[發明專利]用于制備鋰硫二次電池用正極的粘結劑和使用其制備正極的方法

有效

• 申請號: 201880059169.0
• 申請日: 2018-09-18
• 公開（公告）號: CN111095633B
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發明（設計）人: 李忠炫;金暻梧;梁斗景;尹圣琇
• 申請（專利權）人: 株式會社LG新能源
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/13;H01M10/052
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 王海川;陳海濤

本發明涉及一種用于制備鋰硫二次電池的正極的粘結劑和使用所述粘結劑制備正極的方法。所述粘結劑包含丙烯酸類聚合物，并且丙烯酸類聚合物包含羥苯基類單體聚合單元或二硫化物類單體聚合單元。羥苯基類單體聚合單元在丙烯酸類聚合物中的含量為1重量％至20重量％，且二硫化物類單體聚合單元在丙烯酸類聚合物中的含量為1重量％至20重量％。

技術領域

本申請要求基于2017年9月29日提交的韓國專利申請第10-2017-0127682號和2018年9月14日提交的韓國專利申請第10-2018-0110347號的優先權的權益，所述申請的全部內容通過引用并入本文中。

本發明涉及一種用于制備鋰硫二次電池的正極的粘結劑和使用其制備正極的方法。更具體地，本發明涉及用于制備鋰硫二次電池的正極的粘結劑，所述粘結劑包含含有羥苯基類單體聚合單元或二硫化物類單體聚合單元的丙烯酸類聚合物；和使用所述粘結劑制造正極的方法。

背景技術

隨著二次電池的應用領域擴展到電動車輛(EV)和儲能系統(ESS)，重量能量儲存密度較低(～250Wh/kg)的鋰離子二次電池正面臨在此類產品上的應用限制。或者，由于鋰硫二次電池可以實現理論上高的重量能量儲存密度(～2600Wh/kg)，因此作為下一代二次電池技術引起了人們的關注。

鋰硫二次電池系統是使用具有S-S鍵(硫-硫鍵)的含硫材料作為正極活性材料并且使用鋰金屬作為負極活性材料的電池系統。作為正極活性材料的主要材料的硫在自然界是非常豐富的。而且，硫具有低毒性，并且具有低原子量。

在鋰硫二次電池中，在對電池放電時，作為負極活性材料的鋰在放出電子的同時被氧化而由此離子化，而作為正極活性材料的含硫材料在接受電子的同時被還原。此時，鋰的氧化反應是鋰金屬放出電子并轉化為鋰陽離子形式的過程。另外，硫的還原反應是S-S鍵接受兩個電子并轉化為硫陰離子形式的過程。由鋰的氧化反應產生的鋰陽離子通過電解質轉移到正極，并與由硫的還原反應產生的硫陰離子結合而形成鹽。具體而言，放電前的硫具有環狀S₈結構，其通過還原反應轉化為多硫化鋰(LiS_x)。當多硫化鋰被完全還原時，會生成硫化鋰(Li₂S)。

盡管鋰硫二次電池具有高能量存儲密度的優點，但是在實際應用中存在許多問題。具體地，可能存在用作負極的鋰金屬不穩定的問題、正極電導率低的問題、在制備電極時含硫材料升華的問題、以及在重復充電/放電過程中含硫材料損失的問題。特別地，為了使鋰硫二次電池商業化，當在放電過程中由正極產生的多硫化鋰在充電過程中遷移到負極的鋰金屬表面并被還原時引起的正極中含硫材料溶出的問題是必須被克服的問題。

在本領域中已經進行了各種嘗試來抑制這種含硫材料的溶出。其實例可以包含向正極混合物中添加具有吸附硫的性質的添加劑的方法，用包含涂布元素的氫氧化物基團、涂布元素的羥基氧化物基團、涂布元素的氧碳酸鹽基團或涂布元素的羥基碳酸鹽基團的物質處理硫的表面的方法，以及制備納米結構的碳材料并將多硫化鋰限于其中的方法。

然而，在添加添加劑的情況下，存在導電性劣化和發生副反應的風險的問題。在表面處理技術的情況下，存在在處理工序中活性材料損失的缺點，并且從成本的角度來看這是不優選的。在碳納米結構的情況下，存在制備復雜的缺點。

另外，這些常規技術具有不能大幅改善鋰硫二次電池的容量和循環特性的問題。

[現有技術文獻]

[專利文獻]

(專利文獻1)韓國專利未決公開第10-2015-0093874號

發明內容

技術問題