用于二次电池的粘结剂组合物的制作方法

本发明涉及电池的领域。具体地，本发明涉及用于锂离子电池的粘结剂组合物。

背景技术：

1、在过去的数十年中，锂离子电池(libs)由于其优异的能量密度、循环寿命和高放电能力，在各种应用尤其是消费类电子产品中被广泛应用。由于电动车辆(ev)和电网储能的市场快速发展，高性能、低成本的libs目前为大规模储能设备提供了最有前景的选择之一。

2、通常，通过将有机基浆料浇铸到金属集流体上来制造锂离子电池电极。该浆料包含在有机溶剂中含有的电极活性材料、导电碳和粘结剂。粘结剂提供良好的电化学稳定性，在电极制备过程中将电极活性材料固定在一起并将其粘附到集流体上。聚偏二氟乙烯(pvdf)是商用锂离子电池工业中最常用的粘结剂之一。然而pvdf在水中不溶解，只能溶解在一些特定的有机溶剂中，例如n-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)，其易燃且有毒，因此需要特殊的处理。

3、在干燥过程中必须安装nmp回收系统以回收nmp蒸气。这将在制造过程中产生高额成本，因为它需要大量的资金投入。本发明优选使用较便宜和更环境友好的溶剂，例如水性溶剂，最常见的是水，因为它能减少回收系统的大量投资成本。

4、鉴于这样的问题，已经尝试使用更环境友好的水溶性粘结剂材料取代传统的pvdf，或利用pvdf作为电极浆料粘结剂的已知优势，而不使用在制造过程中需要特定回收处理的有机溶剂。

5、已知的水性粘结剂例如羧甲基纤维素(cmc)和丁苯橡胶(sbr)仅表现出有限的粘结能力和不良的循环寿命。特别地，sbr在调节粘结剂粘度时需要增稠剂。进一步地，sbr表现出高的可膨胀性和不良的团聚特性，导致不均匀的分散、高电极电阻和差性能。此外，在电池内，阴极处于高电压。包括sbr在内的大多数橡胶仅在阳极的低电压下稳定而会在高电压下分解。因此，特别是在阴极内，它们的应用受到一定的限制。

6、欧洲专利申请公开号ep2555293b1公开了一种用于含锂离子的电化学电池的水基电极浆料。该浆料包含在水性溶液中的pvdf、sbr与聚丙烯酸(paa)和cmc中至少一者的组合，以及一种电化学活性材料。所提出的发明试图将pvdf与水基浆料结合，使处理更容易和减少环境污染并降低成本，同时保持pvdf作为粘结剂的已知的化学和电化学优点，即电化学稳定性、使用寿命稳定性、粘结剂含量降低从而实现更高的倍率等。尽管基于提出的发明可以制备不含有机溶剂的浆料，然而浆料仍然含有含氟的粘结剂材料。pvdf是高度氟化的，并且当受到热分解时是有毒的，这对人体和环境健康造成风险。

7、鉴于上文，总是有用于锂离子电池的水基粘结剂组合物的需要，其表现出优异的粘附能力和高的电化学稳定性，并在阴极浆料的制备中保持这种性质，从而有助于优异的电池电化学性能。

技术实现思路

1、通过本发明所公开的各个方面和实施方式满足了前述需求。本发明提供一种用于二次电池电极的粘结剂组合物，其包含共聚物和分散介质，其中该共聚物包含衍生自含有羧酸基团的单体的结构单元(a)、衍生自含有酰胺基团的单体的结构单元(b)和衍生自含有腈基基团的单体的结构单元(c)，而该粘结剂组合物具有改善的粘结能力。此外，包含使用本发明所公开的粘结剂组合物制备的阴极的电池表现出优异的电化学性能。

技术特征：

1.一种用于二次电池电极的粘结剂组合物，其包含共聚物，其中所述共聚物包含衍生自含有羧酸基团的单体的结构单元(a)、衍生自含有酰胺基团的单体的结构单元(b)和衍生自含有腈基基团的单体的结构单元(c)，其中，

2.一种用于二次电池电极的粘结剂组合物，其包含共聚物，其中所述共聚物包含衍生自含有羧酸基团的单体的结构单元(a)、衍生自含有酰胺基团的单体的结构单元(b)和衍生自含有腈基基团的单体的结构单元(c)，其中，

3.根据权利要求1或2所述的粘结剂组合物，其中所述该二次电池是锂离子电池。

4.根据权利要求1或2所述的粘结剂组合物，其中基于所述粘结剂组合物中的所述共聚物中的单体单元的总摩尔数，在所述共聚物中衍生自含有羧酸基团的单体的结构单元(a)与衍生自含有酰胺基团的单体的结构单元(b)之和占的比例是按摩尔计18％至35％。

5.根据权利要求1或2所述的粘结剂组合物，其中在所述共聚物中衍生自含有腈基基团的单体的结构单元(c)与衍生自含有羧酸基团的单体的结构单元(a)和衍生自含有酰胺基团的单体的结构单元(b)之和的摩尔比是1.5至4。

6.根据权利要求1或2所述的粘结剂组合物，其中在所述共聚物中衍生自含有腈基基团的单体的结构单元(c)和衍生自含有羧酸基团的单体的结构单元(a)之和与衍生自含有酰胺基团的单体的结构单元(b)的摩尔比是5至15。

7.根据权利要求1或2所述的粘结剂组合物，其中所述衍生自含有羧酸基团的单体的结构单元(a)包含羧酸基团和羧酸盐基团的组合，其中在共聚物中羧酸基团与羧酸盐基团的摩尔比是约0至约0.25。

8.根据权利要求1或2所述的粘结剂组合物，其中所述衍生自含有羧酸基团的单体的结构单元(a)包含羧酸基团和羧酸盐基团的组合，其中在共聚物中羧酸基团与羧酸盐基团的摩尔比是约0至约0.05。

9.根据权利要求1或2所述的粘结剂组合物，其中所述粘结剂组合物的电解质溶胀率是2％至4％。

10.根据权利要求1或2所述的粘结剂组合物，其中所述粘结剂组合物与所述集流体之间的粘附强度是2n/cm至4n/cm。

11.一种用于二次电池的电极，其包含电极活性材料、导电剂以及根据权利要求1至10中任一项所述的粘结剂组合物。

12.根据权利要求11所述的电极，其中所述集流体与所述电极层之间的剥离强度在1.0n/cm至8.0n/cm的范围内。

13.根据权利要求11所述的电极，其中电极活性材料选自由licoo2、linio2、linixmnyo2、li1+znixmnyco1-x-yo2、linixcoyalzo2、liv2o5、litis2、limos2、limno2、licro2、limn2o4、li2mno3、lifeo2、lifepo4及其组合构成的群组，其中各个x独立地为0.2至0.9；各个y独立地为0.1至0.45；和各个z独立地为0至0.2。

技术总结一种用于二次电池电极的水性粘结剂组合物，其包含共聚物和分散介质，其中该共聚物包含衍生自含有羧酸基团的单体的结构单元(a)、衍生自含有酰胺基团的单体的结构单元(b)和衍生自含有腈基基团的单体的结构单元(c)，该水性粘结剂组合物具有改善的粘结能力。此外，包含使用本文所公开的粘结剂组合物所制备的阴极的电池表现出优异的电化学性能。技术研发人员：何锦镖,江英凯,邱洪科受保护的技术使用者：广东省皓智科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/11