锂二次电池用粘合剂以及使用其的锂二次电池用电极的制作方法

本发明涉及一种锂二次电池用粘合剂及使用其的锂二次电池用电极。具体而言，本发明涉及包含用丙烯酸类聚合物改性的聚四氟乙烯的锂二次电池用粘合剂及使用其的锂二次电池用电极。本申请要求于2022年9月15日递交的韩国专利申请no.10-2022-0116479的优先权权益，其全部内容作为本说明书的一部分并入。

背景技术：

1、随着技术的发展和移动设备需求的增加，对作为能源的二次电池的需求也在迅速增加。在二次电池中，能量密度和电压高、循环寿命长且自放电率低的锂二次电池已被广泛应用于商业领域。

2、在锂二次电池用电极的制造过程中，将电极活性材料、导电材料和粘合剂混合以制备包含电极活性材料的混合物。将混合物施涂到电极集流体上后，使用诸如轧辊等设备对混合物进行加压，以制成电极。当诸如聚四氟乙烯(ptfe)等粘合剂被辊压时，由于在与轧辊接触的表面周围施加了剪切力，会发生纤维化。这种纤维化是沿着轧辊前进的方向(机器方向(md))进行的，相对而言，主要是在电极表面的粘合剂周围形成的。尽管粘合剂已纤维化，但电极中的电极活性材料、导电材料和粘合剂仍以小颗粒的形式存在，因此电极可能缺乏耐久性。电极的耐用性关系到电极的使用寿命，而电极的使用寿命会直接影响电池的性能。

3、随着使用者对高能量密度二次电池需求的快速增长，相关技术领域一直在研究更厚的电极(厚膜电极)。常规的电极制造方法是湿法涂覆含有电极活性材料的浆料，其中在干燥过程中导电材料和粘合剂迁移到涂层的顶部，因此，在增加电极厚度的同时保持制造电极的质量并不容易，原因在于较差的导电性以及集流体和电极活性材料之间的粘附力低。除非最大程度地发挥纤维化粘合剂的功能，否则，即使是以干法制造电极的新方法也缺乏电极活性材料颗粒、导电材料和粘合剂之间的粘附力，因此难以制造具有高厚度的耐用电极。

4、因此，本发明的发明人经过不断研究完成了本发明，即在使用干法的同时通过提高粘合剂的功能来制造耐用厚膜电极的方法。

5、[现有技术文献]

6、[专利文献]

7、(专利文献1)韩国专利申请no.10-2014-0136952

技术实现思路

1、技术问题

2、本发明旨在提供一种包含用丙烯酸类聚合物改性的聚四氟乙烯的锂二次电池用粘合剂及使用其的锂二次电池用电极，所述粘合剂易于处理，并且可以在施用后提高电池的功能。

3、技术方案

4、根据本发明的第一方面，提供了一种锂二次电池用粘合剂，其包含具有涂覆有丙烯酸类聚合物的聚四氟乙烯结构的复合颗粒。

5、在本发明的一个实施方式中，所述复合颗粒的平均粒径为0.01μm至2μm。

6、在本发明的一个实施方式中，所述丙烯酸类聚合物是包含丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯或其组合的单体的聚合物，并且其中所述烷基是具有1至10个碳原子的烷基。

7、在本发明的一个实施方式中，所述丙烯酸类聚合物的玻璃化转变温度为60℃至150℃。

8、在本发明的一个实施方式中，所述丙烯酸类聚合物的重均分子量为10,000g/mol至300,000g/mol。

9、在本发明的一个实施方式中，所述丙烯酸类聚合物是基于所述单体的总重量包含40重量％至90重量％的甲基丙烯酸甲酯的单体的共聚物。

10、在本发明的一个实施方式中，所述丙烯酸类聚合物是包含甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸正丁酯的单体的共聚物。

11、在本发明的一个实施方式中，基于所述复合颗粒的总重量，所述丙烯酸类聚合物以5重量％至40重量％的量涂覆在聚四氟乙烯上。

12、在本发明的一个实施方式中，基于100重量份的甲基丙烯酸甲酯，所述丙烯酸正丁酯的含量为10重量份至60重量份。

13、在本发明的一个实施方式中，所述单体还包含丙烯酸或甲基丙烯酸。

14、在本发明的一个实施方式中，基于所述单体的总重量，所述丙烯酸或甲基丙烯酸的含量为0.1重量％至40重量％。

15、在本发明的一个实施方式中，所述聚四氟乙烯的标准比重(ssg)为2.3以下。

16、根据本发明的第二方面，提供了一种锂二次电池用电极，其通过以下方式制备：将上述粘合剂、电极活性材料和导电材料混合，然后将它们压制。

17、在本发明的一个实施方式中，基于所述粘合剂、所述电极活性材料和所述导电材料的总重量，所述电极中的所述粘合剂的含量为0.1重量％至10重量％。

18、发明效果

19、通过用丙烯酸类聚合物对聚四氟乙烯进行改性，本发明的一个实施方式的锂二次电池用粘合剂可以解决诸如在常规粘合剂处理时可能发生的凝集等问题。

20、另外，使用所述粘合剂制备的电极具有优异的物理性质，例如低厚度偏差和高抗张强度，并且当将所述电极应用于电池时，可以改善电池的性能，例如容量保持率。

技术特征：

1.一种锂二次电池用粘合剂，其包含复合颗粒，所述复合颗粒具有涂覆有丙烯酸类聚合物的聚四氟乙烯结构。

2.如权利要求1所述的粘合剂，其中，所述复合颗粒的平均粒径为0.01μm至2μm。

3.如权利要求1所述的粘合剂，其中，所述丙烯酸类聚合物是包含丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯或其组合的单体的聚合物，并且

4.如权利要求1所述的粘合剂，其中，所述丙烯酸类聚合物的玻璃化转变温度为60℃至150℃。

5.如权利要求1所述的粘合剂，其中，所述丙烯酸类聚合物的重均分子量为10000g/mol至300000g/mol。

6.如权利要求3所述的粘合剂，其中，所述丙烯酸类聚合物是基于所述单体的总重量包含40重量％至90重量％的甲基丙烯酸甲酯的单体的共聚物。

7.如权利要求6所述的粘合剂，其中，所述丙烯酸类聚合物是包含甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸正丁酯的单体的共聚物。

8.如权利要求1所述的粘合剂，其中，基于所述复合颗粒的总重量，所述丙烯酸类聚合物以5重量％至40重量％的量涂覆在聚四氟乙烯上。

9.如权利要求7所述的粘合剂，其中，基于100重量份的甲基丙烯酸甲酯，所述丙烯酸正丁酯的含量为10重量份至60重量份。

10.如权利要求6所述的粘合剂，其中，所述单体还包含丙烯酸或甲基丙烯酸。

11.如权利要求10所述的粘合剂，其中，基于所述单体的总重量，所述丙烯酸或甲基丙烯酸的含量为0.1重量％至40重量％。

12.如权利要求1所述的粘合剂，其中，所述聚四氟乙烯的标准比重(ssg)为2.3以下。

13.一种锂二次电池用电极，其通过以下方式制备：将权利要求1所述的粘合剂、电极活性材料和导电材料混合，然后将它们压制。

14.如权利要求13所述的电极，其中，基于所述粘合剂、所述电极活性材料和所述导电材料的总重量，所述电极中的所述粘合剂的含量为0.1重量％至10重量％。

技术总结本发明提供了一种锂二次电池用粘合剂，其包含具有涂覆有丙烯酸类聚合物的聚四氟乙烯结构的复合颗粒。本发明的一个实施方式的锂二次电池用粘合剂不仅可以解决诸如在常规粘合剂处理时可能发生的凝集等问题，并且在制造电极时也具有优异的物理性质，例如低厚度偏差和高抗张强度。另外，包含这些电极的电池具有改善的如容量保持率等电池性能。技术研发人员：金泰坤,金明洙,全成奘,姜多炫,朴成一,金法成,李忠炫,宋旼相受保护的技术使用者：株式会社LG新能源技术研发日：技术公布日：2024/10/10