粘合剂、制备该粘合剂的方法、以及包括该粘合剂的电极和锂电池技术

本发明专利技术涉及粘合剂、制备该粘合剂的方法、以及包括该粘合剂的电极和锂电池。粘合剂包括第三聚合物，所述第三聚合物包括第一聚合物和第二聚合物的交联产物，其中所述第一聚合物包括第一官能团且为选自聚酰胺酸和聚酰亚胺的至少一种，其中所述第二聚合物包括第二官能团且是水溶性的，和其中所述第一聚合物和所述第二聚合物通过由所述第一官能团和所述第二官能团的反应形成的酯键交联。

An adhesive, a method for preparing the binder, and an electrode and a lithium battery including the adhesive

The invention relates to an adhesive, a method for preparing the adhesive, and an electrode and a lithium battery including the adhesive. The adhesive comprises third polymer, crosslinked product of the third polymer comprising a first polymer and a second polymer, wherein the first polymer includes at least a first functional group and is selected from the group consisting of polyamic acid and polyimide, wherein the polymer comprises second functional groups and second is water soluble, and wherein the first polymer and the second through the ester bond crosslinking polymer formed by the first group and the second group reaction.

【技术实现步骤摘要】
粘合剂、制备该粘合剂的方法、以及包括该粘合剂的电极和锂电池对相关申请的交叉引用本申请要求在韩国知识产权局于2016年7月22日提交的韩国专利申请No.10-2016-0093461的权益和优先权、以及由其产生的全部权益，将其内容全部引入本文中作为参考。
本公开内容涉及粘合剂、制备所述粘合剂的方法、以及包括所述粘合剂的电极和锂电池。
技术介绍
在具有包括碳质活性材料的电极的锂电池中，水溶性粘合剂例如苯乙烯-丁二烯橡胶/羧甲基纤维素(SBR-CMC)粘合剂向电池提供合适的机械性质和粘结强度。在具有包括在充电/放电期间具有大的体积变化的金属性活性材料例如硅的电极的锂电池中，水溶性粘合剂可无法向电池提供合适的机械性质或粘结强度。聚酰亚胺(PI)粘合剂具有合乎需要的机械性质、耐化学性、和耐热性，但是不可溶于水中且具有低的初始充电/放电效率。聚乙烯醇(PVA)粘合剂是水溶性的且具有合乎需要的初始充电/放电效率和寿命特性，但具有差的关于浆料稳定性和电极板均匀性的可操作性。此外，当使用PVA粘合剂时，裂纹可在活性材料层中产生且活性材料层可与集流体分离，并且因而电极的稳定性降低。因此，存在对于这样的粘合剂的需要：其减少和/或抑制包括金属性活性材料的锂电池中的电极的体积变化，同时还具有合乎需要的初始效率、改善的寿命特性、和改善的电极稳定性。
技术实现思路
提供具有改善的初始容量、寿命特性、和电极稳定性并且能够抑制电极的体积变化的粘合剂。提供包括所述粘合剂的电极。提供包括所述电极的锂电池。提供制备所述粘合剂的方法。额外的方面将部分地在随后的描述中阐明，且部分地将从所述描述明晰，或者可通过所提供的实施方式的实践获悉。根据一个实施方式的方面，粘合剂包括：第三聚合物，其包括第一聚合物和第二聚合物的交联产物，其中所述第一聚合物包括第一官能团且为选自聚酰胺酸和聚酰亚胺的至少一种，其中所述第二聚合物包括第二官能团且是水溶性的，和其中所述第一聚合物和所述第二聚合物通过由所述第一官能团和所述第二官能团的反应形成的酯键交联。根据另一实施方式的方面，电极包括：所述粘合剂；和正极活性材料或负极活性材料。根据还一实施方式的方面，锂电池包括：包括所述电极的第一电极；第二电极；以及设置在所述第一电极和所述第二电极之间的电解质。根据还一实施方式的方面，制备粘合剂的方法包括：通过将包括非水溶剂和第一聚合物的第一组合物与包括第二聚合物和水的第二组合物混合在一起而制备第三组合物，其中所述第一聚合物包括第一官能团且选自聚酰胺酸和聚酰亚胺的至少一种，和所述第二聚合物包括第二官能团且是水溶性的；和将所述第三组合物在约160℃或更大的温度下加热以制备第三聚合物。附图说明由结合附图考虑的实施方式的以下描述，这些和/或其它方面将变得明晰和更容易理解，其中：图1显示可用于测量第三聚合物的模量的方法和方程。图2为强度(任意单位，a.u.)对波数(厘米的倒数，cm-1)的图并且显示在实施例1-3以及对比例1和2中制备的聚合物的IR光谱；图3为强度(任意单位)对衍射角(度，2-西塔，2θ)的图并且显示在实施例1-4以及对比例1和2中制备的聚合物的X-射线衍射(XRD)光谱；图4为重量百分数(％)对温度(℃)的图并且显示在实施例1-3以及对比例1和2中制备的聚合物的DSC测量结果；图5显示在将在实施例7和9以及对比例5-7中制备的硬币单元电池锂电池充电两次之后分离的(拆开的)负极的图像；和图6显示根据实施方式的锂电池的示意图。具体实施方式现在将对实施方式详细地进行介绍，其实例说明于附图中，其中相同的附图标记始终是指相同的元件。在这点上，本实施方式可具有不同的形式且不应被解释为限于本文中阐明的描述。因此，下面仅通过参考附图描述实施方式以说明方面。如本文中使用的，术语“和/或”包括相关列举项目的一个或多个的任何和全部组合。表述例如“的至少一个(种)”当在要素列表之前或之后时，修饰整个要素列表且不修饰所述列表的单独要素。将理解，当一个元件被称为“在“另外的元件“上”时，其可直接在所述另外的元件上或者其间可存在中间元件。相反，当一个元件被称为“直接在”另外的元件“上”时，则不存在中间元件。将理解，尽管术语“第一”、“第二”、“第三”等可在本文中用于描述各种元件、组分、区域、层和/或部分，但这些元件、组分、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件、组分、区域、层或部分区别于另外的元件、组分、区域、层或部分。因此，在不背离本文中的教导的情况下，下面讨论的“第一元件”、“组分”、“区域”、“层”或“部分”可称为第二元件、组分、区域、层或部分。本文中使用的术语仅为了描述具体实施方式的目的且不意图为限制性的。如本文中使用的，单数形式“一个(种)”和“所述(该)”也意图包括复数形式，包括“至少一个(种)”，除非内容清楚地另外指明。“至少一个(种)”将不被解释为限于“一个”或“一种”。将进一步理解，术语“包括”或“包含”当用在本说明书中时，表明存在所陈述的特征、区域、整体、步骤、操作、元件、和/或组分，但不排除存在或增加一种或多种另外的特征、区域、整体、步骤、操作、元件、组分、和/或其集合。此外，在本文中可使用相对术语例如“下部”或“底部”以及“上部”或“顶部”来描述如图中所示的一个元件与另外的元件的关系。将理解，除图中所描绘的方位之外，相对术语还意图包括装置的不同方位。例如，如果将图之一中的装置翻转，被描述为在另外的元件的“下部”侧上的元件则将被定向在所述另外的元件的“上部”侧上。因此，取决于图的具体方位，示例性术语“下部”可包括“下部”和“上部”两种方位。类似地，如果将图之一中的装置翻转，被描述为“在”另外的元件“下面”或“之下”的元件则将被定向“在”所述另外的元件“上方”。因此，示例性术语“在……下面”或“在……之下”可包括在……上方和在……下面两种方位。如本文中使用的“约”或“大约”包括所陈述的值且意味着在如由本领域普通技术人员考虑到所讨论的测量和与具体量的测量有关的误差(即，测量系统的限制)而确定的对于具体值的可接受的偏差范围内。例如，“约”可意味着相对于所陈述的值的偏差在一种或多种标准偏差范围内，或者在±30％、20％、10％、或5％范围内。除非另外定义，在本文中所使用的所有术语(包括技术和科学术语)的含义与本公开内容所属领域的普通技术人员通常理解的相同。将进一步理解，术语，例如在常用字典中定义的那些，应被解释为其含义与它们在相关领域的背景和本公开内容中的含义一致，并且将不以理想化或过度形式的意义进行解释，除非在本文中清楚地如此定义。在本文中参照作为理想化实施方式的示意图的横截面图描述示例性实施方式。这样，将预计到作为例如制造技术和/或公差的结果的与图的形状的偏差。因而，本文中描述的实施方式不应解释为限于如本文中所示的区域的具体形状，而是包括由例如制造导致的形状上的偏差。例如，图示或描述为平坦的区域可典型地具有粗糙的和/或非线性的特征。此外，所图示的尖锐的角可为圆形的。因而，图中所示的区域在本质上是示意性的，并且它们的形状不意图图示区域的精确形状，且不意图限制本权利要求的范围。在下文中，根据一个或多个示例性实施方式，将详细地描述粘合剂、包括所述粘合剂的电极和本文档来自技高网...

【技术保护点】
粘合剂，包括：包括第一聚合物和第二聚合物的交联产物的第三聚合物，其中所述第一聚合物包括第一官能团且为选自聚酰胺酸和聚酰亚胺的至少一种，其中所述第二聚合物包括第二官能团且是水溶性的，和其中所述第一聚合物和所述第二聚合物通过由所述第一官能团和所述第二官能团的反应形成的酯键交联。

【技术特征摘要】
2016.07.22 KR 10-2016-00934611.粘合剂，包括：包括第一聚合物和第二聚合物的交联产物的第三聚合物，其中所述第一聚合物包括第一官能团且为选自聚酰胺酸和聚酰亚胺的至少一种，其中所述第二聚合物包括第二官能团且是水溶性的，和其中所述第一聚合物和所述第二聚合物通过由所述第一官能团和所述第二官能团的反应形成的酯键交联。2.如权利要求1所述的粘合剂，其中所述第一官能团和所述第二官能团各自独立地为选自如下的至少一种：羧基、羟基、酰胺基、和醛基。3.如权利要求1所述的粘合剂，其中所述第一聚合物进一步包括碱金属。4.如权利要求3所述的粘合剂，其中所述第一聚合物中的所述碱金属的量按相对于羧基或酰胺基的当量比率在0.2当量-1.0当量的范围内。5.如权利要求1所述的粘合剂，其中所述聚酰胺酸由式1或式2表示：式1式2其中所述聚酰亚胺由式5或式6表示：式5式6其中，在式1、2、5和6中，M为碱金属；Ar1和Ar3各自独立地为选自取代或未取代的四价C6-C24亚芳基和取代或未取代的四价C4-C24亚杂芳基的芳族基团，其中所述芳族基团为一个芳族环、包括至少两个彼此稠合的芳族环的环、或包括至少两个通过如下连接的芳族环的环：单键、-O-、-S-、-C(＝O)-、-S(＝O)2-、-Si(Ra)(Rb)-、被卤素取代的或未取代的C1-C10亚烷基、或-C(＝O)-NH-，其中Ra和Rb各自独立地为取代或未取代的C1-C10烷基；Ar2和Ar4各自独立地为选自取代或未取代的二价C6-C24亚芳基和取代或未取代的二价C4-C24亚杂芳基的芳族基团，其中所述芳族基团为一个芳族环、具有至少两个彼此稠合的芳族环的环、或包括至少两个通过如下连接的芳族环的环：单键、-O-、-S-、-C(＝O)-、-S(＝O)2-、-Si(Ra)(Rb)-、被卤素取代的或未取代的C1-C10亚烷基、或-C(＝O)-NH-，其中Ra和Rb各自独立地为取代或未取代的C1-C10烷基；X1为-C(＝O)OH、-OH、-C(＝O)-NH2、或-C(＝O)H；和n和m各自为重复单元的摩尔比率，其中0<n<1，0<m<1，和n+m＝1。6.如权利要求1所述的粘合剂，其中所述聚酰胺酸由式3或式4表示：式3式4其中所述聚酰亚胺由式7或式8表示：式7式8其中，在式3、4、7和8中，M为锂或钠；R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15和R16各自独立地为氢、卤素、-C(＝O)OH、-OH、-C(＝O)-NH2、-C(＝O)H、被卤素取代或未取代的C1-C10烷基、被卤素取代或未取代的C6-C20芳基、或被卤素取代或未取代的C2-C20杂芳基；Y1为单键、-O-、-S-、-C(＝O)-、-S(＝O)2-、-Si(Ra)(Rb)-、被卤素取代的或未取代的C1-C10亚烷基、或-C(＝O)-NH-，其中Ra和Rb各自独立地为取代或未取代的C1-C10烷基；选自R3、R4、R5和R6的至少一个为-C(＝O)OH、-OH、-C(＝O)-NH2、或-C(＝O)H；和n和m各自为重复单元的摩尔比率，其中0<n<1，0<m<1，和n+m＝1。7.如权利要求1所述的粘合剂，其中所述聚酰胺酸由式9或式10表示，和所述聚酰亚胺由式11或式12表示：式9式10式11式12其中，在式9-12中，n和m各自为重复单元的摩尔比率，其中0<n<1，0<m<1，和n+m＝1。8.如权利要求7所述的粘合剂，其中0<n<0.5，0.5<m<1，和n+m＝1。9.如权利要求1所述的粘合剂，其中所述第二聚合物为选自如下的至少一种单体的聚合反应产物或其水解产物：乙烯基单体、乙酸酯单体、醇单体、(甲基)丙烯酰基单体、丙烯酰胺单体、和甲基丙烯酰胺单体。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：裵友镇，权升旭，马相国，杨智恩，尹德荧，韩圣洙，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR