TW201611397A - 作為用於鋰離子電池的黏合劑體系的聚合物組合物 - Google Patents

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Abstract

本發明提供了用於鋰離子電池的電極塗層，其含有共聚物C或含有所述共聚物C的鹽，所述共聚物C可經由超過70重量%的乙烯基官能環狀碳酸酯和一種或多種選自丙烯酸及其衍生物的單體的一起聚合來製備，其中以所有所用單體的重量計，所述乙烯基官能環狀碳酸酯的重量比例為5%–90%。

Description

作為用於鋰離子電池的黏合劑體系的聚合物組合物
本發明涉及用於鋰離子電池的電極塗層，其含有乙烯基官能環狀碳酸酯和丙烯酸或丙烯酸衍生物的共聚物。
由於鋰離子電池的能量密度高，因此它們屬於用於移動應用的最有前景的能量記憶體。應用領域從高品質的電子器具擴展直到用於具有電驅動和固定電力記憶體的機動車輛的電池。
研發用於Li離子電池的高性能陽極材料需要同時研發相容的黏合劑體系。用於石墨電極的PVDF因為化學和機械不穩定性而並不適合用於含矽的電極。這表現為差的電化學迴圈行為。
為了能夠適應矽在鋰化/脫鋰時所經歷的極端體積變化（高達約300%）和相關的機械應力，已描述了可用水處理的黏合劑體系（例如羧甲基纖維素鈉（Na-CMC）、聚乙烯醇、丙烯酸酯或Na-CMC與苯乙烯-丁二烯橡膠的混合物）作為一種替代方案。
標準的黏合劑體系常常隨充電和放電迴圈而顯示高容量損失，特別是在每單位面積的高負荷下。具體地說，在充電和放電迴圈期間發生高的不可逆容量損失。作為其原因，電解質分解和所導致的內阻的大的上升常常被討論（Zhao等，Journal of Power Sources （2014） 263, 288 – 295）。
在鋰離子電池的陽極（其中電極活性材料基於作為具有最高已知鋰離子存儲容量的材料的矽）中，矽在充電或放電期間經歷約300%的極端體積變化。這一體積變化導致對整個電極結構的高機械應力，並且導致活性材料的電子分離（decontacting），且因此導致電極的破壞與容量損失。此外，所用的矽陽極材料的表面與電解質的組分反應，從而產生連續的不可逆的鋰損失並（隨後）形成鈍化保護層（固體電解質介面；SEI）。
為了解決這些已知特別針對Si系陽極的問題，近年來已在尋找用於Si系電極活性材料的電化學穩定化的各種方法（A.J. Appleby等，J. Power Sources 2007, 163, 1003–1039）。
考慮到在電動性（electromobility）中的應用，對高迴圈次數（＞100次迴圈）和高負荷（＞2 mAh/cm2）下的高可逆性的要求仍然是最大挑戰。
除了因黏合劑弱化所致的分離問題之外，電解質分解也特別在高迴圈次數下起重要作用。在大量迴圈的過程中，這會因電阻增加到被稱作電池空運行（dry running）的情形而導致容量降低。
除了特定的電解質之外，黏合劑也在這裡起重要作用，並且不得不進行適當地調節，以允許在結合進一步改進（例如適合的添加劑和改進的電解質）的情況下，在特別是用於汽車應用的鋰離子電池中使用矽陽極。
PVDF作為標準的黏合劑，如同用於傳統的石墨陽極中，在含矽的陽極的情況下也不令人滿意。
Zhao等（Journal of Power Sources （2014） 263, 288 – 295）描述了聚碳酸伸乙烯酯（聚VC）作為用於石墨陽極的黏合劑的用途。聚VC已在先前的研究中被鑒別為石墨陽極中的主要SEI組分（J.Electrochem. Soc. 156 （2009） A103-A113）。
在Zhao等的研究中，能夠顯示聚VC有助於SEI形成並減少電解質分解。減少的電解質分解使SEI更薄，且因此使迴圈期間內阻的增加更緩慢。以這種方式，實現了高迴圈次數下的更高電容保持。
不可將聚VC作為如上述示例中用於石墨陽極的黏合劑的用途應用於矽陽極。基於尚未闡明的原因，聚VC與作為陽極活性材料的矽之組合導致迴圈穩定性的快速破壞。
VC與丙烯酸和甲基丙烯酸的共聚合已由Baskova等（Vysokomolekulyarnye Soedineniya, Seriya B: Kratkie Sooshcheniya （1968）, 10（3）, 220‑2）描述，並且VC與（甲基）丙烯酸酯的共聚合可見於例如Smets等（Jour.Pol. Sci.，第27卷，第275-283頁（1958））中。
碳酸伸乙烯酯和（甲基）丙烯酸酯的共聚物迄今僅作為可在電池中原位聚合的電解質組分，而不是作為用於陽極材料的黏合劑，被用於鋰離子電池（US2004/0126668 A1）。
本發明提供了用於鋰離子電池的電極塗層，所述塗層含有共聚物C或含有所述共聚物C的鹽，所述共聚物C可經由超過70重量%的乙烯基官能環狀碳酸酯和一種或多種選自丙烯酸及其衍生物的單體的一起聚合來製備，其中以所有所用單體的重量計，所述乙烯基官能環狀碳酸酯的重量比例為5%–90%。
無
無
共聚物C可較佳經由自由基引發的共聚合來製備。
具體地說，丙烯酸衍生物為丙烯酸酯；丙烯酸或甲基丙烯酸的鹼金屬鹽和鹼土金屬鹽以及其酯和鹼金屬鹽或鹼土金屬鹽；或巴豆酸和其酯以及其鹼金屬鹽和鹼土金屬鹽；或丁烯二酸（=富馬酸或馬來酸）和其酸酐（=馬來酸酐）以及其酯和鹼金屬鹽或鹼土金屬鹽。
丙烯酸和丙烯酸衍生物的合適酯為，例如，具有1到15個碳原子的無支鏈或帶支鏈的醇的酯。較佳的酯為甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯，特別是丙烯酸甲酯、丙烯酸三級丁酯、甲基丙烯酸三級丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯。特別佳為丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯和丙烯酸2-乙基己酯。
以所有所用單體的重量計，丙烯酸和丙烯酸衍生物的重量比例較佳為10%-95%，特別佳30%-85%，特別是70%-40%。
適合的乙烯基官能環狀碳酸酯為例如碳酸伸乙烯酯（1,3-二氧雜環戊烯-2-酮，縮寫為VC）、碳酸4-甲基伸乙烯酯、碳酸4,5-二甲基伸乙烯酯、碳酸乙烯基伸乙酯（4-乙烯基-1,3-二氧戊環-2-酮）、碳酸4-氯伸乙烯酯、碳酸4,5-二氯伸乙烯酯、碳酸4-氟伸乙烯酯、碳酸4,5-二氟伸乙烯酯、碳酸亞甲基亞乙酯（methylene ethylene carbonate）（4-亞甲基-1,3-二氧戊環-2-酮）和碳酸4-羥甲基伸乙烯酯。
作為乙烯基官能環狀碳酸酯，特別佳為碳酸伸乙烯酯，它是最簡單的不飽和環狀碳酸酯。
以所有單體的重量計，所述乙烯基官能環狀碳酸酯的重量比例較佳為15%–70%，特別佳30%–60%。
當可使用其他單體製備共聚物C時，這些占所述單體的少於30重量%或較佳占所述單體的少於5重量%的其他單體較佳選自N-羥甲基丙烯醯胺、丁二烯、乙烯、丙烯腈、苯乙烯、乙二醇二丙烯酸酯和己二醇二丙烯酸酯。
較佳共聚物C的數均分子量Mn = 500 – 30000，特別是1000 – 10000。（借助於尺寸排阻色譜法（SEC）在來自Agilent的Polargel柱（注入體積為20 µl）上相對於聚苯乙烯標準物在35℃、0.5 ml/min流速的DMF/甲醇（體積比例1/1 + 1 g/l甲酸銨）中並且使用RI （折射率檢測器）檢測來確定）。
共聚物C較佳被用作鹼金屬鹽或鹼土金屬鹽。較佳為鈉鹽或鋰鹽，特別佳為鈉鹽。
例如，單體可用作鈉鹽，或在較佳的實施方案中，可經由添加氫氧化鈉或氫氧化鋰將成品共聚物中適當比例的丙烯酸或丙烯酸衍生物的單體單元轉化成鈉鹽或鋰鹽。經由添加氫氧化鈉或氫氧化鋰將共聚物C中較佳5% – 80%、特別佳10% – 50%、特別是20%– 40% （=莫耳百分比）的丙烯酸或丙烯酸衍生物單體單元轉化成鈉鹽或鋰鹽。
共聚物C充當電極塗層中的黏合劑。
在電極塗層的製備中，較佳地，較佳經由刮刀塗覆將乾燥層厚度為2 µm到500 µm、較佳10 µm到300 µm、特別是50 µm到300 µm的電極油墨（也被稱作電極糊）施加到集電器，例如銅箔。
同樣可使用其他塗覆工藝，例如旋塗、浸塗、塗抹或噴塗。在用電極油墨塗覆銅箔之前，可用市售底漆（例如基於聚合物樹脂的底漆）處理銅箔。這增加了對銅的黏附，但其自身實際上沒有電化學活性。
較佳將電極油墨乾燥到恒定重量。乾燥溫度取決於所用的材料和所用的溶劑。其較佳在20℃到300℃的範圍，特別佳50℃到150℃。
最後，可對電極塗層進行壓延以設定限定的孔隙率。
每單位面積電極塗層的容量較佳＞1.5 mAh/cm2 ，特別佳＞2 mAh/cm2 。
電極塗層和電極油墨含有共聚物C和一種或多種活性材料。
用於電極塗層和電極油墨的活性材料含有選自碳、矽、鋰、錫、鈦和氧中的元素和其化合物。用於電極塗層的活性材料較佳含有矽。
較佳的活性材料為矽、氧化矽、石墨、矽-碳複合物、錫、鋰、鋁、鋰-鈦氧化物和矽化鋰。特別佳為石墨和矽以及還有矽-碳複合物。
當使用矽作為活性材料時，矽的一次粒徑（primary particle size）較佳1 nm - 1000 nm，更較佳50 nm - 300 nm。
活性材料中矽的比例較佳5重量%–90重量%，特別佳5重量%–40重量%。
活性材料中石墨的比例較佳10重量%–95重量%，特別佳60重量%–95重量%。
另外，電極油墨和電極塗層中可存在其他導電材料，例如導電碳黑、碳納米管（CNT）和金屬粉末。
電極油墨和電極塗層中還可含有特別用於設定潤濕性質或增加電導率的其他添加劑，以及還有分散劑、填充劑和成孔劑。
電極油墨較佳含有作為溶劑的水。
共聚物C以電極塗層或電極油墨的乾重計的比例較佳1重量%–50重量%，特別佳2重量%–30重量%，特別是3重量%–15重量%。
電極油墨的固體含量為5重量%–95重量%，特別佳10重量%–50重量%，特別是15重量%–30重量%。
電極油墨可例如借助於速度混合器（speed mixer）、溶解器、轉子-定子機、高能磨機、行星式捏合機、攪拌球磨機、搖床或超聲設備來製備。
共聚物C尤其適合在鋰離子電池中作為用於電極油墨的電化學穩定的黏合劑體系。共聚物C轉化成鹼金屬鹽或鹼土金屬鹽，特別是轉化成鈉鹽，可設定或固定共聚物C的流變學行為以及其在水中的溶解性。
因此，可用水將共聚物C處理為黏合劑（例如呈其鈉鹽形式），和用有機溶液（例如用NMP或醇）將共聚物C處理為黏合劑。
共聚物C的鹼金屬鹽或鹼土金屬鹽可溶於水中；可用水溶液處理用於電極油墨的黏合劑製劑。
較佳至少80 g/l、特別是至少120 g/l的共聚物C在25℃和1巴下可溶於水中。
出於生態原因，水處理是許多陽極製造商的較佳處理方法。有機溶液相對於水的優點是矽顆粒的表面氧化降低，而實現更好的庫侖效率和更好的長期穩定性（applied materials & interfaces （2010），第2卷，3004 - 3010）。兩者均可使用共聚物C作為黏合劑來實現。
共聚物C因以下事實而出色：其可特別因為可使用市售單體而以簡單方式製備。令人驚訝地，高迴圈穩定性和低內阻特別可借助於根據本發明的共聚物C實現。不同於碳酸伸乙烯酯的均聚物，這裡所述的黏合劑令人驚訝地還可用於矽陽極，並且產生高迴圈穩定性。
具體地說，共聚物C尤其適合作為黏合劑，用於處理如例如經由研磨形成的未聚集的矽顆粒（參見例如DE 102013211388）。
共聚物C可以用水性或有機溶液簡單地單級配製沉降穩定的電極油墨，並且該油墨可經由刮刀塗覆到電極載體（=集電器）上來直接處理。
其電極油墨含有共聚物C的鋰離子電池甚至在每單位面積的高負荷下也展示高迴圈穩定性。另一方面，標準黏合劑在含Si的體系中僅在每單位面積的低負荷下展示高迴圈穩定性。
共聚物C較佳用於鋰離子電池中，所述鋰離子電池含有陰極、陽極、隔膜（separtor）和電解質以及至少一個含有共聚物C的電極。
作為陰極材料，可以使用例如Li金屬，例如作為箔；和鋰化合物，例如鋰-鈷氧化物、鋰-鎳氧化物、鋰-鎳-鈷氧化物（摻雜的和未摻雜的）、鋰-錳氧化物（尖晶石）、鋰-鎳-鈷-錳氧化物、鋰-鎳-錳氧化物、鋰-鐵磷酸鹽、鋰-鈷磷酸鹽、鋰-錳磷酸鹽、鋰-釩磷酸鹽或鋰-釩氧化物。
隔膜是例如僅可透過離子的膜，如在電池製造中已知的。隔膜隔離陽極與陰極。
電解質含有作為電解質鹽的鋰鹽和非質子溶劑。
可使用的電解質鹽為例如LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、LiB(C2 O4 )2 、LiBF2(C2 O4 )、LiSO3 Cx F2x+1 、LiN(SO2 Cx F2x+1 )2 和LiC(SO2 Cx F2x+1 )3 和其混合物，其中x取0到8的整數值。
電解質較佳含有0.1 mol/l到溶解度極限的電解質鹽，特別佳0.2 mol/l - 3 mol/l，特別是0.5 mol/l到2 mol/l的含鋰電解質鹽。
非質子溶劑較佳選自：有機碳酸酯，例如碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸亞乙酯、碳酸伸乙烯酯、碳酸亞丙酯、碳酸亞丁酯；環酯和直鏈酯，例如乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酸丙酯、丁酸乙酯、異丁酸乙酯；環醚和直鏈醚，例如2-甲基四氫呋喃、1,2-二乙氧基甲烷、THF、二噁烷、1,3-二氧戊環、二異丙醚、二乙二醇二甲醚；酮，例如環戊酮、二異丙基酮、甲基異丁基酮；內酯，例如γ-丁內酯；環丁碸、二甲基亞碸、甲醯胺、二甲基甲醯胺、3-甲基-1,3-噁唑烷-2-酮、乙腈、有機碳酸酯和腈以及這些溶劑的混合物。特別佳係上述有機碳酸酯。
電解質較佳還含有成膜劑，例如碳酸伸乙烯酯、氟代碳酸亞乙酯、碳酸乙烯基亞乙酯或氟代丙酮，因此可實現陽極的迴圈穩定性的顯著改進。這主要歸因於在活性材料的表面上形成固體電解質中間相。電解質中成膜劑的比例較佳為0.1重量%–20.0重量%，特別佳0.2重量%–15.0重量%，特別是0.5重量%–10重量%。
在特定具體例中，鋰離子電池含有石墨作為唯一的陽極材料。
如例如DE 10027626 A中所述，電解質還可含有其他添加劑，例如降低水含量的有機異氰酸鹽、HF清除劑、氧化還原往返添加劑（redox shuttle additive）、阻燃劑（例如磷酸鹽或膦酸鹽）、用於LiF、有機鋰鹽和/或絡合鹽的增溶劑。
鋰離子電池可以輥壓形式、折疊形式或堆疊形式的所有通常形式生產。
已知用於製備如上所述的鋰離子電池的所有物質和材料。經由電池生產領域中已知的工藝來實施所述電池的部件的生產和這些部件的組裝以得到根據本發明的電池。
在下文實施例中，除非在每種情況下另有指明，否則所有量和百分比均以重量計，所有壓力均為0.10 MPa （絕對值）並且所有溫度均為23℃。
經由標準方法將所用的溶劑和電解質乾燥並存儲在乾燥的氬氣氛中。
以下材料從商業來源獲得並且不進一步純化即直接使用：石墨KS6L-C （Timcal）、丙烯酸（Sigma Aldrich）、羧甲基纖維素（CMC） （Daicel 1360）、乙醇（Sigma Aldrich）、AIBN （氮雜-雙-異丁腈） （Sigma Aldrich）、氫氧化鈉（Sigma Aldrich）、二乙醚（Sigma Aldrich）、二甲基甲醯胺（DMF） （Sigma Aldrich）。
碳酸伸乙烯酯（Sigma Aldrich）在使用前經鹼性Al2 O3 純化。
在三電極配置（零電流電勢測量）中對半電池（half cell）實施電化學研究。使用來自各實施例的電極塗層作為工作電極，並且使用鋰箔（Rockwood®鋰，厚度為0.5 mm）作為參考電極和對電極。用100 µl電解質浸漬的六層非紡織物堆疊（Freudenberg Vliesstoffe, FS2226E）充當隔膜。所用的電解質由六氟磷酸鋰在碳酸亞乙酯和碳酸二乙酯的3:7（v/v）混合物中的1莫耳溶液組成，所述混合物已與2重量%的碳酸伸乙烯酯混合。在手套箱（＜ 1 ppm H2 O, O2 ）中構造電池並且所有所用組分的乾物質中的水含量小於20 ppm。

比較實施例1：聚VC：
如H.Zhao等（Journal of Power Sources 263 （2014） 288 – 295）所述來實施聚VC的製備。
借助於速度混合器以2500 rpm的旋轉速度持續5分鐘，並且隨後借助於溶解器以9 m/s的圓周速度持續15分鐘，同時在20℃下冷卻，將4.41 g 22重量%濃度的乙醇中的矽懸浮液（粒徑為d50 = 180 nm）（未聚集的矽顆粒，參見例如DE 102013211388）和0.60 g導電碳黑（Timcal® Super C65）分散於15.00 g 2.5重量%濃度之聚VC的DMF溶液中。在添加2.83 g石墨（Timcal® SFG6）和9.0 g DMF後，然後借助於速度混合器以2500 rpm的旋轉速度持續5分鐘並且借助於溶解器以8 m/s的圓周速度持續15分鐘來將混合物混合。在速度混合器中脫氣後，借助於具有0.25 mm的間隙高度的拉膜框（Erichsen，型號360）將所述分散液施加到厚度為0.030 mm的銅箔（Schlenk Metallfolien, SE-Cu58）。隨後在80℃和1巴空氣壓力下將以這種方式產生的電極塗層乾燥60分鐘。乾燥電極塗層的每單位面積的平均重量為2.51 mg/cm2 。
在20℃下實施電化學測試。使用相對於Li/Li+的40 mV和1.0 V作為電勢極限。在恒定電流下，並且在達到電壓極限後，在恒定電壓下，經由cc/cv方法（恒定電流/恒定電壓）實施電極的充電或鋰化，直到電流下降到低於50 mA/g。在恒定電流下，經由cc方法（恒定電流）實施電極的放電或脫鋰，直到達到電壓極限。所選的特定電流基於電極塗層的重量。
來自比較實施例1的電極塗層具有約522 mAh/g的可逆初始容量，且在70次充電/放電迴圈後，具有其原有容量的約28%，並且在100次迴圈後，具有其原有容量的22%。
實施例2 聚(VC-共-AA)：
所用的重量：
2.35 g碳酸伸乙烯酯= 27 mmol
1.95 g丙烯酸= 27 mmol
0.05 g = 0.06 mmol AIBN
程序：
在沒有另外的溶劑的情況下將兩種單體彼此溶解並且與一半AIBN （0.025 g）混合且在50 ml之3頸燒瓶中脫氣。
隨後使混合物在70℃下聚合。3小時後，添加剩餘量的AIBN （0.025 g），並且繼續在70℃下聚合16小時。
處理：
在90℃下將聚合物溶解於30 ml DMF中並且從50 ml之二乙醚中再沉澱。在70℃下在降低的壓力下乾燥聚合物。
Mn=2500 g/mol （GPC）
中和：
將0.6 g聚合物溶解於5.0 g DMF中。
將45 mg NaOH溶解於0.5 g水中。
程序：
將水性NaOH逐滴攪拌到聚合物溶液中。
形成沉澱物並且經由添加水使其再溶解。添加水，直到達到2重量%的固體含量（= 2.5%濃度的黏合劑溶液）。
借助於速度混合器以2500 rpm的旋轉速度持續5分鐘，並且隨後借助於溶解器以9 m/s的圓周速度持續15分鐘，同時在20℃下冷卻，將4.41 g 22重量%濃度的乙醇中的矽懸浮液（粒徑為d50 = 180 nm）（未聚集的矽顆粒）和0.6 g導電碳黑（Timcal® Super C65）分散於15.00 g上述黏合劑溶液中。在添加2.83 g石墨（Timcal® SFG6）和7 g水後，然後借助於速度混合器以2500 rpm的旋轉速度持續5分鐘並且借助於溶解器以8 m/s的圓周速度持續15分鐘來將混合物混合。在速度混合器中脫氣後，借助於具有0.25 mm的間隙高度的拉膜框（Erichsen，型號360）將所述分散液施加到厚度為0.030 mm的銅箔（Schlenk Metallfolien, SE-Cu58）。隨後在80℃和1巴空氣壓力下將以這種方式產生的電極塗層乾燥60分鐘。乾燥電極塗層的每單位面積的平均重量為2.51 mg/cm2 。
在20℃下實施電化學測試。使用相對於Li/Li+的40 mV和1.0 V作為電勢極限。在恒定電流下，並且在達到電壓極限後，在恒定電壓下，經由cc/cv方法（恒定電流/恒定電壓）實施電極的充電或鋰化，直到電流下降到低於50 mA/g。在恒定電流下，經由cc方法（恒定電流）實施電極的放電或脫鋰，直到達到電壓極限。所選的特定電流基於電極塗層的重量。
來自實施例2的電極塗層具有約716 mAh/g的可逆初始容量，且在70次充電/放電迴圈後，仍然具有其原有容量的約99%。在100次充電/放電迴圈後，其具有其原有容量的約84%。
比較實施例3：CMC黏合劑
借助於速度混合器以2500 rpm的旋轉速度持續5分鐘，並且隨後借助於溶解器以9 m/s的圓周速度持續15分鐘，同時在20℃下冷卻，將4.41 g 22重量%濃度的乙醇中的矽懸浮液（粒徑為d50 = 180 nm）（未聚集的矽顆粒）和0.6 g導電碳黑（Timcal® Super C65）分散於15.00 g 2.5重量%濃度之CMC的水溶液中。在添加2.83 g石墨（Timcal® SFG6）和4 g水後，然後借助於速度混合器以2500 rpm的旋轉速度持續5分鐘並且借助於溶解器以8 m/s的圓周速度持續15分鐘來將混合物混合。在速度混合器中脫氣後，借助於間隙高度為0.25 mm的拉膜框（Erichsen，型號360）將所述分散液施加到厚度為0.030 mm的銅箔（Schlenk Metallfolien, SE-Cu58）。隨後在80℃和1巴空氣壓力下將以這種方式產生的電極塗層乾燥60分鐘。乾燥電極塗層的每單位面積的平均重量為2.20 mg/cm2 。
在20℃下實施電化學測試。使用相對於Li/Li+的40 mV和1.0 V作為電勢極限。在恒定電流下，並且在達到電壓極限後，在恒定電壓下，經由cc/cv方法（恒定電流/恒定電壓）實施電極的充電或鋰化，直到電流下降到低於50 mA/g。在恒定電流下，經由cc方法（恒定電流）實施電極的放電或脫鋰，直到達到電壓極限。所選的特定電流基於電極塗層的重量。
來自比較實施例3的電極塗層具有約694 mAh/g的可逆初始容量，且在70次充電/放電迴圈後，具有其原有容量的約78%，並且在100次迴圈後，具有其原有容量的約64%。
表1：經過70次迴圈和100次迴圈的容量和電阻趨勢
 
 

*非根據本發明  
經由向具有完全脫鋰的Si電極的電池施加200 mA/g的電流來確定內阻，所述電池未被載入電流。根據未載入狀態和載入狀態（在一秒後測量）中的電池電壓的差，根據歐姆定律（Ohm’s law） R × A = ΔU / I來計算內阻（R =內阻，A =電極面積，ΔU =未負載/負載的電壓差，I =電流）。
相比於比較實施例1，實施例2顯示顯著更高的初始容量（=理論容量的利用率更高）以及更高的容量保持率。僅實施例2在100次迴圈後仍然具有高迴圈穩定性，並且容量保持率＞ 80%。
使用CMC作為標準黏合劑的比較實施例3具有高於聚VC的穩定性。然而，由於內阻在高負荷下顯著增加，因此無法實現實施例2的根據本發明的聚(VC-共-AA)黏合劑的迴圈穩定性。
無

Claims (6)

  1. 一種用於鋰離子電池的電極塗層，其含有共聚物C或含有所述共聚物C的鹽，所述共聚物C可經由超過70重量%的乙烯基官能環狀碳酸酯（vinyl-functional cyclic carbonate）和一種或多種選自丙烯酸及其衍生物的單體的一起聚合來製備，其中以所有所用單體的重量計，所述乙烯基官能環狀碳酸酯的重量比例為5%-90%。
  2. 根據請求項1所述的電極塗層，其中以所有所用單體的重量計，所述共聚物C中丙烯酸的重量比例為30%-85%。
  3. 根據請求項1或2所述的電極塗層，其中所述共聚物C可僅由請求項1中提到的單體製備。
  4. 根據請求項1或2所述的電極塗層，其中所述共聚物C的數均分子量Mn = 500-30000。
  5. 根據請求項1或2所述的電極塗層，其含有所述的共聚物C的鈉鹽或鋰鹽。
  6. 根據請求項1或2所述的電極塗層，其含有一活性材料矽。
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