[發明專利]電極合劑用粘結劑及含該粘結劑的二次電池

有效

• 申請號: 201380020844.6
• 申請日: 2013-09-03
• 公開（公告）號: CN104302671B
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 李元敏;李秉燮;張明錫;安秉華;鄭善玉
• 申請（專利權）人: GL化學株式會社
• 主分類號: C08B11/12
• 分類號: C08B11/12;H01M4/62;H01M10/052
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司11205
• 代理人: 臧建明

技術領域

本發明涉及一種電極合劑用粘結劑及含該粘結劑的二次電池。

背景技術

二次電池可以反復充電、體型小且易于實現大容量化，代表性的有鎳氫(Ni-MH)電池、鋰(Li)電池及鋰離子(Li-ion)電池。

其中鋰離子電池的正極活性物質采用鋰-過渡金屬氧化物，負極活性物質采用碳或碳復合物，使用含氫氧基、氮基、磺酸基等的至少一種有機溶劑中溶解鋰鹽得到的液體電解質，當鋰離子在正極與負極間移動時產生電動勢，以實現充放電。

上述鋰離子電池中正極及負極等電極因電池種類而有所差異，但都是通過混合由鋰-過渡金屬氧化物及碳構成的活性物質、由聚偏二氟乙烯(PVDF；polyvinylidene fluoride)構成的粘結劑及由N-甲基2-吡咯烷酮(NMP；N-methyl-2-pyrrolidone)構成的有機溶劑、由碳構成的導電劑(正極的情況)來制備漿料，然后將其涂敷在由鋁(Al)箔及銅(Cu)箔構成的基材上并再次進行干燥及輥軋，切割成預定大小，通過以上工序制造上述鋰離子電池。

制造上述電極時所使用的粘結劑具有優異的高效率充、放電特性，但由于粘結力差，因此出現活性物質脫離的現象，降低電池壽命。

為解決上述問題，美國專利US 5,380,606號公開了一種電極粘結劑，是包括聚酰胺酸(polyamic acid)、聚酰胺樹脂(polyamide resin)、聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone)及羥烷基纖維素(hydroxyalkylcellulose)中至少一種聚合物的粘結劑，能夠提高電池壽命及可靠性。

但上述混合粘結劑需要在200至400℃下進行高溫處理，以去除干燥極板時添加的聚酰胺酸，因此具有工序運行復雜、熱處理時電極物性改變的問題。

另外，用于制造二次電池電極的高粘結力的粘結劑有丁苯橡膠(SBR；styrene butadiene rubber)。雖然該物質粘結力強，但輥軋率差，因此會出現回彈現象，在電極充放電時體積膨脹造成活性物質脫落，因此縮短電池壽命。

另外，羧甲基纖維素鈉(sodium Carboxymethyl cellulose，以下稱為‘CMC’)是易溶于水且易分散、電化學穩定性、有機溶劑不溶性、具有足夠粘結力的環保粘結劑。

但是現在上述羧甲基纖維素鈉由日本和美國等國家開發，占世界市場絕大份額，而韓國則完全依賴于進口。

因此本發明的發明人找到了一種以特定組合構成的粘結劑及其制備方法并完成了發明，該粘結劑電化學性能穩定、不溶于電池內的有機溶劑、其粘結力足以將活性物質牢牢地粘結在基材上。

發明內容

技術問題

為解決上述現有技術問題，本發明提供一種擴大電極合劑內導電劑的分散性，增大電極的電解液吸濕性，從而能夠提高成品電池的初始容量、循環特性等電池特性的具有新配比的電極合劑用CMC。

本發明提供一種包含所述電極合劑用CMC的二次電池電極。

技術方案

為達成上述目的，本發明提供一種擴大電極合劑內導電劑的分散性，增大電極的電解液吸濕性，從而能夠提高成品電池的初始容量、循環特性等電池特性的具有新配比的電極合劑用CMC的制備方法。

本發明提供一種通過上述方法制備的重均分子量(Mw)為800,000至900,000的電極合劑用CMC。

本發明提供一種特征為包括所述電極合劑用CMC的二次電池電極。

本發明的粘結劑是二次電池的電極合劑用粘結劑，其特征為重均分子量(Mw)是800,000至900,000。

本發明的粘結劑是二次電池的電極合劑用粘結劑，其特征為取代度是1至2，水溶液1重量％時的粘度為250至300cps，通過ICP分析測得的金屬離子的含量為150至250ppm。

以下對本發明進行詳細說明。

本發明的電極合劑用CMC提供一種包括重均分子量(Mw)為1,000,000至5,000,000的天然纖維素1至40重量％、異丙醇(IPA；isopropanol)及乙醇混合醇10至80重量％、氫氧化鈉1至30重量％、氯乙酸(MCA)1至30重量％的電極合劑用CMC組合物。

本發明中所述天線纖維素可采用棉漿及木漿的混合漿，所述棉漿及木漿的混合比是重量比，所述重量比優選1:1，但不限于此。