[发明专利]用于锂离子电池的水性电极粘合剂

说明书

本发明涉及一种用于生产锂二次电池电极的水性粘合剂组合物，用该水性粘合剂组合物形成的锂二次电池电极，以及包含该水性粘合剂组合物的锂二次电池。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年12月20日提交的欧洲申请号16205208.8的优先权，出于所有目的将所述申请的全部内容通过援引方式并入本申请。

技术领域

本发明涉及一种用于生产锂二次电池电极的水性电极粘合剂组合物，用该水性电极粘合剂组合物形成的锂二次电池电极，以及包含该水性电极粘合剂组合物的锂二次电池。

背景技术

锂离子二次电池的电极通常通过在金属集电体上施用包含活性材料的浆料并干燥所述浆料来制造。用于形成电极的浆料的实例包括通过使负电极活性材料、粘合剂、和分散体介质混合并捏合而获得的浆料。

许多粘合剂材料在本领域中是已知的。已经发现聚偏二氟乙烯(PVDF)或聚偏二氟乙烯六氟丙烯(PVDF-HFP)共聚物在作为粘合剂材料用于正电极和负电极的浆料中时具有优异的化学和机械特性。特别地，PVDF提供了良好的电化学稳定性和对电极材料和集流体的高粘附力。因此，PVDF是优选的用于电极浆料的粘合剂材料。然而，PVDF具有以下缺点：它只能溶于一些特定的有机溶剂中，这需要特定的处理、生产标准以及以环境友好的方式的有机溶剂的再循环。

最近，追求了其中通常避免使用有机溶剂以便确保更环境友好的技术的方法。

作为实例，用作包含羧甲基纤维素(CMC)和苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)的粘合剂的水基浆料在本领域中是已知的。H.Buqa等人的出版物，电源杂志(Journal of PowerSources)中的“Study ofa styrene butadiene rubber and sodium methyl celluloseas binder for negative electrodes in lithium-ion batteries[苯乙烯丁二烯橡胶和甲基纤维素钠作为粘合剂用于锂离子电池中的负电极的研究]”，161(2006)，617-622描述了SBR和CMC作为粘合剂在水溶液中的用途及其与PVDF相比在有机溶剂中的电化学性能。

SBR/CMC粘合剂具有粘度和稳定性方面的优点；然而，它示出高电阻以及因此减少的寿命特征(EP 2874212)。

还已经尝试了包含溶解或分散在水中的SBR、CMC和树脂作为粘合剂的粘合剂组合物。

EP2555293披露了一种包含PVDF、SBR和CMC的水性浆料，其用于制造锂离子电池的电极。

US 2016/079007披露了一种用于电力储存装置的粘合剂，该粘合剂包含聚合物，该聚合物包含衍生自不饱和的羧酸酯的第一重复单元、衍生自α，β-不饱和的腈化合物的第二重复单元以及衍生自具有氟原子的单体的重复单元。

然而，通过使用现有技术的水基浆料制备的电极的特征在于在压实所形成的电极所需的步骤之后差的柔性和对金属集电体的差的粘附力以及不希望的电极厚度的大变化，导致不令人满意的低电极密度。

因此，感觉需要用于制备锂离子电池的电极的水性组合物，其有利地使能够环境友好地制造电极，所述电极具有增强的柔性、粘附力、电化学稳定性和密度。

发明内容

本发明有利地通过以下方式解决上述问题：在第一实例中提供一种用于制备电化学装置的电极的水性粘合剂组合物[组合物(C1)]，其特征在于，该水性粘合剂组合物包含：

-至少一种偏二氟乙烯(VDF)共聚物[聚合物(A)]，该共聚物包含衍生自偏二氟乙烯(VDF)单体的重复单元和衍生自至少一种具有式(I)的亲水性(甲基)丙烯酸单体(MA)的重复单元：