电极用粘合剂树脂、二次电池用阴极及含其的锂二次电池制造技术

本发明专利技术提供一种二次电池的电极用粘合剂树脂、二次电池用阴极及含其的锂二次电池。公开的二次电池电极用粘合剂树脂包括聚乙烯醇主链、结合于所述聚乙烯醇主链的来自二醛化合物的第一侧链基团及来自丙烯酸单体的第二侧链基团。根据本发明专利技术，能够防止含有硅系活性物质的浆料中的固形物分离出来实现均匀的电极密度。

【技术实现步骤摘要】
电极用粘合剂树脂、二次电池用阴极及含其的锂二次电池
本专利技术涉及二次电池，更具体来讲涉及二次电池的电极用粘合剂树脂、二次电池用阴极及含其的锂二次电池。
技术介绍
锂离子二次电池相比于不能再利用的一次电池具有更高的能量密度、环保、寿命周期长、能够输出高电压、可小型化，因此近来广泛用于手机、平板PC及便携式摄像机之类的小型便携电子产品。近来除了用于小型手机之外在电动汽车、电动自行车、电动摩托车、电动滑板车、无线电风扇、无线充电器、大容量存储装置(EnergyStorageSystem)等方面的使用也呈现急剧上升趋势。所述锂离子二次电池包括阳极、阴极、分离膜及电解液这些主要构成要素。所述锂离子二次电池中，阳极包括锂氧化物，阴极包括能够储存锂离子的碳系材料或硅系材料。分离膜防止阳极与阴极直接接触，电解液起到锂离子能够在阳极与阴极移动的媒介的作用。最近，为了提高锂离子二次电池的可逆容量，在积极研究将硅系材料用作阴极材料的技术。然而，锂离子二次电池的阴极材料如上采用硅系材料的情况下，具有随着充放电时硅系材料的体积膨胀/收缩发生的电极裂化及粘合剂剥离导致电池寿命缩短的问题。为了解决这种问题，目前在研究通过减小硅粒子的尺寸或利用石墨(graphite)之类的主体(host)物质对硅表面进行改性以减少体积变化的影响。然而，这些方法的生产费用高，难以阻止长期充放电过程中寿命的裂化。因此，为了提高粘合剂与硅的粘合力，开发出了利用具有极性官能团的聚乙烯醇(PVA)等粘合剂的技术，能够以此多少抑制硅粒子的脱离现象。然而，这种极性高分子在改进粘合剂材料在电池工作过程中体积变化而裂化方面存在局限性。【现有技术文献】【专利文献】(专利文献1)1.韩国公开专利10-2016-0024921(专利文献2)2.韩国公开专利10-2012-0029899(专利文献3)3.韩国公开专利10-2014-0018124
技术实现思路
技术问题本专利技术旨在解决上述问题，目的在于提供一种能够防止含硅系阴极活性物质的电极发生电极裂化及粘合剂剥离的粘合剂树脂。本专利技术的另一目的是提供一种含有所述粘合剂树脂的二次电池用阴极。本专利技术的另一目的是提供一种含有所述阴极的锂二次电池。技术方案本专利技术的一个实施例的二次电池电极用粘合剂树脂包括聚乙烯醇主链、结合于所述聚乙烯醇主链的来自二醛化合物的第一侧链基团及来自丙烯酸单体的第二侧链基团。本专利技术的一个实施例的二次电池用阴极包括集电体及结合于所述集电体的至少一面的活性物质层。所述活性物质层包括含硅系活性物质及石墨的活性物质及粘合剂树脂。本专利技术的一个实施例的锂二次电池包括阴极、与所述阴极相隔的阳极、分离所述阴极与所述阳极的分离膜及在充放电过程向所述阴极与所述阳极传递离子的电解液。技术效果根据本专利技术，能够防止含有硅系活性物质的浆料中的固形物的分离以实现均匀的电极密度。并且，形成具有极性官能团的丙烯酸侧链，形成利用二醛化合物的交联键，增大对活性物质及集电体的粘合力，最小化因体积变化发生的电极结构变化或损伤。因此能够提高锂二次电池的可靠性及电池特性。附图说明图1是示出本专利技术的一个实施例的二次电池用阴极的剖面图；图2至4是示出实施例1的粘合剂树脂的FT-IR分析曲线图。具体实施方式本申请中第一、第二等术语可用于说明多种构成要素，但所述构成要素不得限定于所述术语。所述术语只是用于区分一个构成要素与其他构成要素。例如，在不脱离本专利技术的权利范围的前提下，可以把第一构成要素命名为第二构成要素，类似地可以把第二构成要素命名为第一构成要素。本申请中使用的术语只是用于说明特定实施例，目的并不是限定本专利技术。单数型描述在文中无明确说明的情况下还包括复数型描述。应理解本申请中的“包括”或“具有”等术语用于指定存在说明书中记载的特征、数字、步骤、动作、构成要素、部分或其组合，而不是提前排除一个或多个其他特征或数字、步骤、动作、构成要素、部分或其组合的存在或附加可能性。二次电池电极用粘合剂树脂本专利技术的一个实施例的粘合剂树脂包括聚乙烯醇主链、结合于所述聚乙烯醇主链的来自二醛化合物的第一侧链基团及来自丙烯酸单体的第二侧链基团。根据一个实施例，所述第一侧链基团与所述聚乙烯醇主链可通过醚键(-O-)连接。例如，二醛化合物的一个醛基可与所述聚乙烯醇的羟基反应形成醚键。根据一个实施例，所述第一侧链基团的其他醛基可与其他聚乙烯醇主链反应形成交联键。通过这种交联键，本专利技术的粘合剂树脂无需另外的硬化剂也能够提高对体积变化的耐久性。根据一个实施例，所述二醛化合物可包括戊二醛。所述第二侧链基团可包括来自丙烯酸单体的聚合结构或共聚结构。所述第二侧链基团与所述聚乙烯醇主链可通过醚键-O-连接。根据一个实施例，形成所述第二侧链基团的丙烯酸单体可具有极性官能团。例如，所述极性官能团可包括羧酸基、羟基等。所述极性官能团能够与硅粒子表面的氧化覆膜的Si-OH强力地相互结合。因此能够提高粘合剂与硅粒子的粘合力。以下“(甲基)丙烯酸”表示“甲基丙烯酸”或“丙烯酸”。例如，具有所述极性官能团的第一丙烯酸单体可包括丙烯酸(Acrylicacid，AA)、甲基丙烯酸(Methacrylicacid，MAA)、马来酸(Maleicacid，MA)、羟乙基(甲基)丙烯酸酯(Hydroxyethyl(meth)acrylate)、羟丙基(甲基)丙烯酸酯(Hydroxypropyl(meth)acrylate)等。这些可分别单独使用或组合使用，优选地，所述第一丙烯酸单体可包括丙烯酸。根据一个实施例，形成所述第二侧链基团的丙烯酸单体除了所述第一丙烯酸单体之外还可以包括具有酰胺基的第二丙烯酸单体。所述酰胺基提高粘合剂树脂浆料的分散性，能够提高硅粒子彼此之间的粘结力。例如，所述第二丙烯酸单体可包括N-异丙基(甲基)丙烯酰胺(N-isopropyl(meth)acrylamide)、N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺(N-methylol(meth)acrylamide)、双丙酮(甲基)丙烯酰胺(Diaceton(meth)acrylamide)、羟乙基(甲基)丙烯酰胺(Hydroxyethyl(meth)acrylamide)、N,N-二甲基(甲基)丙烯酰胺(N,N-dimethyl(meth)acrylamide)、N,N-二乙基(甲基)丙烯酰胺(N,N-diethyl(meth)acrylamide)、N,N-二甲基氨丙基(甲基)丙烯酰胺(N,N-dimethylaminopropyl(meth)acrylamide)、(甲基)丙烯酰吗啉((Meth)acryloylmorpholine)等。可单独或组合使用这些物质，优选地，所述第二丙烯酸单体可包括羟乙基丙烯酰胺(HEAA)。例如，本专利技术的一个实施例的粘合剂树脂可用以下化学式1-1或1-2表本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二次电池电极用粘合剂树脂，其特征在于，包括：/n聚乙烯醇主链；/n结合于所述聚乙烯醇主链的来自二醛化合物的第一侧链基团；以及/n丙烯酸单体与所述聚乙烯醇主链反应形成的第二侧链基团。/n

【技术特征摘要】
20190201 KR 10-2019-00133931.一种二次电池电极用粘合剂树脂，其特征在于，包括：
聚乙烯醇主链；
结合于所述聚乙烯醇主链的来自二醛化合物的第一侧链基团；以及
丙烯酸单体与所述聚乙烯醇主链反应形成的第二侧链基团。


2.根据权利要求1所述的二次电池电极用粘合剂树脂，其特征在于：
所述第一侧链基团及所述第二侧链基团分别与所述聚乙烯醇主链通过-O-键连接。


3.根据权利要求1所述的二次电池电极用粘合剂树脂，其特征在于：
所述丙烯酸单体包括选择由丙烯酸(Acrylicacid，AA)、甲基丙烯酸(Methacrylicacid，MAA)、马来酸(Maleicacid，MA)、羟乙基(甲基)丙烯酸酯(Hydroxyethyl(meth)acrylate)、羟丙基(甲基)丙烯酸酯(Hydroxypropyl(meth)acrylate)构成的群组的至少一种。


4.根据权利要求1所述的二次电池电极用粘合剂树脂，其特征在于：
所述丙烯酸单体包括选自由N-异丙基(甲基)丙烯酰胺(N-isopropyl(meth)acrylamide)、N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺(N-methylol(meth)acrylamide)、双丙酮(甲基)丙烯酰胺(Diaceton(meth)acrylamide)、羟乙基(甲基)丙烯酰胺(Hydroxyethyl(meth)acrylamide)、N,N-二甲基(甲基)丙烯酰胺(N,N-dimethyl(meth)acrylamide)、N,N-二乙基(甲基)丙烯酰胺(N,N-diethyl(meth)acrylamide)、N,N-二甲基氨丙基(甲基)丙烯酰胺(N,N-dimethylaminopropyl(meth)acrylamide)、(甲基)丙烯酰吗啉((Meth)acryloylmorpholine)构成的群组的至少一种。
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【专利技术属性】
技术研发人员：金相坤，朴德珉，李昌勋，郑钟五，具滋敏，
申请(专利权)人：纳路涂料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国;KR