[发明专利]具有优异胶粘强度和寿命特性的二次电池电极用粘合剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种二次电池电极用粘合剂。更特别地，本发明涉及一种二次电池电极用粘合剂，所述粘合剂包含亲水性单体和疏水性单体的共聚物，其中，当基于NMP作为溶剂的溶液中所述共聚物的浓度为5％时，所述包含所述共聚物的溶液的粘度为800cP～10000cP。

背景技术

随着化石燃料使用的急剧增加，对替代能源或清洁能源的需求正在增加。由此，对使用电化学反应的发电和电力存储领域进行了最积极地研究。

作为使用电化学能的电化学装置的代表性实例，目前使用二次电池且其使用在逐渐扩展。

近来，随着关于便携式装置如便携式计算机、便携式电话、照相机等的技术的持续开发和对其需求的持续增加，对作为电源的二次电池的需求在急剧增加。在这些二次电池中，正在对具有高能量密度、高运行电压、长循环寿命和低自放电率的锂二次电池进行研究且这种锂二次电池可商购获得并被广泛使用。

另外，随着对环境问题的日益关注，正在对电动车辆和混合动力车辆等进行研究，所述电动车辆和混合电动车辆等能够代替使用化石燃料的车辆如汽油车辆、柴油车辆等，所述使用化石燃料的车辆是空气污染的一个主要原因。作为电动车辆、混合动力车辆等的电源，主要使用镍-金属氢化物二次电池。然而，对具有高能量密度和高放电电压的锂二次电池进行了积极研究且一部分锂二次电池可商购获得。

粘合剂用于在电极活性材料之间和电极活性材料与电极集电器之间提供胶粘强度或粘结强度。为了提高电极集电器与电极活性材料之间的胶粘强度，需要大量粘合剂。然而，由于这种大量粘合剂，使得电极的容量和电导率下降。

另一方面，当使用少量粘合剂时，胶粘强度不足，因此，在诸如电极的干燥、压制等过程中电极会剥离并由此电极的品质缺陷比会升高。另外，当电极的胶粘强度低时，电极会因外部冲击而剥离并由此电池性能会劣化。特别地，当电极剥离时，电极材料与集电器之间的接触电阻升高，因此电极的输出性能劣化。

由此，本领域迫切需要研究可以具有强的胶粘强度的粘合剂和电极材料，以在制造电极时防止电极活性材料组分之间的分离或电极活性材料与集电器之间的分离，并可以具有强的物理性质，从而通过对由重复充放电造成的电极活性材料的体积膨胀进行控制而实现电极的结构稳定性，因此强化电池性能。

常规的有机溶剂基粘合剂即聚偏二氟乙烯(PVdF)，不满足这种要求，由此近来提出了一种使用通过如下操作制备的粘合剂的方法且这种粘合剂可商购获得：通过丁苯橡胶(SBR)的水性聚合制备乳液粒子并将所述乳液粒子与粘度控制剂等混合。这些粘合剂是生态友好的且用量较少，由此可以提高电池容量。

然而，粘度控制剂如羧甲基纤维素，虽然粘度和稳定性高但由于刚性高而劣化电池加工性。另外，粘度控制剂增大电阻，因此寿命特性劣化。

因此，迫切需要开发一种提高电池的寿命特性、赋予电极以结构稳定性并具有高胶粘强度的粘合剂。

发明内容

技术问题

本发明的目的是解决相关领域的上述问题并实现长期寻求的技术目标。

作为各种广泛且细致研究和实验的结果，本发明的发明人开发了一种如下所述的二次电池电极用粘合剂，所述粘合剂包含亲水性单体和疏水性单体的具有预定粘度的共聚物，并确认，当将这种电极用粘合剂用于二次电池时，可以提供优异的胶粘强度并可以提高寿命特性，由此完成了本发明。

技术方案

根据本发明的一个方面，提供一种包含共聚物的二次电池电极用粘合剂，其中，当基于NMP作为溶剂的溶液中所述共聚物的浓度为5％时，所述包含所述共聚物的溶液的粘度为800cP～10000cP且所述共聚物包含亲水性单体和疏水性单体。

根据本发明的电极用粘合剂包含亲水性单体和疏水性单体的具有预定粘度的共聚物，由此在电池制造工艺中不使用粘度控制剂的条件下，可以提供柔性且具有高粘度的电极用粘合剂。

共聚物的粘度受多种因素如构成所述共聚物的单体的类型、分子量等控制。例如，通过在下述示例性单体中选择性控制聚合度等，可以基于重量在预定溶液中获得在上述范围内的共聚物的粘度。

在本发明中，在将共聚物放入容器中之后，通常利用粘度计测量粘度。

当基于NMP作为溶剂的溶液中共聚物的浓度为5％时，包含共聚物的溶液的粘度可以为30cP～700cP，尤其为50cP～500cP。

另外，如上所述，当基于NMP作为溶剂的溶液中共聚物的浓度为5％时，包含共聚物的溶液的粘度可以为800cP～10000cP，尤其为1000cP～5000cP。