KR20220042427A - 이차 전지, 이차 전지를 포함하는 장치, 이차 전지의 제조 방법 및 접착제 조성물 - Google Patents

이차 전지, 이차 전지를 포함하는 장치, 이차 전지의 제조 방법 및 접착제 조성물 Download PDF

Info

Publication number
KR20220042427A
KR20220042427A KR1020227007001A KR20227007001A KR20220042427A KR 20220042427 A KR20220042427 A KR 20220042427A KR 1020227007001 A KR1020227007001 A KR 1020227007001A KR 20227007001 A KR20227007001 A KR 20227007001A KR 20220042427 A KR20220042427 A KR 20220042427A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
group
secondary battery
negative electrode
adhesive composition
adhesive
Prior art date
Application number
KR1020227007001A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102658100B1 (ko
Inventor
제 종
Original Assignee
컨템포러리 엠퍼렉스 테크놀로지 씨오., 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 컨템포러리 엠퍼렉스 테크놀로지 씨오., 리미티드 filed Critical 컨템포러리 엠퍼렉스 테크놀로지 씨오., 리미티드
Publication of KR20220042427A publication Critical patent/KR20220042427A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102658100B1 publication Critical patent/KR102658100B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/621—Binders
    • H01M4/622—Binders being polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F216/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical
    • C08F216/02—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical by an alcohol radical
    • C08F216/04—Acyclic compounds
    • C08F216/06—Polyvinyl alcohol ; Vinyl alcohol
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/04—Acids; Metal salts or ammonium salts thereof
    • C08F220/06—Acrylic acid; Methacrylic acid; Metal salts or ammonium salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/52—Amides or imides
    • C08F220/54—Amides, e.g. N,N-dimethylacrylamide or N-isopropylacrylamide
    • C08F220/56—Acrylamide; Methacrylamide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F8/00—Chemical modification by after-treatment
    • C08F8/42—Introducing metal atoms or metal-containing groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L33/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L33/04—Homopolymers or copolymers of esters
    • C08L33/06—Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, which oxygen atoms are present only as part of the carboxyl radical
    • C08L33/062—Copolymers with monomers not covered by C08L33/06
    • C08L33/064—Copolymers with monomers not covered by C08L33/06 containing anhydride, COOH or COOM groups, with M being metal or onium-cation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L33/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L33/04—Homopolymers or copolymers of esters
    • C08L33/06—Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, which oxygen atoms are present only as part of the carboxyl radical
    • C08L33/062—Copolymers with monomers not covered by C08L33/06
    • C08L33/066—Copolymers with monomers not covered by C08L33/06 containing -OH groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L33/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L33/04—Homopolymers or copolymers of esters
    • C08L33/14—Homopolymers or copolymers of esters of esters containing halogen, nitrogen, sulfur, or oxygen atoms in addition to the carboxy oxygen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D133/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D133/04—Homopolymers or copolymers of esters
    • C09D133/06—Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, the oxygen atom being present only as part of the carboxyl radical
    • C09D133/062—Copolymers with monomers not covered by C09D133/06
    • C09D133/064—Copolymers with monomers not covered by C09D133/06 containing anhydride, COOH or COOM groups, with M being metal or onium-cation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D133/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D133/04—Homopolymers or copolymers of esters
    • C09D133/06—Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, the oxygen atom being present only as part of the carboxyl radical
    • C09D133/062—Copolymers with monomers not covered by C09D133/06
    • C09D133/066—Copolymers with monomers not covered by C09D133/06 containing -OH groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D133/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D133/04—Homopolymers or copolymers of esters
    • C09D133/14—Homopolymers or copolymers of esters of esters containing halogen, nitrogen, sulfur or oxygen atoms in addition to the carboxy oxygen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D4/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on organic non-macromolecular compounds having at least one polymerisable carbon-to-carbon unsaturated bond ; Coating compositions, based on monomers of macromolecular compounds of groups C09D183/00 - C09D183/16
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/209—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411—Organic material
    • H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2810/00—Chemical modification of a polymer
    • C08F2810/20—Chemical modification of a polymer leading to a crosslinking, either explicitly or inherently
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0025—Organic electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H01M4/587—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx for inserting or intercalating light metals
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Cell Separators (AREA)

Abstract

본원은 이차 전지(5), 이차 전지(5)를 포함하는 장치, 이차 전지(5)의 제조 방법 및 접착제 조성물에 관한 것이다. 이차 전지(5)는 제1 물질과 제2 물질을 접착시키는데 사용되는 접착제를 포함하고, 상기 접착제는 접착제 조성물의 가교에 의해 얻어지는 폴리머를 포함하며, 상기 접착제 조성물은 가교성 폴리머 베이스 및 가교제를 포함하며, 상기 가교성 폴리머 베이스는 식 (I)로 나타내는 단량체 단위 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함하고, 상기 가교제는 식 (II)로 나타내는 화합물을 포함하며, 여기서, 상기 R1, R2 및 R3은 H, 탄소수가 1~8개인 직쇄 또는 분지쇄 알킬기로부터 각각 독립적으로 선택되고, 상기 R4는 활성 수소를 함유하는 극성기이며, 상기 R5는 상기 R4와 반응 활성을 나타내는 기이고, 상기 R6은 H, 탄소수가 1~8개인 치환 또는 비치환 탄화수소기로부터 선택되며, 상기 n는 4 이상의 짝수이고, 2≤m≤n이다. 상기 이차 전지(5)의 사이클 수명은 효과적으로 개선된다.
Figure pct00022

Description

이차 전지, 이차 전지를 포함하는 장치, 이차 전지의 제조 방법 및 접착제 조성물
본원은 이차 전지 기술 분야에 속하는 바, 구체적으로 이차 전지, 이차 전지를 포함하는 장치, 이차 전지의 제조 방법 및 접착제 조성물에 관한 것이다.
리튬 이온 이차 전지를 대표로 하는 이차 전지는 충방전 성능이 높고, 메모리 효과가 없으며 친환경적이며 전기 자동차 및 소비형 전자제품에 널리 사용되고 있다. 신에너지 자동차의 급속한 대중화와 함께 동력형 이차 전지에 대한 수요가 폭발적으로 증가하고 있다. 또한, 시장은 이차 전지의 사용 수명에 대해 더 높은 요구를 제기하고 있다. 따라서, 이차 전지의 사이클 수명을 더욱 향상시킬 수 있는 새로운 기술을 필요로 하고 있다.
본원은 상대적으로 높은 사이클 수명을 갖는 이차 전지, 이차 전지를 포함하는 장치, 이차 전지의 제조 방법 및 이차 전지의 사이클 수명을 향상시킬 수 있는 접착제 조성물을 제공한다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본원의 제1 양태는 이차 전지를 제공하는 바, 상기 이차 전지는 제1 물질과 제2 물질을 접착시키는데 사용되는 접착제를 포함하고, 상기 접착제는 접착제 조성물의 가교에 의해 얻어지는 폴리머를 포함하며, 상기 접착제 조성물은 가교성 폴리머 베이스 및 가교제를 포함하며, 상기 가교성 폴리머 베이스는 식 (I)로 나타내는 단량체 단위 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함하고, 상기 가교제는 식 (II)로 나타내는 화합물을 포함하며,
Figure pct00001
여기서, 상기 R1, R2 및 R3은 H, 탄소수가 1~8개인 직쇄 또는 분지쇄 알킬기로부터 각각 독립적으로 선택되고,
상기 R4는 활성 수소를 함유하는 극성기이며,
상기 R5는 상기 R4와 반응 활성을 나타내는 기이고,
상기 R6은 H, 탄소수가 1~8개인 치환 또는 비치환 탄화수소기로부터 선택되며,
상기 n는 4 이상의 짝수이고, 2≤m≤n이며, 바람직하게는 m≥3이다.
본원의 제2 양태는 본원의 제1 양태의 이차 전지를 포함하는 장치를 제공한다.
본원의 제3 양태는 접착제 조성물을 제공하는 바, 상기 접착제 조성물은 가교성 폴리머 베이스 및 가교제를 포함하며, 상기 가교성 폴리머 베이스는 식 (I)로 나타내는 단량체 단위 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함하고, 상기 가교제는 식 (II)로 나타내는 화합물을 포함하며,
Figure pct00002
여기서, 상기 R1, R2 및 R3은 H, 탄소수가 1~8개인 직쇄 또는 분지쇄 알킬기로부터 각각 독립적으로 선택되고,
상기 R4는 활성 수소를 함유하는 극성기이며,
상기 R5는 상기 R4와 반응 활성을 나타내는 기이고,
상기 R6은 H, 탄소수가 1~8개인 치환 또는 비치환 탄화수소기로부터 선택되며,
상기 n는 4 이상의 짝수이고, 2≤m≤n이며, 바람직하게는 m≥3이다.
본원의 제4 양태는 이차 전지의 제조 방법을 제공하는 바, 상기 방법은 접착제를 이용하여 제1 물질과 제2 물질을 접착시키는 단계를 포함하고,
상기 접착제는 가교성 폴리머 베이스와 가교제의 가교에 의해 얻어지는 폴리머를 포함하며, 상기 가교성 폴리머 베이스는 식 (I)로 나타내는 단량체 단위 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함하고, 상기 가교제는 식 (II)로 나타내는 화합물을 포함하며,
Figure pct00003
여기서, 상기 R1, R2 및 R3은 H, 탄소수가 1~8개인 직쇄 또는 분지쇄 알킬기로부터 각각 독립적으로 선택되고,
상기 R4는 활성 수소를 함유하는 극성기이며,
상기 R5는 상기 R4와 반응 활성을 나타내는 기이고,
상기 R6은 H, 탄소수가 1~8개인 치환 또는 비치환 탄화수소기로부터 선택되며,
상기 n는 4 이상의 짝수이고, 2≤m≤n이며, 바람직하게는 m≥3이다.
본원에 따른 이차 전지는 접착제를 사용하여 제1 물질과 제2 물질을 접착시킨다. 접착제는 가교성 폴리머 베이스 및 가교제를 포함하는 접착제 조성물의 가교에 의해 획득된다. 가교성 폴리머 베이스는 식 (I)로 나타내는 단량체 단위를 포함하고, 상기 단량체 단위는 활성 수소 함유 극성기를 가지므로, 접착제와 제1 물질 및 제2 물질 사이에 모두 비교적 양호한 친화성을 가지고, 이에 의해 제1 물질과 제2 물질 사이에 강한 상호 작용을 갖도록 한다. 특히, 가교제는 식 (II)로 나타내는 화합물을 포함하는 바, 그 것은 상기 단량체 단위의 활성 수소 함유 극성기와 반응 활성을 나타내는 2개 이상의 기를 가지므로, 접착제 조성물의 가교에 의해 양호한 가교 구조를 형성하도록 하며, 이에 의해 제1 물질과 제2 물질 사이의 상호 작용력을 크게 향상시킬 수 있다. 따라서, 이차 전지 중의 제1 물질과 제2 물질 사이에 견고한 결합이 형성되어, 전지의 구조적 안정성 및 사이클 수명을 향상시킬 수 있다.
특히, 제1 물질과 제2 물질이 모두 부극 활성 재료인 경우, 접착제의 접착 작용을 통해 부극 활성 재료 입자 사이에 강한 상호 작용을 형성할 수 있어, 부극 시트의 응집력을 크게 향상시킬 수 있다. 따라서, 부극 시트의 냉간 압연 성형 및 이차 전지의 충방전 사이클 과정에서의 팽창 문제를 효과적으로 완화할 수 있으므로, 사이클 수명 및 안전 성능을 모두 향상시킬 수 있다.
제1 재료가 부극 활성 재료이고 제2 재료가 부극 집전체인 경우, 접착제의 접착 작용에 의해 부극 활성 재료와 부극 집전체 사이에 높은 접착력을 가지게 되므로, 부극 활성 재료를 부극 집전체에 효과적으로 접착시킬 수 있으며, 부극 시트가 높은 접착 강도를 가질 수 있고, 필름 박리 및 분말 낙하의 위험이 발생하기 쉽지 않다. 충방전 사이클 과정에서 부극 시트의 부피 변화가 비교적 작고, 전지의 사이클 팽창을 감소시킬 수 있다. 따라서 전지의 사이클 수명 및 안전 성능을 모두 향상시킬 수 있다.
본원의 실시예의 기술적 수단을 보다 명확하게 설명하기 위해, 본원의 실시예에서 사용되는 도면들을 간단히 설명하는 바, 이하에서 설명하는 도면은 본원의 일부 실시예에 불과하며, 당업자라면 이러한 도면을 기반으로 창조적 작업 없이 다른 도면을 얻을 수 있다.
도 1은 본원의 실시예에 따른 이차 전지의 개략도이다.
도 2는 본원의 실시예에 따른 전지 모듈의 개략도이다.
도 3은 본원의 실시예에 따른 전지 팩의 개략도이다.
도 4는 도 3의 분해도이다.
도 5는 본원의 실시예에 따른 장치의 개략도이다.
여기서, 도면 부호의 설명은 하기와 같다.
1: 전지 팩;
2: 상부 박스바디;
3: 하부 박스바디;
4: 전지 모듈;
5: 이차 전지.
본 발명의 목적, 기술적 수단 및 유익한 기술적 효과를 보다 명확하게 하기 위해 이하에서는 실시예와 함께 본원을 상세히 설명한다. 본 명세서에서 설명되는 실시예들은 단지 본원을 설명하기 위한 것일 뿐, 본원을 제한하기 위한 것이 아님을 이해해야 한다.
간단하게 하기 위해, 본 명세서에서는 단지 일부 수치 범위만을 명확하게 개시하고 있다. 하지만 임의의 하한은 임의의 상한과 조합하여 명확하게 기재되지 않은 범위를 형성할 수 있고, 임의의 하한은 다른 하한과 조합하여 명확하게 기재되지 않은 범위를 형성할 수 있으며, 마찬가지로 임의의 상한은 다른 상한과 조합하여 명확하게 기재되지 않은 범위를 형성할 수 있다. 또한, 비록 명확하게 기재되어 있지는 않지만, 범위의 끝점 사이의 각 점 또는 단일 수치는 모두 그 범위 내에 포함된다. 따라서, 각 점 또는 단일 수치는 자체의 하한 또는 상한으로서, 임의의 다른 점 또는 단일 수치와 조합하거나 혹은 다른 하한 또는 상한과 조합하여 명확하게 기재되지 않은 범위를 형성할 수 있다.
본 명세서의 설명에서, 별도의 설명이 없는 한, "이상" 및 "이하"는 대상이 되는 숫자를 포함하고, "한 종류 또는 여러 종류" 중의 "여러 종류"는 두 종류 또는 두 종류 이상을 의미한다.
본원의 상술한 발명의 내용은, 본원에 개시된 각 실시형태 또는 각 구현형태를 설명하고자 하는 것은 아니다. 이하의 설명은 예시적인 실시형태를 보다 구체적으로 예시하고 설명한다. 본 명세서의 전반에 걸쳐, 여러가지 조합으로 사용할 수 있는 일련의 실시예를 통해 지침을 제공한다. 각 실시예에서 열거하는 것은 대표적인 그룹일 뿐, 포괄적인 것으로 해석되어서는 안된다.
전기 에너지는 경제적이고 실용적이며 깨끗하고 제어와 전환이 용이한 에너지 형태로서, 다양한 장치에서 점점 더 많이 사용되고 있다. 이차 전지는 높은 에너지 밀도, 휴대하기 편리하고, 메모리 효과가 없으며, 친환경적이므로, 장치 전원의 바람직한 옵션으로 되었다.
[이차 전지]
따라서, 본원의 제1 양태는 이차 전지를 제공한다.
이차 전지는 정극 시트, 부극 시트, 세퍼레이터 및 전해질을 포함한다. 전지의 충방전 과정에서, 활성 이온은 정극 시트와 부극 시트 사이에서 왕복으로 삽입 및 탈리한다. 세퍼레이터는 정극 시트와 부극 시트 사이에 배치되어 격리 역할을 한다. 전해질은 정극 시트와 부극 시트 사이에서 이온을 전도하는 역할을 한다.
실제 제조 및 적용에 있어서, 일반적으로 접착제를 사용하여 이차 전지 중의 제1 물질과 제2 물질의 접착을 실현해야 한다. 제1 물질과 제2 물질 사이의 접착 성능은 이차 전지의 성능(예를 들어, 사이클 수명 등)에 중요한 영향을 미치며, 이는 다시 장치의 작동 성능 및 작동 효율에 영향을 미친다. 본원은 접착제를 포함하는 이차 전지를 제공하는 바, 상기 접착제는 제1 물질과 제2 물질을 접착시키는 데 사용되여, 제1 물질과 제2 물질 사이의 양호한 접착 효과를 보장할 수 있다.
본원에 따른 이차 전지에 있어서, 상기 접착제는 접착제 조성물의 가교에 의해 얻어지는 폴리머를 포함하며, 상기 접착제 조성물은 가교성 폴리머 베이스 및 가교제를 포함하며, 상기 가교성 폴리머 베이스는 식 (I)로 나타내는 단량체 단위 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함하고, 상기 가교제는 식 (II)로 나타내는 화합물을 포함한다.
Figure pct00004
여기서, 상기 R1, R2 및 R3은 H, 탄소수가 1~8개인 직쇄 또는 분지쇄 알킬기로부터 각각 독립적으로 선택되고,
상기 R4는 활성 수소를 함유하는 극성기이며,
상기 R5는 상기 R4와 반응 활성을 나타내는 기이고,
상기 R6은 H, 탄소수가 1~8개인 치환 또는 비치환 탄화수소기로부터 선택되며,
상기 n는 4 이상의 짝수이고, 2≤m≤n이며, 바람직하게는 m≥3이다.
본원의 이차 전지에 있어서, 식 (I)로 나타내는 단량체 단위는 가교성 폴리머 베이스의 기본 구조 단위이다. 일부 실시예에서, R1은 H, 탄소수가 1~8개인 직쇄 또는 분지쇄 알킬기로부터 선택되고, 바람직하게는 H, 탄소수가 1~4개인 직쇄 또는 분지쇄 알킬기로부터 선택된다. 예를 들어, R1은, H, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, n-헥실기, n-헵틸기, n-옥틸기 등으로부터 선택될 수 있다. 바람직하게는, R1은, H, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기로부터 선택되고, 보다 바람직하게는 R1은 H, 메틸기, 에틸기로부터 선택되고, 특히 바람직하게는 H이다.
R1이 탄소수가 1~8개인 직쇄 또는 분지쇄 알킬기로부터 선택되는 경우, 상기 알킬기는 또한 하나 또는 여러 개의 수소가 기타 원소 또는 기에 의해 치환될 수 있다. 기타 원소는 F, Cl, O 등일 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 기타 기는 하이드록시기, 아민기, 페닐기, 메톡시기 등일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
일부 실시예에서, R2는 H, 탄소수가 1~8개인 직쇄 또는 분지쇄 알킬기로부터 선택되고, 바람직하게는 H, 탄소수가 1~4개인 직쇄 또는 분지쇄 알킬기로부터 선택된다. 예를 들어, R2는 H, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, n-헥실기, n-헵틸기, n-옥틸기 등으로부터 선택될 수 있다. 바람직하게는, R2는 H, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기로부터 선택되고, 보다 바람직하게는 R2는 H, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기로부터 선택된다.
R2가 탄소수가 1~8개인 직쇄 또는 분지쇄 알킬기로부터 선택되는 경우, 상기 알킬기는 또한 하나 또는 여러 개의 수소가 기타 원소 또는 기에 의해 치환될 수 있다. 기타 원소는 F, Cl, O 등일 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 기타 기는 하이드록시기, 아민기, 페닐기, 메톡시기 등일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
일부 실시예에서, R3은 H, 탄소수가 1~8개인 직쇄 또는 분지쇄 알킬기로부터 선택되고, 바람직하게는 H, 탄소수가 1~4개인 직쇄 또는 분지쇄 알킬기로부터 선택된다. 예를 들어, R3은 H, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, n-헥실기, n-헵틸기, n-옥틸기 등으로부터 선택될 수 있다. 바람직하게는, R3은 H, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기로부터 선택되고, 보다 바람직하게는 R3은 H, 메틸기, 에틸기로부터 선택되고, 특히 바람직하게는 H 또는 메틸기로부터 선택된다.
R3이 탄소수가 1~8개인 직쇄 또는 분지쇄 알킬기로부터 선택되는 경우, 상기 알킬기는 또한 하나 또는 여러 개의 수소가 기타 원소 또는 기에 의해 치환될 수 있다. 기타 원소는 F, Cl, O 등일 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 기타 기는 하이드록시기, 아민기, 페닐기, 메톡시기 등일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
일부 실시예에서, R4는
Figure pct00005
, -(R1)a-X로부터 선택된다.
상기R7은 H, 탄소수가 1~6개인 치환 또는 비치환 알킬기로부터 선택되고, 바람직하게는, H, 탄소수가 1~4개인 치환 또는 비치환 알킬기로부터 선택된다. 예를 들어, R7은 H, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, n-헥실기 등으로부터 선택될 수 있다. 바람직하게는, R7은 H, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기로부터 선택된다.
R7이 탄소수가 1~6개인 치환된 알킬기로부터 선택되는 경우, 상기 알킬기는 또한 하나 또는 여러 개의 수소가기타 원소 또는 기에 의해 치환될 수 있다. 기타 원소는 F, Cl, O 등일 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 기타 기는 하이드록시기, 페닐기 및 아민기일 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
상기 a는 0 또는 1이고, 상기 R1은 페닐렌기, 탄소수가 1~6개인 치환 또는 비치환 알킬렌기로부터 선택되고, X는 -COOH, -SO3H, -SO2H, 하이드록시기, 메르캅토기, 아미노기로부터 선택되고. 바람직하게는, R1은 페닐렌기 및 탄소수가 1~4개인 치환 또는 비치환 알킬렌기로부터 선택되고, X는 -COOH 및 하이드록시기로부터 선택된다.
일부 실시예에서, a가 1일 경우, R1은 페닐렌기, 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 이소프로필리덴, 부틸렌기, 이소부틸렌기, sec-부틸렌기, tert-부틸렌기, 펜틸렌기, 이소펜틸렌기, 헥실렌기로부터 선택될 수 있다. 바람직하게는, R1은 페닐렌기, 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 이소프로필리덴, 부틸렌기, 이소부틸렌기, sec-부틸렌기, tert-부틸렌기로부터 선택되고, 보다 바람직하게는 R1은 페닐렌기, 메틸렌기, 에틸렌기로부터 선택된다.
R1에서 하나 또는 여러 개의 수소는 기타 원소 또는 기로 치환될 수 있다. 상기 원소는 F, Cl, O 등일 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 상기 기는 하이드록시기, 페닐기, 아민기 등일 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
이러한 기는 반응 활성이 높고 극성이 강하기에, 제1 물질과 제2 물질 사이의 상호 작용을 더욱 강화하고, 그 접착 강도를 향상시킬 수 있다.
일부 바람직한 실시예에서, R4는
Figure pct00006
, -COOH 또는 -OH로부터 선택된다.
일부 바람직한 실시예에서, 식 (I)로 나타내는 단량체 단위는 하기 a~d 중 한 종류 또는 여러 종류로부터 선택될 수 있다.
Figure pct00007
일부 실시예에서, 가교성 폴리머 베이스는 호모폴리머 또는 공중합체일 수 있고, 공중합체는 랜덤 공중합체, 블록 공중합체, 교호 공중합체, 그래프트 공중합체일 수 있다.
일부 바람직한 실시예에서, 가교성 폴리머 베이스는 상이한 산염기성을 갖는 단량체 단위의 공중합체일 수 있다. 이러한 방식으로, 제1 물질과 제2 물질 사이의 상호 작용을 강화할 수 있고, 또한 전지 사이클 과정에서의 접착제의 안정성을 향상시킬 수 있으므로, 제1 물질과 제2 물질 사이의 강한 상호 작용이 장기간 유지될 수 있다.
일부 바람직한 실시예에서, 가교성 폴리머 베이스는 단량체 단위 a 및 d의 공중합체, 단량체 단위 c 및 d의 공중합체, 및 단량체 단위 b, c 및 d의 공중합체 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함하고, 보다 바람직하게는, 상기 가교성 폴리머 베이스는 단량체 단위 b, c 및 d의 공중합체를 포함한다.
또한, 상기 가교성 폴리머 베이스는 하기 III-1 및 III-2에 나타내는 단량체 단위 중 한 종류 또는 여러 종류를 더 선택적으로 포함할 수 있다.
Figure pct00008
본 발명자들은 가교성 폴리머 베이스가 단량체 단위 III-1을 더 포함하는 경우, 입자성 재료에 대해 우수한 분산 성능을 제공할 수 있기에, 슬러리를 더욱 안정시키고, 필름층의 가공 성능을 향상시킬 수 있음을 발견하였다. 가교성 폴리머 베이스가 단량체 단위 III-2를 더 포함하는 경우, 접착제와 제1 물질 및 제2 물질 사이의 친화도를 더욱 향상시킬 수 있어, 제1 물질과 제2 물질 사이의 관계를 더욱 향상시킬 수 있다.
본원의 이차 전지에 있어서, 식 (II)로 나타내는 화합물은 가교제이다. 일부 실시예에서, 식 (II)로 나타내는 화합물에서, n은 4 이상 18 이하의 짝수이고, 바람직하게는 8 이상 12 이하의 짝수이다. 또한 바람직하게는 m≥3, 또는 m≥5, 또는 m=n이다. 이리하여, 가교성 폴리머 베이스와 가교제 사이에 높은 가교 반응 효율을 가지고, 가교 구조를 개선하여, 제1 물질과 제2 물질 사이의 상호 작용력을 더욱 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 식 (II)로 나타내는 화합물에서, R5는 -(R2)b-Y로부터 선택되고, 상기 b는 0 또는 1이고, 상기 R2는 탄소수가 1~12개인 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌기로부터 선택되고, 상기 Y는 할로겐, 알케닐기, 아지드기, 아미노기, 카르복실기, 알데히드기, 하이드록시기, 술폰산기, 술핀산기, 페놀성 하이드록시기 및 에폭시기로부터 선택된다.
일부 실시예에서, b가 1일 경우, R2는 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 이소프로필렌기, 부틸렌기, 이소부틸렌기, sec-부틸렌기, tert-부틸렌기, 펜틸렌기, 이소펜틸렌기, 헥실렌기, 헵틸렌기, 옥틸렌기로부터 선택될 수 있다. 바람직하게는, R2는 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 이소프로필렌기, 부틸렌기, 이소부틸렌기, sec-부틸렌기, tert-부틸렌기로부터 선택된다.
R 2에서 하나 또는 여러 개의 수소는 기타 원소 또는 기로 치환될 수 있다. 기타 원소는 F, Cl, O 등일 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 기타 기는 하이드록시기, 페닐기, 아민기 등일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
바람직하게는, R2는 탄소수가 1~8개인 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌기로부터 선택되고, 보다 바람직하게는 R2는 탄소수가 1~4개인 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌기로부터 선택된다.
바람직하게는, Y는 아미노기, 카르복실기, 하이드록시기, 에폭시기로부터 선택된다.
일부 바람직한 실시예에서, R5는 할로겐, 알케닐기, 아지드기, 아미노기, 카르복실기, 알데히드기, 하이드록시기, 술폰산기,술핀산기, 페놀성 하이드록시기, 에폭시기로부터 선택되고, 보다 바람직하게는, R5는 아미노기, 카르복실기, 하이드록시기, 에폭시기로부터 선택된다.
R5 기는 반응 활성이 높고 극성이 강하여, 제1 물질과 제2 물질 사이의 상호 작용을 더욱 강화하고, 접착 강도를 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 식 (II)로 나타내는 화합물에서, 상기 R6은 H, 탄소수가 1~8개인 치환 또는 비치환 탄화수소기로부터 선택될 수 있으며, 바람직하게는 R6 은 H, 탄소수가 1~4개의 탄소수인 치환 또는 비치환 탄화수소기로부터 선택된다. 예를 들어, R6은 H, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, n-헥실기, n-헵틸기, n-옥틸기 등으로부터 선택될 수 있고, R6은 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기로부터 선택되고, 보다 바람직하게는, R6은 H, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기로부터 선택된다.
R6에서 하나 또는 여러 개의 수소는 기타 원소 또는 기로 치환될 수 있다. 상기 원소는 F, Cl, O 등일 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 상기 기는 하이드록시기, 아민기 등일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
본원의 이차 전지는 접착제를 사용하여 제1 물질과 제2 물질을 접착시킨다. 접착제는 상기 접착제 조성물의 가교에 의해 얻어지는 폴리머를 포함한다. 접착제 조성물은 가교성 폴리머 베이스 및 가교제를 포함한다. 가교성 폴리머 베이스는 식 (I)로 나타내는 단량체 단위를 포함하고, 상기 단량체 단위는 활성 수소 함유 극성기를 가지고, 이에 의해 접착제와 제1 물질 및 제2 물질 사이에 모두 양호한 친화성을 가지므로, 제1 물질과 제2 물질 사이에 강한 상호 작용이 있도록 한다. 특히, 가교제는 식 (II)로 나타내는 화합물을 포함하는 바, 그 것은 상기 단량체 단위의 활성 수소 함유 극성기와 반응 활성을 나타내는 2개 이상의 기를 가지며, 접착제 조성물의 가교를 통해 양호한 가교 구조를 형성하며, 이에 의해 제1 물질과 제2 물질 사이의 상호 작용력을 크게 향상시킬 수 있다. 따라서, 이차 전지 중의 제1 물질과 제2 물질 사이에 견고한 결합이 형성되어, 전지의 구조적 안정성 및 사이클 수명을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 접착제 조성물의 가교에 의해 얻어지는 폴리머는 3차원 가교 네트워크 구조를 갖는다. 이러한 방식으로, 제1 물질과 제2 물질 사이의 접착 작용이 현저히 강화된다.
일부 실시예에서, 상기 접착제는 기타 접착 재료를 더 포함한다. 일례로서, 상기 접착제는 스티렌 부타디엔 고무, 카르복시 메틸 셀룰로오스 나트륨, 폴리 불화 비닐리덴, 폴리 불화 비닐리덴 공중합체, 폴리 테트라플루오로 에틸렌, 폴리 스티렌, 폴리 아크릴로 니트릴, 폴리 이미드, 폴리 아크릴산, 폴리 아크릴산 나트륨, 폴리 비닐 알코올, 알긴산 나트륨, 폴리 메타 크릴산, 카르복시 메틸 키토산 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 상기 접착제는 스티렌 부타디엔 고무, 카르복시 메틸 셀룰로오스 나트륨, 폴리 아크릴산, 폴리 아크릴산 나트륨, 폴리 비닐 알코올, 알긴산 나트륨, 폴리 메타 크릴산 및 카르복시 메틸 키토산 중 한 종류 또는 여러 종류를 더 포함할 수 있다.
본원의 이차 전지에 따르면, 상기 이차 전지의 정극 시트, 부극 시트 및 세퍼레이터 중 하나 또는 여러 개는 본원에 따른 접착제 조성물의 가교에 의해 얻어지는 폴리머를 포함한다.
일부 실시예에서, 정극 시트, 부극 시트 및 세퍼레이터 중 하나 또는 여러 개가 본원에 따른 접착제 조성물의 가교에 의해 얻어지는 폴리머를 포함할 경우, 이는 기타 접착 재료를 더 포함할 수도 있다. 기타 접착 재료는 상술한 바와 같을 수 있다.
일부 바람직한 실시예에서, 상기 부극 시트는 본원에 따른 접착제 조성물의 가교에 의해 얻어지는 폴리머를 포함한다.
일부 바람직한 실시예에서, 상기 부극 시트의 부극 필름은 본원에 따른 접착제 조성물의 가교에 의해 얻어지는 폴리머를 포함한다. 부극 필름에 상기 폴리머가 포함될 경우, 부극 활성 재료의 입자 사이의 작용력을 크게 향상시킬 수 있기에, 부극 시트의 리바운드를 현저히 감소시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 부극 필름은 기타 접착 재료를 더 포함할 수 있다. 기타 접착 재료는 위에서 설명한 바와 같을 수 있다. 예를 들어, 부극 필름은 스티렌 부타디엔 고무 및 카르복시 메틸 셀룰로오스 나트륨 중 한 종류 또는 여러 종류를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 가교된 접착제 조성물이 상기 부극 필름에서 차지하는 질량비는 ≥0.5%, ≥0.6% 또는 ≥1.0%이고; 또한 ≤4.0%, ≤3.0%, ≤2.0%일 수 있다. 가교된 접착제 조성물이 상기 부극 필름에서 차지하는 질량비가 적절한 범위 내일 경우,접착제의 전술한 효과를 효과적으로 발휘함과 동시에, 이차 전지가 더 높은 에너지 밀도를 가질 수 있도록 한다. 보다 바람직하게는, 가교된 접착제 조성물이 상기 부극 필름에서 차지하는 질량비는 1.0%~3.0%이다.
[부극 시트]
본원의 이차 전지의 부극 시트는 부극 집전체 및 상기 부극 집전체의 적어도 일면에 배치된 부극 필름을 포함한다. 일례로서, 부극 집전체는 그 자체 두께 방향에서 대향하는 2개의 면을 갖고, 부극 필름은 부극 집전체의 2개의 대향하는 표면 중 일면 또는 양면(兩面)에 적층된다.
부극 집전체는 양호한 전기 전도성과 기계적 강도의 재질을 사용할 수 있다. 일부 실시예에서, 부극 집전체는 동박을 사용할 수 있다.
부극 필름은 부극 활성 재료를 포함한다. 본원은 부극 활성 재료의 종류를 특별히 제한하지 않는 바, 실제 수요에 따라 선택될 수 있다. 일부 실시예에서, 부극 활성 재료는 규소 기반 재료(예를 들어, 규소 단체, 규소 산소 화합물, 규소 탄소 복합체, 규소 질소 화합물, 규소 합금 등), 흑연 재료(예를 들어, 인조 흑연, 천연 흑연), 주석 기반 재료(주석 단체, 주석 산소 화합물, 주석 합금 등), 메조카본 마이크로비드(MCMB로 약칭), 하드 카본, 소프트 카본, 티탄산 리튬 및 활성 이온과 합금을 형성할 수 있는 기타 금속 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함할 수 있다.
부극 필름은 또한 접착제를 더 포함한다. 일부 바람직한 실시예에서, 상기 접착제는 상술한 접착제 조성물의 가교에 의해 얻어지는 폴리머를 포함할 수 있다. 상술한 폴리머의 접착을 통해 부극 필름 내의 고체 입자 재료(예를 들어, 부극 활성 재료, 도전제 등) 사이에 강한 상호 작용을 형성하여, 부극 필름의 응집력을 향상시킬 수 있다. 동시에, 부극 필름과 부극 집전체 사이에 높은 접착력을 가지도록 한다. 이에 의해, 부극 필름이 부극 집전체에 효과적으로 접착되어, 부극 시트가 높은 강도를 갖도록 하고, 필름 박리 및 분말 낙하의 위험이 발생하기 쉽지 않다. 따라서, 부극 시트의 냉간 압연 및 이차 전지의 충방전 사이클 과정에서의 리바운드 문제가 효과적으로 완화되고, 전지 사이클 과정에서의 부극 시트의 팽창이 현저히 감소된다. 전지의 부피 변화를 현저히 줄여, 에너지 밀도, 사이클 수명 및 안전 성능을 모두 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 접착제는 부극 필름에 사용될 수 있는 기타 접착제 재료를 더 포함할 수 있다. 일례로서, 접착제는 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 카르복시 메틸 셀룰로오스 나트륨(CMC-Na), 폴리 아크릴산(PAA), 폴리 아크릴산 나트륨(PAAS), 폴리 비닐 알코올(PVA), 알긴산 나트륨(SA), 폴리 메타 크릴산(PMAA), 카르복시 메틸 키토산(CMCS), 폴리 불화 비닐리덴(PVDF), 폴리 테트라플루오로 에틸렌(PTFE), 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체(EVA), 폴리 비닐 알코올(PVA) 및 폴리 비닐 부티랄(PVB) 중 한 종류 또는 여러 종류를 더 포함할 수 있고, 예를 들어, 스티렌 부타디엔 고무, 카르복시 메틸 셀룰로오스 나트륨, 폴리 아크릴산, 폴리 아크릴산 나트륨, 폴리 비닐 알코올, 알긴산 나트륨, 폴리 메타 크릴산, 카르복시 메틸 키토산 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 접착제는 스티렌 부타디엔 고무 및 카르복시 메틸 셀룰로오스 나트륨을 포함할 수 있다.
본원의 접착제 조성물 및 기타 접착제 재료를 사용함으로써, 비교적 높은 접착 효과를 가짐과 동시에, 부극 필름 및 부극 시트가 적절한 강도와 유연성을 가지도록 하므로, 양호한 가공 성능을 갖는다.
일부 실시예에서, 부극 필름은 선택적으로 도전제를 더 선택적으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 부극 필름에 사용되는 도전제는 흑연, 초전도 탄소, 아세틸렌 블랙, 카본 블랙, 케첸 블랙, 카본 도트, 카본 나노 튜브, 그래핀 및 카본 나노 섬유 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 선택적으로, 부극 집전체와 부극 필름 사이, 또는, 부극 필름의 부극 집전체와 멀어지는 표면에 기능성 코팅층을 더 배치할 수 있다. 기능성 코팅층은 본원에 기재된 바와 같은 접착제 조성물의 가교에 의해 얻어지는 폴리머를 포함할 수 있다. 선택적으로, 기능성 코팅층은 기타 기능성 재료(예를 들어, 도전제, 세라믹 입자 등)을 더 포함할 수 있다. 본원은 기능성 재료의 구체적인 종류를 제한하지 않는 바, 실제 기능 요구 사항에 따라 선택할 수 있다. 본원에 기재된 접착제 조성물은 가교 후에 강한 접착 효과를 가지므로, 기능성 코팅층의 각 성분 사이, 또는 기능성 코팅층과 부극 집전체 및/또는 부극 필름 사이에 높은 접착력을 갖도록 할 수 있다. 이리하여, 기능성 코팅층이 그 성능을 더 잘 발휘할 수 있도록 한다.
본 명세서 중의 접착제 또는 접착제 조성물에 관한 바람직한 방안은 여기의 부극 시트에도 마찬가지로 적용될 수 있으며, 부극 시트의 각 구체적인 실시형태를 구성한다. 설명의 간결함을 위해 세부 사항은 여기에서 반복하지 않는다.
[정극 시트]
본원의 이차 전지의 정극 시트는 정극 집전체, 및 상기 정극 집전체의 적어도 일면에 배치되고 정극 활성 재료를 포함하는 정극 필름을 포함한다. 일례로서, 정극 집전체는 자체의 두께 방향에서 대향하는 두 개의 표면을 가지고, 정극 필름은 정극 집전체의 대향하는 두 개의 표면 중 일면 또는 양면에 적층된다.
정극 집전체는 양호한 전기 전도성과 기계적 강도의 재질을 사용할 수 있다. 일부 실시예에서, 정극 집전체는 알루미늄박을 사용할 수 있다.
본원은 정극 활성 재료의 구체적인 종류를 특별히 한정하지 않으며, 이차 전지 정극에 사용될 수 있는 본 분야에서 주지된 재료를 사용할 수 있는 바, 당업자는 실제 수요에 따라 선택할 수 있다.
일부 실시예에서, 이차 전지는 리튬 이온 이차 전지일 수 있다. 정극 활성 재료는 리튬 전이금속 산화물 및 그의 개질 재료 중에서 선택될 수 있으며, 상기 개질 재료는 리튬 전이금속 산화물에 도핑 개질 및/또는 코팅 개질한 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 리튬 전이금속 산화물은 리튬 코발트 산화물, 리튬 니켈 산화물, 리튬 망간 산화물, 리튬 니켈 망간 산화물, 리튬 니켈 코발트 망간 산화물, 리튬 니켈 코발트 알루미늄 산화물 및 올리빈 구조의 리튬 함유 인산염 중에서 선택되는 한 종류 또는 여러 종류일 수 있다.
예를 들어, 이차 전지의 정극 활성 재료는 LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiMn2O4, LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(NCM111), LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(NCM523), LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2(NCM622), LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811), LiNi0.85Co0.15Al0.05O2, LiFePO4 (LFP) 및 LiMnPO4 중 한 종류 또는 여러 종류로부터 선택될 수 있다.
정극 필름은 접착제를 더 포함한다. 일부 바람직한 실시예에서, 상기 접착제는 상기 접착제 조성물의 가교에 의해 얻어지는 폴리머를 포함할 수 있다. 상술한 폴리머의 접착을 통해 정극 필름 내의 고체 입자 재료(예를 들어, 정극 활성 재료, 도전제 등) 사이에 강한 상호 작용을 형성하여, 정극 필름의 응집력을 향상시킬 수 있다. 동시에, 정극 필름과 정극 집전체 사이에 높은 접착력을 가지도록 한다. 이에 의해, 정극 필름이 정극 집전체에 효과적으로 접착되어, 정극 시트가 높은 강도를 갖도록 하고, 필름 박리 및 분말 낙하의 위험이 발생하기 쉽지 않다.
일부 실시예에서, 상기 접착제는 정극 필름에 사용될 수 있는 기타 접착제 재료를 더 포함할 수 있다. 일례로서, 접착제는 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 카르복시 메틸 셀룰로오스 나트륨(CMC-Na), 폴리 아크릴산(PAA), 폴리 아크릴산 나트륨(PAAS), 폴리 비닐 알코올(PVA), 알긴산 나트륨(SA), 폴리 메타 크릴산(PMAA), 카르복시 메틸 키토산(CMCS), 폴리 불화 비닐리덴(PVDF), 폴리 테트라플루오로 에틸렌(PTFE), 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체(EVA), 폴리 비닐 알코올(PVA) 및 폴리 비닐 부티랄(PVB) 중 한 종류 또는 여러 종류를 더 포함할 수 있고, 예를 들어, 폴리 불화 비닐리덴, 폴리 테트라플루오로 에틸렌, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 폴리 비닐 알코올 및 폴리 비닐 부티랄 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 정극 필름은 도전제를 더 선택적으로 포함할 수 있다. 도전제의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 당업자가 실제 수요에 따라 선택할 수 있다. 예를 들어, 정극 필름에 사용되는 도전제는 흑연, 초전도 탄소, 아세틸렌 블랙, 카본 블랙, 케첸 블랙, 카본 도트, 카본 나노 튜브, 그래핀 및 카본 나노 섬유 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 선택적으로, 정극 집전체와 정극 필름 사이, 또는, 정극 필름의 정극 집전체와 멀어지는 표면에 기능성 코팅층을 더 배치할 수 있다. 기능성 코팅층은 본원에 기재된 바와 같은 접착제 조성물의 가교에 의해 얻어지는 폴리머를 포함할 수 있다. 선택적으로, 기능성 코팅층은 기타 기능성 재료(예를 들어, 도전제, 세라믹 입자 등)을 더 포함할 수 있다. 본원은 기능성 재료의 구체적인 종류를 제한하지 않는 바, 실제 기능 요구 사항에 따라 선택할 수 있다. 본원에 기재된 접착제 조성물은 가교 후에 강한 접착 효과를 가지므로, 기능성 코팅층의 각 성분 사이, 또는 기능성 코팅층과 정극 집전체 및/또는 정극 필름 사이에 높은 접착력을 갖도록 할 수 있다. 이리하여, 기능성 코팅층이 그 성능을 더 잘 발휘할 수 있도록 한다.
본 명세서 중의 접착제 또는 접착제 조성물에 관한 바람직한 방안은 여기의 정극 시트에도 마찬가지로 적용될 수 있으며, 정극 시트의 각 구체적인 실시형태를 구성한다. 설명의 간결함을 위해 세부 사항은 여기에서 반복하지 않는다.
[전해질]
본원의 이차 전지는 전해질을 더 포함한다. 전해질은 정극 시트와 부극 시트 사이에서 이온을 전도하는 역할을 한다. 본원은 전해질의 종류를 특별히 한정하지 않는 바, 수요에 따라 선택할 수 있다. 상기 전해질은 고체 전해질 및 액체 전해질(즉 전해액)에서 선택되는 적어도 한 종류일 수 있다.
일부 실시예에서, 전해질은 전해질 용액을 사용한다. 전해액은 전해질염과 용매를 포함한다. 전해질은 코어 내에 침윤되어 이온을 전도한다. 예를 들어, 코어는 정극 시트, 세퍼레이터, 부극 시트를 순차적으로 적층하여 형성한 적층 구조 코어일 수도 있거나, 또는 정극 시트, 세퍼레이터, 부극 시트를 순차적으로 적층하고 권취하여 형성한 권취 구조 코어일 수도 있다.
일부 실시예에서, 전해질염은 LiPF6(헥사플루오로 인산리튬), LiBF4(테트라플루오로 붕산 리튬), LiClO4(과염소산 리튬), LiAsF6(헥사플루오로 히드산리튬), LiFSI(디플루오로 설포닐 이미드 리튬), LiTFSI(비스(트리플루오로 메탄 설포닐)이미드 리튬), LiTFS(트리플루오로 메탄 설폰산 리튬), LiDFOB(디플루오로 옥살산 붕산 리튬), LiBOB(디옥살산 붕산 리튬), LiPO2F2(디플루오로 인산 리튬), LiDFOP(디플루오로 디옥살산 인산 리튬) 및 LiTFOP(테트라플루오로 옥살산 인산 리튬)에서 선택되는 한 종류 또는 여러 종류일 수 있다.
일부 실시예에서, 용매는 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 에틸 메틸 카보네이트(EMC), 디에틸 카보네이트(DEC), 디메틸 카보네이트(DMC), 디프로필 카보네이트(DPC), 메틸 프로필 카보네이트(MPC), 에틸 프로필 카보네이트(EPC), 부틸렌 카보네이트(BC), 플루오로 에틸렌 카보네이트(FEC), 메틸 포르메이트(MF), 메틸 아세테이트(MA), 에틸 아세테이트(EA), 프로필 아세테이트(PA), 메틸 프로피오네이트(MP), 에틸 프로피오네이트(EP), 프로필렌 프로피오네이트(PP), 메틸 부티레이트(MB), 에틸 부티레이트(EB), 1,4-부티로 락톤(GBL), 설포란(SF), 디메틸 설폰(MSM), 메틸 에틸 설폰(EMS) 및 디에틸 설폰(ESE) 중 한 종류 또는 여러 종류일 수 있다.
일부 실시예에서, 전해액에는 첨가제가 선택적으로 더 포함될 수 있다. 예를 들어, 첨가제는 부극 성막용 첨가제를 포함할 수도 있고, 정극 성막용 첨가제를 포함할 수도 있으며, 전지의 일부 성능을 개선할 수 있는 첨가제를 포함할 수도 있는 바, 예를 들어 전지의 과충전 성능을 개선하는 첨가제, 전지의 고온 성능을 개선하는 첨가제, 전지의 저온 성능을 개선하는 첨가제 등을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 전해질은 또한 예를 들어 폴리머 전해질 등과 같은 고체 전해질을 사용할 수 있다.
[세퍼레이터]
전해액을 사용하는 이차 전지와 고체 전해질을 사용하는 일부 이차 전지에는 세퍼레이터가 더 포함된다. 세퍼레이터는 정극 시트와 부극 시트 사이에 배치되어 격리 역할을 한다. 세퍼레이터는 기재(基材)를 포함하고, 상기 기재의 적어도 일면에 배치되는 기능성 코팅층을 더 선택적으로 포함할 수 있다. 상기 기능성 코팅층은 세퍼레이터의 내열성, 기계적 강도 등을 향상시키는 데 사용될 수 있다. 선택적으로, 기능성 코팅층에는 기타 기능성 재료(예를 들어, 세라믹 입자, 기타 폴리머 등)이 포함될 수 있다. 본원은 세퍼레이터 기재의 종류를 특별히 한정하지 않으며, 양호한 화학적 안정성 및 기계적 안정성의 임의의 주지된 다공성 구조의 세퍼레이터 기재를 선택하여 사용할 수 있다. 일부 실시예에서, 세퍼레이터 기재의 재료는 유리 섬유, 부직포, 폴리 에틸렌 및 폴리 프로필렌 중 한 종류 또는 여러 종류로부터 선택될 수 있다. 세퍼레이터는 단층 필름일 수 있으며 다층 복합 필름일 수도 있다. 세퍼레이터가 다층 복합 필름일 경우 각 층의 재료는 동일하거나 상이할 수 있다.
일부 바람직한 실시예에서, 세퍼레이터의 기능성 코팅층에는, 본원에서 설명한 접착제 조성물의 가교에 의해 얻어지는 폴리머가 포함될 수 있다. 폴리머는 강한 접착 효과를 가지고 있기 때문에, 기능성 코팅층의 다양한 구성 요소 사이, 또는 기능성 코팅층과 기재 사이에 비교적 높은 접착력을 가지도록 할 수 있다. 이에 의해, 기능성 코팅층은 세퍼레이터의 성능을 향상시키는 효과를 더 잘 발휘할 수 있다.
본 명세서 중의 접착제 또는 접착제 조성물에 관한 바람직한 방안은 여기의 세퍼레이터에도 마찬가지로 적용될 수 있으며 세퍼레이터의 각 구체적인 실시형태를 구성한다. 설명의 간결함을 위해 세부 사항은 여기에서 반복하지 않는다.
일부 실시예에서, 이차 전지는 외포장 및 외포장 내에 밀봉된 코어를 포함할 수 있다. 이차 전지 중의 코어의 개수는 하나 또는 여러 개일 수 있으며, 수요에 따라 조정할 수 있다.
일부 실시예에서, 이차 전지의 외포장은 소프트 팩(예를 들어, 봉투형이며, 그 재질은 플라스틱일 수 있는 바, 예를 들어, 폴리 프로필렌(PP), 폴리 부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리 부틸렌 숙시네이트(PBS) 등 중 한 종류 또는 여러 종류임)일 수도 있고, 하드 쉘(예를 들어, 알루미늄 쉘 등)일 수도 있다.
본원은 이차 전지의 형상을 특별히 제한하지 않는 바, 원통형, 사각형 또는 기타 임의의 형상일 수 있다. 도 1은 일례로서 사각형 구조의 이차 전지(5)를 도시한다.
일부 실시예에서, 이차 전지는 조립되어 전지 모듈을 형성할 수 있고, 전지 모듈에 포함되는 이차 전지의 개수는 여러 개일 수 있으며, 구체적인 개수는 전지 모듈의 용도 및 용량에 따라 조정될 수 있다.
도 2는 일례로서의 전지 모듈(4)이다. 도 2를 참조하면, 전지 모듈(4)에서, 복수의 이차 전지(5)는 전지 모듈(4)의 길이 방향에 따라 순차적으로 배열될 수 있다. 물론, 기타 임의의 방식으로 배열될 수도 있다. 또한, 패스너로 복수의 이차 전지(5)를 고정할 수도 있다.
선택적으로, 전지 모듈(4)은 수용 공간을 갖는 하우징을 더 포함할 수 있고, 복수의 이차 전지(5)는 상기 수용 공간 내에 수용된다.
일부 실시예에서, 상술한 전지 모듈은 조립되어 전지 팩을 형성할 수도 있으며, 전지 팩에 포함되는 전지 모듈의 개수는 전지 팩의 용도 및 용량에 따라 조정될 수 있다.
도 3 및 도 4는 일례로서의 전지 팩(1)을 도시한다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 전지 팩(1)에는 전지 박스 및 전지 박스 내에 배치된 복수의 전지 모듈(4)이 포함될 수 있다. 전지 박스는 상부 박스바디(2) 및 하부 박스바디(3)를 포함하고, 상부 박스바디(2)는 하부 박스바디(3)를 덮도록 배치되어, 전지 모듈(4)를 수용하기 위한 밀폐 공간을 형성한다. 복수의 전지 모듈(4)은 임의의 방식으로 전지 박스 내에 배열될 수 있다.
[제조 방법]
본원은 또한 이차 전지의 제조 방법을 제공하는 바, 상기 방법은, 정극 시트, 부극 시트 및 세퍼레이터 중 하나 또는 여러 개에서 접착제 조성물을 사용하는 것; 및 상기 접착제 조성물이 열처리에 의해 가교 반응을 일으키는 것을 포함하고, 상기 접착제 조성물은 가교성 폴리머 베이스 및 가교제를 포함하며, 가교성 폴리머 베이스는 식 (I)로 나타내는 단량체 단위를 포함하고,상기 가교제는 식 (II)로 나타내는 화합물을 포함하며,
Figure pct00009
여기서, 상기 R1, R2 및 R3은 H, 탄소수가 1~8개인 직쇄 또는 분지쇄 알킬기로부터 각각 독립적으로 선택되고,
상기 R4는 활성 수소를 함유하는 극성기이며,
상기 R5는 상기 R4와 반응 활성을 나타내는 기이고,
상기 R6은 H, 탄소수가 1~8개인 치환 또는 비치환 탄화수소기로부터 선택되며,
상기 n는 4 이상의 짝수이고, 2≤m≤n이며, 바람직하게는 m≥3이다.
일부 실시예에서, 상기 접착제 조성물을 열처리하여 가교시키는 온도는 60℃~160℃이고, 바람직하게는 60℃~140℃이며, 보다 바람직하게는 80℃~120℃일 수 있다. 예를 들어, 가교성 폴리머 베이스와 가교제는 60℃~160℃, 60℃~140℃ 또는 80℃~120℃ 가열 온도에서 가교되어, 3차원 가교 네트워크 구조를 갖는 폴리머를 형성한다.
일부 실시예에서,이차 전지의 제조는 부극 시트, 정극 시트, 세퍼레이터 및 전해질을 조립하여 이차 전지를 형성하는 단계를 더 포함한다.
일부 실시예에서, 정극 시트, 세퍼레이터 및 부극 시트를 순차적으로 권취하거나 적층하여, 세퍼레이터가 정극 시트와 부극 시트 사이에 위치하여 격리 역할을 수행하도록 하여, 코어를 얻는다. 코어를 외포장 내에 배치하고, 전해액을 주입하고 밀봉하여, 이차 전지를 얻는다.
일부 바람직한 실시예에서, 상기 이차 전지의 제조 방법은 부극 시트에 본원의 접착제 조성물을 사용하는 단계를 포함한다.
일부 더 바람직한 실시예에서, 본원의 접착제 조성물을 사용하여 부극 시트를 제조하는 단계는 다음과 같다.
S10에서, 부극 슬러리를 제공하는 바, 상기 부극 슬러리는 부극 활성 재료, 본원에 기재된 접착제 조성물 및 선택 가능한 도전제를 포함한다.
일부 실시예에서, 단계 S10에서, 부극 활성 재료, 본원에 기재된 접착제 조성물 및 선택 가능한 도전제를 용매 중에 분산시켜 균일한 부극 슬러리를 형성할 수 있는 바, 여기서 용매는 탈이온수일 수 있다. 이들의 첨가 순서에는 특별한 제한이 없다. 예를 들어, 먼저 접착제 조성물의 용액을 획득한 후, 부극 활성 재료 및 기타 첨가 재료를 용액 중에 첨가할 수 있다. 접착제의 각 성분, 부극 활성 재료 및 기타 첨가제를 각각 용매 중에 첨가하여, 부극 슬러리를 얻을 수 있다.
S20에서, 부극 집전체의 적어도 일면에 부극 슬러리를 코팅하여, 부극 필름 층을 얻는다.
S30에서, 가열 조건 하에서 상기 부극 코팅층을 건조시켜, 용매를 제거하고 또한 상기 가교성 폴리머 베이스와 가교제가 가교 반응을 일으키도록 한다.
일부 실시예에서, 단계 S30에서, 건조 온도는 60℃~160℃, 60℃~140℃, 또는 80℃~120℃, 또는 95℃~120℃일 수 있다. 가열 조건 하에서 가교성 폴리머 베이스의 R4기와 가교제의 R5기가 가교 반응을 일으켜 가교 구조를 형성한다.
S40에서, 건조된 부극 코팅층이 냉간 압연 등 공정을 거친 후, 부극 시트가 획득된다.
본 명세서 중의 접착제 또는 접착제 조성물에 관한 바람직한 방안은, 또한 여기의 제조 방법에도 마찬가지로 적용될 수 있으며, 제조 방법의 각 구체적인 실시형태를 구성한다. 설명의 간결함을 위해 세부 사항은 여기에서 반복하지 않다.
[장치]
본원의 제2 양태는 장치를 제공하고, 상기 장치는 본원의 제1 양태의 이차 전지를 포함하며, 상기 이차 전지는 상기 장치에 전력을 제공한다. 상기 장치는 모바일 기기(예를 들어 휴대폰, 노트북 컴퓨터 등), 전기 자동차(예를 들어 순수 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차, 플러그인 하이브리드 전기 자동차, 전기 자전거, 전기 스쿠터, 전기 골프 카트, 전기 트럭 등), 전기 기차, 선박 및 위성, 에너지 저장 시스템 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 장치는 사용 요구 사항에 따라 이차 전지, 전지 모듈 또는 전지 팩을 선택할 수 있다.
도 5는일례로서의 장치를 도시한다. 상기 장치는 순수 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차 또는 플러그인 하이브리드 전기 자동차 등이다. 이차 전지의 고전력 및 고에너지 밀도에 대한 상기 장치의 수요를 충족시키기 위해, 전지 팩 또는 전지 모듈을 사용할 수 있다.
다른 일례로서의 장치는 휴대폰, 태블릿, 노트북 등일 수 있다. 상기 장치는 일반적으로 경량화 및 박형화를 요구하며, 이차 전지를 전원으로 사용할 수 있다.
[접착제 조성물]
본원은 접착제 조성물을 제공한다. 상기 접착제 조성물은 가교성 폴리머 베이스 및 가교제를 포함하며, 가교성 폴리머 베이스는 식 (I)로 나타내는 단량체 단위 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함하고, 가교제는 식 (II)로 나타내는 화합물을 포함하며,
Figure pct00010
여기서, 상기 R1, R2 및 R3은 H, 탄소수가 1~8개인 직쇄 또는 분지쇄 알킬기로부터 각각 독립적으로 선택되고,
상기 R4는 활성 수소를 함유하는 극성기이며,
상기 R5는 상기 R4와 반응 활성을 나타내는 기이고,
상기 R6은 H, 탄소수가 1~8개인 치환 또는 비치환 탄화수소기로부터 선택되며,
상기 n는 4 이상의 짝수이고, 2≤m≤n이며, 바람직하게는 m≥3이다.
본 명세서 중의 접착제 조성물에 관한 특정 방안과 바람직한 방안은 상술한 바와 같이 여기에도 마찬가지로 적용될 수 있다. 설명의 간결함을 위해 세부 사항은 여기에서 반복하지 않다.
일부 실시예에서, 상기 접착제 조성물에 있어서, 가교성 폴리머 베이스와 가교제의 총 중량을 기반으로, 상기 가교성 폴리머 베이스의 중량 점유율은 ≥70%, ≥ 75%, ≥80%, ≥85% 또는 ≥90%이며; 또한, ≤99%, ≤98%, ≤97%, ≤96% 또는 ≤95%이다. 바람직하게는, 가교성 폴리머 베이스와 가교제의 총 중량을 기반으로, 가교성 폴리머 베이스의 중량 점유율은 75%~ 95%이고, 보다 바람직하게는 85%~95%이다. 이에 의해, 접착제는 양호한 가교 3차원 네트워크를 형성할 수 있어, 접착제의 효과를 효과적으로 발휘할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 가교성 폴리머 베이스의 중량 평균 분자량은 20만~80만일 수 있고, 바람직하게는 40만~60만이다. 고분자 접착 재료가 적절한 분자량을 가지므로 극성 용매(예를 들어 물) 중에서 양호한 용해성을 가짐과 동시에, 생성된 용액이 적절한 점도를 갖도록 하여, 고체상 재료(예를 들어, 부극 활성 재료, 도전제 등)이 용액 중에 균일하게 분산되도록 한다.
가교성 폴리머 베이스의 분자량은 본 분야의 통상적인 방식으로 측정할 수 있다. 예를 들어, 측정은 당업자에게 잘 알려진 레이저 광 산란 기술을 사용하여 수행할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 접착제 조성물을 함유하는 10중량% 농도 수용액의 점도는 150mPa·s~20000mPa·s이고, 바람직하게는 600mPa·s~5000mPa·s이며, 보다 바람직하게는 600mPa·s~4000mPa·s이다. 이에 의해, 접착제 조성물을 사용하여 필름 또는 코팅층의 슬러리(예를 들어 부극 슬러리)를 제조할 경우,고체상 재료(예를 들어, 부극 활성 재료, 도전제 등)은 슬러리에 보다 균일하게 분산될 수 있다.
상기 접착제 조성물을 함유하는 10중량% 농도 수용액의 점도는 본 분야에서 통상적인 방식으로 측정할 수 있다. 예를 들어, 점도계(예를 들어 미국 Brookfield사의 DV2T형 점도계)를 이용하여 측정할 수 있는 바, 이는 당업자에게 잘 알려진 기술이다. 예로서, 상기 접착제 조성물 1g을 탈이온수 9g 중에 용해시키고, 생성된 용액의 점도를 측정하여, 상기 접착제 조성물을 함유하는 10중량% 농도 수용액의 점도로 기록한다.
일부 실시예에서, 접착제 조성물을 함유하는 10중량% 농도 수용액의 pH>7이고, 바람직하게는 7.5~10.5이며, 보다 바람직하게는 8.0~10.0이다. 발명자들은 상기 가교성 폴리머 베이스가 적절한 함량의 활성 수소를 포함하면, 가교 구조를 개선함과 동시에 접착제의 안정성을 높일 수 있다는 것을 발견했다.
일부 실시예에서, 상이한 산염기성의 단량체 단위를 도입함으로써, 가교성 폴리머 베이스의 pH를 조정할 수 있다.
가교성 폴리머 베이스의 pH는 본 분야의 통상적인 방식으로 측정할 수 있다. 예를 들어, 상기 접착제 조성물 1g을 탈이온수 9g 중에 용해시키고, 생성된 용액의 pH를 측정하여, 상기 접착제 조성물을 함유하는 10중량% 농도 수용액의 pH를 기록한다.
일부 실시예에서, 가교성 폴리머 베이스 및 가교제는 모두 본 분야에서 주지된 방법을 사용하여 제조되거나 상업적으로 구입할 수 있다.
일부 실시예에서, 식 (I)로 나타내는 단량체 단위에 대응되는 한 종류 또는 여러 종류의 단량체를 개시제가 존재하는 조건 하에서 중합 반응을 하게 하여, 가교성 폴리머 베이스를 얻을 수 있다. 개시제의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 본 분야에서 통상적인 선택일 수 있다. 예를 들어, 상기 개시제는 아조계 개시제(예를 들어, 아조비스이소부티로 니트릴, 아조비스이소부틸 아미딘 염산염, 아조비스이소부틸 이미다졸린 염산염, 아조비스시아노 길초산, 아조비스이소프로필 이미다졸린 등) 중에서 선택되는 적어도 한 종류일 수 있다. 상기 중합 조건 및 개시제의 사용량은 특별히 제한되지 않으며, 단량체 및 개시제의 구체적인 종류에 따라 선택될 수 있다.
실시예
하기 실시예는 본원의 개시 내용을 보다 구체적으로 설명하는 것으로, 본원의 개시 범위 내에서 각종 수정과 변경이 가능한 것은 당업자에게 자명하기에 이들 실시예는 단지 설명적 용도로만 사용한다. 별도의 설명이 없는 한, 아래의 실시예에서 언급된 모든 부, 백분율, 비율은 모두 중량 기준이며, 실시예에서 사용하는 모든 시약은 시판용 또는 통상적인 방법에 따라 합성된 것으로서, 추가 처리 없이 직접 사용할 수 있으며, 실시예에서 사용하는 기기는 모두 시판되는 것이다.
가. 가교성 폴리머 베이스 및 가교제
1. 하기 실시예에서 사용되는 가교성 폴리머 베이스 A는 A1~A6로부터 선택된다.
(1) A1: 단량체 단위 c의 호모폴리머로서, 분자량이 45만이다. TCI로부터 구입하였다.
(2) A2: 단량체 단위 b, 단량체 단위 c 및 단량체 단위 d의 공중합체이다.
제조 방법: CH2=C(CH3)COOH, CH2=CHCONH2, CH2=CHOH를 20:65:15 몰비로 투입하고, 개시제인 아조비스이소부틸 아미딘 염산염의 존재 하에서 중합 반응하며, 100중량부의 상기 3종류 단량체에 대해 개시제의 사용량은 0.5중량부이다. 중합 온도는 25℃~35℃이고, 중합 압력은 101kPa이며, 중합 시간은 2~4시간이며, 제조하여 가교성 중합체 베이스 A2를 얻는 바, A2의 중량 평균 분자량은 45만이다.
(3) A3: 단량체 단위 c와 단량체 단위 d의 공중합체이다.
제조 방법: CH2=CHCONH2와 CH2=CHOH를 85:15 몰비로 투입하고, 개시제인 아조비스이소부틸 아미딘 염산염의 존재 하에서 중합 반응하며, 100중량부의 상기 2종류 단량체에 대해 개시제의 사용량은 0.5중량부이다. 중합 온도는 25℃~35℃이고, 중합 압력은 101kPa이며, 중합 시간은 2~4시간이며, 제조하여 가교성 중합체 베이스 A3을 얻는 바, A3의 중량 평균 분자량은 55만이다.
(4) A4: 단량체 단위 a와 단량체 단위 d의 공중합체이다.
제조 방법: CH2=CHCOOH와CH2=CHOH를 85:15 몰비로 투입하고, 개시제인 아조비스이소부틸 아미딘 염산염의 존재 에서 중합 반응하며, 100중량부의 상기 2종류 단량체에 대해 개시제의 사용량은 0.5중량부이다. 중합 온도는 25℃~35℃이고, 중합 압력은 상압이며, 중합 시간은 2~4시간이며, 제조하여 가교성 중합체 베이스 A4를 얻는 바, A4의 중량 평균 분자량은 60만이다.
(5) A5: 단량체 단위 b, 단량체 단위 d 및 단량체 단위 III-1의 공중합체이다.
제조 방법: CH2=C(CH3)COOH, CH2=CHOH, CH2=CHCOONa를 70:15:15 몰비로 투입하고, 개시제인 아조비스이소부틸 아미딘 염산염의 존재 하에서 중합 반응하며, 100중량부의 상기 3종류 단량체에 대해 개시제의 사용량은 0.5중량부이다. 중합 온도는 25℃~35℃이고, 중합 압력은 상압이며, 중합 시간은 2~4시간이며, 제조하여 가교성 중합체 베이스 A5를 얻는 바, A5의 중량 평균 분자량은 50만이다.
(6) A6: 단량체 단위 b, 단량체 단위 d 및 단량체 단위 III-2의 공중합체이다.
제조 방법: CH2=C(CH3)COOH, CH2=CHOH, CH2=CHCN을 70:15:15 몰비로 투입하고, 개시제인 아조비스이소부틸 아미딘 염산염의 존재 하에서 중합 반응하며, 100중량부의 상기 3종류 단량체에 대해 개시제의 사용량은 0.5중량부이다. 중합 온도는 25℃~35℃이고, 중합 압력은 상압이며, 중합 시간은 2~4시간이며, 제조하여 가교성 중합체 베이스 A6을 얻는 바, A6의 중량 평균 분자량은 35만이다.
2. 하기 실시예에서 사용되는 가교제 B는 하기 B1~B3(B1~B3은 Gelest사로부터 구입 가능함)으로부터 선택된다.
B1:
Figure pct00011
B2:
Figure pct00012
B3:
Figure pct00013
나. 전지 제조
실시예 1
접착제 조성물의 제조
상술한 가교성 폴리머 베이스 A1과 가교제 B1을 95:5 질량비로 물리적 혼합을 수행하여 본원의 접착제 조성물을 얻는다.
부극 시트의 제조
부극 활성 재료인 인조 흑연, 도전제인 Super P, 위에서 제조된 접착제 조성물, 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 카르복시 메틸 셀룰로오스 나트륨(CMC-Na)을 96:1:1:1.5:0.5 중량비로 적절한 양의 탈이온수 중에서 충분히 교반하고 혼합하여, 균일한 부극 슬러리를 형성한다. 부극 집전체인 동박의 표면에 부극 슬러리를 코팅하고, 건조 및 냉간 압연를 거친 후, 부극 시트를 얻는다. 부극 코팅층을 건조하는 온도는 80℃~150℃이다.
정극 시트의 제조
정극 활성 재료인 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(NCM523), 도전제인 Super P, 접착제인 PVDF를 96:2:2 중량비로 적절한 양의 NMP 중에서 충분히 교반하고 혼합하여, 균일한 정극 슬러리를 형성한다. 정극 슬러리를 정극 집전체인 알루미늄박의 표면에 코팅하고, 건조 및 냉간 압연를 거친 후, 정극 시트를 얻는다.
전해액의 제조
에틸렌 카보네이트(EC), 에틸 메틸 카보네이트(EMC), 디에틸 카보네이트(DEC)를 1:1:1 체적비로 혼합한 후, LiPF6을 상기 용액 중에 균일하게 용해시켜 전해액을 얻는 바, 여기서 LiPF6의 농도는 1mol/L이다.
세퍼레이터
폴리에틸렌(PE) 필름을 사용한다.
이차 전지의 제조
정극 시트, 세퍼레이터, 부극 시트를 순차적으로 적층하고 권취한 후에 코어를 얻고, 코어를 외포장 내에 배치하고, 건조시켜 수분을 제거하고, 상기 전해액을 주입하고 밀봉하며, 화성, 에이징 등 공정을 거친 후 이차 전지를 얻는다.
실시예 2~19 및 비교예 1~3
실시예 1과의 상이점은, 부극 시트의 접착제를 변경하여 상이한 이차 전지를 얻는 것 이다. 상세한 내용은 표 1을 참조할 수 있다.
시험 부분
1. 부극 시트의 응집력 측정
단면 코팅된 냉간 압연 후의 부극 시트를 취하여, 길이가 100mm이고 폭이 10mm인 피검시료로 절단한다. 폭이 25mm인 스테인리스 강판을 취하여, 양면테이프(폭 11mm)를 부착하고, 피검시료를 스테인리스 강판의 양면테이프에 부착시킨다. 2000g 프레스 롤러를 사용하여, 시료 표면에서 왕복으로 세 번(300mm/min) 굴린다. 그 후, 부극 필름의 표면에 폭이 10mm이고 두께가 50μm인 테이프를 부착시키고, 2000g 프레스 롤러로 표면을 왕복으로 세 번(300mm/min) 굴린다. 테이프를 180ㅀ로 절곡하고, 수동으로 테이프와 부극 필름을 25mm 떼어내고, 시료를 Instron 336 인장 시험기에 고정하여, 박리 면이 시험기의 힘선과 일치하도록 하고(즉 180ㅀ박리를 수행함), 300mm/min로 연속 박리를 수행하여, 부극 시트의 응집력 곡선을 얻으며, 안정한 부분의 평균값을 취하여 박리력(F0)으로 하면, 측정되는 부극 시트의 응집력은 F=F0/피검시료의 너비인 바, F의 측정 단위는 N/m이다.
2. 전지 사이클 성능 테스트
25ㅀC 환경 하에서 제1회 충전과 방전을 수행하고, 상한 전압이 4.25V가 될 때까지, 0.5C(즉, 이론 용량을 2h 이내에 완전히 방전시키는 전류값) 충전 전류로 정전류 및 정전압 충전을 수행한다. 그 후, 최종 전압이 2.8V가 될 때까지, 0.5C 방전 전류로 정전류 방전을 수행하고, 최초 방전 용량값을 기록한다. 이어서, 1000회의 충방전 사이클을 수행하고, 사이클 과정에서의 방전 용량값을 기록하며, 사이클 용량 유지율을 계산한다.
제1000회 사이클의 용량 유지율=(제1000회 사이클의 방전 용량/최초 사이클의 방전 용량)×100%.
3. 전지 사이클 팽창력 측정
전지를 강판 클램프에 장착하고, 전지의 바닥부분과 4개의 측면이 강판 클램프에 밀착되게 하며, 강판의 예압력을 2000N으로 조정하고, 강판 클램프와 전지 사이에 압력 센서를 설치하고 컴퓨터에 연결하며, 1000회 사이클 후의 전지의 팽창력 수치를 측정한다.
[표 1]
Figure pct00014
표 1에서,
중량비 A:B는 접착제 조성물 중 가교성 폴리머 베이스와 가교제의 중량비를 나타내고,
A+B 중량 점유율은 부극 코팅층 중 가교성 폴리머 베이스와 가교제의 중량 점유율을 나타내며,
SBR 중량 점유율은 부극 코팅층 중 SBR의 중량 점유율를 나타내며,
CMC-Na 중량 점유율은 부극 코팅층 중 CMC-Na의 중량 점유율을 나타낸다.
실시예 1~19 및 비교예 1~3의 비교로부터 알수 있다시피, 본원의 접착제 조성물은 상술한 가교성 폴리머 베이스 및 가교제를 포함하고, 상기 접착제 조성물을 사용하는 부극 시트의 부극 활성 재료 입자 사이에 강한 상호 작용력을 가지기에, 부극 시트의 응집력이 현저히 향상된다. 동시에 부극 시트는 높은 접착력을 갖는다. 상기 부극 시트를 사용하는 이차 전지의 사이클 수명이 크게 향상되고, 사이클 팽창력이 크게 감소된다.
비교예 1은 기존의 SBR 및 CMC-Na를 접착제로 사용하고, 비교 예2는 가교성 폴리머 베이스, SBR 및 CMC-Na를 접착제로 사용하며, 비교예 3은 가교제, SBR 및 CMC-Na를 접착제로 사용하는 바, 부극 활성 재료 입자 사이의 상호 작용력이 낮기에, 부극 시트의 응집력이 낮다. 상기 부극 시트를 사용하는 전지는 사이클 수명이 짧고 사이클 팽창력이 높다.
실시예 1~6의 결과로부터 알수 있다시피, 적절한 가교성 폴리머 베이스를 선택하여 사용하면, 부극 시트의 응집력을 더욱 향상시킬 수 있고, 또한 전지의 사이클 수명 및 저 사이클 팽창 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
실시예 2, 7 및 8의 결과로부터 알수 있다시피, 적절한 가교제를 선택하면, 부극 시트의 응집력을 더욱 향상시킬 수 있고, 또한 전지의 사이클 수명 및 낮은 사이클 팽창 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
실시예 2 및 9~14의 결과로부터 알수 있다시피, 접착제 조성물 중 가교성 폴리머 베이스와 가교제의 중량비가 적절하면, 부극 시트의 응집력을 더욱 향상시킬 수 있고, 또한, 전지의 사이클 수명 및 낮은 사이클 팽창 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
실시예 2 및 15~19의 결과로부터 알수 있다시피, 가교성 폴리머 베이스 및 가교제를 SBR 및 CMC-Na와 적절히 배합시킴으로써, 부극 시트가 높은 응집력을 가지도록 함과 동시에, 전지가 높은 사이클 수명 및 낮은 사이클 팽창력을 가질수 있도록 한다.
상술한 설명은 단지 본원의 특정 실시형태에 불과하며, 본원의 보호범위는 이에 한정되지 않고, 본 기술 분야에 대해 익숙한 당업자라면 본원에 개시된 기술 범위 내에서 다양한 균등한 수정 또는 대체를 쉽게 생각할 수 있으며, 이러한 수정 또는 대체는 모두 본원의 보호범위 내에 포함된다. 따라서 본원의 보호 범위는 첨부된 특허청구범위를 기준으로 해야 한다.

Claims (19)

  1. 이차 전지에 있어서,
    제1 물질과 제2 물질을 접착시키는데 사용되는 접착제를 포함하고, 상기 접착제는 접착제 조성물의 가교에 의해 얻어지는 폴리머를 포함하며, 상기 접착제 조성물은 가교성 폴리머 베이스 및 가교제를 포함하며, 상기 가교성 폴리머 베이스는 식 (I)로 나타내는 단량체 단위 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함하고, 상기 가교제는 식 (II)로 나타내는 화합물을 포함하며,
    Figure pct00015

    여기서, 상기 R1, R2 및 R3은 H, 탄소수가 1~8개인 직쇄 또는 분지쇄 알킬기로부터 각각 독립적으로 선택되고,
    상기 R4는 활성 수소를 함유하는 극성기이며,
    상기 R5는 상기 R4와 반응 활성을 나타내는 기이고,
    상기 R6은 H, 탄소수가 1~8개인 치환 또는 비치환 탄화수소기로부터 선택되며,
    상기 n는 4 이상의 짝수이고, 2≤m≤n이며, 바람직하게는 m≥3인, 이차 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리머가 3차원 가교 네트워크 구조를 갖는, 이차 전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 R4는
    Figure pct00016
    , -(R1)a-X로부터 선택되고,
    상기 R7은 H, 탄소수가 1~6개의 치환 또는 비치환 알킬기로부터 선택되며,
    상기 a는 0 또는 1이고, 상기 R1은 페닐렌기, 탄소수가 1~6개인 치환 또는 비치환 알킬렌기로부터 선택되고, 상기 X는 -COOH, -SO3H, -SO2H, 하이드록시기, 메르캅토기, 아미노기로부터 선택되는, 이차 전지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 R7은 H, 탄소수가 1~4개인 치환 또는 비치환 알킬기로부터 선택되고; 및/또는,
    상기 R1은 페닐렌기 및 탄소수가 1~4개인 치환 또는 비치환된 알킬렌기로부터 선택되고, 상기 X는 -COOH 및 하이드록시기로부터 선택되는, 이차 전지.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 R4는
    Figure pct00017
    , -COOH 또는 -OH로부터 선택되는, 이차 전지.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    식 (I)로 나타내는 단량체 단위는 하기 a~d 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함하는 이차 전지.
    Figure pct00018
  7. 제6항에 있어서,
    상기 가교성 폴리머 베이스는 단량체 단위 a 및 d의 공중합체, 단량체 단위 c 및 d의 공중합체 및 단량체 단위 b, c 및 d의 공중합체 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함하고; 바람직하게는, 상기 가교성 폴리머 베이스는 단량체 단위 b, c 및 d의 공중합체를 포함하는, 이차 전지.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가교성 폴리머 베이스는 하기 III-1 및 III-2에 나타내는 단량체 단위 중 한 종류 또는 여러 종류를 더 포함하는, 이차 전지.
    Figure pct00019
  9. 제1항에 있어서,
    상기 R5는 -(R2)b-Y로부터 선택되고, 상기 b는 0 또는 1이며, 상기 R2는 탄소수가 1~8개인 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌기로부터 선택되고, 상기 Y는 할로겐, 알케닐기, 아지드기, 아미노기, 카르복실기, 알데히드기, 하이드록시기, 술폰산기, 술핀산기, 페놀성 하이드록시기 및 에폭시기로부터 선택되며;
    바람직하게는, 상기 R5는 -(R2)b-Y로부터 선택되고, 상기 b는 0 또는 1이며, 상기 R2는 탄소수가 1~4개인 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌기로부터 선택되고, 상기 Y는 아미노기, 카르복실기, 하이드록시기 및 에폭시기로부터 선택되는, 이차 전지.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접착제는 스티렌 부타디엔 고무, 카르복시 메틸 셀룰로오스 나트륨, 폴리 불화 비닐리덴, 폴리 불화 비닐리덴 공중합체, 폴리 테트라플루오로 에틸렌, 폴리 스티렌, 폴리 아크릴로 니트릴, 폴리 이미드, 폴리 아크릴산, 폴리 아크릴산 나트륨, 폴리 비닐 알코올, 알긴산 나트륨, 폴리 메타 크릴산 및 카르복시 메틸 키토산 중 한 종류 또는 여러 종류를 더 포함하는, 이차 전지.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이차 전지는 정극 시트, 부극 시트 및 세퍼레이터를 포함하고, 상기 정극 시트, 부극 시트 및 세퍼레이터 중 하나 또는 여러 개가 상기 폴리머를 포함하고;
    바람직하게는, 상기 부극 시트가 상기 폴리머를 포함하는, 이차 전지.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 부극 시트는 부극 집전체 및 상기 부극 집전체의 적어도 일면에 배치된 부극 필름을 포함하고, 상기 부극 필름은 상기 폴리머를 포함하며, 가교된 상기 접착제 조성물이 부극 필름에서 차지하는 질량 점유율은 ≥0.5%이고, 바람직하게는 1.0%~3.0%인, 이차 전지.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 이차 전지를 포함하는, 장치.
  14. 접착제 조성물에 있어서,
    가교성 폴리머 베이스 및 가교제를 포함하며, 상기 가교성 폴리머 베이스는 식 (I)로 나타내는 단량체 단위 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함하고, 상기 가교제는 식 (II)로 나타내는 화합물을 포함하며,
    Figure pct00020

    여기서, 상기 R1, R2 및 R3은 H, 탄소수가 1~8개인 직쇄 또는 분지쇄 알킬기로부터 각각 독립적으로 선택되고,
    상기 R4는 활성 수소를 함유하는 극성기이며,
    상기 R5는 상기 R4와 반응 활성을 나타내는 기이고,
    상기 R6은 H, 탄소수가 1~8개인 치환 또는 비치환 탄화수소기로부터 선택되며,
    상기 n는 4 이상의 짝수이고, 2≤m≤n이며, 바람직하게는 m≥3인, 접착제 조성물.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 가교성 폴리머 베이스의 중량 평균 분자량이 20만~80만이고, 바람직하게는 40만~60만인, 접착제 조성물.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 가교성 폴리머 베이스와 상기 가교제의 총 중량을 기반으로, 상기 가교성 폴리머 베이스의 중량 점유율은≥70%이고, 바람직하게는 75%~95%이며, 보다 바람직하게는 85%~95%인, 접착제 조성물.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접착제 조성물은 또한,
    (1) 상기 접착제 조성물의 10중량% 농도 수용액의 점도가 150mPa·s~20000mPa·s이고, 바람직하게는 600mPa·s~4000mPa·s인 것;
    (2) 상기 접착제 조성물의 10중량% 농도 수용액의 pH가 >7이고, 바람직하게는 7.5~10.5인 것
    중 한 종류 또는 여러 종류를 충족하는, 접착제 조성물.
  18. 이차 전지의 제조 방법에 있어서,
    접착제를 이용하여 제1 물질과 제2 물질을 접착시키는 단계를 포함하고,
    상기 접착제는 가교성 폴리머 베이스와 가교제의 가교에 의해 얻어지는 폴리머를 포함하며, 상기 가교성 폴리머 베이스는 식 (I)로 나타내는 단량체 단위 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함하고, 상기 가교제는 식 (II)로 나타내는 화합물을 포함하며,
    Figure pct00021

    여기서, 상기 R1, R2 및 R3은 H, 탄소수가 1~8개인 직쇄 또는 분지쇄 알킬기로부터 각각 독립적으로 선택되고,
    상기 R4는 활성 수소를 함유하는 극성기이며,
    상기 R5는 상기 R4와 반응 활성을 나타내는 기이고,
    상기 R6은 H, 탄소수가 1~8개인 치환 또는 비치환 탄화수소기로부터 선택되며,
    상기 n는 4 이상의 짝수이고, 2≤m≤n이며, 바람직하게는 m≥3인, 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 가교성 폴리머 베이스와 가교제는 가열 조건 하에서 가교되며; 바람직하게는, 상기 가열의 온도가 60℃~160℃인, 제조 방법.
KR1020227007001A 2019-12-03 2019-12-03 이차 전지, 이차 전지를 포함하는 장치, 이차 전지의 제조 방법 및 접착제 조성물 KR102658100B1 (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2019/122666 WO2021108984A1 (zh) 2019-12-03 2019-12-03 二次电池、包括该二次电池的装置、二次电池的制备方法及粘结剂组合物

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220042427A true KR20220042427A (ko) 2022-04-05
KR102658100B1 KR102658100B1 (ko) 2024-04-16

Family

ID=76220892

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227007001A KR102658100B1 (ko) 2019-12-03 2019-12-03 이차 전지, 이차 전지를 포함하는 장치, 이차 전지의 제조 방법 및 접착제 조성물

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11978905B2 (ko)
EP (1) EP4024533B1 (ko)
JP (1) JP2022545913A (ko)
KR (1) KR102658100B1 (ko)
CN (2) CN118073572A (ko)
WO (1) WO2021108984A1 (ko)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113793937A (zh) * 2021-08-27 2021-12-14 西华大学 锂电池/钠电池/钾电池用粘结剂、其制备方法、含该粘结剂的电极和电池
CN115960280B (zh) * 2021-10-12 2023-12-26 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种粘结剂化合物及其制备方法
CN115842095A (zh) * 2022-07-06 2023-03-24 宁德时代新能源科技股份有限公司 粘结剂、电极极片、电池和用电装置
CN115286804B (zh) * 2022-09-30 2023-03-31 宁德时代新能源科技股份有限公司 Bab型嵌段共聚物、制备方法、粘结剂、正极极片、二次电池及用电装置
WO2024077507A1 (zh) * 2022-10-12 2024-04-18 宁德时代新能源科技股份有限公司 粘结组合物、电极浆料、电极极片、二次电池及用电装置
CN116799437B (zh) * 2023-08-18 2023-10-31 荣耀终端有限公司 电池及电子设备
CN117125714B (zh) * 2023-10-27 2024-03-29 宁德时代新能源科技股份有限公司 硅基材料及其制备方法、负极极片、电池和用电设备

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110492092A (zh) * 2019-07-24 2019-11-22 宁波双鹿新能源科技有限公司 一种稀土合金掺杂的锌锰电池及其制备方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06329911A (ja) * 1993-05-18 1994-11-29 Showa Denko Kk コーティング用組成物
JP2003238923A (ja) * 2002-02-19 2003-08-27 Lintec Corp 粘接着剤形成用組成物、粘接着剤及び粘接着シート
KR101154291B1 (ko) * 2005-03-23 2012-06-13 니폰 제온 가부시키가이샤 비수 전해질 2차 전지 전극용 바인더, 전극, 및 비수 전해질 2차 전지
US8097683B2 (en) * 2007-07-10 2012-01-17 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Polyhedral oligomeric silsesquioxane and carborane containing network polymers
CN103539888A (zh) * 2013-09-11 2014-01-29 郑州轻工业学院 有机无机杂化水凝胶及其制备方法与应用
JP6645187B2 (ja) * 2013-10-28 2020-02-14 日本ゼオン株式会社 リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物、リチウムイオン二次電池用負極、リチウムイオン二次電池、及び製造方法
JP2016033918A (ja) * 2014-07-29 2016-03-10 富士フイルム株式会社 全固体二次電池、電池用電極シート、電池用電極シートの製造方法、固体電解質組成物、固体電解質組成物の製造方法、および全固体二次電池の製造方法
US10319972B2 (en) * 2014-11-21 2019-06-11 Samsung Sdi Co., Ltd. Separator for rechargeable battery and rechargeable battery including the same
KR102439851B1 (ko) * 2014-11-21 2022-09-01 삼성에스디아이 주식회사 이차전지용 세퍼레이터 및 이를 포함하는 이차전지
KR101754915B1 (ko) * 2015-03-31 2017-07-06 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지용 세퍼레이터 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
EP3390564A4 (en) * 2015-12-18 2019-07-31 3M Innovative Properties Company CURABLE ADHESIVE COMPOSITION AND RIBBONS AND ADHESIVE PRODUCTS PRODUCED THEREFROM
US10741846B2 (en) * 2016-05-09 2020-08-11 Samsung Electronics Co., Ltd. Negative electrode for lithium metal battery and lithium metal battery comprising the same
JP7067118B2 (ja) 2017-02-28 2022-05-16 荒川化学工業株式会社 リチウムイオン電池用バインダー水溶液、リチウムイオン電池用スラリー及びその製造方法、リチウムイオン電池用電極、リチウムイオン電池用セパレータ、リチウムイオン電池用セパレータ／電極積層体、並びにリチウムイオン電池
CN107093733B (zh) * 2017-05-12 2019-07-23 齐鲁工业大学 一种抑制锂枝晶增长的锂离子电池负极浆料的制备方法
CN108933260A (zh) * 2017-05-23 2018-12-04 宁德时代新能源科技股份有限公司 水溶性电极粘结剂、电极片及其制备方法以及电化学储能装置
CN108493387B (zh) * 2018-04-23 2021-05-07 东莞市魔方新能源科技有限公司 电池隔膜涂层用粘接剂及其制备方法
KR102264704B1 (ko) * 2018-05-18 2021-06-11 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지용 음극 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110492092A (zh) * 2019-07-24 2019-11-22 宁波双鹿新能源科技有限公司 一种稀土合金掺杂的锌锰电池及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021108984A1 (zh) 2021-06-10
JP2022545913A (ja) 2022-11-01
KR102658100B1 (ko) 2024-04-16
CN113273005B (zh) 2024-03-22
US20220278331A1 (en) 2022-09-01
CN113273005A (zh) 2021-08-17
EP4024533A1 (en) 2022-07-06
EP4024533B1 (en) 2023-12-27
CN118073572A (zh) 2024-05-24
US11978905B2 (en) 2024-05-07
EP4024533A4 (en) 2022-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7246810B2 (ja) 二次電池用負極
KR102658100B1 (ko) 이차 전지, 이차 전지를 포함하는 장치, 이차 전지의 제조 방법 및 접착제 조성물
CN107768716B (zh) 凝胶电解质及其前驱物
EP3343675B1 (en) Negative electrode and secondary battery including same negative electrode
WO2022141448A1 (zh) 电化学装置、电子装置及电化学装置的制备方法
WO2022110050A1 (zh) 一种电化学装置和电子装置
KR102230563B1 (ko) 전극 바인더용 공중합체 및 리튬 이온 이차 전지
KR20170109293A (ko) 음극 및 이를 포함하는 이차 전지
WO2022141508A1 (zh) 一种电化学装置和电子装置
US20220285687A1 (en) Secondary battery, method for preparing the same, copolymer and apparatus
US20230307649A1 (en) Electrochemical apparatus and electronic apparatus
US20220115689A1 (en) Functionalized separator and method for preparing the same, lithium metal battery and device comprising the same
KR20230079042A (ko) 양극 슬러리, 양극 극판 및 상기 양극 극판을 포함하는 이차 전지
KR102367371B1 (ko) 음극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR20210120686A (ko) 음극의 제조방법
EP4181268A1 (en) Lithium secondary battery cathode comprising insulating layer with excellent wet adhesive strength and lithium secondary battery comprising same
KR20210032386A (ko) 비수계 전지 전극용 바인더용 공중합체, 및 비수계 전지 전극 제조용 슬러리
KR20140070381A (ko) 아크릴로니트릴-아크릴산 공중합체를 포함하는 양극용 조성물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
KR101616721B1 (ko) 접착력이 향상된 바인더 및 상기 바인더를 포함하는 리튬 이차전지
JP7283137B2 (ja) 電極用バインダー、電極合剤、エネルギーデバイス用電極及びエネルギーデバイス
CN115552666A (zh) 非水系二次电池电极用粘合剂和非水系二次电池电极用浆料
KR20170111289A (ko) 이차 전지용 전극
KR20170038538A (ko) 비수성 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
TWI838574B (zh) 電極黏合劑用共聚物及鋰離子二次電池
WO2024113081A1 (zh) 粘结剂、极片、二次电池和用电装置

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant