显示出优异粘合力的用于二次电池的粘合剂制造技术

本发明专利技术提供了一种用于二次电池电极的粘合剂，其包括通过聚合三种以上的单体而得到的聚合物颗粒，其中，所述聚合物颗粒具有0.3μm至0.7μm的平均颗粒直径。所述粘合剂显示出对电极集流体的超强粘合力以及对活性材料的优异支撑力且从根本上改进了电极的安全性，从而提供了具有超强循环性能的二次电池。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于二次电池电极的粘合剂。具体而言，本专利技术涉及一种用于二次电池电极的粘合剂，其包括通过聚合三种以上的单体而得到的聚合物颗粒，其中，所述聚合物颗粒具有0. 3iim至0. 7iim的平均颗粒直径。
技术介绍
化石燃料的使用迅速增加，导致对使用替代或清洁能源的需求增加。鉴于这种趋势，使用电化学反应产生和存储电能是一个非常活跃的研究领域。近年来，使用电化学能的电化学装置的代表性例子是二次电池，且其应用范围不断扩大。 最近，技术的发展以及与便携设备(如便携式电脑、手机和相机)相关需求的增加为作为能源的二次电池的需求带来进一步增长。在这些二次电池中，具有高能量密度和运行电位、长寿命和低自放电率的锂二次电池已被积极研究并已市售且已被广泛使用。此外，对环境问题的兴趣的增加导致大量的对作为使用化石燃料的汽车(如汽油车和柴油车)的替代品的电动汽车、混合动力电动汽车等相关的研究。这些电动汽车和混合动力电动汽车普遍使用镍-金属氢化物二次电池作为能源。然而，与具有高能量密度和放电电压的锂二次电池相关的大量的研究目前正在进行，且有一些已商业可用。传统的典型锂二次电池使用石墨作为阳极活性材料。阴极的锂离子在阳极反复嵌入和脱嵌以实现充电和放电。电池的理论容量取决于电极活性材料的类型而可能会有所不同，但通常在电池的循环寿命过程中会导致充电和放电容量的恶化。这种现象背后的主要原因在于当电池在充电和放电过程中，由于电极的体积变化引起电极活性材料之间的分离或电极活性材料和集流体之间的分离，导致活性材料的作用不能充分实现。此外，在嵌入和脱嵌过程中，嵌入到阳极中的锂离子不能充分脱嵌，且由此阳极的活性位点减少。由于这个原因，电池的充/放电容量和寿命可能随着电池的循环而减少。特别是，为了提闻放电容量，在具有理论放电容量372mAh/g的天然石墨与具有闻放电容量的材料(如硅，锡或硅-锡合金)结合使用的情况下，在充放电的过程中材料的体积膨胀显著增加，从而导致阳极材料从电极材料分离。结果，电池容量随着反复循环而不利地迅速下降。因此，在本领域中对于粘合剂和电极材料存在着这样的增加的需求需要通过较强的粘合性而在电极的制备中能防止在电极活性材料之间的分离或者在电极活性材料和集流体之间的分离，并需要能通过较强的物理性能而在反复充放电过程中控制电极活性材料的体积膨胀，从而提高电极的结构稳定性，从而提高电池性能。而传统的溶剂型粘合剂(solvent-based binder)聚偏二氟乙烯(PVdF)并不符合这些要求。近来，使用并商业实现了一种制备粘合剂的方法，其中，使丁苯橡胶(SBR)在水溶液体系中聚合以制备乳液粒子，且将所述乳液粒子与中和剂等混合。这种粘合剂的优势在于，它是环境友好的，且其减少了粘合剂的使用，从而增加了电池的容量。然而，此粘合剂由于橡胶的弹性而显示出改进的粘合持久性，但对粘合力并无显著的效果。因此，对于开发改进电池的循环性能、增强电极的结构稳定性并显示出优异粘合强度的粘合剂的需求不断增加。
技术实现思路
技术问题因此，本专利技术是为了解决上述及其他尚未得到解决的技术问题。作为为了解决上述问题而进行的广泛而深入的研究和实验的结果，本专利技术的专利技术人开发了用于二次电池电极的粘合剂，如下文所述，其包含通过聚合三种以上的单体而得到的聚合物颗粒，其中，所述聚合物颗粒具有0. 3 i! m至0. 7 i! m的平均颗粒直径，并确认了由于对电极集流体的超强粘合力以及(即使在高温下干燥的)对活性材料的优异支撑力，此粘合剂的使用有助于改进电池的循环性能。基于这一发现，完成了本专利技术。·技术方案根据本专利技术的用于二次电池电极的粘合剂包括通过聚合三种以上的单体而得到的聚合物颗粒，其中，所述聚合物颗粒具有0. 3iim至0. 7iim的平均颗粒直径。在优选的实施方式中，所述三种以上的单体为下列单体的混合物(甲基)丙烯酸酯单体(a);选自丙烯酸酯单体、乙烯基单体和腈单体中的至少一种单体(b);以及不饱和单碳酸单体(C)。在此配置中，基于粘合剂的总重量，(甲基)丙烯酸酯单体(a)可以以15、9wt%的量存在,单体(b)可以以l 60wt%的量存在，且不饱和单碳酸单体(c)可以以l 25wt%的量存在。更优选地，单体(a)可以以25 90wt%的量存在，单体(b)可以以3 55wt%的量存在，且单体(c)可以以f20wt%的量存在。这些含量范围可以根据单体的特性和粘合剂的物理性能而适当地改变。例如，作为单体(a)的(甲基)丙烯酸酯单体可以是选自下组中的至少一种单体丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸正戊酯、丙烯酸异戊酯、丙烯酸n-乙基己酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸2-羟乙酯、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n-乙基己酯，甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸羟丙酯。例如，作为单体(b)的丙烯酸酯单体可以选自甲基丙烯酰氧基乙基亚乙基脲、 羧基乙基丙烯酸酯、脂肪族单丙烯酸酯、二亚丙基二丙烯酸酯、二(三羟甲基丙烷)四丙烯酸酯、丙烯酸羟乙酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸十六烷基酯、丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、甲基丙稀酸十TK烧基酷和甲基丙稀酸十八烧基酷。作为单体(b)的乙烯基单体可以是选自苯乙烯、a -甲基苯乙烯、￠-甲基苯乙烯、对叔丁基苯乙烯、二乙烯基苯及其混合物中的至少一种。作为单体(b)的腈单体可以是选自丁二腈、癸二腈、氟代腈、氯代腈、丙烯腈、甲基丙烯腈等中的至少一种。更优选地，腈单体为选自丙烯腈、甲基丙烯腈及其混合物中的至少一种。作为单体(c)的不饱和单碳酸单体可以是选自马来酸、富马酸、甲基丙烯酸、丙烯酸、戊烯二酸、衣康酸、四氢化邻苯二甲酸、巴豆酸、4-降冰片烯-1，2-二羧酸或其混合物中的至少一种。如果需要，所述粘合剂可进一步包括基于(甲基)丙烯酰胺的单体。在此情况下，基于所述粘合剂的总重量，所述基于(甲基)丙烯酰胺的单体可以以0. nowt%的量存在。除了所述单体以外，本专利技术的粘合剂可进一步包括分子量控制剂和/或交联剂作为聚合添加剂。所述分子量控制剂可以选自本领域公知的那些分子量控制剂。所述交联剂的例子包括乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、1，3-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1，6-己二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙 烷三甲基丙烯酸酯、三羟甲基甲烷三丙烯酸酯、甲基丙烯酸烯丙酯(AMA)、异氰脲酸三烯丙酯(TAIC)、三烯丙基胺(TAA)、二烯丙基胺(DAA)、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚丙二醇二甲基丙烯酸酯、聚丁二醇二丙烯酸酯等。根据本专利技术的粘合剂可以通过乳液聚合制备。根据所使用的聚合方法或聚合弓I发齐U，聚合温度和聚合时间可以适当确定，例如，聚合温度可以是从约50°C至100°C，且聚合时间可以是从约I小时至约20小时。用于乳液聚合的乳化剂的例子包括油酸、硬脂酸、月桂酸、脂肪酸盐，如混合脂肪酸的钠或钾盐，常规的阴离子乳化剂，如松香酸，以及非离子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.09 KR 10-2010-00660911.一种用于二次电池电极的粘合剂，其包括通过聚合三种以上的单体而得到的聚合物颗粒，其中，所述聚合物颗粒具有0. 3 i! m至0. 7 i! m的平均颗粒直径。2.根据权利要求I所述的粘合剂，其中，所述聚合物颗粒具有0.4 y m至0. 6 y m的平均颗粒直径。3.根据权利要求I所述的粘合剂，其中，所述聚合物颗粒具有0.4 y m至0. 5 y m的平均颗粒直径。4.根据权利要求I所述的粘合剂，其中，所述三种以上的单体为下列单体的混合物(甲基)丙烯酸酯单体(a);选自丙烯酸酯单体、乙烯基单体和腈单体中的至少一种单体(b);以及不饱和单碳酸单体(C)。5.根据权利要求4所述的粘合剂，其中，基于所述粘合剂的总重量，(所述甲基)丙烯酸酯单体(a)以15、9wt%的量存在，所述单体(b)以f60wt%的量存在，且所述不饱和单碳酸单体(c)以I 25wt%的量存在。6.根据权利要求4所述的粘合剂，其中，所述(甲基)丙烯酸酯单体是选自下组中的至少一种单体丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸正戊酯、丙烯酸异戊酯、丙烯酸n-乙基己酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸2-羟乙酯、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n-乙基己酯，甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸羟丙酯。7.根据权利要求4所述的粘合...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜旼阿，金英玟，高彰范，金玉善，
申请(专利权)人：LG化学株式会社，
类型：
国别省市：