用于二次电池的包括磁性材料的粘合剂制造技术

本发明专利技术提供一种用于二次电池的粘合剂，所述粘合剂包含在电极混合物中，所述粘合剂包括：对集电器和活性材料颗粒表现出粘合力的粘合剂分子；和对从外部施加的磁场显示出磁性的磁性材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于二次电池的包括磁性材料的粘合剂
本专利技术涉及一种用于二次电池的包括磁性材料的粘合剂。本申请要求于2015年8月31日提交的韩国专利申请第10-2015-0122799号的优先权，通过引用将上述专利申请的公开内容作为整体结合在此。
技术介绍
近年来，随着因化石燃料的消耗导致的能源价格的上涨以及对环境污染的关注的加剧，环境友好型替代能源已经成为未来生活不可缺少的元素。因此，对使用核电、太阳能发电、风力发电、潮汐发电等各种发电技术的研究在不断地开展，且也对用于更有效地利用如此产生的能源的电力储存装置产生了极大兴趣。具体地说，随着移动装置的不断发展和对这种移动装置的需求增加，对作为这种移动装置的能源的二次电池的需求也急剧增加。因此，已经对满足各种需要的电池进行了很多研究。通常，就电池的形状而言，对足够薄以应用于诸如手机之类的产品的棱柱形二次电池或袋型二次电池的需求非常之高。另一方面，就电池的材料而言，对表现出高能量密度、放电电压和输出稳定性的诸如锂离子电池和锂离子聚合物电池之类的锂二次电池的需求也非常之高。此外，二次电池可基于电极组件的结构进行分类，电极组件具有其中堆叠有正极、负极以及插置在正极和负极之间的隔板的结构。这样的电极组件的代表性实例包括包卷型(缠绕型)电极组件和堆叠型(层压型)电极组件，在包卷型(缠绕型)电极组件中，涂覆有活性材料的长片型正极和长片型负极在隔板插置在正极和负极之间的状态下一起缠绕，在堆叠型(层压型)电极组件中，每一个都被切割成预定尺寸单元的多个正极和负极在多个隔板分别插置在正极和负极之间的状态下顺序地堆叠。近年来，为了解决包卷型电极组件和堆叠型电极组件的问题，开发了一种堆叠/折叠型电极组件，其为包卷型电极组件和堆叠型电极组件的组合，具有以下改良的结构：其中预定数量的正极和预定数量的负极在预定数量的隔板分别设置在正极和负极之间的状态下顺序地堆叠以构成单元电池，之后多个单元电池在被置于隔膜上的状态下顺序地缠绕。此外，根据电池的形状，二次电池可分为圆柱型电池或棱柱形电池、以及袋型电池，且在圆柱型电池和棱柱形电池中，电极组件内置于圆柱型或矩形金属容器内，在袋型电池中，电极组件内置于由铝层压片制成的袋型壳体内。具体地说，近年来，具有其中堆叠型或堆叠/折叠型电极组件内置于由铝层压片制成的袋型电池壳体内的结构的袋型电池因制造成本低、重量小、易形变等引起极大的关注，并且袋型电池的使用也在逐渐增加。一般而言，此类二次电池是通过以下方式制备的：将包含电极活性材料、导电剂、粘合剂等的电极混合物涂覆到电极集电器上，对涂覆的集电器进行干燥以制备电极，将电极与隔板一起层压，将电极与电解质溶液一起封闭在电池壳体中，然后将壳体密封。图1是示出用于二次电池的传统正极的制造工艺的示意图。参照图1，正极100是通过以下工艺形成的：其中将包括正极活性材料颗粒111和粘合剂112的正极混合物110以液体状态涂覆到正极集电器120的顶表面上，然后进行干燥工艺130。在此，在用于正极混合物110的干燥工艺130中，包含在正极混合物110中的溶剂被干燥130，粘合剂112以溶解在溶剂中的状态被包含在正极混合物110中。因此，在对溶剂进行干燥的过程中，溶解在溶剂中的粘合剂112被转移到正极混合物110的上部。因此，相对较小量的粘合剂组分置于正极混合物110和正极集电器120之间，从而降低了正极混合物110与正极集电器120之间的粘合力，并且也增加了正极100的电阻。因此，存在以下问题：包括正极100在内的二次电池的结构稳定性和电性能下降。此外，这些问题作为增加电极制造工艺中的不合格率的因素，降低了电极制造工艺的可靠性，使整个工艺时间延迟，从而增加了制造成本。因此，迫切需要能够从根本上解决这样的问题的技术。
技术实现思路
技术问题本专利技术致力于解决上述问题和现有技术遇到的技术问题。本专利技术人已进行了各种广泛而深入的研究和试验，并且已经发现，由于用于二次电池的粘合剂被配置为一并包括粘合剂分子以及如后面描述的对从外部施加的磁场显示出磁性的磁性材料，因此在对涂覆到集电器的一个表面上的电极混合物的干燥工艺中，通过设置在与集电器的所述一个表面相对的表面上的磁场施加单元，来抵制包含磁性材料的粘合剂随着溶剂的干燥而转移并位于电极混合物的上方的现象，提高了电极混合物对电极集电器的粘合力，改善了电极的结构稳定性，防止了电极的电阻增加，并且防止了电极的电性能下降，降低了产品的缺陷率，从而提高了工艺的稳定性。基于这些发现完成了本专利技术。技术方案根据本专利技术的一个方面，通过提供如下一种用于二次电池的粘合剂能够实现上述和其他目的，所述粘合剂是包含在电极混合物中的、用于二次电池的粘合剂，所述粘合剂包括：对集电器和活性材料颗粒表现出粘合力的粘合剂分子；和对从外部施加的磁场显示出磁性的磁性材料。因此，在对涂覆到集电器的一个表面上的电极混合物的干燥工艺中，通过设置在与集电器的所述一个表面相对的表面上的磁场施加单元，来抵制包含磁性材料的粘合剂随着溶剂的干燥而转移并位于电极混合物的上方的现象，提高了电极混合物对电极集电器的粘合力，改善了电极的结构稳定性，防止了电极的电阻增加，并且防止了电极的电性能下降，降低了产品的缺陷率，从而提高了工艺的稳定性。在本专利技术的一个实施方式中，磁性材料可以是金属，具体为选自由Al、Mg、Ni、Co、Fe、Cr、V、Ti、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、Sr、Sb、W和Ti构成的组中的至少一种。然而，磁性材料的类型并不限于此。磁性材料的类型没有特别限制，只要磁性材料对从外部施加的磁场显示出磁性并且不影响电极的性能即可。基于粘合剂的总重量，可包含的磁性材料的量的范围为0.1重量％至20重量％。基于粘合剂的总重量，当所包含的磁性材料的量小于0.1％时，磁性材料的含量可能会太小而达不到预期的效果。另一方面，基于粘合剂的总重量，当所包含的磁性材料的量大于20％时，相较于相同重量的电极混合物，包括电极活性材料在内的其他组分的含量太过降低，导致电极的电性能下降。此外，磁性材料可具有化学键合至粘合剂分子的结构。在这种情况下，磁性材料可具有以离子形式结合至粘合剂分子的结构。此外，磁性材料可具有通过离子键、共价键或配位键结合至粘合剂分子的结构。因此，磁性材料以强结合力结合至粘合剂分子，且结合至对从外部施加的磁场具有预定磁力的磁性材料的粘合剂分子也保持固定或朝集电器转移，从而防止混合物的粘合力下降。具体地说，粘合剂分子可包含至少一个阴离子取代基，磁性材料可由阳离子金属组成，且该粘合剂分子和该磁性材料可具有形成螯合(chelate)键的结构。如在此使用的，“螯合键”是指具有环状结构的化合物键，其在一个分子或离子中具有两个以上配位原子并且还被配位成如同围绕金属原子或离子。一般而言，当构成磁性材料的金属以离子形式存在时，其形成阳离子，相应地，粘合剂分子包含至少一个阴离子取代基。因此，粘合剂分子可具有经由阴离子取代基与磁性金属离子形成螯合键的结构，因而粘合剂分子与对从外部施加的磁场显示磁性的金属一起沿着集电器的方向设置，从而表现出所期望的效果。此外，粘合剂分子的类型没有特别限制，只要粘合剂分子能够与磁性材料化学键合并且对集电器和活性材料颗粒表现出粘合力即可。具体地说，粘本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于二次电池的粘合剂，所述粘合剂包含在电极混合物中，所述粘合剂包括：对集电器和活性材料颗粒表现出粘合力的粘合剂分子；和对从外部施加的磁场显示出磁性的磁性材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.31 KR 10-2015-01227991.一种用于二次电池的粘合剂，所述粘合剂包含在电极混合物中，所述粘合剂包括：对集电器和活性材料颗粒表现出粘合力的粘合剂分子；和对从外部施加的磁场显示出磁性的磁性材料。2.根据权利要求1所述的用于二次电池的粘合剂，其中所述磁性材料为金属。3.根据权利要求2所述的用于二次电池的粘合剂，其中所述金属为选自由Al、Mg、Ni、Co、Fe、Cr、V、Ti、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、Sr、Sb、W和Ti构成的组中的至少一种。4.根据权利要求1所述的用于二次电池的粘合剂，其中，所述磁性材料以基于所述粘合剂的总重量的0.1重量％至20重量％的量被包含。5.根据权利要求1所述的用于二次电池的粘合剂，其中所述磁性材料是化学键合至所述粘合剂分子。6.根据权利要求5所述的用于二次电池的粘合剂，其中所述磁性材料是以离子形式结合至所述粘合剂分子。7.根据权利要求5所述的用于二次电池的粘合剂，其中所述磁性材料是通过离子键、共价键或配位键结合至所述粘合剂分子。8.根据权利要求6所述的用于二次电池的粘合剂，其中所述粘合剂分子包括至少一个阴离子取代基，所述磁性材料为阳离子金属，且所述粘合剂分子和所述磁性材料形成螯合键。9.根据权利要求1所述的用于二次电池的粘合剂，其中所述粘合剂分子选自由聚偏二氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素(CMC)、淀粉、羟丙基纤维素、再生纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(EPDM)、磺化EPDM、丁苯橡胶和氟橡胶或它们的共聚物构成的组中的至少一种。10.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋周容，安智熙，李知垠，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国,KR