【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池的领域。具体地，本专利技术涉及用于锂离子电池的粘结剂组合物。
技术介绍
1、在过去的数十年中，锂离子电池(libs)由于其优异的能量密度、长的循环寿命和高放电能力，在各种应用尤其是消费类电子产品中被广泛应用。由于电动车辆(ev)和电网储能的市场快速发展，高性能、低成本的libs目前为大规模储能设备提供了最有前景的选择之一。
2、通常，通过将有机基浆料浇铸到金属集流体上来制造锂离子电池电极。该浆料包含在有机溶剂中含有的电极活性材料、导电碳和粘结剂。粘结剂提供良好的电化学稳定性，在电极制备过程中将电极活性材料固定在一起并将其粘附到集流体上。聚偏二氟乙烯(pvdf)是商用锂离子电池工业中最常用的粘结剂之一。然而pvdf在水中不溶解，只能溶解在一些特定的有机溶剂中，例如n-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)，其易燃且有毒，因此需要特殊的处理。
3、在干燥过程中必须安装nmp回收系统以回收nmp蒸气。这将在制造过程中产生高额成本，因为它需要大量的资金投入。本专利技术中优选使用较便宜和更环境友好的溶剂，例如水性溶剂，最常见的是水，因为它能减少回收系统的大量投资成本。
4、鉴于这样的问题，已经尝试使用更环境友好的水溶性粘结剂材料取代传统的pvdf，或利用pvdf作为电极浆料粘结剂的已知优势，而不使用在制造过程中需要特定回收处理的有机溶剂。
5、已知的水性粘结剂例如羧甲基纤维素(cmc)和丁苯橡胶(sbr)仅表现出有限的粘结能力和较差的循环寿命。尤其是sbr，在调节粘结剂粘度时需要增稠
6、欧洲专利申请公开号ep2555293b1公开了一种用于含锂离子的电化学电池的水基电极浆料。该浆料包含在水性溶液中的pvdf和sbr与聚丙烯酸(paa)和cmc中至少一者的组合，以及一种电化学活性材料。所提出的专利技术试图将pvdf与水基浆料结合，使处理更容易和减少环境污染并降低成本，同时保持pvdf作为粘结剂的已知的化学和电化学优点，即电化学稳定性、使用寿命稳定性、粘结剂含量降低从而实现更高的倍率等。尽管事实上基于提出的专利技术可以制备不含有机溶剂的浆料，然而浆料仍然含有含氟的粘结剂材料。pvdf是高度氟化的，并且当受到热分解时是有毒的，这对人体和环境健康造成了风险。
7、鉴于上文，总是有用于锂离子电池的水基粘结剂组合物的需要，其具有优异的粘附能力和高的电化学稳定性，并能在阴极浆料的制备中保持性质，从而有助于优异的电池电化学性能。
技术实现思路
1、通过本文所公开的各个方面和实施方式满足了前述需求。本文提供一种用于二次电池电极的粘结剂组合物，其包含共聚物和分散介质，其中该共聚物包含衍生自含有羧酸基团的单体的结构单元(a)、衍生自含有酰胺基团的单体的结构单元(b)以及衍生自含有腈基基团的单体的结构单元(c)，该粘结剂组合物具有改善的粘结能力。此外，包含使用本文所公开的粘结剂组合物制备的阴极的电池表现出优异的电化学性能。
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1.一种用于二次电池电极的粘结剂组合物，其包含共聚物，其中所述共聚物包含衍生自含有羧酸基团的单体的结构单元(a)、衍生自含有酰胺基团的单体的结构单元(b)、以及衍生自含有腈基基团的单体的结构单元(c)，其中基于所述粘结剂组合物中的所述共聚物中的单体单元的总摩尔数，在所述共聚物中衍生自含有羧酸基团的单体的结构单元(a)占的比例是按摩尔计33％至70％，在所述共聚物中衍生自含有酰胺基团的单体的结构单元(b)占的比例是按摩尔计10％至35％，在所述共聚物中衍生自含有腈基基团的单体的结构单元(c)占的比例是按摩尔计10％至30％；其中该粘结剂组合物不含衍生自含酯基基团的单体的结构单元。
2.根据权利要求1所述的粘结剂组合物，其中该二次电池是锂离子电池。
3.根据权利要求1所述的粘结剂组合物，其中所述含有羧酸基团的单体选自由丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、2-丁基巴豆酸、肉桂酸、马来酸、富马酸、衣康酸、4，4-二甲基衣康酸、2-乙基丙烯酸、异巴豆酸、顺式-2-戊烯酸、反式-2-戊烯酸、当归酸、惕格酸、3，3-二甲基丙烯酸、3-丙基丙烯酸、反式-2-甲基-3-乙基丙烯酸、
4.根据权利要求1所述的粘结剂组合物，其中所述含有酰胺基团的单体选自由甲基丙烯酰胺、N-甲基甲基丙烯酰胺、N-乙基甲基丙烯酰胺、N-正丙基甲基丙烯酰胺、N-异丙基甲基丙烯酰胺、N-正丁基甲基丙烯酰胺、N-异丁基甲基丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、N，N-二甲基甲基丙烯酰胺、N，N-二乙基丙烯酰胺、N，N-二乙基甲基丙烯酰胺、N-羟甲基甲基丙烯酰胺、N-(甲氧基甲基)甲基丙烯酰胺、N-(乙氧基甲基)甲基丙烯酰胺、N-(丙氧基甲基)甲基丙烯酰胺、N-(丁氧基甲基)甲基丙烯酰胺、N-(3-(二甲胺基)丙基)甲基丙烯酰胺、N-(3-(二甲胺基)乙基)甲基丙烯酰胺、N，N-(二羟甲基)甲基丙烯酰胺、双丙酮甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰基吗啉及其组合构成的群组。
5.根据权利要求1所述的粘结剂组合物，其中所述含有腈基基团的单体选自由丙烯腈、α-卤代丙烯腈、α-烷基丙烯腈、α-甲氧基丙烯腈、3-甲氧基丙烯腈、3-乙氧基丙烯腈、α-乙酰氧基丙烯腈、α-苯基丙烯腈、α-甲苯基丙烯腈、α-(甲氧基苯基)丙烯腈、α-(氯苯基)丙烯腈、α-(氰基苯基)丙烯腈、偏二氰乙烯及其组合构成的群组。
6.根据权利要求1所述的粘结剂组合物，其中所述含有腈基基团的单体选自由α-氯丙烯腈、α-溴丙烯腈、α-氟丙烯腈、甲基丙烯腈、α-乙基丙烯腈、α-异丙基丙烯腈、α-正己基丙烯腈及其组合构成的群组。
7.根据权利要求1所述的粘结剂组合物，其中所述衍生自含有羧酸基团的单体的结构单元(a)包含羧酸基团和羧酸盐基团的组合，其中所述共聚物中羧酸基团与羧酸盐基团的摩尔比是约0至约0.2。
8.根据权利要求1所述的粘结剂组合物，其中基于所述粘结剂组合物中的所述共聚物中的单体单元的总摩尔数，在所述共聚物中衍生自含有羧酸基团的单体的结构单元(a)与衍生自含有腈基基团的单体的结构单元(c)之和占的比例是按摩尔计65％至90％。
9.根据权利要求1所述的粘结剂组合物，其中基于所述粘结剂组合物中的所述共聚物中单体单元的总摩尔数，在所述共聚物中衍生自含有腈基基团的单体的结构单元(c)占的上限比例是按摩尔计少于30％。
10.根据权利要求1所述的粘结剂组合物，其中在所述共聚物中衍生自含有羧酸基团的单体的结构单元(a)和衍生自含有腈基基团的单体的结构单元(c)之和与衍生自含有酰胺基团的单体的结构单元(b)的摩尔比是1至7...
【技术特征摘要】
1.一种用于二次电池电极的粘结剂组合物，其包含共聚物，其中所述共聚物包含衍生自含有羧酸基团的单体的结构单元(a)、衍生自含有酰胺基团的单体的结构单元(b)、以及衍生自含有腈基基团的单体的结构单元(c)，其中基于所述粘结剂组合物中的所述共聚物中的单体单元的总摩尔数，在所述共聚物中衍生自含有羧酸基团的单体的结构单元(a)占的比例是按摩尔计33％至70％，在所述共聚物中衍生自含有酰胺基团的单体的结构单元(b)占的比例是按摩尔计10％至35％，在所述共聚物中衍生自含有腈基基团的单体的结构单元(c)占的比例是按摩尔计10％至30％；其中该粘结剂组合物不含衍生自含酯基基团的单体的结构单元。
2.根据权利要求1所述的粘结剂组合物，其中该二次电池是锂离子电池。
3.根据权利要求1所述的粘结剂组合物，其中所述含有羧酸基团的单体选自由丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、2-丁基巴豆酸、肉桂酸、马来酸、富马酸、衣康酸、4，4-二甲基衣康酸、2-乙基丙烯酸、异巴豆酸、顺式-2-戊烯酸、反式-2-戊烯酸、当归酸、惕格酸、3，3-二甲基丙烯酸、3-丙基丙烯酸、反式-2-甲基-3-乙基丙烯酸、顺式-2-甲基-3-乙基丙烯酸、3-异丙基丙烯酸、反式-3-甲基-3-乙基丙烯酸、顺式-3-甲基-3-乙基丙烯酸、2-异丙基丙烯酸、三甲基丙烯酸、2-甲基-3，3-二乙基丙烯酸、3-丁基丙烯酸、2-丁基丙烯酸、2-戊基丙烯酸、2-甲基-2-己烯酸、反式-3-甲基-2-己烯酸、3-甲基-3-丙基丙烯酸、2-乙基-3-丙基丙烯酸、2，3-二乙基丙烯酸、3，3-二乙基丙烯酸、3-甲基-3-己基丙烯酸、3-甲基-3-叔丁基丙烯酸、2-甲基-3-戊基丙烯酸、3-甲基-3-戊基丙烯酸、4-甲基-2-己烯酸、4-乙基-2-己烯酸、3-甲基-2-乙基-2-己烯酸、3-叔丁基丙烯酸、2，3-二甲基-3-乙基丙烯酸、3，3-二甲基-2-乙基丙烯酸、3-甲基-3-异丙基丙烯酸、2-甲基-3-异丙基丙烯酸、反式-2-辛烯酸、顺式-2-辛烯酸、反式-2-癸烯酸、α-乙酰氧基丙烯酸、β-反式-芳氧基丙烯酸、α-氯-β-e-甲氧基丙烯酸、甲基马来酸、二甲基马来酸、苯基马来酸、溴马来酸、氯马来酸、二氯马来酸、氟马来酸、二氟马来酸、及其组合构成的群组。
4.根据权利要求1所述的粘结剂组合物，其中所述含有酰胺基团的单体选自由甲基丙烯酰胺、n-甲基甲基丙烯酰胺、n-乙基甲基丙烯酰胺、n-正丙基甲基丙烯酰胺、n-异丙基甲基丙烯酰胺、n-正丁基甲基丙烯酰胺、n-异丁基甲基丙烯酰胺、n，n-二甲基丙烯酰胺、n，n-二甲基甲基丙烯酰胺、n，n-二乙基丙烯酰胺、n，n-二乙基甲基丙烯酰胺、n-羟甲基甲基丙烯酰胺、n-(甲氧基甲基)甲基丙烯酰胺、n-(乙氧基甲基)甲基丙烯酰胺、n-(丙氧基甲基)甲基丙烯酰胺、n-(丁氧基甲基)甲基丙烯酰胺、n-(3-(二甲胺基)丙基)甲基丙烯酰胺、n-(3-(二甲胺基)乙基)甲基丙烯酰胺、n，n-(二羟甲基)甲基丙烯酰胺、双丙酮甲基丙烯酰胺、...
【专利技术属性】
技术研发人员：何锦镖，江英凯，龚涛，
申请(专利权)人：广东省皓智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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