[发明专利]锂-硫二次电池正极用丙烯酸类粘合剂

说明书

本发明涉及一种锂‑硫二次电池正极用粘合剂以及含有所述粘合剂的组合物。本发明的粘合剂使正极活性材料对电解质具有优异的抵抗性。

技术领域

本发明主张基于2015年10月29日提交的韩国专利申请10-2015-0151132号的优先权的权益，通过参考将其内容以其完整形式并入本文中。

本发明涉及锂-硫二次电池正极用丙烯酸类粘合剂、其组合物、锂-硫二次电池正极及其用途。

背景技术

随着二次电池的应用领域扩展到电动车辆(EV)或能量存储系统(ESS)等，锂离子二次电池已达到了具有相对低重量比能量存储密度(～250Wh/kg)的极限情况。

在能够实现高能量密度的下一代二次电池技术中，与其他技术相比，锂-硫二次电池作为高商业化潜力而引起关注。

锂-硫二次电池是指使用硫作为正极活性材料并使用锂金属作为负极活性材料的电池系统。

当锂-硫二次电池放电时，正极中的硫接收电子并被还原，并且负极中的锂被氧化和离子化。硫还原反应是其中硫-硫(S-S)键接受两个电子并转化为硫阴离子形式的过程，其中因氧化而形成的锂离子通过电解质转移到正极以与离子化的硫形成盐。

放电之前的硫具有环状S₈结构，并且通过还原反应转化为多硫化锂(LiS_x)，其中多硫化锂(LiS_x)以逐步的方式被还原并最终变成硫化锂(Li₂S)。

通过这种电化学反应的理论能量密度是2500Wh/kg，其是锂离子电池的10倍。

尽管锂-硫二次电池具有这种优点，但仍存在许多问题，如多硫化锂的溶解度高、寿命特性和输出特性低、硫的导电性差以及由于使用锂金属而导致稳定性差。

在一个实例中，多硫化锂(LiS_x)容易溶解在电解质中，从而由于重复充电和放电引起的活性硫的损失以及由此引起的循环特性的劣化被认为是锂-硫二次电池要解决的最大难题。

为了解决上述问题，已经提出了：制造作为多孔体的电极然后在多孔体内负载硫以抑制对于电解质的溶解可能性的技术；将能够吸附多硫化物的物质引入电极的技术；或利用多硫化物亲水性的技术等。

然而，仍然需要对具有优异电化学性能并同时有效防止多硫化锂(LiS_x)的不期望的溶解的锂-硫二次电池进行持续研究。

发明内容

技术问题

本发明提供一种通过有效防止正极活性材料的溶解而具有优异的循环特性的锂-硫二次电池正极用丙烯酸类粘合剂。

另外，本发明提供一种用于形成锂-硫二次电池用正极的活性层的组合物，所述组合物保持导电材料的二次结构并具有优异的电化学性能。

此外，本发明提供一种锂-硫二次电池用正极、以及包含所述正极的二次电池，所述锂-硫二次电池用正极具有包含这种丙烯酸类粘合剂的活性层。

技术方案

本发明涉及一种锂-硫二次电池正极用粘合剂以及包含所述粘合剂的组合物。

根据本发明的锂-硫二次电池正极用粘合剂可以在所述粘合剂内包含单体的聚合单元，其与正极活性材料相互作用并且有效防止正极活性材料、特别是多硫化锂(LiS_x)溶于电解质中，所述多硫化锂(LiS_x)是由正极中的硫的还原而形成的。

另外，本发明提供具有优异的导电材料分散性的丙烯酸类粘合剂，所述丙烯酸类粘合剂允许在制备活性层的组合物中使用更大量的导电材料并因此获得更好的电化学性能。