公开了一种电极浆料，其包括：（ａ）电极活性材料，能够使锂嵌入／释出；以及（ｂ）单体，能够经由聚合反应形成聚合物。还公开了具有经由涂布电极浆料至电流集电器表面，然后执行单体的原位聚合反应而形成的粘结剂聚合物的电极，以及包括此电极的电化学装置。电极所使用的单体能够在加热或照光下经电极干燥作业进行聚合形成粘结剂聚合物，以取代传统的ＰＶｄＦ或ＳＢＲ类粘结剂。因此，能够简化制造电极的过程，通过使用水性溶剂作为分散介质而提供不损坏生态环境的电极，通过使用电池电解质的溶剂作为分散介质改善粘结剂的离子导电性，进而改善电化学装置的品质。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种具有改善品质且不损坏生态环境的电极，其通过 使用在制造电极过程中经干燥而聚合形成粘结剂聚合物的单体，以取 代近来使用的聚合粘结剂，从而以简单方式制造电极。本专利技术还涉及 一种制造电极的方法，以及一种包括此电极的电化学装置。
技术介绍
近年来，便携式电子装置，例如便携式电脑、便携式电话以及摄 录像机，已稳定地进行发展，以减少产品的尺寸及重量，用作电子装 置的驱动能源的锂二次电池，也需要縮小尺寸与减轻重量。锂二次电池包括阴极、阳极以及电解质。在第一次充电循环后， 锂离子从阴极活性材料释出。然后，锂离子嵌入阳极活性材料中，例 如碳颗粒，并且在放电后从阳极活性材料释出。以此方式，锂离子通 过在阴极与阳极之间的交换过程传送能量，由此允许电池进行充电/放 电。一般而言，锂二次电池的电极制造，是经由将电极活性材料、导 电剂、粘结剂等物质溶于分散介质形成电极浆料，然后将电极浆料涂 布于电流集电器表面，随后干燥及压制而制备。传统上所使用的粘结剂广泛地可分类为聚偏二氟乙烯(PVdF)类粘结剂以及苯乙烯-丁二烯 橡胶(SBR)类粘结剂。此类粘结剂中，聚偏二氟乙烯类粘结剂需要使 用非水性有毒溶剂，例如N-甲基吡咯烷酮(NMP)，作为电极浆料的 分散介质，因此具有制造环境污染的潜在危机。此外，当电极浆料涂 布于电流集电器之后，分散介质无法完全从电极浆料中去除时，此类 粘结剂可能导致电池品质的降低。因此，必须增加移除分散介质的额外步骤。同时，即使电极完成后，极性电解质无法轻易渗透至电极活 性材料颗粒中，因而产生电极介面电阻增加，以及电池内部电阻增加， 致使电池品质降低。再者，为了允许极性电解质渗透至电极中，需要 长时间以及复杂的工艺条件，以电极能被电解质湿润。在此情况下， 无法完成平稳的锂离子传导，进而导致电池品质降低。
技术实现思路
因此，本专利技术有鉴于上述问题而做出。本专利技术的专利技术人已发现， 在电极的制造过程中，使用经干燥能够形成粘结剂聚合物的单体，取代需要复杂的电极制造过程并会产生环境污染的PVdF与SBR类粘结 剂，可确保经由简单且不损坏生态环境的过程，制造具有结构稳定性 的电极，并且改善电极的湿润性与离子导电性，同时由于使用电池电 解质的溶剂作为分散介质，可以改善电池的品质。因此，本专利技术的主要目的是提供一种电极浆料，其包括在电极干 燥后能够形成粘结剂聚合物的单体，以及由此浆料所获得的电极，及 包括此电极的电化学装置。依本专利技术的一方面所述，提供电池所用的电极浆料，其组成包括(a)电极活性材料，能够使锂嵌入/释出；以及(b)单体，能够经由 聚合反应而形成聚合物。依本专利技术的另一方面所述，提供一种电极， 其具有经由将电极桨料涂布于电流集电器上、并进行单体的原位聚合 而获得的粘结剂聚合物。依本专利技术的再一方面所述，提供包含此电极 的电化学装置。依本专利技术的再一方面所述，为了所需，提供一种电极，其通过使 用电池电解质的溶剂作为电极浆料的分散介质而获得，其中电池电极 的溶剂仍保留在已完成的电极内。下文中，本专利技术将做更详尽的说明。依本专利技术所述的电极，其特征在于，使用能够经电极干燥或者经 由曝光方式随时间流逝而形成粘结剂聚合物的单体，以取代传统的PVdF或SBR类粘结剂。电极的获得是经由使用具有下述特征的单体，但不局限于此。传统固体型态粘结剂，例如PVdF或SBR类粘结剂，使得电极活 性材料颗粒仅以一维或二维结构相互连接并固定，即使是以分散在分 散介质中的方式应用于电极浆料时。因此，某些情况中，部分形成电 极的基本成分(例如电极活性材料、导电剂或其他类似材料)无法与 聚合的粘结剂粘结(请参考图2)。结果，在重复充/放电循环期间， 由于电极活性材料的膨胀/收縮，使得此粘结剂可能失去使电极的基本 成分彼此之间相互连接以及固定的功能，进而导致电池品质快速下降。相反地，依本专利技术所述使用具有高于聚合物分散能力的单体用于 形成电极。此单体允许电极所有基本成分均匀分散在电极浆料中，并 且能够均匀渗透至所有基本成分内。当单体在基本成分的存在下随后 进行聚合反应以通过粘结剂相互连结时，通过从已聚合的粘结剂形成 的三维网状结构，各成分彼此之间完全地相互连结与固定(请参考图 1)。因此，即使电极活性材料在重复充/放电循环期间膨胀和收缩，形 成电极的成分也能够通过三维网状结构在彼此之间完全相互连结与固 定，以此方式电池能够维持品质不变。特别地，单体可以经电极的干 燥而经由原位聚合反应(in-situ polymerization)形成粘结剂聚合物，以 此方式有助于简化电极的制造过程。依据本专利技术，可用于形成电极浆料的单体无特殊限制，只要单体 能够经电极的干燥或经由曝光随时间流逝形成粘结剂聚合物即可。单体可包括具有数量为n(lSn《8)的可聚合反应性官能基，以及部分地除了反应性官能基以外的N-、 Si-或卤素取代，或者非取代直链与/或环垸基及烷氧基。在此，可聚合反应性官能基的非限制性例子包括 丙烯酸(甲)酯、丙烯腈、酸酐、苯乙烯、环氧树脂、异氰酸酯类或 其他类似化合物。此外，可以经由使用起始剂或照光，使含乙烯基单 体具有交联能力。上述单体也可组合使用。单体的形式与分子量无特殊限制。例如，单体可以具有50~1，500 的分子量以及1 20,000cps的粘性。如果可能，当此类单体显示与近来 使用于电池内作为溶剂的碳酸酯类化合物之间有高亲合性时，为了增 加与电池内使用的溶剂的协调性，优选的单体为每分子具有至少一个 极性官能基以及显示特定的粘性。更优选的为使用具有特定粘性的液 态型单体。如上所述，传统PVdF类粘结剂的问题在于，由于使用非水性有 毒溶剂(例如N-甲基-2-吡咯烷酮，NMP)作为电极浆料的分散介质可 能导致环境污染，同时需要额外步骤以完全移除分散介质。此外，SBR 类粘结剂需要使用水作为电极浆料的分散介质，其问题在于使用水作 为介质可能在电池内产生许多电化学副反应。因此，为了克服此类副 反应以确保电池的品质，需要额外步骤以完全移除水分。与传统聚合粘结剂对照，依本专利技术所述的电极使用高粘性的单体， 其具有亲合性相似于传统碳酸酯类溶剂的亲合性，以便各种非水性溶剂以及水性溶剂可以与传统溶剂样，用作电极浆料的分散介质(请参 考表格l)。因此，当制造电池时，不需要完全移除分散介质，进而改 善制造电极步骤的简易性以及生产率。此外，传统电极内，由于粘结剂聚合物与电池电解质所用的溶剂 之间亲合性的差异，导致极性电解质无法渗透至电极活性材料颗粒内， 由此使得电极的界面电阻增加以及电池的内部电阻增加，进而导致电 池的品质下降。再者，为了使极性电解质渗透至电极内，以便电解质湿润电极，需要长时间以及复杂的工艺条件。因此，无法获得平稳的 锂离子传导，进而使得电池的品质下降。相反地，依本专利技术所述，近来用于形成电池电解质的基本溶剂可 凭借单体用作分散介质。同时，能够获得不需要完全移除分散介质的 电极。因此，依本专利技术所述的电极，在电解质注入电池之前，起初包 含电解质的基本溶剂，能够改善电极的湿润性以及离子导电性，进而 完成锂离子在电极与电解质之间平稳的传导与转移，从而改善电池的 品质。可用于本专利技术的单体的非限制性例子包括甲基丙烯酸(甲)酯、2-羧乙基丙烯酸(甲)酯、2-羟乙本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电极浆料，其用于电池，包含： （ａ）电极活性材料，能够使锂嵌入／释出；以及 （ｂ）单体，能够经由聚合反应形成聚合物。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：金秀珍，安谆昊，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]
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