电极活性材料浆料和包含其的锂二次电池制造技术

本发明专利技术涉及一种电极活性材料浆料以及包含所述电极活性材料浆料的电极和锂二次电池，所述电极活性材料浆料包含：a)电极活性材料；b)导电材料；c)粘合剂；d)溶剂；和e)重均分子量(Mw)为2,000,000‑3,000,000，取代度为1.0‑1.2，粘度(布氏粘度计，速度为12rpm)为4,000‑10,000cps的纤维素类化合物。由于使用具有特定范围的分子量和取代度的纤维素类化合物，因此电极活性材料浆料的相稳定性可以得到改良并且电池特性可以得到改良。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电极活性材料浆料和包含其的锂二次电池
相关申请的交叉引用本申请要求于2016年3月28日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2016-0036734号的权益，所述申请的公开内容通过引用以其整体并入本文。
本专利技术涉及一种包含高分子量和高取代度的纤维素类化合物的电极活性材料浆料，以及包含所述浆料的电极和锂二次电池。
技术介绍
近年来，伴随着例如各种信息通信技术(包括移动通信)等电子产业和通信产业的飞速发展，例如笔记本电脑、上网本、平板电脑、移动电话、智能电话、个人数字助理(PDA)、数码相机和便携式摄像机等便携式电子产品和通信终端已被广泛用于满足电子设备轻量化的需求，因此对于作为这些设备的电源的二次电池的发展的兴趣也在增长。锂二次电池通常包含：正极，其中正极活性材料层形成在正极集电器的至少一个表面上；负极，其中负极活性材料层形成在负极集电器的至少一个表面上；以及设置在正极和负极之间以使它们电绝缘的隔膜。负极可以通过将其中负极活性材料粒子和粘合剂分散在溶剂中的负极活性材料浆料直接涂布在集电器上并且干燥经涂布的集电器而形成，或者可以通过将负极活性材料浆料涂布在单独的支撑体上，干燥经涂布的支撑体，再将从支撑体上剥离的膜层压在集电器上的方法形成。由于粘合剂在负极的制备期间在维持负极活性材料粒子与集电器之间的粘合以及负极活性材料粒子之间的粘合方面发挥作用，因此粘合剂对电极的性能有很大影响。使用苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)作为粘合剂，所述苯乙烯-丁二烯橡胶是电化学稳定的并且即使它以比聚偏二氟乙烯(PVDF)更小的量使用也具有优异的效果，另外，使用增稠剂来调节负极活性材料浆料的粘度。主要使用纤维素类增稠剂作为增稠剂。然而，对于低分子量纤维素类增稠剂，存在引起浆料的相分离的局限。另外，在含有过量的纤维素类增稠剂的情况下，不仅由于浆料的粘度增加而使得在这个工艺中不容易使用纤维素类增稠剂，而且由于增稠剂对活性材料的重量比增加，导致电极活性材料的量也减少，因此电池的容量降低。现有技术文件韩国专利申请公开号10-2015-0071451韩国专利申请公开号10-2014-0095804
技术实现思路
技术问题本专利技术的一个方面提供了一种具有改良的相稳定性的电极活性材料浆料。本专利技术的另一方面提供了一种通过使用电极活性材料浆料来改良粘附性的电极。本专利技术的另一方面提供了一种通过包含所述电极来提高容量和倍率性能的锂二次电池。技术方案根据本专利技术的一个方面，提供了一种电极活性材料浆料，包含：(a)电极活性材料；(b)导电剂；(c)粘合剂；(d)溶剂；和(e)具有2,000,000到3,000,000的重均分子量(Mw)，1.0到1.2的取代度和4,000cps到10,000cps的粘度(布氏粘度计，速度12rpm)的纤维素类化合物。具体来说，所述纤维素类化合物的重均分子量(Mw)可以在2,500,000-3,000,000的范围内。所述纤维素类化合物可以包含羧甲基纤维素(CMC)或羧乙基纤维素。基于所述电极活性材料浆料的总重量，所述纤维素类化合物的含量可以是0.5重量％到2.0重量％，例如0.8重量％到1.2重量％。所述电极活性材料可以包含负极活性材料，并且所述负极活性材料可以包含选自由结晶碳、无定形碳和碳复合物组成的组的单一材料，或者它们的两种以上的混合物。所述纤维素类化合物对所述导电剂的重量比可以在1:0.5到1:2的范围内。基于所述电极活性材料的总重量，所述粘合剂的含量可以是0.5重量％到3重量％。所述溶剂可以包含水或有机溶剂。根据本专利技术的另一方面，提供了一种电极，包含所述电极活性材料浆料。所述电极可以包含负极。根据本专利技术的另一方面，提供了一种锂二次电池，包含负极、正极、设置在负极和正极之间的隔膜、以及电解质溶液，其中在这种情况下负极包含本专利技术的所述负极。有益效果根据本专利技术，可以通过使用具有特定范围的分子量、取代度和粘度的纤维素类化合物作为增稠剂来制备具有改良的相稳定性的电极活性材料浆料，并且可以使用其来制备具有改良的电池容量和倍率性能的锂二次电池。具体实施方式在下文中，将更详细地描述本专利技术以便更清楚地理解本专利技术。应该理解的是，说明书和权利要求中使用的词语或术语不应被解释为常用词典中定义的含义。应该进一步理解的是，基于专利技术人可以适当地定义词语或术语的含义来最好地解释本专利技术的原则，这些词语或术语应该被解释为具有与它们在相关技术的情境和本专利技术的技术思想中的含义相一致的含义。具体来说，在本专利技术的一个实施方式中，提供一种电极活性材料浆料，包含：(a)电极活性材料；(b)导电剂；(c)粘合剂；(d)溶剂；和(e)具有2,000,000到3,000,000的重均分子量(Mw)，1.0到1.2的取代度和4,000cps到10,000cps的1％溶液粘度(布氏粘度计，速度12rpm)的纤维素类化合物。在将用作常规增稠剂的纤维素类化合物与粘合剂和导电剂一起使用的情况下，由于与电极活性材料的比重差异导致分散不均匀，所以难以随着时间的流逝调节或维持电极活性材料浆料的粘度。在增加溶剂的量以解决这种局限的情况下，由于固体含量相对减少，因此二次电池的容量和倍率性能可能降低。特别是在纤维素类化合物与导电剂一起使用的情况下，纤维素类化合物会影响导电剂的分散性。例如，将具有低分子量的纤维素类化合物与导电剂一起使用，因为导电剂由于所述导电剂的低扩散效应而团聚，所以与活性材料混合不均匀，因此活性材料和导电剂在电极表面上的均匀分散性可能不被预期。在本专利技术中，可以通过使用分子量、取代度和粘度在特定范围内的纤维素类化合物作为增稠剂来改良电极活性材料浆料的相分离现象，此外，可以通过减少剩余的未溶解于水中的纤维素类化合物的粒子数来改良电极活性材料浆料的相稳定性。由此，可以制备具有改良的电池容量和倍率性能的锂二次电池。在根据本专利技术实施方式的电极活性材料浆料中，作为水溶性聚合物添加剂的纤维素类化合物可以包含由下式1表示的羧乙基纤维素或羧甲基纤维素(CMC)，并且可以具体包含羧甲基纤维素。[式1]在式1中，R1、R2和R3各自独立地为氢原子或–CH2COOH，且n是100到3,000的整数。另外，除了羧甲基纤维素或羧乙基纤维素之外，还可以通过添加选自由甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、苄基纤维素和纤维素醚组成的组的单一材料或它们的两种以上的混合物来使用所述纤维素类化合物。根据本专利技术的一个实施方式，纤维素类化合物的重均分子量(Mw)可以在2,000,000到3,000,000，例如2,500,000到3,000,000的范围内。纤维素类化合物的重均分子量(Mw)可以通过凝胶渗透色谱法(GPC)参照聚丙烯酸(PAA)标准来测量。纤维素类化合物的分子量决定了聚合物链的长度，其中如果纤维素类化合物的重均分子量小于2,000,000，那么由于粘度过低，可能会发生电极活性材料浆料的相分离，例如，作为固体成分的电极活性材料沉降。在为了防止这种情况而增加纤维素类化合物的量的情况下，由于电极活性材料的量减少，因此可能降低二次电池的容量。另外，如果纤维素类化合物的重均分子量超过3,000,000，那么由于粘度增加，纤维素类化合物在电极活性材料浆料中的溶解性降低。此外，由于电极活性材料浆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电极活性材料浆料，包含：(a)电极活性材料；(b)导电剂；(c)粘合剂；(d)溶剂；和(e)具有2,000,000到3,000,000的重均分子量(Mw)、1.0到1.2的取代度和4,000cps到10,000cps的粘度(布氏粘度计，速度12rpm)的纤维素类化合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.28 KR 10-2016-00367341.一种电极活性材料浆料，包含：(a)电极活性材料；(b)导电剂；(c)粘合剂；(d)溶剂；和(e)具有2,000,000到3,000,000的重均分子量(Mw)、1.0到1.2的取代度和4,000cps到10,000cps的粘度(布氏粘度计，速度12rpm)的纤维素类化合物。2.如权利要求1所述的电极活性材料浆料，其中所述纤维素类化合物包含羧甲基纤维素或羧乙基纤维素。3.如权利要求1所述的电极活性材料浆料，其中所述纤维素类化合物的重均分子量(Mw)在2,500,000到3,000,000的范围内。4.如权利要求1所述的电极活性材料浆料，其中基于所述电极活性材料浆料的总重量，所述纤维素类化合物的含量是0.5重量％到2.0重量％。5.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：禹庚火，郑光湖，柳正宇，卢艺哲，金帝映，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国,KR