锂二次电池用负极浆料和其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种负极浆料，包含锂钛氧化物(LTO)；含有极性OH基团和非极性烷基的分散剂；粘合剂；和溶剂，并且即使具有高固体含量，也具有合适的粘度；以及其制造方法。

Anode paste for lithium secondary battery and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锂二次电池用负极浆料和其制造方法
[相关申请的交叉引用]本申请要求于2017年9月1日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请号10-2017-0112013的权益，该韩国专利申请的公开内容以引用的方式整体并入本文。[
]本专利技术涉及一种锂二次电池用负极浆料和其制备方法，更特别地，涉及一种具有高固体含量的负极浆料，其解决了其中包含锂钛氧化物(LTO)的负极浆料的粘度增加的问题；以及其制备方法。
技术介绍
随着对移动装置的技术开发和需求的增加，对作为能源的二次电池的需求已经显著增加，在这些二次电池中，具有高能量密度、高工作电位、长循环寿命和低自放电率的锂二次电池已经被商业化并且被广泛使用。此外，最近随着对环境问题的担忧日益增长，已经对电动车辆(EV)和混合动力电动车辆(HEV)进行了大量研究，这些车辆可以代替使用化石燃料的车辆如汽油车和柴油车，这些是空气污染的主要原因之一。镍-金属氢化物(Ni-MH)二次电池或具有高能量密度、高放电电压和高输出稳定性的锂二次电池已经被用作电动车辆(EV)和混合动力电动车辆(HEV)的电源，其中当锂二次电池用于电动车辆时，需要高能量密度和能够在短时间段内表现出高输出的特性，此外由于锂二次电池必须在恶劣条件下使用10年以上，因此还不可避免地需要比常规的小型锂二次电池显著更好的稳定性和长寿命特性。此外，取决于车辆的操作条件，用于电动车辆(EV)和混合动力电动车辆(HEV)中的二次电池需要优异的倍率性能和功率特性。具有高锂(Li)嵌入和脱嵌电位的锂钛氧化物最近作为锂二次电池的活性材料已经受到关注。锂钛氧化物的优势在于，由于在锂嵌入和脱嵌电位下金属锂不会从锂钛氧化物中析出，因此快速充电或低温性能是优异的。然而，由于锂钛氧化物与诸如石墨的碳材料相比具有更低的材料本身的电导率和更低的锂离子扩散速率，因此为了获得实质上高的输出需要减小粒度，但是在其中减小锂钛氧化物的粒度的情况下，包含所述锂钛氧化物的负极浆料的粘度可能会增加。此外，由于必须降低负极浆料的固体含量以解决负极浆料的粘度问题，因此不利的是电池的容量降低。因此，需要开发一种负极浆料，其在具有高固体含量的同时，具有能够在负极集电器上适当地形成负极活性材料层的适当粘度。
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负极浆料，其在具有高固体含量的同时具有适当的粘度。本专利技术的另一个方面提供了制备所述负极浆料的方法。本专利技术的另一个方面提供了一种锂二次电池用负极，其包含所述负极浆料；和包含所述负极的锂二次电池。技术方案根据本专利技术的一个方面，提供了一种负极浆料，包含锂钛氧化物(LTO)、包含极性OH基团和非极性烷基的分散剂、粘合剂和有机溶剂。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种制备所述负极浆料的方法，其包括以下步骤：(1)通过将粘合剂、锂钛氧化物(LTO)、包含极性OH基团和非极性烷基的分散剂和有机溶剂混合来制备预混浆料；和(2)将添加了所述分散剂的所述预混浆料进行搅拌以分散所述预混浆料。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种锂二次电池用负极，其包含所述负极浆料；和包含所述负极的锂二次电池。有益效果由于根据本专利技术的负极浆料具有高固体含量，因此所述负极浆料在实现高负极负载量的同时表现出适当的粘度，由此，所述负极浆料可以解决由于包含锂钛氧化物(LTO)的负极浆料的高粘度而引起的负极制备工序中的问题。具体实施方式在下文中，将更详细地描述本专利技术以使得能够更清楚地理解本专利技术。应当了解的是，说明书和权利要求书中使用的词语或术语不应当被解释为常用词典中定义的含义。将进一步了解的是，词语或术语应当基于专利技术人可以适当地定义所述词语或术语的含义以最好地解释本专利技术的原则被解释为具有与它们在本专利技术的相关领域和技术构思的背景下的含义一致的含义。本专利技术的负极浆料是一种锂二次电池用负极浆料，其中本专利技术的负极浆料包含锂钛氧化物(LTO)、包含极性OH基团和非极性烷基的分散剂、粘合剂和有机溶剂。在本专利技术中，包含极性OH基团和非极性烷基的分散剂可以表示如下分散剂：在分散剂的分子结构中包含源自含有极性OH基团的单体的重复单元和源自含有非极性烷基的单体的重复单元。由于所述分散剂可以通过在它的分子结构中包含能够吸附在锂钛氧化物上的极性OH部分和能够与有机溶剂相互作用的非极性烷基部分以使得锂钛氧化物适当地分散在有机溶剂中，因此所述分散剂可以解决其中包含锂钛氧化物(LTO)作为负极活性材料的负极浆料的粘度增加的问题，因此，所述负极浆料可以具有增加的固体含量。为此目的，作为分散剂，本专利技术的负极浆料根据特定条件在负极浆料中包含满足特定条件的分散剂。具体地，根据本专利技术的一个实施方式的负极浆料可以包含分散剂以使得所述分散剂的类型和用量满足以下数学式1。[数学式1](在数学式1中，A是所述分散剂中源自含有极性OH基团的单体的重复单元的量(重量％)，B是所述分散剂的重均分子量(Kg/mol)，并且C是基于100重量份的锂钛氧化物计所述分散剂的重量份)。本专利技术的专利技术人发现，当负极浆料包含分散剂以使得所述分散剂满足数学式1时，可以实现负极浆料的期望粘度。通过用分散剂中源自含有极性OH基团的单体的重复单元的量除以分散剂的重均分子量与基于100重量份的锂钛氧化物计分散剂的重量的乘积而获得的值可以是0.06以上，特别是0.07以上，更特别是0.08以上。此外，通过用分散剂中源自含有极性OH基团的单体的重复单元的量(A)除以分散剂的重均分子量(B)与基于100重量份的锂钛氧化物计分散剂的重量(C)的乘积而获得的值的上限可以是100，特别是95，更特别是50，最特别是10。在其中负极浆料满足数学式1的情况下，负极浆料表现出适当的粘度，并且可以抑制负极浆料中包含的浆料粒子的粒度增加。此外，在通过用分散剂中源自含有极性OH基团的单体的重复单元的量(A)除以分散剂的重均分子量(B)与基于100重量份的锂钛氧化物计分散剂的重量(C)的乘积而获得的值的上限被满足的情况下，所述负极浆料表现出适当的粘度，并且可以更有效地实现抑制负极浆料中包含的浆料粒子的粒度增加的效果。在本专利技术的一个实施方式中，所述分散剂中源自含有极性OH基团的单体的重复单元的量(重量％)可以在1至99的范围内，特别是在1至50的范围内，更特别是在5至30的范围内。所述分散剂的重均分子量(Kg/mol)可以在10至500的范围内，特别是在20至300的范围内，更特别是在30至200的范围内。基于100重量份的锂钛氧化物计分散剂的重量(重量份)可以在0.01至10的范围内，特别是在0.1至5的范围内，更特别是在0.2至3的范围内。此外，根据本专利技术的实施方式的负极浆料可以满足以下数学式2。[数学式2](在数学式2中，所述分散剂的量和粘合剂的量分别表示基于100重量份的负极浆料计分散剂和粘合剂的重量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负极浆料，包含：/n锂钛氧化物(LTO)；/n包含极性OH基团和非极性烷基的分散剂；/n粘合剂；和/n有机溶剂。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170901 KR 10-2017-01120131.一种负极浆料，包含：
锂钛氧化物(LTO)；
包含极性OH基团和非极性烷基的分散剂；
粘合剂；和
有机溶剂。


2.根据权利要求1所述的负极浆料，其中所述负极浆料满足数学式1：
[数学式1]



其中在数学式1中，A是所述分散剂中源自含有极性OH基团的单体的重复单元的量(重量％)，B是所述分散剂的重均分子量(Kg/mol)，并且C是基于100重量份的所述锂钛氧化物计所述分散剂的重量(重量份)。


3.根据权利要求1所述的负极浆料，其中所述负极浆料满足数学式2：
[数学式2]



其中在数学式2中，所述分散剂的量和所述粘合剂的量分别表示基于100重量份的所述负极浆料计所述分散剂和所述粘合剂的重量份。


4.根据权利要求1所述的负极浆料，其中所述负极浆料包含10体积％以下的量的粒径为2μm以上的粒子。


5.根据权利要求1所述的负极浆料，其中所述锂钛氧化物是通过包含锂钛氧化物的一次粒子团聚而形成的二次粒子，并且
所述二次粒子具有0.01μm至1μm的平均粒径(D50)。


6.根据权利要求1所述的负极浆料，其中所述锂钛氧化物具有0.1m2/g至50m2/g的通过布鲁诺尔-埃米特-泰勒(BET)法测量的比表面积。


7.根据权利要求1所述的负极浆料，其中所述锂钛氧化物由化学式1表示：
[化学式...

【专利技术属性】
技术研发人员：金东炫，刘兴植，安炳勋，崔相勋，崔贤，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国;KR