负极粘合剂组合物、负极和包括该负极的锂二次电池制造技术

本发明专利技术涉及一种负极粘合剂组合物，包含：第一单体混合物的聚合物(A)；和粒状聚合物(B)。所述第一单体混合物包含：含(甲基)丙烯酰胺基的单体、不饱和羧酸类单体和在水中的溶解度为100g/L以下的单体。度为100g/L以下的单体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】负极粘合剂组合物、负极和包括该负极的锂二次电池


[0001]本申请要求于2020年1月30日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10
‑
2020
‑
0011309的权益，该专利申请的公开内容通过引用全部并入本说明书中。
[0002]本专利技术涉及一种负极粘合剂组合物、负极和包括该负极的锂二次电池，更具体地，涉及一种能够有效地防止硅类负极活性材料的脱嵌，同时使电极柔韧性的降低最小化的负极粘合剂组合物、负极和包括该负极的锂二次电池。

技术介绍

[0003]随着诸如便携式计算机、便携式电话和照相机的便携式设备以及电动汽车的技术的出现，对作为能源的二次电池的需求迅速增加。在这些二次电池中，具有高能量密度和电压、长循环寿命和低自放电率的锂二次电池已经商业化并且被广泛使用。
[0004]锂二次电池的电极通过如下方式制备：将正极活性材料或负极活性材料与粘合剂、导电材料等混合，将该混合物分散在溶剂中以制备电极浆料，然后将电极浆料涂布在电极集流体的表面上，并进行干燥和轧制。在该过程中，粘合剂用于确保活性材料之间以及活性材料与电极集流体之间的粘合力或粘合强度，并且目前，作为二次电池粘合剂材料，商业上可获得的是聚偏二氟乙烯(PVdF)、苯乙烯
‑
丁二烯橡胶(SBR)/羧甲基纤维素(CMC)等。
[0005]同时，随着近年来对高容量电池的需求增加，已经积极地做出努力来使用具有大放电容量的硅类负极活性材料。然而，硅类负极活性材料在充电/放电过程中体积大大膨胀，并且目前商业化的粘合剂如PVdF、SBR和CMC不足以控制硅类负极活性材料的体积膨胀，因此，随着充电/放电的重复循环，负极活性材料从电极脱嵌，导致电池的寿命特性迅速劣化。
[0006]为了克服上述限制，已经提出一种通过使用高强度聚合物如聚酰亚胺作为粘合剂来防止硅类活性材料的体积膨胀的方法(参见专利文献1)。然而，当使用高强度聚合物作为粘合剂时，仍然存在由于电极的柔韧性极度劣化而导致电池生产中的加工性能降低的问题。
[0007]<现有文献号>
[0008]专利文献1：日本专利申请公开No.2009
‑
245773

技术实现思路

[0009]技术问题
[0010]为了解决上述问题，本专利技术提供一种负极粘合剂组合物，其能够有效地防止硅类负极活性材料的脱嵌，同时使电极的柔韧性的降低最小化。
[0011]此外，本专利技术包括所述负极粘合剂组合物，因此，当将所述组合物应用于二次电池时，提供一种具有优异的电极柔韧性和优异的寿命特性的负极，以及包括该负极的锂二次电池。
[0012]技术方案
[0013]在一个方面，本专利技术提供：聚合物(A)，该聚合物(A)是包含50重量份至90重量份的含(甲基)丙烯酰胺基的单体、5重量份至45重量份的不饱和羧酸类单体和1重量份至25重量份的在水中的溶解度为100g/L以下的单体的第一单体混合物的聚合物；和粒状聚合物(B)，其中，所述聚合物(A)与所述粒状聚合物(B)以50:50至95:5的重量比被包含。
[0014]在另一方面，本专利技术提供一种负极，包含硅类负极活性材料和本专利技术的负极粘合剂组合物。
[0015]在另一方面，本专利技术提供一种锂二次电池，包括包含根据本专利技术的负极粘合剂组合物的负极。
[0016]有益效果
[0017]根据本专利技术的负极粘合剂组合物一起包含对硅类负极活性材料具有优异的粘合性的聚合物(A)和具有优异的柔韧性的粒状聚合物(B)，因此，当使用本专利技术的负极粘合剂组合物形成电极时，可以防止由于硅类负极活性材料的脱嵌引起的寿命特性劣化，并且可以使电池生产过程中由于电极的柔韧性的降低引起的裂纹或破坏最小化。特别地，当如在本专利技术中聚合物(A)的含量为50重量份以上时，防止硅类负极活性材料的脱嵌，这可以有效地防止寿命特性的劣化。
[0018]此外，当如在本专利技术的粘合剂组合物中将聚合物(A)和粒状聚合物(B)混合并且使用时，可以得到比使用水溶性聚合物的常规粘合剂组合物具有更低的水分含量的粘合剂组合物。在常规的粘合剂组合物中通常使用的水溶性聚合物如羧甲基纤维素、聚丙烯酸或聚丙烯酰胺由于来自亲水性官能团的亲水性能而具有高水分含量。当这样使用具有高水分含量的粘合剂组合物时，会引起电池中的副反应或气体产生。相反，本专利技术的粘合剂组合物通过在聚合物(A)中包含在水中具有低溶解度的单体，调节亲水性官能团的量，并且通过使用非亲水性粒状聚合物，而具有低水分含量。因此，使用本专利技术的粘合剂组合物可以使得在电池中由于水分的存在引起的副反应或气体的产生最小化。
具体实施方式
[0019]下文中，将更详细地描述本专利技术。
[0020]负极粘合剂组合物
[0021]首先，将描述根据本专利技术的负极粘合剂组合物。
[0022]本专利技术的负极粘合剂组合物包含：聚合物(A)，该聚合物(A)是包含含(甲基)丙烯酰胺基的单体、不饱和羧酸类单体和在水中的溶解度为100g/L以下的单体的第一单体混合物的聚合物；和粒状聚合物(B)。
[0023]下文中，将详细描述根据本专利技术的粘合剂组合物的各个组分。
[0024](1)聚合物(A)
[0025]聚合物(A)是包含(a1)含(甲基)丙烯酰胺基的单体、(a2)不饱和羧酸类单体和(a3)在水中的溶解度为100g/L以下的单体的第一单体混合物的聚合物。
[0026]作为(a1)含(甲基)丙烯酰胺基的单体，例如，可以单独地或组合使用选自丙烯酰胺、N
‑
羟甲基丙烯酰胺、N
‑
丁氧基甲基丙烯酰胺、N
‑
羟甲基甲基丙烯酰胺、N
‑
丁氧基甲基甲基丙烯酰胺、N,N
‑
二乙基丙烯酰胺、N,N
‑
二甲基丙烯酰胺、N,N
‑
二乙基甲基丙烯酰胺、N
‑
乙基丙烯酰胺、N
‑
丙基丙烯酰胺和N
‑
叔丁基丙烯酰胺中的至少一种单体，但是其实例不限于
此。
[0027]相对于100重量份的第一单体混合物，(a1)含(甲基)丙烯酰胺基的单体的含量可以为50重量份至90重量份，优选为50重量份至85重量份，更优选为55重量份至80重量份。当含(甲基)丙烯酰胺基的单体的量满足上述范围时，可以得到电极的适当的耐久性和粘合性。
[0028]作为(a2)不饱和羧酸类单体，例如，可以单独地或组合使用选自丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、异巴豆酸、马来酸酐、富马酸和衣康酸中的至少一种，但是其实例不限于此。
[0029]相对于100重量份的第一单体混合物，(a2)不饱和羧酸类单体的含量可以为5重量份至45重量份，优选为10重量份至40重量份，更优选为10重量份至30重量份。当不饱和羧酸类单体的量满足上述范围时，可以充分确保集流体与活性材料之间的粘合性。
[0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种负极粘合剂组合物，包含：聚合物(A)，该聚合物(A)是包含50重量份至90重量份的含(甲基)丙烯酰胺基的单体、5重量份至45重量份的不饱和羧酸类单体和1重量份至25重量份的在水中的溶解度为100g/L以下的单体的第一单体混合物的聚合物；和粒状聚合物(B)，其中，所述聚合物(A)与所述粒状聚合物(B)以50:50至95:5的重量比被包含。2.根据权利要求1所述的负极粘合剂组合物，其中，所述聚合物(A)与所述粒状聚合物(B)以60:40至90:10的重量比被包含。3.根据权利要求1所述的负极粘合剂组合物，其中，通过干燥所述负极粘合剂组合物制备的膜具有10重量％以下的水分含量。4.根据权利要求1所述的负极粘合剂组合物，其中，通过干燥所述负极粘合剂组合物制备的膜具有8重量％以下的水分含量。5.根据权利要求1所述的负极粘合剂组合物，其中，所述粒状聚合物(B)的平均粒径为1μm以下。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：康旼阿，孙桢晚，李诚镇，柳东彫，韩善姬，韩正燮，禹贞恩，崔哲勋，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：