制造用于电极的干式粘合剂的方法及制造包括干式粘合剂的干电极的方法技术

本发明专利技术涉及一种制造用于电极的干式粘合剂的方法及制造包括干式粘合剂的干电极的方法。本发明专利技术公开了一种通过使用含有羟基(

【技术实现步骤摘要】
制造用于电极的干式粘合剂的方法及制造包括干式粘合剂的干电极的方法


[0001]本专利技术涉及一种通过使用含有羟基(
‑
OH)的聚合物粉末与聚四氟乙烯的混合物制造可用于干电极的干式粘合剂的方法，以及一种制造包括干式粘合剂的干电极的方法。

技术介绍

[0002]用于锂离子二次电池的常规阳极复合材料包括粘合剂、包含石墨的活性材料、用于增加活性材料导电性的导电材料和溶剂。
[0003]然而，溶剂的普遍使用造成了环境问题，额外的溶剂回收和废物处理可能会很昂贵。
[0004]此外，需要足够的干燥时间来完全去除溶剂，并且粘合剂在干燥过程中被解除，这削弱了与电极的粘附力。
[0005]湿法工艺中常用的粘合剂会阻挡离子的迁移路径，或者由于粘合剂所占的体积而导致单位体积能量密度低，从而降低了物理性能和电化学性能，导致放电率低。
[0006]另一方面，用于阳极的粘合剂作为阳极活性材料之间的桥梁，起到连接集电体的作用。因此，如果粘合剂不适合作为阳极材料，粘合剂会造成结构破坏、剥落和变形，从而继续形成SEI层，导致容量和循环寿命迅速下降。
[0007]因此，有必要开发一种粘合剂，其能够用于通过干法工艺生产阳极并同时具有优良的性能。
[0008]公开于该背景部分的以上信息仅用于增强对本专利技术的背景的理解，因此其可以包含不构成已为本领域普通技术人员所知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0009]本专利技术致力于解决与现有技术相关的上述问题。
[0010]一方面，本专利技术提供了一种制造用于电极的干式粘合剂的方法以及一种制造包括干式粘合剂的干电极的方法，所述干式粘合剂能够用于通过干法工艺生产阳极并同时具有优良的性能。
[0011]本专利技术并不限于上述方面。本专利技术的其他方面从以下描述中显而易见，并通过以下权利要求中限定的手段及其组合而实现。
[0012]在实施方案中，提供了一种制造用于电极的干式粘合剂的方法，包括：制备含有羟基(
‑
OH)的聚合物粉末；通过将该聚合物粉末与聚四氟乙烯混合来产生第一混合物。
[0013]聚合物粉末可在30Hz至60Hz的振动下粉碎1分钟至10分钟。
[0014]聚合物粉末的数均分子量(Mn)可以在10,000g/mol至1,000,000g/mol的范围内。
[0015]聚合物粉末的重均分子量(Mw)可以在10,000g/mol至10,000,000g/mol的范围内。
[0016]聚合物粉末可以包含量为10重量％或更少的羟基(
‑
OH)。
[0017]聚合物粉末可以包括聚乙二醇(PEG)、聚乙酸乙烯酯(PVA)、聚丙烯酸(PAA)、羧甲
基纤维素(CMC)、聚环酸(PAA)
‑
羧甲基纤维素(CMC)，或其组合。
[0018]产生第一混合物可以在1500rpm至2500rpm下进行10分钟至30分钟。
[0019]第一混合物可以包含40重量％至60重量％的聚四氟乙烯和40重量％至60重量％的聚合物粉末。
[0020]干式粘合剂可以不使用溶剂。
[0021]在另一个实施方案中，提供了一种制造干电极的方法。该方法包括：制备含有羟基(
‑
OH)的聚合物粉末；通过将聚合物粉末与聚四氟乙烯混合来产生第一混合物；通过将活性材料与导电材料混合来产生第二混合物；通过将第一混合物与第二混合物混合来制成粘土状产品；将粘土状产品施加至经表面处理的集电体；以及滚压粘土状产品以制造电极。
[0022]聚合物粉末可以包括聚乙二醇(PEG)、聚乙酸乙烯酯(PVA)、聚丙烯酸(PAA)、羧甲基纤维素(CMC)、聚环酸(PAA)
‑
羧甲基纤维素(CMC)，或其组合。第一混合物可以包括40重量％至60重量％的聚四氟乙烯和40重量％至60重量％的聚合物粉末。
[0023]产生第二混合物可以在1500rpm至2500rpm下进行10分钟至30分钟。
[0024]导电材料可以包括炭黑Super P，活性材料可以包括石墨。制成粘土状产品可以在1500rpm至2500rpm下进行1分钟至10分钟。
[0025]粘土状产品可以包含1重量％至5重量％的干式粘合剂、92重量％至98重量％的活性材料，以及1重量％至3重量％的导电材料。
[0026]表面处理可以通过在集电体的表面涂覆厚度在10微米至30微米(μm)范围内的碳来进行。
[0027]集电体可以包括铜(Cu)、镍(Ni)、钛(Ti)、钨(W)、铁(Fe)、铬(Cr)、不锈钢，或其组合。
[0028]在滚压粘土状产品时，粘土状产品可以在10℃至30℃的温度范围内以1cm/s至5cm/s的速度范围进行辊式压制。
[0029]电极可以不使用溶剂。
[0030]下面讨论本专利技术的其它方面和实施方案。
[0031]本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用车辆，包括各种舟艇和船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非汽油的能源的燃料)。如本文中所提到的那样，混合动力车辆是具有两种或更多种动力源的车辆，例如兼具汽油动力和电力动力两者的车辆。
[0032]下文讨论本专利技术的上述特征及其他特征。
附图说明
[0033]以下将参考附图示出的本专利技术的某些示例性实施方案来详细描述本专利技术的上述和其他特征，这些实施方案在下文中仅以说明的方式给出，因此对本专利技术是非限制性的。
[0034]图1是示出根据实施方案的制造用于电极的干式粘合剂的方法的流程图。
[0035]图2是示出根据实施方案的制造干电极的方法的流程图。
[0036]图3示出了根据实施例和比较实施例的粘合剂性能测试的结果。
[0037]图4示出了根据聚合物粉末的比例，在每个充电率下的二次电池充电/放电实验的结果。
[0038]图5示出了PEG、PAA、CMC、PVA、PAA
‑
CMC和PTFE各自的电化学性能的结果。
[0039]图6示出了使用PVdF粘合剂辊式压制以制造高负载和高密度电极的结果。
[0040]图7示出了湿电极和干电极的SEM照片的例子。
[0041]图8示出了湿电极和干电极的充电/放电测试的结果。
[0042]图9示出了根据湿电极和干电极的负载量，对于每个充电率的电极性能的比较。
[0043]图10A示出了在没有预混合的情况下，粘土状产品的SEM图像的例子。
[0044]图10B示出了经预混合的粘土状产品的SEM图像的例子。
[0045]图11A示出了使用Thinky混合器的粘土状产品的状态的例子。
[0046]图11B示出了没有使用Thinky混合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制造用于电极的干式粘合剂的方法，所述方法包括：制备包含羟基的聚合物粉末；以及通过将聚合物粉末与聚四氟乙烯混合来产生第一混合物。2.根据权利要求1所述的制造用于电极的干式粘合剂的方法，其中，聚合物粉末在30Hz至60Hz的振动下粉碎1分钟至10分钟。3.根据权利要求1所述的制造用于电极的干式粘合剂的方法，其中，聚合物粉末的数均分子量在10,000g/mol至1,000,000g/mol的范围内。4.根据权利要求1所述的制造用于电极的干式粘合剂的方法，其中，聚合物粉末的重均分子量在10,000g/mol至10,000,000g/mol的范围内。5.根据权利要求1所述的制造用于电极的干式粘合剂的方法，其中，聚合物粉末包含量为10重量％或更少的羟基。6.根据权利要求1所述的制造用于电极的干式粘合剂的方法，其中，聚合物粉末包括聚乙二醇、聚乙酸乙烯酯、聚丙烯酸、羧甲基纤维素、聚环酸
‑
羧甲基纤维素，或其任何组合。7.根据权利要求1所述的制造用于电极的干式粘合剂的方法，其中，第一混合物的产生在1500rpm至2500rpm下进行10分钟至30分钟。8.根据权利要求1所述的制造用于电极的干式粘合剂的方法，其中，第一混合物包括40重量％至60重量％的聚四氟乙烯和40重量％至60重量％的聚合物粉末。9.根据权利要求1所述的制造用于电极的干式粘合剂的方法，其中，第一混合物是干式粘合剂，并且干性粘结剂在没有溶剂的情况下形成。10.一种制造干电极的方法，所述方法包括：制备含有羟基的聚合物粉末；通过将聚合物粉末与聚四氟乙烯混合来产生第一混合物；通过将活性材料与导电材料混合来产生第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴经谓，宋汉娜，韩相旭，南寅浩，严皓钟，姜智贤，
申请(专利权)人：起亚株式会社中央大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：