硅电极粘合剂制造技术

本申请涉及一种粘合剂。本申请能够提供：一种粘合剂，所述粘合剂能够应用于制造硅类负极，从而用于良好地应对由于反复充电和放电而导致的收缩和膨胀，并且发挥优异的在活性材料之间的粘合能力和优异的对集电器的粘附性；一种包含所述粘合剂的活性材料组合物；电极；和二次电池。

Silicon electrode adhesive

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】硅电极粘合剂
本申请要求于2017年9月15日提交的韩国专利申请号10-2017-0118738的优先权，其公开内容以引用的方式整体并入本文。本申请涉及一种硅电极粘合剂。
技术介绍
诸如锂离子二次电池的二次电池由于它们能够被制造成在小型的同时质轻，具有高能量密度并且能够反复充电和放电，因而正在被广泛使用，并且也正在进行研究以改善二次电池的性能。例如，尝试通过采用硅负极活性材料作为负极活性材料来增加容量。然而，硅系活性材料具有高的理论容量，但是它在充电和放电期间会反复地大幅膨胀和收缩，从而存在活性材料会随时间推移而劣化，电极板结构被破坏并且电极中的导电路径被损坏的问题。
技术实现思路
技术问题本申请涉及一种硅负极粘合剂。本申请能够提供一种粘合剂，其能够应用于制造硅系负极，以良好地应对由于反复充电和放电而导致的收缩和膨胀，并且具有优异的在活性材料之间的粘合力和对集电器的粘附力。技术方案本申请涉及一种硅负极粘合剂。术语硅负极粘合剂意指用于制造硅系负极的粘合剂。本申请的粘合剂包含共聚物。所述共聚物可以是嵌段共聚物、梯度共聚物或无规共聚物，并且在一个实例中，它可以是无规共聚物。通过使用具有下文所述的单体组成的共聚物作为硅负极粘合剂，本申请能够有效地应对随着二次电池的充电和放电而发生的反复收缩和膨胀，并且确保活性材料之间的粘合力和优异的对集电器的粘附力。所述共聚物包含其中引入有合适官能团的刚性单元和弹性单元，并且还包含疏水单体的单元。在一个实例中，所述共聚物可以包含具有80℃以上的均聚物的玻璃化转变温度的第一单体单元和具有70℃以下的玻璃化转变温度的第二单体单元。在本说明书中，单体单元的均聚物的“玻璃化转变温度”可以是在其中只有所述单元的单体被聚合的聚合物(均聚物)中测量的或使用所述单体计算的玻璃化转变温度。除非另外说明，否则如本文所提到的单体的玻璃化转变温度或单体单元的玻璃化转变温度是如上文所述的单体的均聚物的玻璃化转变温度。此外，术语某个单体的单元意指其中相关单体经历聚合反应而形成聚合物的主链或侧链的状态。所述第一单体单元的玻璃化转变温度可以是例如85℃以上、90℃以上、95℃以上或100℃以上。所述第一单体单元的玻璃化转变温度的上限不受特别限制，但是例如，所述第一单体单元的玻璃化转变温度可以是200℃以下、190℃以下、180℃以下、170℃以下、160℃以下、150℃以下、140℃以下、130℃以下、120℃以下或110℃以下左右。所述第二单体单元的玻璃化转变温度可以是例如65℃以下、60℃以下、55℃以下、50℃以下、45℃以下、40℃以下、35℃以下、30℃以下、25℃以下、20℃以下、15℃以下、10℃以下、5℃以下、0℃以下、-5℃以下、-10℃以下、-15℃以下、-20℃以下、-25℃以下、-30℃以下、-35℃以下、-40℃以下、-45℃以下、-50℃以下或-55℃以下。所述第二单体单元的玻璃化转变温度的下限不受特别限制，例如，所述第二单体单元的玻璃化转变温度可以是约-200℃以上、-190℃以上、-180℃以上、-170℃以上、-160℃以上、-150℃以上、-140℃以上、-130℃以上、-120℃以上、-110℃以上、-100℃以上、-90℃以上、-80℃以上或-70℃以上。在此，所述第一单体和第二单体与下文所述的疏水单体不同，例如，它们的水溶解度均可以超过5％。在一个实例中，所述第一单体单元的均聚物的水溶解度可以是约10％以上、约15％以上、约20％以上、约25％以上、约30％以上、约35％以上、约40％以上、约45％以上、约50％以上、约55％以上、约60％以上、约65％以上、约70％以上、约75％以上、约80％以上、约85％以上、约90％以上或约95％以上左右。在另一个实例中，所述第一单体单元的均聚物的水溶解度可以是约100％左右。此外，如上所述，所述第二单体单元的均聚物的水溶解度超过5％，同时，可以是约45％以下、约40％以下、约35％以下、约30％以下、约25％以下或约20％以下。在另一个实例中，所述第二单体的均聚物的水溶解度可以是约5.5％以上、约6％以上、约6.5％以上、约7％以上、约7.5％以上、约8％以上、约8.5％以上、约9％以上、约9.5％以上或约10％以上。包含具有在上述范围内的玻璃化转变温度的第一单体单元和第二单体单元的共聚物能够同时实现适当的刚性和弹性。在所述共聚物中第一单体单元的比例不受特别限制，只要能够在考虑到所期望的粘合剂的刚性等的情况下对它进行调节即可。在一个实例中，基于所述共聚物的总重量，可以包含10重量％至40重量％的比例的所述第一单体单元。在另一个实例中，所述第一单体单元的比例可以是15重量％以上，或20重量％以上，或可以是35重量％以下左右。此外，所述第二单体单元的比例不受特别限制，只要能够在考虑到所期望的粘合剂的弹性等的情况下对它进行调节即可。在一个实例中，基于100重量份的所述第一单体单元，所述第二单体单元可以是约100重量份至500重量份左右。在另一个实例中，所述第二单体单元的比例可以是150重量份以上，或200重量份以上，或可以是450重量份以下，或400重量份以下左右。所述共聚物可以是丙烯酸类共聚物。术语丙烯酸类共聚物是含有丙烯酸类单体单元作为主要组分的共聚物。此外，被包含作为主要组分的事实是其中基于总重量，相关组分的重量比例是约55重量％以上、60重量％以上、65重量％以上、70重量％以上、75重量％以上、80重量％以上、85重量％以上或90重量％以上的情况。在此，主要组分的比例的上限不受特别限制，可以是约100重量％左右。此外，术语丙烯酸类单体意指丙烯酸、甲基丙烯酸或其衍生物，如丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。在一个实例中，作为所述第一单体单元，可以使用具有羧基的单体单元。作为具有羧基的单体，可以使用已知的组分而没有特别的限制，例如，可以使用(甲基)丙烯酸、2-(甲基)丙烯酰氧基乙酸、3-(甲基)丙烯酰氧基丙酸、4-(甲基)丙烯酰氧基丁酸、丙烯酸二聚体、衣康酸、马来酸和马来酸酐等，但不限于此。在一个实例中，可以应用丙烯酸。在一个实例中，所述第二单体单元可以是具有羟基的单体单元、含有聚环氧烷单元的单体单元、含有亚磷酸酯基的单体单元或含有脲基的单体单元。在这种情况下可以应用的单体的具体种类不受特别限制，并且可以在考虑到单体的玻璃化转变温度的情况下使用合适的种类。例如，所述含有羟基的单体可以是(甲基)丙烯酸羟烷基酯或N-羟烷基丙烯酰胺。此外，作为所述含有聚环氧烷单元的单体，例如，可以使用由下式1表示的单体。[式1]在式1中，Q是氢或烷基，U是亚烷基或烷叉基，Z是氢或烷基，并且m是任意数字。在本说明书中，除非另外说明，否则术语烷基意指具有1个至20个碳原子、1个至16个碳原子、1个至12个碳原子、1个至8个碳原子或1个至4个碳原子的直链、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅电极粘合剂，包含共聚物，所述共聚物具有：第一单体单元，所述第一单体单元的均聚物具有80℃以上的玻璃化转变温度；第二单体单元，所述第二单体单元的均聚物具有70℃以下的玻璃化转变温度；和第三单体单元，所述第三单体单元在室温下具有小于5％的水溶解度。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170915 KR 10-2017-01187381.一种硅电极粘合剂，包含共聚物，所述共聚物具有：第一单体单元，所述第一单体单元的均聚物具有80℃以上的玻璃化转变温度；第二单体单元，所述第二单体单元的均聚物具有70℃以下的玻璃化转变温度；和第三单体单元，所述第三单体单元在室温下具有小于5％的水溶解度。


2.根据权利要求1所述的硅电极粘合剂，其中所述共聚物的水溶解度是5％以上。


3.根据权利要求1所述的硅电极粘合剂，其中所述共聚物具有在100,000至5,000,000范围内的重均分子量。


4.根据权利要求1所述的硅电极粘合剂，其中所述第一单体是含有羧基的单体。


5.根据权利要求4所述的硅电极粘合剂，其中所述含有羧基的单体是(甲基)丙烯酸、2-(甲基)丙烯酰氧基乙酸、3-(甲基)丙烯酰氧基丙酸、4-(甲基)丙烯酰氧基丁酸、丙烯酸二聚体、衣康酸、马来酸或马来酸酐。


6.根据权利要求1所述的硅电极粘合剂，其中基于所述共聚物的总重量，所述第一单体单元的比例在10重量％至40重量％的范围内。

【专利技术属性】
技术研发人员：金暻梧，尹正爱，尹圣琇，金壮培，权秀智，蔡宗铉，郭钟宪，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国;KR