[发明专利]锂硫二次电池正极用丙烯酸类粘合剂及其用途

说明书

本申请涉及锂硫二次电池正极用粘合剂及包含其的组合物。本申请的粘合剂含有能够与硫强烈相互作用的极性官能团，本申请还涉及能够形成交联网络的丙烯酸类粘合剂及其用途。

技术领域

本申请涉及锂硫二次电池正极用丙烯酸类粘合剂、其组合物、锂硫二次电池正极及其用途。

背景技术

相关申请的交叉引用

本申请要求基于2016年9月26日提交的韩国专利申请第10-2016-0122911号的优先权的权益，其公开内容通过引用的方式整体并入本文中。

随着二次电池的应用领域延伸到了电动车辆(EV)或能量存储系统(ESS)等，锂离子二次电池已经达到具有相对低的比重量能量存储密度(～250Wh/kg)的极限情况。

在能够实现高能量密度的下一代二次电池技术中，与其它技术相比，锂硫二次电池由于较高的商业化潜力而已经引起了关注。

锂硫二次电池是指使用硫作为正极活性材料并使用锂金属作为负极活性材料的电池系统。

当锂硫二次电池放电时，正极中的硫接收电子并被还原，并且负极中的锂被氧化并被离子化。硫还原反应是硫-硫(S-S)键接受两个电子并转化为硫阴离子形式的过程，其中通过氧化形成的锂离子经由电解质转移到正极而与离子化硫形成盐。

放电前的硫具有环状S₈结构，并且通过还原反应被转化为多硫化锂(LiS_x)，其中多硫化锂(LiS_x)被逐步地还原并最终变成硫化锂(Li₂S)。

通过这样的电化学反应的理论能量密度为2,500Wh/kg，是锂离子电池的10倍。

然而，尽管锂硫二次电池具有这样的优点，但存在许多问题，例如多硫化锂的高溶解度、低的寿命特性和输出特性、硫的低导电性以及由于使用锂金属而引起的差的稳定性。

在一个实例中，被认为是锂硫二次电池中待解决的最大挑战的是多硫化锂(LiS_x)容易溶解在电解质中，使得活性硫通过重复的充电和放电而损失，并导致循环性能恶化。

为了解决上述问题，已经提出了如下技术：将电极制造成多孔体、然后将硫负载在多孔体之间以抑制电解质的溶解可能性的技术；将能够吸附多硫化物的物质引入电极中的技术；或利用多硫化物的亲水性的技术等。

然而，仍然存在对在期望有效地防止多硫化锂(LiS_x)的溶出的同时具有优异的电化学性能的锂硫二次电池进行继续研究的需要。

发明内容

技术问题

本申请提供了通过有效地防止正极活性材料的溶解而具有优异的循环特性的锂硫二次电池正极用丙烯酸类粘合剂。

此外，本申请提供了用于形成具有优异电化学性能的锂硫二次电池用正极的活性层的组合物，所述组合物能够有助于导电材料的均匀分散和其二次结构的形成。

此外，本申请提供了具有包含这样的丙烯酸类粘合剂的活性层的锂硫二次电池用正极和包含所述正极的二次电池。

技术方案

本发明涉及锂硫二次电池正极用粘合剂和包含所述粘合剂的组合物。

根据本申请的锂硫二次电池正极用粘合剂可以在粘合剂内包含如下单体的聚合单元，所述单体与正极活性材料相互作用而一次性地抑制已经通过正极活性材料、具体的是正极中的硫的还原而形成的多硫化锂(LiS_x)溶出到电解质中。