[发明专利]二次电池用电极粘合剂和使用其的二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及二次电池用电极粘合剂、包含所述电极粘合剂的电极和包含所述电极的二次电池。

背景技术

锂二次电池使用能嵌入/脱嵌锂离子的材料作为正极和负极，并且通过在正极和负极之间填入有机电解质或聚合物电解质而制造。另外，锂二次电池通过在负极和正极处嵌入和脱嵌锂离子期间的氧化和还原而产生电能。

目前，作为构成锂二次电池负极的电极活性材料，主要使用含碳材料。然而，为了进一步提高锂二次电池的容量，必须使用高容量电极活性材料。目前已经知道，金属材料如硅、锡等可通过与锂的化合物形成反应而可逆地存储和释放大量锂。因此，已经对这方面进行了大量研究。

然而，在这种金属材料的情况下，通过在充放电期间与锂的反应而引起在体积上非常显著的改变。因此，在重复充放电的同时，负极活性材料从集电器(例如铜箔)中分离或者在负极活性材料中相互接触的界面的电阻增加。这引起容量因重复循环而迅速减少，并且循环寿命变短的问题。

因此，在使用这种金属材料的电极制造中，重要的是使用具有高粘附力和高机械性能的粘合剂，从而使得金属材料可以抵抗因充放电而在体积上的显著改变。

在其中将用于石墨负极活性材料的常规粘合剂，即PVdF(聚偏二氟乙烯)、SBR(丁苯橡胶)等整体用于金属材料的情况下，在充放电期间活性材料和粘合剂之间的界面以及粘合剂内部经受破裂(内聚破坏)，并且活性材料从集电器中分离(粘附破坏)。同时，在其中使用已知具有高粘附力的PI(聚酰亚胺)的情况下，电极内的破裂减少，而粘合剂与集电器之间的内聚力非常强。这引起如下问题：充放电之后，电极的形状变形，换句话说，集电器被拉伸或起皱。

发明内容

因此，完成了本发明以解决现有技术中出现的上述问题，本发明提供一种二次电池用电极粘合剂，其可以提高与电极内活性材料的内聚力以及与电极集电器的粘附力，从而抑制电极活性材料从集电器中分离和集电器的变形。

另外，本发明提供了二次电池用电极和二次电池，所述二次电池用电极包含上述二次电池用电极粘合剂，且在所述二次电池中因为包含所述电极，所以可以提高寿命特性并且可以抑制随着充放电而增加电极厚度。

根据本发明的一个方面，提供了二次电池用电极粘合剂，所述电极粘合剂包含与金属(准金属)电极活性材料的内聚力等于或大于100gf/cm并且与电极集电器的粘附力为0.1gf/mm至70gf/mm的聚合物，所述金属(准金属)电极活性材料能够可逆地存储和释放锂，其中所述聚合物包括选自聚酰胺酰亚胺、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸和聚乙烯醇的至少一种。在本发明中，优选地，所述金属(准金属)电极活性材料为金属(准金属)负极活性材料，所述电极集电器为负极集电器，并且本发明的二次电池用电极粘合剂为二次电池用负极粘合剂。

根据本发明的另一方面，提供了二次电池用电极，其包含：二次电池用电极粘合剂；金属(准金属)电极活性材料；和电极集电器。优选地，本发明的二次电池用电极为二次电池用负极。

根据本发明的另一方面，提供了二次电池，所述二次电池包含正极、负极、隔膜和电解质，其中所述正极或负极是二次电池用电极，其包含：二次电池用电极粘合剂；金属(准金属)电极活性材料；和电极集电器。

附图说明

从结合附图进行的下列详细说明，本发明的上述和其它目的、特征和优点将更加明显：

图1是说明实施例1的180°剥离实验的横截面视图；

图2是显示在50次充放电循环之后二次电池分解的状态下，根据实施例2，使用聚丙烯腈(PAN)粘合剂的二次电池负极的横截面的SEM图；

图3是显示在50次充放电循环之后二次电池分解的状态下，根据实施例3，使用聚偏二氟乙烯(PVdF)粘合剂的二次电池负极的横截面的SEM图；和

图4是显示在50次充放电循环之后二次电池分解的状态下，根据实施例4，使用聚酰亚胺(PI)粘合剂的二次电池的负极的图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图对本发明进行说明。

本发明的二次电池用电极粘合剂包含与金属(准金属)电极活性材料的内聚力等于或大于100gf/cm，并且与电极集电器的粘附力为0.1gf/mm至70gf/mm的聚合物。优选地，本发明的二次电池用电极粘合剂为具有上述内聚力和粘附力的聚合物。在本文中，金属(准金属)电极活性材料是能够可逆地存储和释放锂的电极活性材料。