粘結(jié)劑組合物、其制備方法和包括其的可再充電鋰電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于可再充電鋰電池的粘結(jié)劑組合物、一種包括該粘結(jié)劑組合物的可再充電鋰電池和一種制備該粘結(jié)劑組合物的方法，所述粘結(jié)劑組合物包括：半互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)(半IPN)，包括共聚物和聚丙烯酰胺，所述共聚物包括由下面的化學(xué)式1表示的重復(fù)單元和由下面的化學(xué)式2表示的重復(fù)單元；以及聚亞烷基二醇。[化學(xué)式1][化學(xué)式2]在化學(xué)式1中，R1和R2是相同的或不同的，并獨(dú)立地選自于氫或者取代的或未取代的C1至C10烷基，R3和R4是堿金屬。在化學(xué)式2中，R5至R8是相同的或不同的，并獨(dú)立地為氫、取代的或未取代的C1至C30烷基、取代的或未取代的C6至C30芳基或者取代的或未取代的C1至C30烷氧基。
【專利說明】粘結(jié)劑組合物、其制備方法和包括其的可再充電鋰電池

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 實(shí)施例涉及一種用于可再充電鋰電池的粘結(jié)劑組合物、一種制備該粘結(jié)劑組合物 的方法和一種包括該粘結(jié)劑組合物的可再充電鋰電池。

【背景技術(shù)】
[0002] 可再充電鋰電池包括正極和負(fù)極以及裝在正極和負(fù)極之間的有機(jī)電解質(zhì)溶液或 聚合物電解質(zhì)溶液，正極和負(fù)極包括作為正極活性物質(zhì)和負(fù)極活性物質(zhì)的能夠可逆地嵌入 /脫嵌鋰離子的材料。正極和負(fù)極嵌入和脫嵌鋰離子并通過氧化和還原反應(yīng)產(chǎn)生電能。
[0003] 關(guān)于用于鋰可再充電電池的正極活性物質(zhì)，已經(jīng)使用能夠嵌入鋰的鋰過渡金屬氧 化物，例如 LiCo02、LiMn204、LiNi1-XCo xO2OKx(I)等。
[0004] 關(guān)于用于鋰可再充電電池的負(fù)極活性物質(zhì)，已經(jīng)使用能夠嵌入和脫嵌鋰離子的各 種碳基材料，例如人造石墨、天然石墨和硬碳。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 實(shí)施例涉及一種用于可再充電鋰電池的粘結(jié)劑組合物，所述粘結(jié)劑組合物包括半 互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)（半IPN)和聚亞烷基二醇，半互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)包括：共聚物，具有由下面的 化學(xué)式1表示的重復(fù)單元和由下面的化學(xué)式2表示的重復(fù)單元；以及聚丙烯酰胺，
[0006][化學(xué)式1]
[0007]
[0008] 其中，

【權(quán)利要求】
1. 一種用于可再充電鋰電池的粘結(jié)劑組合物，所述粘結(jié)劑組合物包括： 半互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)，包括共聚物和聚丙烯酰胺，所述共聚物具有由下面的化學(xué)式1表 示的重復(fù)單元和由下面的化學(xué)式2表示的重復(fù)單元；以及 聚亞烷基二醇， 化學(xué)式1 其中，
R1和R2是相同的或不同的，并獨(dú)立地選自于氫或者取代的或未取代的C1至CIO烷基， R3和R4是堿金屬， 化學(xué)式2
其中， R5至R8是相同的或不同的，并獨(dú)立地為氫、取代的或未取代的C1至C30烷基、取代的 或未取代的C6至C30芳基或者取代的或未取代的C1至C30烷氧基。
2. 如權(quán)利要求1所述的用于可再充電鋰電池的粘結(jié)劑組合物，其中： 基于所述共聚物的總量，包括40mol %至90mol %的量的由上面的化學(xué)式1表示的重復(fù) 單元， 基于所述共聚物的總量，包括lOmol %至60mol %的量的由上面的化學(xué)式2表示的重復(fù) 單元。
3. 如權(quán)利要求1所述的用于可再充電鋰電池的粘結(jié)劑組合物，其中，在所述半互穿聚 合物網(wǎng)絡(luò)中，所述共聚物與所述聚丙烯酰胺的摩爾比為1:9至5:5的范圍。
4. 如權(quán)利要求1所述的用于可再充電鋰電池的粘結(jié)劑組合物，其中，所述粘結(jié)劑組合 物包括： 50mol%至95mol%的所述半互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)；以及 5mol%至50mol%的聚亞烷基二醇。
5. 如權(quán)利要求1所述的用于可再充電鋰電池的粘結(jié)劑組合物，其中，所述聚亞烷基二 醇的重均分子量為400g/mol至10, 000g/mol的范圍。
6. 如權(quán)利要求1所述的用于可再充電鋰電池的粘結(jié)劑組合物，其中，所述粘結(jié)劑組合 物還包括游離鋰離子。
7. 如權(quán)利要求6所述的用于可再充電鋰電池的粘結(jié)劑組合物，其中，基于所述共聚物 和所述聚丙烯酰胺的總和，包括lmol%至lOmol%的量的游離鋰離子。
8. 如權(quán)利要求1所述的用于可再充電鋰電池的粘結(jié)劑組合物，其中，所述粘結(jié)劑組合 物具有8至11的pH。
9. 如權(quán)利要求1所述的用于可再充電鋰電池的粘結(jié)劑組合物，其中，所述粘結(jié)劑組合 物的粘度為1，OOOcps至100, OOOcps的范圍。
10. -種可再充電鋰電池，所述可再充電鋰電池包括： 電極，包括電極活性物質(zhì)和如權(quán)利要求1所述的粘結(jié)劑組合物；以及 電解質(zhì)。
11. 如權(quán)利要求10所述的可再充電鋰電池，其中，所述電極活性物質(zhì)包括硅基化合物、 石墨或它們的組合。
12. 如權(quán)利要求10所述的可再充電鋰電池，其中，所述電極活性物質(zhì)包括10wt%至 90wt %的石墨。
13. 如權(quán)利要求10所述的可再充電鋰電池，其中，所述電極的負(fù)載水平為4. 5g/cm2至 10g/cm2的范圍。
14. 一種制備用于可再充電鋰電池的粘結(jié)劑組合物的方法，所述方法包括： 將從烯烴類單體、芳族乙烯基單體和烷基乙烯基醚單體中選擇的至少一種單體與環(huán)狀 不飽和酸酐單體的共聚物以及聚亞烷基二醇加入到溶劑中； 將含堿金屬的化合物加入到得到的溶液中；以及 將丙烯酰胺單體加入到得到的溶液中，從而通過聚合來形成聚丙烯酰胺，并形成所述 共聚物和所述聚丙烯酰胺的半互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，其中： 基于所述共聚物的總量，包括40mol %至90mol %的量的所述環(huán)狀不飽和酸酐單體， 基于所述共聚物的總量，包括lOmol %至60mol %的量的從烯烴類單體、芳族乙烯基單 體和烷基乙烯基醚單體中選擇的所述至少一種單體。
16. 如權(quán)利要求14所述的方法，其中，基于所述共聚物、所述聚丙烯酰胺和聚亞烷基二 醇的總和，加入5mol%至50mol%的量的所述聚亞烷基二醇。
17. 如權(quán)利要求14所述的方法，其中，在將所述含堿金屬的化合物加入到溶液中的過 程中，基于100重量份的所述共聚物，包括28重量份至34重量份的量的所述含堿金屬的化 合物。
18. 如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述共聚物與所述聚丙烯酰胺的摩爾比為1:9至 5:5的范圍。
19. 如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述方法還包括：在將所述丙烯酰胺單體加入到 溶液中之后執(zhí)行聚合并形成所述半互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的過程中，將聚合引發(fā)劑加入到溶液中。
20. 如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述方法還包括：在形成所述半互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之 后，加入含鋰的化合物。
21. 如權(quán)利要求20所述的方法，其中，在加入所述含鋰的化合物的過程中，加入所述 含鋰的化合物以使得鋰離子的含量基于所述共聚物和所述聚丙烯酰胺的總和為lmol%至 10mol%。
【文檔編號】C09J135/00GK104277747SQ201410309659
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月8日
【發(fā)明者】鄭柄周, 李彥美, 權(quán)升旭, 金哉赫, 徐淳星, 鄭昶義, 柳荷娜, 金南善, 金良洙, 崔光植 申請人:三星Sdi株式會社, 愛敬化學(xué)株式會社