[发明专利]用于二次电池的粘合剂以及包含该粘合剂的二次电池

说明书

本发明提供一种用于二次电池电极的具有芯‑壳结构的粘合剂，以及包括该粘合剂的二次电池，其中，所述芯包括SBR(苯乙烯‑丁二烯橡胶)，并且所述壳包括选自共轭二烯单体、(甲基)丙烯酸酯单体、丙烯酸酯单体、乙烯基单体、腈单体和烯键式不饱和羧酸单体中的至少两种单体的共聚物，以及向SBR颗粒的表面提供结合力的官能团。所述粘合剂提供优异的粘合力和弹性，因此改善包括该粘合剂的二次电池的性能。

技术领域

本发明涉及一种用于二次电池电极的粘合剂。尤其是，本发明涉及一种用于二次电池电极的具有芯-壳结构的粘合剂，其中，所述芯包含苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)，所述壳包含选自基于共轭二烯的单体、基于(甲基)丙烯酸酯的单体、基于丙烯酸酯的单体、基于乙烯基的单体、基于腈的单体和烯键式不饱和羧酸单体中的两种或更多种单体的共聚物，并且所述粘合剂包含一种向SBR颗粒的表面提供结合能力的官能团。

背景技术

根据化石燃料的使用的快速增加，替代能源或清洁能源的需求正在增加。因此，人们非常积极地研究发电和电化学电储存的领域。

作为使用电化学能源的电化学装置的代表例子，目前正使用二次电池，并且其用途逐渐扩大。

近来，由于便携装置(如手提电脑，移动电话、便携式照相机等)的技术持续发展，且因此这样的需求持续增加，所以对作为能源的二次电池的需求正快速增加。在这些二次电池中，已经进行对具有高能量密度、高操作电势，长循环寿命和低自放电率的锂二次电池的研究，并且所述锂二次电池已商品化供应并且被广泛使用。

此外，由于对环境问题的关注正在增加，所以正在进行能够代替使用化石燃料的(其为空气污染的主要原因之一)的车(如汽油车、柴油车等)的电动汽车、混合动力电动汽车等的研究。作为电动汽车、混合动力电动汽车等的能源，主要使用镍-金属氢化物二次电池。但是，正积极进行具有高能量密度和高放电电压的锂二次电池的研究，并且一些锂二次电池已商品化供应。

常规的典型锂二次电池使用石墨作为负极的活性材料，并且其充电和放电通过将正极的锂离子嵌入负极和从负极脱嵌的过程重复而进行。尽管根据电极活性材料的种类，电池的理论容量存在差异，通常电池的充电/放电容量随充电/放电循环数的增加而降低。

该现象的主要原因是，由于在所述电极活性材料之间和/或在所述电极活性材料和集流体之间的分离，而未充分实现电极活性材料的功能，这是由在电池的反复充电/放电循环期间发生的电极的体积变化引起的。进一步地，由于在所述嵌入和脱嵌的过程期间所述嵌入到负极中的锂离子并未从负极正常释放出，因而负极的活性点随着充电/放电循环数增加而降低。因此，充电/放电循环数的进一步增加还导致电池的充电/放电容量的降低和寿命特征的恶化。

因此，在本领域中急需研究一种粘合剂和一种电极材料，其可具有强粘合强度，以便当制造电极时防止电极活性材料组分之间的分离或电极活性物质和集流体之间的分离，并且可具有强物理性能，以便通过控制由于反复充电/放电导致的电极活性材料的体积扩张从而实现电极的结构稳定性，并且，因此，增强电池性能。

一种常规的基于溶剂的粘合剂，即，聚偏1,1-二氟乙烯(PVdF)，不满足该需要，并且因此，近来，已经提出使用通过由苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)的水相聚合制备乳胶微粒并混合所述乳胶微粒与中和剂等而制备的粘合剂的方法，并且已商品化供应。这些粘合剂是环境友好的并且是以少量使用的，因此可增加电池容量。但是，虽然由于橡胶弹性还显示出改善的粘合耐久性的情况，但是并没显示出显著改善的粘合强度的情况。

因此，急需开发一种增强电池的循环特征、赋予电极结构稳定性并具有高粘合强度的粘合剂。

发明内容

技术问题

本发明旨在提出上述相关领域的问题并实现已长期探索的技术目标。