用于二次电池的粘合剂和包含其的二次电池的制作方法

本发明涉及二次电池用粘合剂和包含该粘合剂的二次电池。更具体地，本发明涉及用于粘合电极活性材料的二次电池用粘合剂和包含该粘合剂的二次电池。

背景技术：

1、随着信息技术和显示技术的发展，可重复充电和放电的二次电池已被广泛用作诸如便携式摄像机、移动电话、便携式计算机等的移动电子设备的电力源。近来，正在开发二次电池或包括二次电池的电池组并将其用作诸如混合动力汽车的电动汽车的环保电力源。

2、二次电池包括例如锂二次电池、镍镉电池、镍氢电池等。锂二次电池由于工作电压和单位重量能量密度高、充电率高、重量轻等而备受关注。

3、例如，锂二次电池可以包括：电极组件以及浸渍电极组件的电解液，电极组件包括阴极、阳极和隔膜。锂二次电池可以进一步包括具有例如袋状的并且容纳电极组件和电解液的外壳。

4、近来，随着锂二次电池的应用领域的扩大，正在开发具有更高的容量和功率的锂二次电池。例如，正在研究可以提供更高的容量的阳极材料或阴极材料。

5、可以使用锂金属氧化物作为锂二次电池的阴极活性材料，并且锂二次电池需要具有高容量、高功率和高寿命特性。

6、例如，正在研究包括传统的碳基材料在内的用于阳极的替代材料。当改变阳极材料时，需要改变或重新设计与阳极接触或反应的粘合剂。然而，阳极的机械变形可能是由粘合剂的变化引起的，在这种情况下，阳极或电池的稳定性或寿命可能会劣化。

7、例如，第10-1764072号韩国登记专利公开了一种用于涂覆有碳的磷酸锂铁电极的粘合剂。

技术实现思路

1、根据本发明的一方面，提供了一种具有改善的机械稳定性和操作可靠性的二次电池用粘合剂。

2、根据本发明的一方面，提供了一种具有改善的机械稳定性和操作可靠性的二次电池。

3、根据本发明的示例性实施方案，二次电池用粘合剂包含具有以下面化学式1表示的第一重复单元、以下面化学式2表示的第二重复单元和以下面化学式3表示的第三重复单元的共聚物。第一重复单元的数量(a)与第二重复单元的数量和第三重复单元的数量的和(b)之比为90:10至52:48。第二重复单元的数量与第三重复单元的数量之比为67:33至1:99。共聚物的重均分子量为225000至2000000；

4、[化学式1]

5、

6、[化学式2]

7、在化学式2中，r1为氢或具有1-5个碳原子的烷基基团。

8、[化学式3]

9、

10、在化学式3中，r2为氢或具有1至5个碳原子的烷基基团，mn+为氧化数是n的阳离子且不包含氢离子，n为1至3的整数。

11、在某些实施方案中，相对于第一重复单元的数量、第二重复单元的数量和第三重复单元的数量之和的第一重复单元的数量的百分比可以为65％至85％。

12、在某些实施方案中，第二重复单元的数量与第三重复单元的数量之比可以为50:50至1:99。

13、在某些实施方案中，包含8重量％的共聚物的水溶液在15℃至25℃的条件下测得的ph值可以为5至10。

14、在某些实施方案中，相对于粘合剂的总重量，可以以10％至100％的量包含共聚物。

15、在某些实施方案中，r2可以为氢或甲基基团。

16、在某些实施方案中，当形成厚度为20μm至80μm的膜时，共聚物可以具有1000kgf/cm2至3000kgf/cm2的拉伸强度。

17、在某些实施方案中，共聚物可以为无规共聚物。

18、根据本发明的示例性实施方案，二次电池用粘合剂包含具有以下面化学式1表示的第一重复单元、以下面化学式2表示的第二重复单元和以下面化学式3表示的第三重复单元的共聚物。第一重复单元的数量(a)与第二重复单元的数量和第三重复单元的数量的和(b)之比为90:10至52:48。第二重复单元的数量与第三重复单元的数量之比为67:33至1:99。当形成厚度为20μm至80μm的膜时，共聚物具有1000kgf/cm2至3000kgf/cm2的拉伸强度。

19、[化学式1]

20、

21、[化学式2]

22、

23、在化学式2中，r1为氢或具有1-5个碳原子的烷基基团。

24、[化学式3]

25、

26、在化学式3中，r2为氢或具有1至5个碳原子的烷基基团，mn+为氧化数是n的阳离子且不包含氢离子，n为1至3的整数。

27、根据本发明的示例性实施方案，二次电池包括阴极、隔膜和阳极，阳极面对阴极，两者之间插入有隔膜，且阳极包括阳极集流体和在阳极集流体上形成的阳极活性材料层。阳极活性材料层包含根据示例性实施方案的二次电池用粘合剂和含有硅基活性材料的阳极活性材料。

28、根据本发明的示例性实施方案，阳极活性材料还可以包含碳基活性材料。

29、根据本发明的示例性实施方案，阳极活性材料可以包含碳基活性材料和硅基活性材料的复合材料。

30、根据本发明的示例性实施方案，复合材料中的碳基活性材料和硅基活性材料的质量比可以为3:97至97:3。

31、根据本发明的示例性实施方案，相对于阳极活性材料层的总重量，可以包含0.5％至40％的二次电池用粘合剂。

32、根据示例性实施方案，二次电池用粘合剂可以包含含有三种不同的重复单元并且具有预定重均分子量的共聚物。所述共聚物可以具有改善的拉伸强度，并且通过所述共聚物可以改善活性材料的涂覆性能以及其与集流体的粘合强度。

33、共聚物可以包含具有预定比例的羧基基团(-cooh)的重复单元，从而可以在二次电池的制造过程中(例如，在加热过程中)引起额外的交联反应。因此，可以提高电极结构的机械稳定性和化学稳定性。

34、另外，当用粘合剂制造电极时，可以减少在二次电池重复充电和放电期间的体积变化(膨胀和收缩)，并且可以防止活性材料层的剥离。因此，即使当使用硅基活性材料时，也可以提高二次电池的寿命。

技术特征：

1.一种二次电池用粘合剂，其包含：

2.根据权利要求1所述的二次电池用粘合剂，其中，相对于所述第一重复单元的数量、所述第二重复单元的数量和所述第三重复单元的数量之和的所述第一重复单元的数量的百分比为65％至85％。

3.根据权利要求1所述的二次电池用粘合剂，其中，所述第二重复单元的数量与所述第三重复单元的数量之比为50:50至1:99。

4.根据权利要求1所述的二次电池用粘合剂，其中，包含8重量％的所述共聚物的水溶液在15℃至25℃的条件下测得的ph值为5至10。

5.根据权利要求1所述的二次电池用粘合剂，其中，相对于所述粘合剂的总重量，以10％至100％的量包含所述共聚物。

6.根据权利要求1所述的二次电池用粘合剂，其中，r2为氢或甲基基团。

7.根据权利要求1所述的二次电池用粘合剂，其中，所述共聚物为无规共聚物。

8.一种二次电池，其包括：

9.根据权利要求8所述的二次电池，其中，所述阳极活性材料还包含碳基活性材料。

10.根据权利要求9所述的二次电池，其中，所述碳基活性材料和所述硅基活性材料的质量比为3:97至97:3。

11.根据权利要求8所述的二次电池，其中，相对于所述阳极活性材料层的总重量，包含0.5％至40％的所述二次电池用粘合剂。

技术总结一种二次电池用粘合剂，其包含具有第一重复单元、第二重复单元和第三重复单元的共聚物。第一重复单元的数量(A)与第二重复单元的数量和第三重复单元的数量的和(B)之比为90:10至52:48。第二重复单元的数量与第三重复单元的数量之比为67:33至1:99。共聚物的重均分子量为225000至2000000。技术研发人员：金俊燮,金善英,李东君,李智喜受保护的技术使用者：SK新能源株式会社技术研发日：技术公布日：2024/6/13