[发明专利]用于锂离子储电器件的电极粘结剂浆料组合物

说明书

本发明提供了浆料组合物，其包含：包含分散于液体介质中的聚合物的粘结剂，该聚合物包括含氟聚合物；粘附促进剂；和电化学活性材料或导电剂的至少一种。本发明还提供了电极和储电器件。

发明领域

本发明涉及制造用于储电器件，例如电池的电极的含氟聚合物，例如聚偏二氟乙烯(PVDF),浆料组合物。

发明背景

电子行业中有一种趋势是生产由更小型和更轻型电池驱动的较小型器件。具有负电极--例如碳质材料和正电极--例如锂金属氧化物的电池可以提供相对高的功率和低的重量。

聚偏二氟乙烯，由于其优异的耐电化学性，而被发现是用于形成用于储电器件中的电极的有用的粘结剂。典型地，聚偏二氟乙烯溶于有机溶剂中，并且电极材料(即电化学活性化合物和通常为导电材料例如碳质材料)与PVDF溶液合并以形成浆料，该浆料施加到金属箔或网以形成电极。

有机溶剂的作用是溶解PVDF从而在蒸发有机溶剂时提供在电极材料颗粒与金属箔或网之间良好的粘附性。目前，选择的有机溶剂为N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)。溶于NMP的PVDF粘结剂提供了电极组合物中所有活性成分的优异的粘附性和贯通性(interconnectivity)。粘结的成分能够容忍在充放电循环期间的大体积的膨胀和收缩，而不会损失电极内的贯通性。电极中活性成分的贯通性在电池性能中是极其重要的，特别是在充放电循环期间，因为电子必须移动跨越电极，并且锂离子移动性需要电极内颗粒之间的贯通性。

不幸的是，NMP是一种有毒材料并存在健康和环境问题。期望替换作为用于PVDF粘结剂的溶剂的NMP。然而，NMP在溶解PVDF方面有其比较独特的能力，而PVDF在其他有机溶剂中几乎不溶。

为了在电极形成工艺中在除了NMP之外的有机溶剂中有效地利用PVDF组合物，PVDF必须分散于该溶剂中。然而，分散必须与目前的制造实践兼容并提供中间体和最终产物的期望的性质。一些常用标准包括：a)含氟聚合物分散体的稳定性，具有足够的存储寿命，b)在将电化学活性和/或导电粉末与该分散体掺混后的浆料稳定性，c)有助于良好的施用性质的浆料的适当的粘度，和d)足够的电极内的贯通性。

还考虑了水基PVDF分散体，但所得电极涂层经常显示出与溶剂基型相比降低的剥离强度。

因此，本发明的目的是提供稳定的PVDF分散体，其具有用于制备形成电极的组合物的良好施用性质，该组合物能够制造用于电池和其它储电器件的具有贯通性和令人满意的剥离强度的高品质电极，避免前述与使用N-甲基-2-吡咯烷酮相关的缺点。

发明概述

本发明提供了浆料组合物，其包含电化学活性材料；包含分散于液体介质中的聚合物的粘结剂，该聚合物包括含氟聚合物；和粘附促进剂。

本发明还提供了浆料组合物，其包含导电剂；包含分散于液体介质中的聚合物的粘结剂，该聚合物包括含氟聚合物；和粘附促进剂。

本发明进一步提供了电极，其包含集流体；和在该集流体上形成的膜，其中该膜由浆料组合物沉积而得，该浆料组合物包含：电化学活性材料；导电剂；包含分散于液体介质中的聚合物的粘结剂，该聚合物包括含氟聚合物；和粘附促进剂。

本发明还提供了储电器件，其包含电极，该电极包含集流体，和在该集流体上形成的膜，其中该膜由浆料组合物沉积而得，该浆料组合物包含：电化学活性材料；导电剂；包含分散于液体介质中的聚合物的粘结剂，该聚合物包括含氟聚合物；和粘附促进剂；反电极；和电解质。

附图说明

图1为显示Log粘度对温度的一阶导数的图，其中峰值最大值用于由横坐标确定分散在1,2,3-三乙酰氧基丙烷(三醋精)中的PVDF的溶解温度。

发明详述