[发明专利]通过水性电沉积施加的电池电极涂层

说明书

本发明涉及一种涂覆基材的方法，所述方法包括将可电沉积的涂层组合物电涂覆到所述基材上，所述可电沉积的涂层组合物包括：粘合剂，所述粘合剂包括pH依赖性流变改性剂；电化学活性材料和/或导电剂；以及水性介质。还公开了可电沉积的涂层组合物、带涂层的基材以及蓄电装置。

技术领域

本发明涉及可电沉积的涂层组合物以及通过水性电沉积施加的电池电极涂层。

背景技术

电子行业的趋势是生产更小的设备、由更小和更轻的电池供电。带有负电极(诸如含碳材料)和正电极(诸如锂金属氧化物)的电池可以提供相对较高的功率和相对较低的重量。用于生产这种电极的粘合剂通常以溶剂型或水性浆料的形式与负电极或正电极结合。溶剂型浆料存在安全、健康和环境危险。许多有机溶剂有毒、易燃、性质上易挥发、有致癌性，并涉及特殊的制造控制以降低风险和减少环境污染，并且水性浆料经常产生不令人满意的电极，其粘附力差和/或电池性能差。应用后，结合成分能够在充电和放电循环期间承受较大的体积膨胀和收缩，而不会失去电极内的互连性。电极中活性成分的互连性对电池性能极为重要，尤其是在充电和放电循环期间，因为电子必须通过电极移动，并且锂离子迁移率需要电极内颗粒之间的互连性。需要改进的电池性能和涂层对集电器的粘附力，特别是在不使用致癌性材料且不造成环境污染的情况下。

发明内容

本文公开了一种可电沉积的涂层组合物，包括：粘合剂，所述粘合剂包括pH依赖性流变改性剂，所述pH依赖性流变改性剂包括交联单体和/或单烯键式不饱和烷基化烷氧基化物单体的残基；电化学活性材料和/或导电剂；以及水性介质。

本文还公开了一种涂覆基材的方法，所述方法包括：将可电沉积的涂层组合物电涂覆到所述基材上，所述可电沉积的涂层组合物包括：粘合剂，所述粘合剂包括pH依赖性流变改性剂；电化学活性材料和/或导电剂；以及水性介质。

本文还公开了带涂层的基材以及蓄电装置。

具体实施方式

如上所述，本发明涉及一种可电沉积的涂层组合物，包括：粘合剂，所述粘合剂包括pH依赖性流变改性剂，所述pH依赖性流变改性剂包括交联单体和/或单烯键式不饱和烷基化烷氧基化物单体的残基；电化学活性材料和/或导电剂；以及水性介质。

根据本发明，术语“可电沉积的涂层组合物”是指能够在施加的电势的影响下沉积到导电基材上的组合物。

根据本发明，所述可电沉积的涂层组合物包括粘合剂。粘合剂用于在将可电沉积的涂层组合物电沉积到基材上时将该涂层组合物的颗粒(诸如电化学活性材料、导电剂或两者)粘合在一起。粘合剂包括成膜聚合物，并且可选地还可以包括交联剂，所述交联剂包括与存在于成膜聚合物上的官能团具有反应性的官能团。成膜聚合物和交联剂可以包括有机化合物。

根据本发明，粘合剂的成膜聚合物包括pH依赖性流变改性剂。pH依赖性流变改性剂可以包括成膜聚合物和/或粘合剂的一部分或全部。如本文中所使用的，术语“pH依赖性流变改性剂”是指基于组合物的pH具有可变的流变效应的有机化合物，诸如聚合物。根据由组合物的pH的变化引起的pH依赖性流变改性剂的显著体积变化的原理，pH依赖性流变改性剂可影响组合物的粘度。例如，pH依赖性流变改性剂可以在一定的pH范围内溶解并提供某些流变性质，并且在临界pH值(以及基于pH依赖性流变改性剂的类型高于或低于该值)下可能不溶并聚结，这会由于流变改性剂的体积减少而引起组合物的粘度降低。由于存在pH依赖性流变改性剂，组合物的pH与粘度之间的关系可能是非线性的。pH依赖性流变改性剂可以包括碱可溶胀性流变改性剂或酸可溶胀性流变改性剂，这取决于要采用的可电沉积的涂层组合物的电沉积类型。例如，碱可溶胀性流变改性剂可用于阴离子电沉积，而酸可溶胀性流变改性剂可用于阴极电沉积。

如本文中所使用的，术语“碱可溶胀性流变改性剂”是指随着组合物的pH增加而增加组合物的粘度(即，使组合物变稠)的流变改性剂。碱可溶胀性流变改性剂可以在约2.5或更大、诸如约3或更大、诸如约3.5或更大、诸如约4或更大、诸如约4.5或更大、诸如约5或更大的pH下增加粘度。