CN109251704A - 用于电化学储能器的粘合剂组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于电化学储能器的粘合剂组合物。本发明涉及用于电极的粘合剂组合物，其包含至少一种粘合剂和至少一种溶剂，所述粘合剂选自聚丙烯腈和聚偏二氟乙烯及其混合物，所述溶剂选自至少一种通式(I)的亚砜：其中R1和R2彼此独立地选自具有1至15个碳原子的线性、支化或环状的饱和或不饱和的烷基、具有5至15个碳原子的芳基及其混合物。本发明的粘合剂组合物的用途有利地作用于电极的稳定性。

Description

用于电化学储能器的粘合剂组合物
技术领域
本发明涉及用于电化学储能器，特别是电化学高性能储器的活性材料组合物的粘合剂组合物。
背景技术
制造电极的传统方法包括制造电极的活性材料以及任选存在的添加剂在溶剂中的悬浮体（所谓的浆料）（活性材料悬浮体）。通常，向溶剂中事先添加可溶于该溶剂中的粘合剂。在将所述活性材料悬浮体施加到基底上后，然后除去溶剂并获得通过粘合剂粘结的稳定的连续活性材料层。通常，使用羧甲基纤维素（CMC）在水中的溶液或聚偏二氟乙烯（PVdF）在N-甲基吡咯烷酮（NMP）中的溶液作为粘合剂组合物。
但是，水用作溶剂经常导致不希望的与活性材料的副反应，特别是在电化学高储能器的领域中。例如，水与钛酸锂结合形成氢氧化锂分子，这导致形成气体并由此使电极的活性材料组合物的粘结变差。此外，CMC可以在其分解时腐蚀阴极的活性材料。另一方面，NMP是高度毒性的溶剂，其在制造电极过程中使用时要求用于健康防护的昂贵措施。
US 2016/0240854 A1公开了用于阴极的粘合剂组合物，其包含接枝到聚乙烯醇上的丙烯腈以及任选其它共聚单体的接枝共聚物。为了制造所述活性材料悬浮体，使用N-甲基吡咯烷酮或二甲亚砜作为溶剂。
US 2015/280239 A1公开了用于制造电极的水性粘合剂组合物。提出了包含聚偏二氟乙烯的组合物，该聚偏二氟乙烯在添加基于(甲基)丙烯酸类聚合物的分散剂的情况下分散在水性介质中。
发明内容
本发明的主题是用于电极的粘合剂组合物，其包含
至少一种粘合剂和至少一种溶剂，所述粘合剂选自聚丙烯腈和聚偏二氟乙烯及其混合物，所述溶剂选自至少一种通式(I)的亚砜：
其中R1和R2彼此独立地选自具有1至15个碳原子的线性、支化或环状的饱和或不饱和的烷基、具有5至15个碳原子的芳基及其混合物。
已发现，该溶剂确保所述粘合剂的良好溶解度并且很少至不与常用活性材料发生副反应。
在一个优选的实施方案中，R1选自具有1至6个碳原子的线性、支化或环状的饱和或不饱和的烷基。
在一个实施方案中，R1选自具有1至6个碳原子的线性、支化或环状的饱和或不饱和的烷基，且R2选自具有1至15个碳原子的线性、支化或环状的饱和或不饱和的烷基和具有5至15个碳原子的芳基。
在另一个优选实施方案中，R1和R2彼此独立地选自具有1至6个碳原子的线性、支化或环状的饱和或不饱和的烷基。
特别合适的是选自通式(I)的亚砜的溶剂，其中R1和R2彼此独立地选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、2-戊基、3-戊基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、3-甲基丁-2-基、2-甲基丁-2-基和2,2-二甲基丙基。
优选地，还有粘合剂组合物，其中该溶剂是至少一种选自二甲亚砜、二乙亚砜、
甲基乙基亚砜、二-正丙基亚砜、二-异丙基亚砜、甲基-正丙基亚砜、乙基丙基亚砜、甲基-异丙基亚砜、乙基-异丙基亚砜、二-正丁基-亚砜、二-异丁基-亚砜、二-叔丁基-亚砜、甲基-正丁基-亚砜、甲基-异丁基-亚砜、甲基-叔丁基-亚砜、乙基正丁基-亚砜、乙基-异丁基-亚砜、乙基-叔丁基-亚砜、正丙基-正丁基亚砜、正丙基-异丁基-亚砜、正丙基-叔丁基-亚砜、异丙基-正丁基-亚砜、异丙基-异丁基-亚砜、异丙基-叔丁基-亚砜或其混合物的亚砜。
在一个特别优选的实施方案中，本发明涉及粘合剂组合物，其包含至少一种粘合剂和至少一种溶剂，所述粘合剂选自聚丙烯腈和聚偏二氟乙烯及其混合物，所述溶剂选自通式(I)的亚砜，其中该溶剂选自二甲亚砜、二乙亚砜及其混合物。在一个非常特别优选的实施方案中，该溶剂是二甲亚砜。所述溶剂的特征在于非常低的毒性、针对粘合剂的良好溶解性能以及足够高的蒸气压并可以从所述活性材料悬浮体或活性材料层除去。
所述粘合剂组合物还包含至少一种粘合剂，其选自聚丙烯腈和聚偏二氟乙烯及其混合物。优选地，该粘合剂组合物包含0.1至20重量%，更优选0.5至10重量%，特别是3至5重量%的量的粘合剂，基于所述粘合剂组合物的总重量计。
在本发明的一个实施方案中，所述粘合剂组合物不包含聚丙烯腈。在本发明的一个替代性实施方案中，所述粘合剂组合物不包含聚偏二氟乙烯。在本发明的另一个替代性实施方案中，所述粘合剂组合物包含聚丙烯腈和聚偏二氟乙烯的混合物。
在本发明的意义上的聚偏二氟乙烯是至少50重量%，优选至少75重量%，更优选至少90重量%，特别是至少95重量%（基于聚偏二氟乙烯的总重量计）由式(II)的重复单元构成的聚合物：
。
合适的共聚单体特别是形成下面通式(IIb)的重复单元的那些：
其中R3、R4、R5和R6可以彼此独立地选自氢、氟原子和C1-C5-烃基，特别是C1-C5-烷基，其可以任选地被至少一个氟原子取代。在一个优选的实施方案中，基团R3、R4、R5和R6的至少之一是氟原子。所述共聚单体可以占聚偏二氟乙烯的最多50重量%，优选最多25重量%，更优选最多10重量%，特别是最多5重量%，基于聚偏二氟乙烯的总重量计。
在本发明的意义上的聚丙烯腈是至少50重量%，优选至少75重量%，更优选至少90重量%，特别是至少95重量%（基于该聚丙烯腈的总重量计）由式(IIIa)的重复单元构成的聚合物：
。
合适的共聚单体特别是形成下面通式(IIIb)的重复单元的那些：
其中R7、R8、R9和R10可以彼此独立地选自氢、–CN-基团和C1-C5-烃基，特别是C1-C5-烷基，其可以任选地被至少一个–CN-基团取代。在一个优选的实施方案中，基团R7、R8、R9和R10的至少之一是–CN-基团。所述共聚单体可以占聚丙烯腈的最多50重量%，优选最多25重量%，更优选最多10重量%，特别是最多5重量%，基于聚丙烯腈的总重量计。
本发明的主题还是本发明粘合剂组合物用于制造电极的用途，其中所述电极包含至少一种选自聚丙烯腈和聚偏二氟乙烯的粘合剂、至少一种活性材料以及任选的导电添加剂。
作为活性材料，原则上可以使用各种传统活性材料，只要其适合用于制造电化学储能器的正或负电极，即阴极或阳极。在本发明意义上的电化学储能器特别是电化学电池，其包含含锂活性材料或高度多孔碳，特别是基于含锂活性材料的锂离子电池组、超级电容器和混合型超级电容器。
作为用于负电极的合适的活性材料，既可以提及静电容性活性材料，也可以提及电化学氧化还原活性材料或其混合物。本发明意义上的合适的静电容性活性材料是呈其不同外观形式的碳，例如活性炭、活性炭纤维、石墨烯和碳纳米管。优选地使用碳变体（Kohlenstoffmodifikationen），特别是活性炭。本发明意义上的用于负电极的合适的电化学氧化还原活性材料是由电化学二次电池组，尤其由锂离子电池组已知且适合于进行可逆的电化学或法拉第锂离子嵌入反应或形成锂离子嵌入化合物的材料。用于负电极的合适的电化学氧化还原活性材料特别是钛酸锂（LTO）例如Li4Ti5O12，还有磷酸钒锂例如Li3V2(PO4)3。
作为用于正电极的合适的活性材料，既可以提及静电容性活性材料，也可以提及电化学氧化还原活性材料或其混合物。关于正电极的静电容性材料，用于负电极的所有实施方式都相应地适用。在那里提及的活性材料也适合于正电极。
用于正电极的合适的电化学氧化还原活性材料例如是锂化的嵌入化合物，其能够可逆地吸收和释放锂离子。该正极活性材料可以包含复合（zusammengesetzt）氧化物，其含有至少一种选自钴、镁、镍以及锂的金属。
本发明的一个实施方案含有正电极的活性材料，其包含式LiMO2的化合物，其中M选自Co、Ni、Mn、Cr或其混合物以及其与Al的混合物。在一个优选的实施方案中，阴极活性材料是包含镍的金属，即LiNi1-xM'xO2，其中M'选自Co、Mn、Cr和Al且0 ≤ x < 1。实例包括锂-镍-钴-铝-氧化物-阴极（例如LiNi0.8Co0.15Al0.05O2；NCA）和锂-镍-锰-钴-氧化物-阴极（例如LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2；NMC (811)或LiNi0.33Mn0.33Co0.33O2；NMC (111)）。
此外，作为优选的正极活性材料，可提及本领域技术人员已知的过锂化的层状氧化物。对此的实例是Li1+xMn2-yMyO4，其中x ≤ 0.8、y < 2；Li1+xCo1-yMyO2，其中x ≤ 0.8、y <1；Li1+xNi1-y-zCoyMzO4，其中x ≤ 0.8、y < 1、z < 1且y+z < 1。在前述化合物中，M可以选自Al、Mg和/或Mn。
所述正极活性材料的两种或更多种可以特别地还相互组合着使用。一个优选实施方案例如包含式n(Li2MnO3) : n-1(LiNi1-xM'xO2)的化合物，其中M'选自Co、Mn、Cr和Al且0< n < 1且0 < x < 1。
此外，特别强调尖晶石化合物（例如LiMn2O4）、橄榄石化合物（例如LiFePO4）、硅酸盐化合物（例如Li2FeSiO4）、Tavorit化合物（例如LiVPO4F）、Li2MnO3、Li1.17Ni0.17Co0.1Mn0.56O2和Li3V2(PO4)3作为合适的正极活性材料。
特别优选的活性材料是活性炭、Li4Ti5O12、LiMn2O4和Li3V2(PO4)3。
本发明的主题还是制造电极的方法，其包括下列步骤：
(a) 提供活性材料悬浮体，其包含至少一种选自聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯或其混合物的粘合剂、至少一种选自通式(I)的亚砜的溶剂和至少一种活性材料以及任选的导电添加剂；
其中R1和R2彼此独立地选自具有1至15个碳原子的线性、支化或环状的饱和或不饱和的烷基、具有5至15个碳原子的芳基或其混合物；(b) 将所述活性材料悬浮体施加到至少一个基底表面上；并
(c) 从所述活性材料悬浮体除去溶剂，以形成活性材料层。
例如如下实现所述活性材料悬浮体的提供，即将所述一种活性材料或多种活性材料以及任选使用的添加剂例如特别是导电添加剂（例如石墨或炭黑）在混合机中干燥预混。在另一个混合机中，使所述一种/多种粘合剂溶解在溶剂或溶剂混合物中。随后，将粘合剂溶剂添加到该活性材料混合物中，并将这些成分紧密混合，以获得所述活性材料悬浮体。该步骤可以完全或部分地在提高的环境温度（例如30℃至100℃）下进行，以提高该粘合剂在溶剂中的溶解度和/或降低该溶剂或包含该溶剂的粘合剂组合物的粘度。
在一个替代性实施方案中，首先将所述一种活性材料或多种活性材料与粘合剂以及任选使用的添加剂例如特别是导电添加剂（例如石墨）在混合机中干燥预混。随后将该溶剂添加到含粘合剂的活性材料混合物中，并将这些成分紧密混合，以获得所述活性材料悬浮体。该步骤可以完全或部分地在提高的环境温度（例如30℃至100℃）下进行，以提高该粘合剂在溶剂中的溶解度和/或降低该溶剂或包含该溶剂的粘合剂组合物的粘度。
本领域技术人员已认识到，所述活性材料悬浮体的成分的混合的次序和方式是任意的，并且可以与各自的方法匹配，只要由此产生的活性材料悬浮体包含所有成分。优选地，该活性材料悬浮体包含1至50重量%，特别是5至40重量%的溶剂，基于所述活性材料悬浮体的总重量计。这实现所述活性材料被粘合剂组合物的良好润湿。尽管所得活性材料悬浮体是足够固体的，以能够随后受控地施加到基底表面上，而不流散。
随后将该活性材料悬浮体施加到至少一个基底表面上。这可以根据本领域技术人员已知的各种方法进行，特别是通过刮涂、挤出和/或压延。
优选地，所述基底表面是集流体的至少一个表面。该集流体优选由导电材料，特别是金属例如铝、镍、铜以及这些金属相互的合金或与其它金属的合金制成。
在一个替代性实施方案中，该基底表面可以是不导电材料，例如不导电塑料的表面。例如可以形成包含至少一种粘合剂的独立（freistehend）活性材料层，其随后可以施加到集流体上。
所述溶剂的除去优选在提高的环境温度和/或减小的环境压力下进行。例如，使用30℃ 至200℃，特别是50℃至150℃的环境温度。该环境压力被选择为例如0.01 bar至1bar，优选0.1至0.7 bar。
如此所得的电极可以有利地用于电化学储能器中。本发明的主题因此还是根据所述方法获得的电极以及包含至少一个根据所述方法获得的电极的电化学储能器。该电化学储能器在此包含传统的其它组成部分，例如特别是电解质和隔膜。它们是本领域技术人员已知的，并且在其专业知识范围中被选择。
发明优点
本发明的粘合剂组合物的特征在于，其不进行或仅以小程度进行与传统使用的活性材料，特别是与活性炭、Li4Ti5O12、LiMn2O4和Li3V2(PO4)3的副反应。此外，该粘合剂组合物不包含或仅包含少量的毒性化合物，以使得相比于含NMP的粘合剂组合物而言在操作粘合剂组合物时可以减少用于健康防护的措施。所得电极或由此制成的储能器具有相比于传统电极而言更高的循环稳定性。
附图说明
借助附图和下面的说明书进一步阐述本发明的实施例：
图1显示了不同电极经多个充电和放电周期过程的放电容量。
具体实施方式
应借助下面实施例阐述本发明。
实施例1
正电极的制造
为了制造正电极，由作为活性材料的3.25 g LiMn2O4和1.75 g活性炭以及作为导电添加剂的0.25 g炭黑制造干燥混合物。然后添加5.5 g的4.76%粘合剂溶液（聚偏二氟乙烯在二甲亚砜中）以及5.4 g纯二甲亚砜并紧密混合。所得悬浮体借助刮涂法以大约100 μm的层厚度直接浇注到集流体上以产生正电极并干燥。
负电极的制造
为了制造负电极，由作为活性材料的3.7 g Li4Ti5O12以及作为导电添加剂的1 g炭黑制造干燥混合物。然后添加12.5 g的2%粘合剂溶液（聚偏二氟乙烯在二甲亚砜中）以及6 g纯二甲亚砜并紧密混合。所得悬浮体借助刮涂法以大约100 μm的层厚度直接浇注到集流体上以产生负电极并干燥。
将这些电极与基于纤维素的隔膜一起组装到外壳中。将包含锂盐（LiClO4）和非质子溶剂（乙腈）的电解质填充到该外壳中。封闭该外壳，以形成电化学电池。
实施例2
如实施例1中所述那样制造电化学电池，其中不同之处是正电极通过使用聚丙烯腈作为粘合剂制成（5.5 g的4.76%聚丙烯腈在二甲亚砜中的溶液）。
对比例1
如实施例1中所述那样制造电化学电池，其中不同之处是正电极通过使用聚四氟乙烯（PTFE）作为粘合剂与NMP作为溶剂制成。
对比例2
如实施例1中所述那样制造电化学电池，其中不同之处是正电极通过使用羟甲基纤维素和苯乙烯-丁二烯-橡胶作为粘合剂与水作为溶剂制成。
实施例1（曲线1）、实施例2（曲线2）以及对比例1（曲线3）和对比例2（曲线4）的电化学电池的归一化的放电容量（C）通过多个充电和放电周期n确定。结果显示在图1中。在横坐标上显示充电和放电周期的数量n。在纵坐标上显示归一化的放电容量C。在n = 0下的起始值在此归一化至1。可明显看出，本发明的实施例具有相比于对比例而言明显更小的放电容量损失。
本发明不限于在此描述的实施例和其中强调的方面。相反，在由权利要求书示出的范围内，在专业人员行事范围中的多种变体是可行的。

Claims (10)

1.用于电极的粘合剂组合物，其包含
至少一种粘合剂和至少一种溶剂，所述粘合剂选自聚丙烯腈和聚偏二氟乙烯及其混合物，所述溶剂选自至少一种通式(I)的亚砜：
其中R1和R2彼此独立地选自具有1至15个碳原子的线性、支化或环状的饱和或不饱和的烷基、具有5至15个碳原子的芳基及其混合物。
2.根据权利要求1的粘合剂组合物，其中R1和R2彼此独立地选自具有1至6个碳原子的线性、支化或环状的饱和或不饱和的烷基。
3.根据权利要求1或2的粘合剂组合物，其中R1和R2彼此独立地选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、2-戊基、3-戊基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、3-甲基丁-2-基、2-甲基丁-2-基和2,2-二甲基丙基。
4.根据权利要求1至3任一项的粘合剂组合物，其中所述溶剂选自二甲亚砜、二乙亚砜及其混合物。
5.根据权利要求1至4任一项的粘合剂组合物，其中所述粘合剂组合物包含0.1至20重量%，更优选0.5至10重量%，特别是3至5重量%的量的粘合剂，基于所述粘合剂组合物的总重量计。
6.根据权利要求1至5任一项的粘合剂组合物用于制造电极的用途，其中所述电极包含至少一种选自聚丙烯腈和聚偏二氟乙烯的粘合剂、至少一种活性材料以及任选的导电添加剂。
7.根据权利要求6的用途，其中所述活性材料是选自活性态、Li4Ti5O12、LiMn2O4和Li3V2(PO4)3的至少之一。
8.制造电极的方法，其包括下列步骤：
(a) 提供活性材料悬浮体，其包含至少一种选自聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯或其混合物的粘合剂、至少一种选自通式(I)的亚砜的溶剂和至少一种活性材料以及任选的导电添加剂；
其中R1和R2彼此独立地选自具有1至15个碳原子的线性、支化或环状的饱和或不饱和的烷基、具有5至15个碳原子的芳基或其混合物；
(b) 将所述活性材料悬浮体施加到至少一个基底表面上；并
(c) 从所述活性材料悬浮体除去溶剂，以形成活性材料层。
9.电极，其根据权利要求8的方法获得。
10.电化学储能器，其包括至少一个根据权利要求9的电极。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040224233A1 (en) * 2003-05-05 2004-11-11 Show -An Chen Method for preparation of chemically crosslinked polyacrylonitrile polymer electrolyte as separator for secondary battery
CN101281961A (zh) * 2007-04-06 2008-10-08 比亚迪股份有限公司 锂离子电池隔膜用的涂层组合物及该隔膜的制造方法
CN102810655A (zh) * 2011-05-30 2012-12-05 东莞新能源科技有限公司 锂离子电池复合隔离膜
CN103814459A (zh) * 2011-12-27 2014-05-21 株式会社Lg化学 隔膜的制造方法以及配备由所述方法制造的隔膜的电化学装置
WO2016099229A1 (ko) * 2014-12-19 2016-06-23 주식회사 엘지화학 혼합 양극활물질, 이를 포함하는 양극 및 이차전지
CN106299379A (zh) * 2016-10-28 2017-01-04 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种锂电池正极合浆溶剂、使用该溶剂的锂电池正极浆料的制备方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6416103B2 (ja) 2013-10-09 2018-10-31 デンカ株式会社 正極用バインダー組成物、正極用スラリー、正極及びリチウムイオン二次電池
US20150280239A1 (en) 2014-04-01 2015-10-01 Ppg Industries Ohio, Inc. Aqueous binder composition for lithium ion electrical storage devices
US9780361B2 (en) * 2014-11-12 2017-10-03 GM Global Technology Operations LLC Methods for forming porous materials
US20160172706A1 (en) * 2014-12-10 2016-06-16 GM Global Technology Operations LLC Electrolyte and electrode structure
US10199643B2 (en) * 2014-12-16 2019-02-05 GM Global Technology Operations LLC Negative electrode for lithium-based batteries
US10326142B2 (en) * 2015-09-15 2019-06-18 GM Global Technology Operations LLC Positive electrode including discrete aluminum oxide nanomaterials and method for forming aluminum oxide nanomaterials

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040224233A1 (en) * 2003-05-05 2004-11-11 Show -An Chen Method for preparation of chemically crosslinked polyacrylonitrile polymer electrolyte as separator for secondary battery
CN101281961A (zh) * 2007-04-06 2008-10-08 比亚迪股份有限公司 锂离子电池隔膜用的涂层组合物及该隔膜的制造方法
CN102810655A (zh) * 2011-05-30 2012-12-05 东莞新能源科技有限公司 锂离子电池复合隔离膜
CN103814459A (zh) * 2011-12-27 2014-05-21 株式会社Lg化学 隔膜的制造方法以及配备由所述方法制造的隔膜的电化学装置
WO2016099229A1 (ko) * 2014-12-19 2016-06-23 주식회사 엘지화학 혼합 양극활물질, 이를 포함하는 양극 및 이차전지
CN106299379A (zh) * 2016-10-28 2017-01-04 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种锂电池正极合浆溶剂、使用该溶剂的锂电池正极浆料的制备方法

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