用于电极的具有化学结合的分散剂的复合粘合剂制造技术

本发明专利技术提供包括粘合剂聚合物和化学结合到该粘合剂聚合物表面的分散剂的聚合物复合粘合剂，以及使用该聚合复合粘合剂的电极浆、电极和蓄电池。通过化学结合到粘合剂聚合物表面的分散剂，本发明专利技术达到了粘合剂胶乳的稳定性的改善，电极浆的分散和涂布性质的改善，和电池容量和循环性质的改善。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电极的具有化学结合的分散剂的复合粘合剂
本专利技术涉及用于电极的聚合物复合粘合剂，包括粘合剂聚合物和化学结合到粘合剂聚合物表面的分散剂。
技术介绍
最近，减小便携式电子设备如笔记本电脑、手机和便携式摄像机的尺寸和重量的研究正在被稳步地进行。另外，作为这些电子设备的电源的蓄电池需要较高容量、较小的尺寸、质轻和较薄的厚度。在蓄电池中，随着锂离子蓄电池的研究和开发，由于这种电池的如高电压、长使用寿命和高能量密度的优点，因此其一直在被生产和销售。锂离子蓄电池由正极、负极、隔板和电解质溶液组成。这种电池具有正极-电解质溶液-隔板-电解质溶液-负极的结构，而且不仅通过其中锂离子从正极迁移到负极且被嵌入到负极的充电过程，而且通过锂离子从负极迁移到正极的放电过程来表现电池特性。各电极(正、负电极)包括集电器和电极膜，其中，电极膜包括电极活性材料、导电试剂和电极粘合剂。尽管最终决定电极性质的因素为电极活性材料，但是，使电极活性材料带粘性、并且用于将电极膜固定到集电器上的电极粘合剂也起到重要的作用。例如，电极通过如下方法制备，包括在溶剂中均匀分散电极活性材料、导电试剂和电极粘合剂以制备电极浆，然后将电极浆涂布到集电器上。在这种情况下，电极浆的分散和涂布性质将很重要。-->作为电极粘合剂使用的典型材料为聚偏二氟乙烯(PVDF)聚合物，以溶于有机溶剂如N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)的溶液的形式使用。但是，PVDF粘合剂由于使用NMP有机溶剂而引起环境问题，而且还具有用于高容量蓄电池时需要增加用量的缺点。由于这个原因，即使在小量时也能产生足够粘性的基于水的粘合剂正在被研究。但是，还没有关于能调节电极浆的分散和涂布性质的基于水的粘合剂的报道。
技术实现思路
本专利技术是基于以下试验发现，在形成粘合剂聚合物的聚合反应中，如果在50％以上单体转化为粘合剂聚合物时加入分散剂以使分散剂化学结合到粘合剂聚合物的表面，则分散剂对电极浆的分散和涂布性质的影响将被最大化，并且分散剂将有助于电池容量的提高和电池循环性质的改善。本专利技术的一个目的是提供具有极好的分散和涂布性质的聚合物复合粘合剂。本专利技术另一个目的是提供包括所述聚合物复合粘合剂的具有极好的分散和涂布性质的活性材料浆。本专利技术第再一目的是提供一种使用所述活性材料浆的、具有极好集电器粘附性的锂离子蓄电池。本专利技术再一目的是提供使用所述电极、具有极好的电池容量和循环性质的锂离子蓄电池。-->为了达到上面提到的目的，本专利技术提供了一种用于电极的聚合物复合粘合剂，其包括粘合剂聚合物和化学结合到粘合剂聚合物表面的分散剂。本专利技术的聚合物复合粘合剂的特征在于，分散剂化学地、优选共价地结合于粘合剂聚合物。尽管可以在制备粘合剂聚合物过程中的任何时间加入分散剂，但是为了使其对活性材料浆的涂布性质影响最大化，从而优选在形成粘合剂聚合物的聚合反应中单体转化成粘合剂聚合物达到至少50％的水平时加入分散剂。本专利技术的特征在于，在单体转化为粘合剂聚合物达到至少50％的水平后，加入分散剂以增加粘合剂的表面积，从而用小量粘合剂即能够保证电池特性所必须的粘附性。分散剂包括水溶性单体或其聚合物，并用于使粘合剂聚合物的疏水性表面转化为亲水性表面，以使粘合剂聚合物在分散介质水中以更稳定和均匀的方式被分散。与分散剂被简单地物理吸附到粘合剂聚合物表面的情况不同，即使当制备活性材料浆的过程中施加外力(如搅拌)时，本专利技术的含有被化学结合到粘合剂聚合物上的分散剂的聚合物复合粘合剂粒子仍然能够保持分散剂对粘合剂聚合物的牢固结合。所以，本专利技术的粘合剂粒子显示在活性材料浆中的均匀的分散性、对集电器极好的涂布性、和对电极表面均匀的粘附性，以及有助于电池容量的提高和电池循环性质的改善。本专利技术使用的用于形成粘合剂聚合物的单体单元的例子包括：芳香乙烯单体(如，苯乙烯、α-甲基苯乙烯、β-甲基苯乙烯、二乙-->烯基苯等)；共轭二烯单体(如，1，3-丁二烯、异戊二烯、2，3-二甲基-1，3-丁二烯、1，3-戊二烯等)；(甲基)丙烯酸酯单体(如，(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸正戊酯、(甲基)丙烯酸异戊酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸月桂酯等)；腈单体(如，丙烯腈、甲基丙烯腈等)；以及不饱和羧酸单体(如，丙烯酸、甲基丙烯酸、亚甲基丁二酸、反丁烯二酸、顺甲基丁烯二酸、甲基阿康酸、戊烯二酸、丁烯酸、异丁烯酸等)。在粘合剂聚合物的制备中，可以得到这些单体中的一种单体的均聚合或这些单体中的两种或两种以上上述单体的共聚合。对于共聚合，2-15种单体被优选使用。此外，作为聚合添加剂，可以使用分子量调节剂，如t-十二烷硫醇、n-十二烷硫醇或n-正辛硫醇，及交联剂，如二丙烯酸1，3-丁二醇酯、二甲基丙烯酸1，3-丁二醇酯、二丙烯酸1，4-丁二醇酯、二甲基丙烯酸1，4-丁二醇酯、丙烯酸芳酯、甲基丙烯酸芳酯、三丙烯酸三甲基丙酯、二丙烯酸四甘醇酯、二甲基丙烯酸四甘醇酯、二乙烯基苯。作为聚合引发剂，任何能够引起交联反应的化合物均可以被使用。这种聚合反应引发剂的具体例子包括：过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化苯甲酰、偶氮二丁腈、过氧化氢丁酯、及过氧化氢枯烯(cumenehydroperoxide)。其中，优选水溶性或氧化还原聚合引发剂。本专利技术使用的分散剂可以选自包括下面化合物的组：(1)下面分子式1表示的烷氧基聚环氧烷(甲基)丙烯酸酯(第一分散剂)；-->(2)下面分子式2表示的(甲基)丙烯酸衍生单体(第二分散剂)；(3)下面分子式3表示的反应表面活性剂(第三表面活性剂)；(4)包括50～90wt％的第一分散剂单体、5～45wt％的第二分散剂单体的单体、和0.5～40wt％的第三分散剂的单体的共聚物(第四分散剂)；和(5)下面分子式4表示的聚羧酸单体(第五分散剂)。而且，这些分散剂可以单独使用或以其中2-5种混合使用。[分子式1]其中R1为氢原子或甲基；R2O为具有1～4个碳原子的环氧烷或两种或两种以上环氧烷的混合，如果是混合物，则可以以无规或嵌段的形式加入；R3为具有1～4个碳原子的烷基；n为1～50的整数。[分子式2]其中R4为氢原子或甲基；M1为氢原子、单价金属、二价金属、铵或有机胺基。[分子式3]-->其中，R5为氢原子或甲基；R6为具有1～4个碳原子的亚烷基、亚苯基或具有1～4个碳原子的烷基亚苯基；R7O为具有1～4个碳原子的环氧烷基或两种或两种以上环氧烷的混合物，如果R7O是混合物，则可以以无规或嵌段的形式加入；M2为氢原子、单价金属、二价金属、铵或有机胺基；m为10～50的整数；并且r为0或1。[分子式4]其中R8为氢原子或甲基；R9为具有1-4个碳原子的环氧烷基，并且t为1-10的整数。分子式1表示的单体的例子包括：甲氧基聚环氧乙烷(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚环氧丙烷(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚环氧丁烷(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚环氧乙烷聚环氧丙烷(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚环氧乙烷聚环氧丁烷(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚环氧丙烷聚环氧丁烷(甲基)丙烯酸酯、甲基聚环氧乙烷聚环氧丙烷聚环氧丁烷(甲基)丙烯酸酯、乙氧基聚环氧乙烷本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于电极的聚合物复合粘合剂，包括粘合剂聚合物和化学结合到粘合剂聚合物表面的分散剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】KR 2003-6-3 10-2003-00356531、用于电极的聚合物复合粘合剂，包括粘合剂聚合物和化学结合到粘合剂聚合物表面的分散剂。2、如权利要求1所述的聚合物复合粘合剂，其中在形成粘合剂聚合物的聚合反应中单体转化成粘合剂聚合物达到至少50％的水平时加入分散剂。3、如权利要求1所述的聚合物复合粘合剂，其中粘合剂聚合物是由至少一种选于包括芳香乙烯单体、共轭二烯单体、(甲基)丙烯酸酯单体、腈单体和不饱和羧酸单体的组的单体制备。4、如权利要求3所述的聚合物复合粘合剂，其中芳香乙烯单体为苯乙烯、α-甲基苯乙烯、β-甲基苯乙烯、或二乙烯基苯；共轭二烯单体为1，3-丁二烯、异戊二烯、2，3-二甲基-1，3-丁二烯、或1，3-戊二烯；(甲基)丙烯酸酯单体为(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸正戊酯、(甲基)丙烯酸异戊酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、或(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸月桂酯；腈单体为丙烯腈或甲基丙烯腈；及不饱和羧酸单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、亚甲基丁二酸、反丁烯二酸、顺甲基丁烯二酸、甲基阿康酸、戊烯二酸、丁烯酸、或异丁烯酸。5、如权利要求1所述的聚合物复合粘合剂，其中分散剂为选于包括下面化合物的组的至少一种：(1)下面分子式1表示的烷氧基聚环氧烷(甲基)丙烯酸酯(第一分散剂)；-->(2)下面分子式2表示的(甲基...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩章善，金海永，金周炫，柳东雕，
申请(专利权)人：LG化学株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]