[发明专利]电极合剂用粘结剂及含该粘结剂的二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种电极合剂用粘结剂及含该粘结剂的二次电池。

背景技术

二次电池可以反复充电、体型小且易于实现大容量化，代表性的有镍氢(Ni-MH)电池、锂(Li)电池及锂离子(Li-ion)电池。

其中锂离子电池的正极活性物质采用锂-过渡金属氧化物，负极活性物质采用碳或碳复合物，使用含氢氧基、氮基、磺酸基等的至少一种有机溶剂中溶解锂盐得到的液体电解质，当锂离子在正极与负极间移动时产生电动势，以实现充放电。

上述锂离子电池中正极及负极等电极因电池种类而有所差异，但都是通过混合由锂-过渡金属氧化物及碳构成的活性物质、由聚偏二氟乙烯(PVDF；polyvinylidene fluoride)构成的粘结剂及由N-甲基2-吡咯烷酮(NMP；N-methyl-2-pyrrolidone)构成的有机溶剂、由碳构成的导电剂(正极的情况)来制备浆料，然后将其涂敷在由铝(Al)箔及铜(Cu)箔构成的基材上并再次进行干燥及辊轧，切割成预定大小，通过以上工序制造上述锂离子电池。

制造上述电极时所使用的粘结剂具有优异的高效率充、放电特性，但由于粘结力差，因此出现活性物质脱离的现象，降低电池寿命。

为解决上述问题，美国专利US 5,380,606号公开了一种电极粘结剂，是包括聚酰胺酸(polyamic acid)、聚酰胺树脂(polyamide resin)、聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone)及羟烷基纤维素(hydroxyalkylcellulose)中至少一种聚合物的粘结剂，能够提高电池寿命及可靠性。

但上述混合粘结剂需要在200至400℃下进行高温处理，以去除干燥极板时添加的聚酰胺酸，因此具有工序运行复杂、热处理时电极物性改变的问题。

另外，用于制造二次电池电极的高粘结力的粘结剂有丁苯橡胶(SBR；styrene butadiene rubber)。虽然该物质粘结力强，但辊轧率差，因此会出现回弹现象，在电极充放电时体积膨胀造成活性物质脱落，因此缩短电池寿命。

另外，羧甲基纤维素钠(sodium Carboxymethyl cellulose，以下称为‘CMC’)是易溶于水且易分散、电化学稳定性、有机溶剂不溶性、具有足够粘结力的环保粘结剂。

但是现在上述羧甲基纤维素钠由日本和美国等国家开发，占世界市场绝大份额，而韩国则完全依赖于进口。

因此本发明的发明人找到了一种以特定组合构成的粘结剂及其制备方法并完成了发明，该粘结剂电化学性能稳定、不溶于电池内的有机溶剂、其粘结力足以将活性物质牢牢地粘结在基材上。

发明内容

技术问题

为解决上述现有技术问题，本发明提供一种扩大电极合剂内导电剂的分散性，增大电极的电解液吸湿性，从而能够提高成品电池的初始容量、循环特性等电池特性的具有新配比的电极合剂用CMC。

本发明提供一种包含所述电极合剂用CMC的二次电池电极。

技术方案

为达成上述目的，本发明提供一种扩大电极合剂内导电剂的分散性，增大电极的电解液吸湿性，从而能够提高成品电池的初始容量、循环特性等电池特性的具有新配比的电极合剂用CMC的制备方法。

本发明提供一种通过上述方法制备的重均分子量(Mw)为800,000至900,000的电极合剂用CMC。

本发明提供一种特征为包括所述电极合剂用CMC的二次电池电极。

本发明的粘结剂是二次电池的电极合剂用粘结剂，其特征为重均分子量(Mw)是800,000至900,000。

本发明的粘结剂是二次电池的电极合剂用粘结剂，其特征为取代度是1至2，水溶液1重量％时的粘度为250至300cps，通过ICP分析测得的金属离子的含量为150至250ppm。

以下对本发明进行详细说明。

本发明的电极合剂用CMC提供一种包括重均分子量(Mw)为1,000,000至5,000,000的天然纤维素1至40重量％、异丙醇(IPA；isopropanol)及乙醇混合醇10至80重量％、氢氧化钠1至30重量％、氯乙酸(MCA)1至30重量％的电极合剂用CMC组合物。

本发明中所述天线纤维素可采用棉浆及木浆的混合浆，所述棉浆及木浆的混合比是重量比，所述重量比优选1:1，但不限于此。