性材料的体积膨胀并且可以抑制不可逆的反应。包括根据本专利技术所述的组合物的电极浆料具有以下作用：不仅可以使石墨颗粒和硅颗粒在作为电极活性材料所包含的石墨-硅复合材料中均匀分散，还可以提高颗粒之间的粘附。此外，所述电极浆料可以具有以下作用：在包含石墨，硅或石墨-硅复合材料的阳极活性材料的二次电池组中确保优异的输出特征，使用寿命特征和电极粘合稳定性。在另一方面，本专利技术提供包括阴极基板10、阴极部分20、固体电解质层30、阳极部分40和阳极基板的全固态电池组。阴极部分20可以包括阴极活性材料、第一固体电解质、导电材料和粘合剂。优选地，所述阳极部分40可以由具有孔隙43结构的第一阳极部分41和具有金属箔的第二阳极部分42构成，并且所述第一阳极部分41可以包括第二固体电解质，导电材料和粘合剂。在另一方面，本专利技术提供制备全固态电池组的方法，所述方法包括：(a)通过在阴极基板10上施用并干燥包含阴极活性材料、第一固体电解质、导电材料和粘合剂的阴极浆料来形成阴极部分20；(b)通过在阴极部分20上施用并干燥固体电解质来形成固体电解质层30；(c)通过在固体电解质层30上施用并干燥包括第二固体电解质、导电材料和粘合剂的阳极浆料来形成第一阳极部分41；(d)在第一阳极部分41上形成具有金属箔的第二阳极部分42；和(e)在第二阳极部分42上形成并压缩阳极基板50。本文还进一步提供了包括本文所述的锂二次电池组或全固态电池组的车辆。下面讨论本专利技术的其它方面和优选实施方案。附图说明接下来将参照由所附附图显示的本专利技术的某些示例性实施方案来详细地描述本专利技术的以上及其它特征，这些附图在下文中仅以显示的方式给出，因而对本专利技术是非限定性的，在这些附图中：图1示出在根据本专利技术示例性实施方案的示例性电极浆料中添加聚丙烯酸锂(LiPAA)的效果；图2是比较在根据本专利技术的示例性实施方案的示例性石墨二次电池组电极中添加聚丙烯酸锂(LiPAA)的效果曲线图；图3是比较在根据本专利技术的示例性实施方案的示例性石墨-硅二次电池组电极中根据聚丙烯酸锂(LiPAA)的添加量变化的效果曲线图；图4是比较在根据本专利技术的示例性实施方案的示例性硅电极中添加聚丙烯酸锂(LiPAA)或聚丙烯酸(PAA)的效果曲线图；图5是比较在根据本专利技术的示例性实施方案的示例性石墨-硅二次电池组电极中根据作为活性材料的天然石墨(N.G.)或人造石墨(A.G.)的含量变化以及石墨-硅阳极负载量变化的效果曲线图。可以理解，附图并不必须按比例绘制，其示出了某种程度上经过简化了的本专利技术的基本原理的各个特征。在此所公开的本专利技术的特定的设计特征，包括例如特定的尺寸、定向、位置和形状，将部分地由特定目的的应用和使用环境加以确定。在这些图形中，附图标记在贯穿附图的多幅图形中指代本专利技术的同样的或等同的部件。具体实施方式本文所使用的术语是为了描述特定实施方案的目的，并不旨在限制。除非上下文中另有明确说明，如本文所使用的单数形式“一”、“一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电极浆料的组合物，其包含：A)电极活性材料，B)导电材料，和C)粘合剂，其中所述C)粘合剂包含：C‑1)包含羧甲基纤维素或其碱金属盐的纤维素化合物；C‑2)苯乙烯‑丁二烯橡胶；和C‑3)聚丙烯酸锂。

【技术特征摘要】
2017.09.07 KR 10-2017-01145851.一种用于电极浆料的组合物，其包含：A)电极活性材料，B)导电材料，和C)粘合剂，其中所述C)粘合剂包含：C-1)包含羧甲基纤维素或其碱金属盐的纤维素化合物；C-2)苯乙烯-丁二烯橡胶；和C-3)聚丙烯酸锂。2.根据权利要求1所述的用于电极浆料的组合物，其由基本上以下组分组成：A)电极活性材料，B)导电材料，和C)粘合剂，其中所述C)粘合剂包含：C-1)包含羧甲基纤维素或其碱金属盐的纤维素化合物；C-2)苯乙烯-丁二烯橡胶；和C-3)聚丙烯酸锂。3.根据权利要求1所述的用于电极浆料的组合物，其由以下组分组成：A)电极活性材料，B)导电材料，和C)粘合剂，其中所述C)粘合剂包含：C-1)包含羧甲基纤维素或其碱金属盐的纤维素化合物；C-2)苯乙烯-丁二烯橡胶；和C-3)聚丙烯酸锂。4.根据权利要求1所述的用于电极浆料的组合物，其中，所述粘合剂包含：C-1)0.001至10重量％的量的纤维素化合物；C-2)0.001至10重量％的量的苯乙烯-丁二烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴承旼，李尹圣，高琦锡，吕悦梅，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，起亚自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR