二次电池电极用粘结剂组合物、浆料组合物、电极及二次电池制造技术

本申请公开一种二次电池电极用粘结剂组合物、浆料组合物、电极及二次电池。所述粘结剂组合物包含粘结材料、离子液体、有机酸酯以及溶剂；并且所述粘结剂组合物中NMP凝胶的含量为65wt％～90wt％，NMP溶解成分的重均分子量为8kDa～80kDa，所述离子液体与有机酸酯的质量比为1/5～5。所述粘结剂组合物可抑制浆料组合物凝胶并提高浆料组合物的分散性和高速涂敷性，进而使包含所述浆料组合物所形成的复合材料层的电极及二次电池能够发挥优异的电池特性。特性。

【技术实现步骤摘要】
二次电池电极用粘结剂组合物、浆料组合物、电极及二次电池


[0001]本申请涉及新能源
，具体涉及一种二次电池电极用粘结剂组合物、二次电池电极用浆料组合物、二次电池用电极以及二次电池。

技术介绍

[0002]粘结剂是二次电池极片重要的组成材料之一，是将电极片中活性物质和导电剂粘附在电极集流体上的高分子化合物，具有增强活性材料、导电剂和集流体间接触性以及稳定极片结构的作用，是锂离子电池材料中技术含量较高的附加材料。研究表明，虽然粘结剂在电极片中用量较少，但粘结剂性能的优劣直接影响电池的容量、寿命及循环性。
[0003]最早被商业化的锂离子电池用粘结剂是聚偏氟乙烯(PVDF)。然而，这种粘结剂存在以下缺点：A：电子和离子电导性差；B：易被电解液溶胀，导致活性物质在集流体上附着性变差；C：机械性能与弹性不理想；D：容易和金属锂形成碳化锂，影响电池的使用寿命和循环性能；E：储存及使用时对环境的湿度要求高。
[0004]随着锂离子电池产业的不断发展，对粘结剂的性能要求也在不断提高。新型结构的锂离子电池需要粘结剂具有优异的力学性能。动力型锂离子电池由于其放电功率大，需要粘结剂在具有良好粘结性的同时还应具有较好的电子和离子电导性。高能量密度型锂离子电池会使用高比容量的正负极活性物质，而这些材料在脱嵌锂的过程中体积变化大，为了维持电极结构的稳定性，则需要粘结剂具有良好的弹性来缓冲上述体积效应。

技术实现思路

[0005]专利技术要解决的问题
[0006]在此，近年来，从进一步提高电极的生产效率的观点出发，要求浆料组合物的涂敷速度高速化。
[0007]然而，在将上述包含聚偏氟乙烯浆料组合物涂敷在集流体上时，如果提高涂敷速度，则由于浆料组合物的分散性不充分、易凝胶等原因，存在涂覆量产生偏差的问题，此外得到的电极复合材料层产生不良处(条纹、涂敷不均、缩孔)的问题。
[0008]因此，本申请的目的之一在于提供一种二次电池电极用粘结剂组合物，该粘结剂组合物包含粘结材料、离子液体、有机酸酯和溶剂，所述离子液体与所述有机酸酯的质量比为1/5～5，所述粘结剂组合物的NMP凝胶含量为65wt％～90wt％，NMP溶解成分的重均分子量为8kDa～80kDa。具有上述特征的粘结剂组合物可抑制二次电池电极用浆料组合物的凝胶并提高分散性，对该浆料组合物赋予优异的高速涂敷性。
[0009]此外，本申请的目的之二在于提供二次电池电极用粘结剂组合物在制备二次电池电极用浆料组合物、二次电池用电极复合材料层、二次电池用电极或二次电池中的应用。
[0010]此外，本申请的目的之三在于提供一种二次电池电极用浆料组合物，包括上述技术方案中所述的二次电池用粘结剂组合物和电极活性物质。该浆料组合物可抑制凝胶且分散性良好，发挥优异的高速涂敷性。
[0011]进而，本申请的目的之四在于提供一种二次电池用电极，所述电极包括集流体和在所述集流体上形成的电极复合材料层，所述电极复合材料层包括上述技术方案中所述的二次电池电极用浆料组合物所形成的电极复合材料层。所述二次电池用电极能够使二次电池发挥优异的电池特性。
[0012]进而，本申请的目的之五在于提供一种具有上述电极的二次电池，所述二次电池具有优异的电池特性。
[0013]用于解决问题的方案
[0014]本申请人为了解决上述问题进行了深入研究。然后，本申请人构想到：在包含粘结材料的二次电池电极用粘结剂组合物中，通过以规定的量比配合离子液体和有机酸酯这两种分散助剂，此外，使粘结剂组合物的NMP凝胶含量和NMP溶解成分的重均分子量(Mw)分别为规定的范围内，从而实现利用该粘结剂组合物而得到的浆料组合物的凝胶抑制和分散性的提高。在此之上，发现在将该浆料组合物高速地涂敷在集流体上的情况下，也能够形成可抑制涂敷量的偏差，从而完成了本申请。
[0015]即，本申请的目的在于有利地解决上述问题，本申请的二次电池电极用粘结剂组合物的特征在于，其包含粘结材料、离子液体、有机酸酯以及溶剂，NMP凝胶含量为65质量％以上且90质量％以下，NMP溶解成分的重均分子量为8kDa以上且80kDa以下，上述离子液体的含量与上述有机酸酯的含量的比为1/5以上且5以下。如果使用如上粘结剂组合物，则能够制备可抑制凝胶且分散性良好、发挥优异的高速涂敷性的二次电池电极用浆料组合物，该粘结剂组合物像上述那样包含粘结材料，还以规定的量比包含离子液体和有机酸酯这两种分散剂，并且具有规定的NMP凝胶含量和NMP溶解成分的重均分子量。
[0016]另外，二次电池电极用粘结剂组合物的“NMP凝胶含量”和“NMP溶解成分的重均分子量”能够使用本说明书的实施例所记载的方法进行测定。
[0017]在此，本申请的二次电池电极用粘结剂组合物的粘结材料优选包含聚合物A，聚合物A包括腈基单体单元。所述包含聚合物A的二次电池电极用粘结剂组合物所制备的浆料组合物具有良好的粘结性、高速涂敷性，进而使二次电池具有良好的电池特性。
[0018]在此，本申请的二次电池电极用粘结剂组合物优选相对于100质量份的上述聚合物A，包含合计为2质量份以上且10质量份以下的上述离子液体和上述有机酸酯。如果离子液体的含量和有机酸酯的含量的合计为上述的范围内，则能够进一步抑制包含粘结剂组合物的浆料组合物的凝胶并使分散性进一步提高，进一步提高该浆料组合物的高速涂敷性。此外，能够提高使用包含粘结剂组合物的浆料组合物而得到的电极复合材料层和集流体的密合性，使二次电池的电池特性(穿透电阻和低温循环)提高。
[0019]在此，上述聚合物A以50质量％以上的比例包含腈基单体单元。如果聚合物A以50质量％以上的比例包含腈基单体单元，则能够使包含粘结剂组合物的浆料组合物的分散性进一步提高，进一步提高该浆料组合物的高速涂敷性。
[0020]进而，在本申请的二次电池电极用粘结剂组合物中，优选上述聚合物A包含(甲基)丙烯酸酯单体单元和/或碳原子数为4以上的亚烷基结构单元。包含(甲基)丙烯酸酯单体单元或碳原子数为4以上的亚烷基结构单元的共聚物具有适度的柔软性并能够提高电极活性物质的分散性。因此，如果使用该共聚物作为聚合物A，则能够制造电极复合材料层和集流体的密合性得以充分确保的电极，此外如果使用该电极特别作为正极，则能够使二次电池
发挥优异的电池特性。
[0021]另外，在本申请中“包含单体单元”是指“在使用该单体得到的聚合物中包含来自单体的结构单元”的意思。
[0022]此外，本申请的目的在于有利地解决上述问题，本申请的二次电池电极用浆料组合物的特征在于，其包含上述的任一种二次电池电极用粘结剂组合物和电极活性物质。包含上述的任一种粘结剂组合物的浆料组合物可抑制凝胶且分散性良好，发挥优异的高速涂敷性。
[0023]在此，本申请的二次电池电极用浆料组合物优选粘度为600mPa
·
s以上且5500mPa
·
s以下，固体成分浓度为65质量％以上且85质量％以下。如果浆料组合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二次电池电极用粘结剂组合物，其特征在于：包括粘结材料、离子液体、有机酸酯和溶剂；并且所述粘结剂组合物中NMP凝胶的含量为65wt％～90wt％，NMP溶解成分的重均分子量为8kDa～80kDa，所述离子液体与有机酸酯的质量比为1/5～5。2.根据权利要求1所述的二次电池电极用粘结剂组合物，其特征在于：所述粘结材料包括聚合物A，所述聚合物A包括腈基单体单元；优选的，所述腈基单体单元包括由α，β
‑
烯属不饱和腈化合物形成的单体单元，更为优选的，所述α，β
‑
烯属不饱和腈化合物包括丙烯腈、α
‑
卤代丙烯腈和α
‑
烷基丙烯腈中的至少一种；优选的，所述腈基单体单元含量为所述聚合物A中全部重复单元的50wt％以上。3.根据权利要求2所述的二次电池电极用粘结剂组合物，其特征在于：所述聚合物A包括50wt％以上的丙烯腈单体单元。4.根据权利要求2所述的二次电池电极用粘结剂组合物，其特征在于：所述聚合物A还包括(甲基)丙烯酸酯单体单元和/或碳原子数为4以上的亚烷基结构单元；优选的，所述(甲基)丙烯酸酯单体单元的含量为所述聚合物A中全部重复单元的10wt％以上，更优选为10wt％～40wt％；优选的，所述碳原子数为4以上的亚烷基结构单元的含量为所述聚合物A中全部重复单元的20wt％以下，更优选为10wt％以下。5.根据权利要求2～4任一项所述的二次电池电极用粘结剂组合物，其特征在于：所述离子液体与所述有机酸酯的总含量为所述聚合物A的2wt％～10wt％。6.根据权利要求1所述的二次电池电极用粘结剂组合物，其特征在于：所述离子液体包括熔点为150℃以下的有机盐化合物；和/或，所述离子液体在25℃时的粘度为10～1000mPa
·
s；和/或，所述离子液体的分子量为100～700。7.根据权利要求1或6所述的二次电池电极用粘结剂组合物，其特征在于：所述离子液体包括1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑鎓双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓四氟硼酸盐、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓六氟磷酸盐、1
‑
丁基
‑1‑
甲基呲咯烷鎓双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺和N
‑
丁基呲啶鎓双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺中的至少一种。8.根据权利要求1所述的二次电池电极用粘结剂组合物，其特征在于：所述有机酸酯包括脂肪酸酯和柠檬酸酯中的至少一种；优选的，所述脂肪酸酯包括己二酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：李怡霏，张凌，
申请(专利权)人：上海百公里新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：