TW202201830A - 用於二次電池中柔韌電極的漿料組合物 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種漿料組合物，可用於製造鋰離子電池的電極。所述漿料組合物包括黏結劑、溶劑、電極活性材料和添加劑。添加劑可以是由通式(1)所描述的化合物。黏結劑是包含一個或多個親水性結構單元和一個或多個疏水性結構單元的共聚物。添加劑的加入顯著地提高了電極的柔韌性。一種使用該漿料生產電極的方法也被揭露。此外，含有使用本文所揭露的漿料組合物製備的電極的電池顯示出優異的電化學性能。

Description

用於二次電池中柔韌電極的漿料組合物

本發明涉及電池的領域。具體而言，本發明涉及鋰離子電池的電極和電極漿料。

在過去的幾十年中，鋰離子電池(LIB)由於其能量密度優異、循環壽命長且放電能力高，在各種應用中，尤其在消費類電子產品中得到廣泛使用。由於電動車輛(EV)和電網儲能的快速的市場發展，高性能且低成本的LIB目前為大規模儲能裝置最有前景的選擇之一。

傳統上，鋰離子電池電極是藉由在金屬集流體上塗覆有機系漿料製備的。該漿料含有處於有機溶劑中的電極活性材料、導電碳和黏結劑。黏結劑(最常見為聚偏二氟乙烯(PVDF))被溶解在溶劑中，並且對電極材料和集流體提供良好的電化學穩定性、強黏附性以及高柔韌性，使得電極可以被堆疊並捲繞成卷繞式配置(jelly-roll configuration)以形成電池。然而，PVDF只能溶解在一些特定的有機溶劑中，如N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)，其易燃和有毒，因此需要特殊的處理製程。在乾燥過程中，必須安裝NMP回收系統，以回收NMP蒸汽。這將對製造過程產生巨大成本，因為需要投放大量資金。此外，NMP和PVDF還會對環境造成破壞。

鑒於以上所述，較佳使用較低廉和更環保的溶劑，例如水。然而，一般來說，水性溶劑對實現黏結劑和電極活性材料顆粒的良好分散存在一些困難。分散性差會導致所得的電極的結構穩定性和柔韌 性不良，在捲繞成卷繞式配置時引起問題，例如電極的斷裂。

一些水基聚合物黏結劑配方已成功應用於電極生產，並可以提供有良好分散性的電極漿料，即不存在相分離的均質化混合物。然而，如果電極塗層具有高的密度，則所得電極仍將是高度缺乏柔韌性且易破碎的。當使用能量密度相對較低的電極活性材料時，這個問題最為明顯，因為需要更多材料以達到相同的輸出容量，使其電極更厚、更加缺乏柔韌性。

當柔韌性不足的電極被彎曲時，集中在彎曲處的應力導致電極的剝落和斷裂，進而導致電極的結構被破壞。二次電池的性能和壽命將會大大降低。

美國專利公開第2020/0029777 A1號揭露了一種鋰二次電池陰極，其陰極活性材料層包含陰極活性材料、黏結劑、石墨烯和炭黑。特別地是，陰極活性材料層的密度應大於或等於4.3g/cm³，所測試的陰極活性材料為LiCoO₂。該專利申請揭露了具有這些特徵的陰極被捲繞時不會斷裂，而且含有該陰極的電池具有更高穩定性和循環壽命。然而，這一現有技術僅成功證明，當黏結劑是溶於NMP中的PVDF時才能獲得上述益處。此外，使用兩種碳材料是必不可少的，且不能用更常見的形式的石墨取代石墨烯，從而大幅增加了成本。

因此，有迫切需要發明一種方法來改善藉由水基製程生產的電極的柔韌性。

藉由本文所揭露的各個態樣和實施方案滿足了前述需求。一方面，本文提供一種用於製備二次電池電極的漿料，該漿料包括電極活性材料、黏結劑、添加劑和溶劑。

另一方面，本文提供一種用於二次電池的電極，其包括集流體和塗覆在集流體的一個或多個表面上的電極層，其中電極層包含上述電極漿料。在一些實施方案中，該電極層包含電極活性材料、黏結劑和添加劑。

在又一方面，本文提供一種製備上述電極漿料的方法。

添加劑的設計旨在為所得電極提供柔韌性。尤其當溶劑為水或水性溶液且使用水性黏結劑時，添加劑的加入可顯著地改善電極柔韌性。此外，已經發現圓柱形二次電池中含有添加劑的電極顯示出改善的電化學性能。

100:製備電極的方法

101~104:步驟

圖1顯示根據本發明一個實施方案之電極的製備步驟的流程圖；

圖2顯示本發明實施例1之電極上塗層的圖片；以及

圖3顯示本發明比較例4之電極上塗層的圖片。

《定義和一般術語》

一方面，本文提供一種用於製備二次電池電極的漿料，該漿料包括電極活性材料、黏結劑、添加劑和溶劑。另一方面，本文提供一種用於二次電池的電極，其包括集流體和塗覆在集流體的一個或多個表面上的電極層，其中該電極層包含上述電極漿料。在又一方面，本文提供製備上述電極漿料的方法。

術語「電極」是指「陰極」或「陽極」。

術語「正極」與陰極可互換使用。同樣，術語「負極」與陽極可互換使用。

術語「黏結劑」或「黏結劑材料」是指用於將電極活性材料及/或導電劑固定在合適位置並將其黏附在導電金屬基底以形成電極的化學化合物、化合物的混合物或聚合物。在一些實施方案中，電極不包含任何導電劑。在一些實施方案中，黏結劑在例如水的水性溶劑中形成膠體、溶液或分散液。

術語「黏結劑組合物」是指包含黏結劑和分散介質或溶劑的膠體、分散液或溶液。在一些實施方案中，分散介質或溶劑為水。

術語「聚合物」是指藉由聚合單體而製備的聚合化合物， 不論單體類型是相同的還是不相同的。通用術語「聚合物」包括術語「均聚物」和「共聚物」。

術語「均聚物」是指藉由聚合相同類型的單體而製備的聚合物。術語「共聚物」是指藉由聚合至少兩種不同類型的單體而製備的聚合物。

術語「重複單元的總重量」是指重複單元進行重複後得到的總重量。

術語「單體單元」是指由單個單體對聚合物的結構貢獻的構成單元。

術語「結構單元」是指由聚合物中相同單體類型貢獻的總單體單元。

術語「烯烴」是指具有至少一個碳-碳雙鍵的不飽和的烴基化合物。

術語「親水性的」是指與極性溶劑(特別是水)或極性官能團有發生強相互作用的傾向，例如藉由形成氫鍵。親水性基團通常是極性的，許多含有親水性基團的化合物可以溶於水。親水性基團的一些非限制性實例包括羧酸、羥基和醯胺。

術語「疏水性基團」是指一種不傾向與極性溶劑(特別是水)或極性官能團發生強相互作用的官能團，例如藉由形成氫鍵。疏水性基團通常是非極性的，並且含有疏水性基團的化合物通常不溶於水。

術語聚合物的「數均分子量」A_n在數學上定義為：

其中N_i是具有特定分子量M_i的聚合物分子數。

術語聚合物的「重均分子量」A_w在數學上定義為：

其中N_i是具有特定分子量M_i的聚合物分子數。

術語化學物質的「親水親油平衡值」(hydrophile-lipophile balance number,HLB)在數學上定義為：

其中M_h是化學物質親水部分的分子量，M是化學物質的總分子量。HLB值越高，化學物質的親水性越強。

術語「導電劑」是指具有良好導電性的材料。因此，通常在形成電極時將導電劑與電極活性材料混合，以提高電極的導電性。在一些實施方案中，導電劑在化學上是活性的。在一些實施方案中，導電劑在化學上是惰性的。

術語「均質器」是指可以用於將材料均質化的設備。術語「均質化」是指將材料均勻分佈在整個流體中的製程。任何常規的均質器都可以使用於本文所揭露的方法中。均質器的一些非限制性實例包括攪拌混合器、行星式混合器、混合器和超音波發生器。

術語「行星式混合器」指可用於混合或攪拌不同材料以產生均質混合物的設備，其由在容器內進行行星運動的槳組成。在一些實施方案中，行星式混合器包含至少一個行星式槳和至少一個高速分散槳。行星式槳和高速分散槳沿著各自的軸旋轉，也沿著容器的周圍連續旋轉。轉速可以以單位每分鐘的轉數(rpm)表示，rpm是指旋轉體在一分鐘內完成的轉數。

術語「超音波發生器」是指能夠運用超音波能量以攪動樣品中顆粒的設備。任何可以分散本文揭露的漿料的超音波發生器都可以使用。超音波發生器的一些非限制性實例包括超音波浴、探頭型超音波發生器和超音波流動池。

術語「超音波浴」是指藉由超音波浴容器壁將超音波能量傳到液體樣品中的裝置。

術語「探頭型超音波發生器」是指浸入介質中進行直接超音波處理的超音波探頭。術語「直接超音波處理」是指超音波直接耦合到處理液中。

術語「超音波流動池」或「超音波反應器室」是指一種 可以在流動模式下進行超音波處理的設備。在一些實施方案中，超音波流動池是單程配置、多程配置或循環式配置。

術語「施加」是指在某表面上將物質鋪放或鋪展的動作。

術語「集流體」是指與電極層接觸的任何導電基底，其在二次電池的放電或充電期間能夠傳導流至電極的電流。集流體的一些非限制性實例包括單個導電金屬層或基底，以及覆蓋有導電塗層(例如碳黑系塗層)的單個導電金屬層或基底。導電金屬層或基底可以是箔或具有三維網狀結構的多孔體的形式，並且可以是聚合物或金屬材料或金屬化聚合物。在一些實施方案中，三維多孔集流體覆蓋有共形碳層(conformal carbon layer)。

術語「電極層」是指與集流體接觸且包含電化學活性材料的層。在一些實施方案中，藉由在集流體上施加塗層製成電極層。在一些實施方案中，電極層位於集流體的一面或兩面上。在其它實施方案中，三維多孔集流體覆蓋有共形電極層。

術語「室溫」是指約18℃至約30℃的室內溫度，例如18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30℃。在一些實施方案中，室溫是指約20℃+/-1℃或+/-2℃或+/-3℃的溫度。在其它實施方案中，室溫是指約22℃或約25℃的溫度。

術語「粒徑D50」是指以體積為基礎的累積50%尺寸(D50)，其是當繪製累積曲線時，獲得在體積基礎上的粒徑分佈以及在總體積為100%時，在累積曲線上的50%的點處的粒徑(即顆粒體積的第50個百分點(中位數)的顆粒直徑)。進一步地，就本發明的陰極活性材料而言，粒徑D50是指藉由一次顆粒相互凝聚而成的二次顆粒的體積平均粒徑，而在顆粒僅由一次顆粒組成的情況下，平均粒徑是指一次顆粒的體積平均粒徑。

術語「固體含量」是指蒸發後剩餘的非揮發性物質的量。

術語「剝離強度」是指分離兩種互相黏合的材料(例如集流體和電極層)所需的力量。它是這兩種材料之間黏合強度的量度，並且通常以N/cm表示。

術語「倍率」是指依據其總儲存容量以安時(Ah)或毫安時(mAh)表示的電池的充電倍率或放電倍率。例如，1C的倍率意味著在一個小時內利用所有的儲存能量；0.1C意味著在一個小時內利用10%的能量或在10個小時內利用全部的能量；而5C意味著在12分鐘內利用全部的能量。

術語「安時(Ah)」是指用於說明電池的儲存容量的單位。例如，1Ah容量的電池可以提供持續一小時的1安培的電流，或持續兩小時的0.5安培的電流，如此類推。因此，1安時(Ah)相當於3,600庫侖的電荷。同樣地，術語「毫安時(mAh)」也是表示電池的儲存容量的單位，且為安時的1/1,000。

術語「電池循環壽命」是指電池在其額定容量降低至低於其初始額定容量的80%之前，可以進行的完整的充放電循環的次數。

術語「容量」是電化學電池的一種特性，指的是電化學電池(例如電池)能夠保持的總電荷量。容量通常以安時作單位表示。術語「比容量」是指電化學電池(例如電池)每單位重量的輸出容量，通常以Ah/kg或mAh/g表示。

在以下描述中，本文所揭露的數值皆為近似值，無論是否與合詞彙「約」或「近似」一起使用。其可以變動1%、2%、5%或有時10%至20%。每當揭露的數值範圍具有下限R^L和上限R^U時，特別揭露落入該範圍內的任何數值。具體而言，特別揭露在該範圍內的以下數值：R=R^L+k*(R^U-R^L)，其中k是從0%到100%的變量。另外，也特別揭露由以上定義的兩個R數值所限定的任何數值範圍。

在此說明書中，所有描述單數的情形也同時包括複數的情形，反之亦然。

一方面，本發明提供一種用於製備二次電池的電極的漿料，該漿料包括電極活性材料、黏結劑、添加劑和溶劑。本文所揭露的電極漿料製成的電極表現出顯著改善的柔韌性，並且即使在高表面密度和高壓實密度下仍然保持平滑且無皺褶。包含這類電極的電池的電化學性能也有改善。

添加劑將其自身嵌入黏結劑的聚合物鏈之間並增加鏈與鏈之間的距離，使電極變得更柔軟、更有柔韌性。這進而增加聚合物鏈中分子的流動性。藉由增加黏結劑聚合物鏈之間的距離，也減小了黏結劑內聚合物鏈之間的分子間作用力。此外，添加劑分子還可與聚合物鏈本身發生靜電相互作用，藉由與添加劑發生的新增的相互作用的效果減小聚合物鏈之間有效的相互作用力。整體結果是增加了黏結劑的柔韌性。這種效果對於水性黏結劑尤其明顯，因為它們含有親水性基團，藉由形成氫鍵及其它極性相互作用，讓黏結劑的聚合物鏈之間發生強相互作用。

在一些實施方案中，添加劑是由以下通式(1)代表的聚合物：

通式(1)所代表的添加劑含有三個重複單元α、β和γ，其重複次數分別為a、b和c。在一些實施方案中，a和c的數值相同。在其它實施方案中，a和c的數值不同。

在一些實施方案中，通式(1)中的a和c各自獨立地是約2至約40、約5至約40、約2至約30、約5至約30、約2至約25、約3至約25、約5至約25、約2至約20、約3至約20、約5至約20、約2至約15、約3至約15、約2至約12、約3至約12、約2至約10或約3至約10。在某些實施方案中，通式(1)中的a和c各自獨立地是3、4、5、6、7、8、9、10、11或12。

在一些實施方案中，通式(1)中的a和c各自獨立地是約40或以下、約35或以下、約30或以下、約25或以下、約20或以下、約15或以下、約12或以下或約10或以下。在一些實施方案中，通式(1)中的a和c各自獨立地是約2或以上、約3或以上、約5或以上、約10或以上、約15或以上、約20或以上或約25或以上。

在一些實施方案中，通式(1)中的b是約10至約50、約25至約50、約10至約40、約12至約40、約15至約40、約17至約40、約20至約40、約25至約40、約10至約35、約12至約35、約15至約35、約17至約35、約20至約35、約10至約32、約12至約32、約15至約32、約17至約32、約10至約30、約12至約30、約15至約30或約17至約30。在一些實施方案中，通式(1)中的b是17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39或40。

在一些實施方案中，通式(1)中的b是約50或更小、約40或更小、約35或更小、約32或更小、約30或更小或約25或更小。在一些實施方案中，通式(1)中的b是約10或更大、約12或更大、約15或更大、約17或更大、約20或更大或約25或更大。

在一些實施方案中，通式(1)中b的數值小於或等於通式(1)中a或c的數值。在其它實施方案中，通式(1)中b的數值大於或等於通式(1)中a或c的數值。在某些實施方案中，通式(1)中b的數值小於或等於通式(1)中a和c之和。在其它實施方案中，通式(1)中b的數值大於或等於通式(1)中a和c之和。

在一些實施方案中，通式(1)所代表的添加劑的親水親油平衡值是約3至約13、約3.5至約13、約4至約13、約4.5至約13、約5至約13、約5.5至約13、約6至約13、約6.5至約13、約7至約13、約7.5至約13、約7.5至約12.5、約7.5至約12、約7.5至約11.5、約7.5至約11、約7.5至約10.5、約7.5至約10、約7.5至約9.5、約7.5至約9或約7.5至約8.5。

在一些實施方案中，通式(1)所代表的添加劑的親水親油平衡值是約13或以下、約12.5或以下、約12或以下、約11.5或以下、約11或以下、約10.5或以下、約10或以下、約9.5或以下、約9或以下或約8.5或以下。在某些實施方案中，通式(1)所代表的添加劑的親水親油平衡值是約3或以上、約3.5或以上、約4或以上、約4.5或以上、約5或以上、約5.5或以上、約6或以上、約6.5或以上、約7或以上或約7.5或以上。

在一些實施方案中，通式(1)所代表的添加劑的數均分子量或重均分子量是約1,000至約5,000、約2,000至約5,000、約3,000至約 5,000、約1,000至約4,500、約1,500至約4,500、約2,000至約4,500、約2,500至約4,500、約3,000至約4,500、約1,000至約4,000、約1,500至約4,000、約2,000至約4,000、約2,500至約4,000、約1,000至約3,000、約1,200至約3,000、約1,500至約3,000、約1,800至約3,000、約2,000至約3,000、約1,000至約2,800、約1,200至約2,800、約1,500至約2,800、約1,800至約2,800、約2,000至約2,800、約1,000至約2,500、約1,200至約2,500或約1,500至約2,500。

在一些實施方案中，通式(1)所代表的添加劑的數均分子量或重均分子量是約5,000或更小、約4,000或更小、約3,500或更小、約3,000或更小、約2,800或更小、約2,500或更小、約2,200或更小或約2,000或更小。在一些實施方案中，通式(1)所代表的添加劑的數均分子量或重均分子量是約1,000或更大、約1,200或更大、約1,500或更大、約1,800或更大、約2,000或更大、約2,200或更大、約2,500或更大、約2,800或更大、約3,000或更大、約3,200或更大或約3,500或更大。

在一些實施方案中，基於添加劑的數均分子量或重均分子量，α和γ各自的總重量所占的比例獨立地是按重量計約1%至約40%、約5%至約40%、約10%至約40%、約15%至約40%、約20%至約40%、約1%至約35%、約5%至約35%、約10%至約35%、約15%至約35%、約20%至約35%、約1%至約30%、約5%至約30%、約10%至約30%、約15%至約30%、約1%至約25%、約5%至約25%、約10%至約25%、約1%至約20%或5%至約20%。

在一些實施方案中，基於添加劑的數均分子量或重均分子量，α和γ各自的總重量所占的比例獨立地是按重量計約40%或更低、約35%或更低、約30%或更低、約25%或更低、約20%或更低或約15%或更低。在一些實施方案中，基於添加劑的數均或重均分子量，α和γ各自的總重量所占的比例獨立地是按重量計約1%或更高、約5%或更高、約10%或更高、約15%或更高或約20%或更高。

在一些實施方案中，基於添加劑的數均分子量或重均分子量，β的總重量所占的比例是按重量計約50%至約99%、約55%至約99%、 約60%至約99%、約65%至約99%、約70%至約99%、約75%至約99%、約50%至約95%、約55%至約95%、約60%至約95%、約65%至約95%、約50%至約90%、約55%至約90%、約60%至約90%、約65%至約90%、約70%至約90%、約50%至約85%、約55%至約85%、約60%至約85%、約65%至約85%、約70%至約85%、約50%至約80%、約55%至約80%、約60%至約80%、約50%至約75%或約55%至約90%。在一些實施方案中，基於添加劑的數均分子量或重均分子量，β的總重量所占的比例是按重量計約99%或更低、約95%或更低、約90%或更低、約85%或更低、約80%或更低、約75%或更低或約70%或更低。在一些實施方案中，基於添加劑的數均分子量或重均分子量，β的總重量所占的比例是按重量計約50%或更高、約55%或更高、約60%或更高、約65%或更高、約70%或更高或約75%或更高。

在一些實施方案中，基於添加劑的數均分子量或重均分子量，β的總重量所占的比例小於或等於α或γ的總重量所占的比例。在其它實施方案中，基於添加劑的數均分子量或重均分子量，β的總重量所占的比例大於或等於α或γ的總重量所占的比例。在某些實施方案中，基於添加劑的數均分子量或重均分子量，β的總重量所占的比例小於或等於α和γ的總重量之和所占的比例。在其它實施方案中，基於添加劑的數均分子量或重均分子量，β的總重量所占的比例大於或等於α和γ的總重量之和所占的比例。

控制通式(1)所代表的添加劑的分子中α、β和γ的總重量所占的比例尤為關鍵。例如，α及/或γ所占的比例太低可能會因為與黏結劑的相互作用不足而導致添加劑性能不佳，從而使添加劑不能減少黏結劑的聚合物鏈之間的相互作用。相反地，α及/或γ的總重量所占的比例過高也會導致添加劑性能降低，這是因為同一添加劑分子中的重複單元α及/或γ與黏結劑的不同聚合物鏈發生相互作用(「橋連」(bridging))的可能性增加，導致黏結劑不同聚合物黏鏈之間的淨相互作用增加，而不是期望地減少。

同樣地，控制通式(1)所代表的添加劑的平均分子量也是 至關重要的。平均分子量太低可能會因為與黏結劑的相互作用不足而導致添加劑性能不佳。相反地，平均分子量過高也會因為發生橋連的可能性增加而導致添加劑性能下降。

在一些實施方案中，基於電極漿料中固體含量的總重量，添加劑在電極漿料中所占的比例是按重量計約0.1%至約5%、約0.2%至約5%、約0.5%至約5%、約0.8%至約5%、約1%至約5%、約1.2%至約5%、約1.5%至約5%、約1.8%至約5%、約2%至約5%、約2.2%至約5%、約2.5%至約5%、約0.1%至約4.5%、約0.2%至約4.5%、約0.5%至約4.5%、約0.8%至約4.5%、約1%至約4.5%、約1.2%至約4.5%、約1.5%至約4.5%、約1.8%至約4.5%、約2%至約4.5%、約0.1%至約4%、約0.2%至約4%、約0.2%至約4%、約0.5%至約4%、約0.8%至約4%、約1%至約4%、約1.2%至約4%、約1.5%至約4%、約1.8%至約4%、約2%至約4%、約0.1%至約3.5%、約0.2%至約3.5%、約0.5%至約3.5%、約0.8%至約3.5%、約1%至約3.5%、約1.2%至約3.5%、約1.5%至約3.5%、約0.1%至約3%、約0.2%至約3%、約0.5%至約3%、約0.8%至約3%、約1%至約3%、約0.5%至約2%或約0.5%至約1.5%。

在一些實施方案中，基於電極漿料中固體含量的總重量，添加劑在電極漿料中所占的比例是按重量計約5%或更低、約4.5%或更低、約4%或更低、約3.5%或更低或約3%或更低。在一些實施方案中，基於電極漿料中固體含量的總重量，添加劑在電極漿料中所占的比例是按重量計約0.1%或更高、約0.2%或更高、約0.3%或更高、約0.4%或更高、約0.5%或更高、約0.6%或更高、約0.7%或更高、約0.8%或更高、約0.9%或更高、約1%或更高、約1.1%或更高、約1.2%或更高、約1.3%或更高、約1.4%或更高或約1.5%或更高。

在一些實施方案中，可以在電極漿料中使用多於一種添加劑。在其它實施方案中，電極漿料僅含有一種添加劑。

在一些實施方案中，黏結劑包含共聚物。在一些實施方案中，共聚物包含一個或多個親水性結構單元和一個或多個疏水性結構單元。

在一些實施方案中，該一個或多個親水性結構單元衍生自含羧酸的單體。在一些實施方案中，含羧酸的單體選自由丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、異巴豆酸、2-丁基巴豆酸、肉桂酸、馬來酸、富馬酸、衣康酸、檸康酸(tetraconic acid)、當歸酸、惕各酸(tiglic acid)、2-戊烯酸、2-己烯酸、2-庚烯酸、2-辛烯酸、2-壬烯酸、2-癸烯酸、其異構體及其組合構成的群組。

含羧酸的單體可以任選地被一個或多個取代基取代。在某些實施方案中，該一個或多個取代基選自由C₁-C₆烷基、C₁-C₆烷氧基、羥基、鹵代、苯基、胺基、羰基及其組合構成的群組。一些含被取代的羧酸單體的非限制性實例包括2-乙基丙烯酸、3,3-二甲基丙烯酸、3-丙基丙烯酸、2-甲基-3-乙基丙烯酸、3-異丙基丙烯酸、3-甲基-3-乙基丙烯酸、2-異丙基丙烯酸、三甲基丙烯酸、2-甲基-3,3-二乙基丙烯酸、3-丁基丙烯酸、2-丁基丙烯酸、2-戊基丙烯酸、α-乙醯氧基丙烯酸、β-反-芳氧基丙烯酸、α-氯-β-(E)-甲氧基丙烯酸及其組合。

在一些實施方案中，含羧酸的單體選自由甲基馬來酸、二甲基馬來酸、苯基馬來酸、溴馬來酸、氯馬來酸、二氯馬來酸、氟馬來酸、二氟馬來酸、馬來酸氫壬酯(nonyl hydrogen maleate)、馬來酸氫癸酯(decyl hydrogen maleate)、馬來酸氫十二烷酯、馬來酸氫十八烷酯、馬來酸氫氟烷基酯(fluoroalkyl hydrogen maleate)或其組合構成的群組。在一些實施方案中，該一個或多個親水性結構單元不是衍生自含羧酸的單體。

在一些實施方案中，含羧酸的單體以羧酸、羧酸鹽、羧酸衍生物或其組合的形式存在。在一些實施方案中，羧酸鹽和羧酸衍生物可以分別為上述列舉的羧酸的鹽或衍生物。在某些實施方案中，羧酸衍生物選自由馬來酸酐、甲基馬來酸酐、二甲基馬來酸酐、丙烯酸酐、甲基丙烯酸酐、甲基丙烯醛、甲基丙烯醯氯、甲基丙烯醯氟、甲基丙烯醯溴及其組合構成的群組。在一些實施方案中，含羧酸的單體不是以羧酸鹽或羧酸衍生物的形式存在。

在一些實施方案中，羧酸鹽包含金屬陽離子。在某些實 施方案中，金屬陽離子選自由Li、Na、K、Mg、Ca、Al、Fe、Zn、Cu及其組合構成的群組。在一些實施方案中，羧酸鹽不包含金屬陽離子。在一些實施方案中，羧酸鹽包含銨陽離子。

在一些實施方案中，該一個或多個親水性結構單元衍生自含羥基的單體。在一些實施方案中，含羥基的單體是包含羥基基團的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的化合物。在一些實施方案中，含羥基的單體選自由丙烯酸-2-羥乙酯、甲基丙烯酸-2-羥乙酯、丙烯酸-2-羥丙酯、甲基丙烯酸-2-羥丙酯、甲基丙烯酸-2-羥丁酯、丙烯酸-3-羥丙酯、甲基丙烯酸-3-羥丙酯、甲基丙烯酸-4-羥丁酯、丙烯酸-5-羥戊酯、甲基丙烯酸-6-羥己酯、1,4-環己烷二甲醇單甲基丙烯酸酯、1,4-環己烷二甲醇單丙烯酸酯、甲基丙烯酸-3-氯-2-羥丙酯、二乙二醇單甲基丙烯酸酯、二乙二醇單丙烯酸酯及其組合構成的群組。在一些實施方案中，含羥基的單體是醇。在某些實施方案中，含羥基的單體選自由乙烯醇、烯丙醇、巴豆醇、其異構體及其組合構成的群組。在一些實施方案中，該一個或多個親水性結構單元不是衍生自含羥基的單體。

在一些實施方案中，該一個或多個親水性結構單元衍生自含醯胺的單體。在一些實施方案中，含醯胺的單體選自由丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺、N-甲基甲基丙烯醯胺、N-乙基甲基丙烯醯胺、N-正丙基甲基丙烯醯胺、N-異丙基甲基丙烯醯胺、異丙基丙烯醯胺、N-正丁基甲基丙烯醯胺、N-異丁基甲基丙烯醯胺、N,N-二甲基丙烯醯胺、N,N-二甲基甲基丙烯醯胺、N,N-二乙基丙烯醯胺、N,N-二乙基甲基丙烯醯胺、N-羥甲基甲基丙烯醯胺、N-(甲氧基甲基)甲基丙烯醯胺、N-(乙氧基甲基)甲基丙烯醯胺、N-(丙氧基甲基)甲基丙烯醯胺、N-(丁氧基甲基)甲基丙烯醯胺、N,N-二甲基甲基丙烯醯胺、N-(3-(二甲胺基)丙基)甲基丙烯醯胺、N-(3-(二甲胺基)乙基)甲基丙烯醯胺、N,N-(二羥甲基)甲基丙烯醯胺、雙丙酮甲基丙烯醯胺、雙丙酮丙烯醯胺、甲基丙烯醯基嗎啉、N-(羥基)甲基丙烯醯胺、N-甲氧基甲基丙烯醯胺、N-甲氧基甲基甲基丙烯醯胺、N,N’-亞甲基雙丙烯醯胺、N-羥甲基丙烯醯胺、其異構體及其組合構成的群組。

含醯胺的單體可以任選地被一個或多個取代基取代。在 某些實施方案中，該一個或多個取代基選自由C₁-C₆烷基、C₁-C₆烷氧基、羥基、鹵代基、苯基、胺基、羰基及其組合構成的群組。在一些實施方案中，該一個或多個親水性結構單元不是衍生自含醯胺的單體。

在一些實施方案中，該一個或多個疏水性結構單元衍生自含腈基的單體。在一些實施方案中，含腈基的單體包含α,β-烯鍵式不飽和腈基單體。在一些實施方案中，含腈基的單體選自由丙烯腈、α-鹵代丙烯腈、α-烷基丙烯腈及其組合構成的群組。在一些實施方案中，含腈基的單體選自由α-氯丙烯腈、α-溴丙烯腈、α-氟丙烯腈、甲基丙烯腈、α-乙基丙烯腈、α-異丙基丙烯腈、α-正己基丙烯腈、α-甲氧基丙烯腈、3-甲氧基丙烯腈、3-乙氧基丙烯腈、α-乙醯氧基丙烯腈、α-苯基丙烯腈、α-甲苯基丙烯腈(α-tolyl acrylonitrile)、α(甲氧基苯基)丙烯腈、α-(氯苯基)丙烯腈、α-(氰基苯基)丙烯腈、偏二氰乙烯(vinylidene cyanide)、其異構體及其組合構成的群組。

含腈基的單體可以任選地被一個或多個取代基取代。在某些實施方案中，該一個或多個取代基選自由C₁-C₆烷基、C₁-C₆烷氧基、羥基、鹵代基、苯基、胺基、羰基及其組合構成的群組。在一些實施方案中，該一個或多個疏水性結構單元不是衍生自含腈基的單體。

在其它實施方案中，該一個或多個疏水性結構單元衍生自烯烴單體。在一些實施方案中，烯烴選自由苯乙烯、乙烯、丙烯、異丁烯、丁烯、戊烯、己烯、庚烯、辛烯、壬烯、癸烯、十二烯、十四烯、十六烯、十八烯、二十烯、其異構體及其組合。在某些實施方案中，烯烴選自由3-甲基-1-丁烯、3-甲基-1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、4,6-二甲基-1-庚烯、4-乙烯基環己烯、乙烯基環己烷、降冰片二烯、亞乙基降冰片烯、環戊烯、環己烯、雙環戊二烯、環辛烯及其組合構成的群組。在一些實施方案中，烯烴是丙烯、丁烯、戊烯、己烯、辛烯或其組合構成的群組。

在一些實施方案中，烯烴是共軛二烯烴。在一些實施方案中，該共軛二烯是C₄-C₄₀二烯烴。在某些實施方案中，共軛二烯是脂肪族共軛二烯烴。在某些實施方案中，脂肪族共軛二烯烴選自由1,3-丁二烯、1,3-戊二烯、1,4-己二烯、1,5-己二烯、1,7-辛二烯、1,9-癸二烯、 異戊二烯、香葉烯(myrcene)、2-甲基-1,3-丁二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯、2-氯-1,3-丁二烯、取代線型共軛戊二烯、取代支鏈共軛己二烯及其組合構成的群組。

烯烴單體可以任選地被一個或多個取代基取代。在某些實施方案中，該一個或多個取代基選自由C₁-C₆烷基、C₁-C₆烷氧基、羥基、鹵代基、苯基、胺基、羰基及其組合構成的群組。在其它實施方案中，該一個或多個疏水性結構單元不是衍生自烯烴單體。

在其它實施方案中，該一個或多個疏水性結構單元衍生自含芳香族乙烯基基團的單體。在一些實施方案中，含芳香族乙烯基基團的單體選自由苯乙烯，α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、二乙烯基苯及其組合構成的群組。在其它實施方案中，該一個或多個疏水性結構單元不是衍生自含芳香族乙烯基基團的單體。

在其它實施方案中，該一個或多個疏水性結構單元衍生自含酯基的單體。在一些實施方案中，含酯基的單體為C₁-C₂₀丙烯酸烷基酯、C₁-C₂₀甲基丙烯酸烷基酯、丙烯酸環烷酯或其組合。在一些實施方案中，含酯基的單體選自由丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸異丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸仲丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸己酯、丙烯酸庚酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸3,3,5-三甲基己酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸壬酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸正十四酯、丙烯酸十八酯、丙烯酸環己酯、丙烯酸苯酯、丙烯酸甲氧基甲酯、丙烯酸甲氧基乙酯、丙烯酸乙氧基甲酯、丙烯酸乙氧基乙酯、丙烯酸全氟辛酯、丙烯酸硬脂酸酯及其組合構成的群組。在一些實施方案中，含酯基的單體為丙烯酸環己酯、甲基丙烯酸環己酯、丙烯酸異冰片酯、甲基丙烯酸異冰片酯、丙烯酸3,3,5-三甲基環己酯或其組合。在一些實施方案中，含酯基的單體選自由甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸異丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸仲丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸正戊酯、甲基丙烯酸異戊酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸庚酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸壬酯、甲基丙烯酸癸酯、甲基 丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸正十四酯、甲基丙烯酸硬脂酸酯、甲基丙烯酸2,2,2-三氟乙酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸苄酯及其組合構成的群組。在其它實施方案中，該一個或多個疏水性結構單元不是衍生自含酯基的單體。

在一些實施方案中，黏結劑可以含有衍生自具有一個或多個包含鹵素、O、N、S或其組合的官能團的單體的結構單元。所述官能團的一些非限制性實例包括烷氧基、芳氧基、硝基、巰基、硫醚、亞胺、氰基、醯胺、胺基(伯胺、仲胺或叔胺)、羧基、酮、醛、酯基、羥基及其組合。在一些實施方案中，官能團本身是或包含烷氧基、芳氧基、羧基(即-COOH)、腈基、-COOCH₃、-CONH₂、-OCH₂CONH₂或-NH₂。在某些實施方案中，黏結劑材料可以含有衍生自一個或多個單體的結構單元，該單體任選地被以下所取代：選自由苯乙烯、鹵化乙烯、乙烯基吡啶、偏二氟乙烯、乙烯醚、乙酸乙烯酯、丙烯腈、丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酸2-羥乙酯及其組合構成的群組。在一些實施方案中，黏結劑不含有衍生自具有含鹵素、O、N、S或其組合的官能團的單體的結構單元。

在一些實施方案中，黏結劑是隨機共聚物(random copolymer)。在其它實施方案中，黏結劑材料是隨機共聚物，其中至少兩個單體單元是隨機分佈的。在一些實施方案中，黏結劑材料是交替共聚物(alternating copolymer)。在其它實施方案中，黏結劑材料是交替共聚物，其中至少兩個單體單元是交替分佈的。在某些實施方案中，黏結劑材料是嵌段共聚物(block copolymer)。

在一些實施方案中，基於黏結劑中單體單元的總莫耳數，黏結劑中所有親水性結構單元所占的比例是按莫耳計約15%至約90%、約15%至約85%、約15%至約80%、約15%至約75%、約15%至約70%、約15%至約65%、約15%至約60%、約15%至約55%、約15%至約50%、約15%至約45%、約15%至約40%、約15%至約35%、約20%至約90%、約20%至約85%、約20%至約80%、約20%至約75%、約20%至約70%、約20%至約65%、約20%至約60%、約20%至約55%、約20%至約50%、 約20%至約45%、約20%至約40%、約25%至約90%、約25%至約85%、約25%至約80%、約25%至約75%、約25%至約70%、約25%至約65%、約25%至約60%、約25%至約55%、約25%至約50%、約25%至約45%、約30%至約90%、約30%至約85%、約30%至約80%、約30%至約75%、約30%至約70%、約30%至約65%、約30%至約60%、約30%至約55%、約30%至約50%、約35%至約90%、約35%至約85%、約35%至約80%、約35%至約75%、約35%至約70%、約35%至約65%、約35%至約60%、約35%至約55%、約40%至約90%、約40%至約85%、約40%至約80%、約40%至約75%、約40%至約70%、約40%至約65%、約40%至約60%、約45%至約90%、約45%至約85%、約45%至約80%、約45%至約75%、約45%至約70%、約45%至約65%、約50%至約90%、約50%至約85%、約50%至約80%、約50%至約75%、約50%至約70%、約55%至約90%、約55%至約85%、約55%至約80%、約55%至約75%、約60%至約90%、約60%至約85%、約60%至約80%、約65%至約90%、約65%至約85%、約70%至約90%、約75%至約90%、或約80%至約90%。

在一些實施方案中，基於黏結劑中單體單元的總莫耳數，黏結劑聚合物中所有親水性結構單元所占的比例是按莫耳計約90%或更低、約85%或更低、約80%或更低、約75%或更低、約70%或更低、約65%或更低、約60%或更低、約55%或更低、約50%或更低、約45%或更低、約40%或更低、約35%或更低或約30%或更低。在一些實施方案中，基於黏結劑中單體單元的總莫耳數，黏結劑聚合物中所有親水性結構單元所占的比例是按莫耳計約15%或更高、約20%或更高、約25%或更高、約30%或更高、約35%或更高、約40%或更高、約45%或更高、約50%或更高、約55%或更高、約60%或更高、約65%或更高、約70%或更高或約75%或更高。在一些實施方案中，基於黏結劑中單體單元的總莫耳數，黏結劑聚合物中所有親水性結構單元所占的比例是按莫耳計約15%、約20%、約25%、約30%、約35%、約40%、約45%、約50%、約55%、約60%、約65%、約70%、約75%、約80%、約85%或約90%。

在一些實施方案中，基於黏結劑中單體單元的總莫耳數， 黏結劑中所有疏水性結構單元所占的比例是按莫耳計約5%至約80%、約5%至約75%、約5%至約70%、約5%至約65%、約5%至約60%、約5%至約55%、約5%至約50%、約5%至約45%、約5%至約40%、約5%至約35%、約5%至約30%、約5%至約25%、約10%至約80%、約10%至約75%、約10%至約70%、約10%至約65%、約10%至約60%、約10%至約55%、約10%至約50%、約10%至約45%、約10%至約40%、約10%至約35%、約10%至約30%、約15%至約80%、約15%至約75%、約15%至約70%、約15%至約65%、約15%至約60%、約15%至約55%、約15%至約50%、約15%至約45%、約15%至約40%、約15%至約35%、約20%至約80%、約20%至約75%、約20%至約70%、約20%至約65%、約20%至約60%、約20%至約55%、約20%至約50%、約20%至約45%、約20%至約40%、約25%至約80%、約25%至約75%、約25%至約70%、約25%至約65%、約25%至約60%、約25%至約55%、約25%至約50%、約25%至約45%、約30%至約80%、約30%至約75%、約30%至約70%、約30%至約65%、約30%至約60%、約30%至約55%、約30%至約50%、約35%至約80%、約35%至約75%、約35%至約70%、約35%至約65%、約35%至約60%、約35%至約55%、約40%至約80%、約40%至約75%、約40%至約70%、約40%至約65%、約40%至約60%、約40%至約55%、約40%至約50%、約40%至約45%、約45%至約90%、約45%至約85%、約45%至約80%、約45%至約75%、約45%至約70%、約45%至約65%、約50%至約80%、約50%至約75%、約50%至約70%、約55%至約80%、約55%至約75%、約60%至約80%、約65%至約80%、或約70%至約80%。

在一些實施方案中，基於黏結劑中單體單元的總莫耳數，黏結劑聚合物中所有疏水性結構單元所占的比例是按莫耳計約80%或更低、約75%或更低、約70%或更低、約65%或更低、約60%或更低、約55%或更低、約50%或更低、約45%或更低、約40%或更低、約35%或更低或約30%或更低。在一些實施方案中，基於黏結劑中單體單元的總莫耳數，黏結劑聚合物中所有疏水性結構單元所占的比例是按莫耳計約 5%或更高、約10%或更高、約20%或更高、約25%或更高、約30%或更高、約35%或更高、約40%或更高、約45%或更高、約50%或更高、約55%或更高、約60%或更高、約65%或更高、約70%或更高或約75%或更高。在一些實施方案中，基於黏結劑中單體單元的總莫耳數，黏結劑聚合物中所有疏水性結構單元所占的比例是按莫耳計約5%、約10%、約15%、約20%、約25%、約30%、約35%、約40%、約45%、約50%、約55%、約60%、約65%、約70%、約75%或約80%。

在一些實施方案中，基於黏結劑中單體單元的總莫耳數，衍生自含羧酸的單體的一個或多個結構單元所占的比例是按莫耳計約15%至約85%、約15%至約80%、約15%至約75%、約15%至約70%、約15%至約65%、約15%至約60%、約15%至約55%、約15%至約50%、約20%至約85%、約20%至約80%、約20%至約75%、約20%至約70%、約20%至約65%、約20%至約60%、約20%至約55%、約20%至約50%、約25%至約85%、約25%至約80%、約25%至約75%、約25%至約70%、約25%至約65%、約25%至約60%、約25%至約55%、約25%至約50%、約30%至約85%、約30%至約80%、約30%至約75%、約30%至約70%、約30%至約65%、約30%至約60%、約35%至約85%、約35%至約80%、約35%至約75%、約35%至約70%、約35%至約65%、約35%至約60%、約40%至約85%、約40%至約80%、約40%至約75%、約40%至約70%、約45%至約85%、約45%至約80%、約45%至約75%、約45%至約70%、約50%至約85%、約50%至約80%、約50%至約75%或約50%至約70%。

在一些實施方案中，基於黏結劑中單體單元的總莫耳數，衍生自含羧酸的單體的一個或多個結構單元所占的比例是按莫耳計約85%或更低、約80%或更低、約75%或更低、約70%或更低、約69%或更低、約68%或更低、約67%或更低、約66%或更低、約65%或更低、約64%或更低、約63%或更低、約62%或更低、約61%或更低、約60%或更低、約59%或更低、約58%或更低、約57%或更低、約56%或更低、約55%或更低、約54%或更低、約53%或更低、約52%或更低、約51%或更低或約50%或更低。在一些實施方案中，基於黏結劑中單體單元的 總莫耳數，衍生自含羧酸的單體的一個或多個結構單元所占的比例是按莫耳計約15%或更高、約20%或更高、約25%或更高、約30%或更高、約35%或更高、約40%或更高、約41%或更高、約42%或更高、約43%或更高、約44%或更高、約45%或更高、約46%或更高、約47%或更高、約48%或更高、約49%或更高、約50%或更高、約51%或更高、約52%或更高、約53%或更高、約54%或更高、約55%或更高、約56%或更高、約57%或更高、約58%或更高、約59%或更高、約60%或更高、約61%或更高、約62%或更高、約63%或更高、約64%或更高或約65%或更高。

在一些實施方案中，基於黏結劑中單體單元的總莫耳數，衍生自含醯胺的單體的一個或多個結構單元所占的比例是按莫耳計約5%至約50%、約5%至約45%、約5%至約40%、約5%至約35%、約5%至約30%、約5%至約25%、約5%至約20%、約5%至約15%、約10%至約50%、約10%至約45%、約10%至約40%、約10%至約35%、約10%至約30%、約10%至約25%、約15%至約50%、約15%至約45%、約15%至約35%、約15%至約30%、約20%至約50%、約20%至約45%、約20%至約40%、約25%至約50%、約25%至約45%、約25%至約40%、約30%至約50%或約30%至約45%。

在一些實施方案中，基於黏結劑中單體單元的總莫耳數，衍生自含醯胺的單體的一個或多個結構單元所占的比例是按莫耳計約50%或更低、約45%或更低、約40%或更低、約35%或更低、約34%或更低、約33%或更低、約32%或更低、約31%或更低、約30%或更低、約29%或更低、約28%或更低、約27%或更低、約26%或更低、約25%或更低、約24%或更低、約23%或更低、約22%或更低、約21%或更低、約20%或更低、約19%或更低、約18%或更低、約17%或更低、約16%或更低或約15%或更低。在一些實施方案中，基於黏結劑中單體單元的總莫耳數，衍生自含醯胺的單體的一個或多個結構單元所占的比例是按莫耳計約5%或更高、約10%或更高、約11%或更高、約12%或更高、約13%或更高、約14%或更高、約15%或更高、約16%或更高、約17%或更高、約18%或更高、約19%或更高、約20%或更高、約21%或更高、 約22%或更高、約23%或更高、約24%或更高、約25%或更高、約26%或更高、約27%或更高、約28%或更高、約29%或更高、約30%或更高或約35%或更高。

在某些實施方案中，基於黏結劑中單體單元的總莫耳數，衍生自含腈基的單體的一個或多個結構單元占的比例是按莫耳計約10%至約80%、約10%至約75%、約10%至約70%、約10%至約65%、約10%至約60%、約10%至約55%、約10%至約50%、約10%至約45%、約10%至約40%、約10%至約35%、約10%至約30%、約15%至約80%、約15%至約75%、約15%至約70%、約15%至約65%、約15%至約60%、約15%至約55%、約15%至約50%、約15%至約45%、約15%至約40%、約15%至約35%、約15%至約30%、約20%至約80%、約20%至約75%、約20%至約70%、約20%至約65%、約20%至約60%、約20%至約55%、約20%至約50%、約25%至約80%、約25%至約75%、約25%至約70%、約25%至約65%、約25%至約60%、約25%至約55%、約25%至約50%、約30%至約80%、約30%至約75%、約30%至約70%、約30%至約65%、約30%至約60%、約30%至約55%、約30%至約50%、約35%至約80%、約35%至約75%、約35%至約70%、約35%至約65%、約35%至約60%、約35%至約55%或約35%至約50%。

在一些實施方案中，基於黏結劑中單體單元的總莫耳數，衍生自含腈基的單體的一個或多個結構單元所占的比例是按莫耳計約10%或更高、約11%或更高、約12%或更高、約13%或更高、約14%或更高、約15%或更高、約16%或更高、約17%或更高、約18%或更高、約19%或更高、約20%或更高、約25%或更高、約30%或更高、約35%或更高、約40%或更高、約45%或更高、約50%或更高、約55%或更高或約60%或更高。在一些實施方案中，基於黏結劑中單體單元的總莫耳數，衍生自含腈基的單體的一個或多個結構單元所占的比例是按莫耳計約80%或更低、約75%或更低、約70%或更低、約65%或更低、約60%或更低、約55%或更低、約50%或更低、約45%或更低、約40%或更低、約35%或更低、約30%或更低或約25%或更低。

在一些實施方案中，黏結劑組合物的pH值為約7至約13、約7.5至約13、約8至約13、約8.5至約13、約9至約13、約7至約12.5、約7.5至約12.5、約8至約12.5、約8.5至約12.5、約9至約12.5、約7至約12、約7.5至約12、約8至約12、約8.5至約12、約9至約12、約7至約11.5、約7.5至約11.5、約8至約11.5、約8.5至約11.5、約9至約11.5、約7至約11、約7.5至約11、約8至約11、約8.5至約11或約9至約11。

在某些實施方案中，黏結劑組合物的pH值為約13或更小、約12.5或更小、約12或更小、約11.5或更小、約11或更小、約10.5或更小、約10或更小、約9.5或更小或約9或更小。在某些實施方案中，黏結劑組合物的pH值為約7或更大、約7.5或更大、約8或更大、約8.5或更大、約9或更大、約9.2或更大、約9.4或更大、約9.6或更大、約9.8或更大、約10或更大、約10.2或更大、約10.4或更大、約10.6或更大、約10.8或更大或約11或更大。

在黏結劑共聚物中，親水性結構單元中的親水性基團容易與水發生相互作用，因為它們可以與水形成氫鍵或其它極性相互作用。因此，這些親水性基團的存在有助於確保共聚物在水中有良好分散性。然而，黏結劑中不同共聚物鏈的親水性基團也可以藉由彼此的極性相互作用或氫鍵的形成而互相進行相互作用。因此，在沒有溶劑的情況下，例如當含有水性黏結劑的漿料被乾燥以形成電極時，由於存在於共聚物鏈之間的親水性基團之間的分子間相互作用，黏結劑的共聚物鏈將不能輕易地溜過另一條共聚物鏈。這導致黏結劑以及含有所述黏結劑的電極的柔韌性降低。因此，為增加電極的柔韌性，在電極漿料中加入添加劑。

圖1是製備本文揭露的電極漿料的一個實施方案以及利用該電極漿料製備電極的方法100的流程圖。在一些實施方案中，第一懸浮液是藉由在步驟101中將黏結劑分散在溶劑中而形成的。在某些實施方案中，第一懸浮液進一步包含添加劑。

在某些實施方案中，基於第一懸浮液的總重量，第一懸浮液中黏結劑材料和添加劑各自的含量獨立地是按重量計約0.1%至約 5%、約0.2%至約5%、約0.3%至約5%、約0.4%至約5%、約0.5%至約5%、約0.6%至約5%、約0.7%至約5%、約0.8%至約5%、約0.9%至約5%、約1%至約5%、約1.5%至約5%、約2%至約5%、約2.5%至約5%、約0.1%至約4.5%、約0.2%至約4.5%、約0.3%至約4.5%、約0.4%至約4.5%、約0.5%至約4.5%、約0.6%至約4.5%、約0.7%至約4.5%、約0.8%至約4.5%、約0.9%至約4.5%、約1%至約4.5%、約1.5%至約4.5%、約2%至約4.5%、約2.5%至約4.5%、約0.1%至約4%、約0.2%至約4%、約0.3%至約4%、約0.4%至約4%、約0.5%至約4%、約0.6%至約4%、約0.7%至約4%、約0.8%至約4%、約0.9%至約4%、約1%至約4%、約1.5%至約4%、約2%至約4%、約2.5%至約4%、約0.1%至約3.5%、約0.2%至約3.5%、約0.3%至約3.5%、約0.4%至約3.5%、約0.5%至約3.5%、約0.6%至約3.5%、約0.7%至約3.5%、約0.8%至約3.5%、約0.9%至約3.5%、約1%至約3.5%、約1.5%至約3.5%、約0.1%至約3%、約0.2%至約3%、約0.3%至約3%、約0.4%至約3%、約0.5%至約3%、約0.6%至約3%、約0.7%至約3%、約0.8%至約3%、約0.9%至約3%、約1%至約3%、約0.1%至約2.5%、約0.2%至約2.5%、約0.3%至約2.5%、約0.4%至約2.5%、約0.5%至約2.5%、約0.6%至約2.5%、約0.7%至約2.5%、約0.8%至約2.5%、約0.9%至約2.5%、約1%至約2.5%、約0.1%至約2%、約0.2%至約2%、約0.3%至約2%、約0.4%至約2%、約0.5%至約2%、約0.6%至約2%、約0.7%至約2%、約0.8%至約2%、約0.9%至約2%、約1%至約2%、約0.1%至約1.5%、約0.2%至約1.5%、約0.3%至約1.5%、約0.4%至約1.5%、約0.5%至約1.5%、約0.6%至約1.5%、約0.7%至約1.5%、約0.8%至約1.5%、約0.9%至約1.5%、約1%至約1.5%、約0.1%至約1.2%、約0.2%至約1.2%、約0.4%至約1.2%、約0.5%至約1.2%、約0.6%至約1.2%、約0.7%至約1.2%、約0.8%至約1.2%、約0.1%至約1%、約0.2%至約1%、約0.3%至約1%、約0.4%至約1%、約0.5%至約1%、約0.6%至約1%或約0.7%至約1%。

在一些實施方案中，基於第一懸浮液的總重量，第一懸浮液中黏結劑材料和添加劑各自的含量獨立地是按重量計約5%或更少、 約4.5%或更少、約4%或更少、約3.5%或更少、約3%或更少、約2.5%或更少、約2%或更少、約1.5%或更少或約1%或更少。在一些實施方案中，基於第一懸浮液的總重量，第一懸浮液中黏結劑材料和添加劑各自的含量獨立地是按重量計約0.1%或更多、約0.2%或更多、約0.3%或更多、約0.4%或更多、約0.5%或更多、約0.6%或更多、約0.7%或更多、約0.8%或更多、約0.9%或更多、約1%或更多、約1.5%或更多、約2%或更多、約2.5%或更多或約3%或更多。

可以在使得第一懸浮液實現良好分散的任何時間段和任何溫度下混合第一懸浮液。以下描述的實施方案為第一懸浮液的混合時間和溫度的非限制性實例。

在一些實施方案中，將第一懸浮液混合約1分鐘至約60分鐘、約1分鐘至約50分鐘、約1分鐘至約45分鐘、約1分鐘至約40分鐘、約1分鐘至約30分鐘、約1分鐘至約25分鐘、約1分鐘至約20分鐘、約1分鐘至約15分鐘、約5分鐘至約60分鐘、約5分鐘至約50分鐘、約5分鐘至約45分鐘、約5分鐘至約40分鐘、約5分鐘至約30分鐘、約10分鐘至約60分鐘、約10分鐘至約50分鐘、約10分鐘至約45分鐘、約10分鐘至約40分鐘、約10分鐘至約30分鐘、約15分鐘至約60分鐘、約15分鐘至約50分鐘、約15分鐘至約45分鐘、約20分鐘至約60分鐘、約20分鐘至約50分鐘、約20分鐘至約45分鐘、約25分鐘至約60分鐘、約25分鐘至約50分鐘、約25分鐘至約45分鐘或約30分鐘至約60分鐘的時間段。

在一些實施方案中，將第一懸浮液混合約1分鐘或更多、約5分鐘或更多、約10分鐘或更多、約15分鐘或更多、約20分鐘或更多、約25分鐘或更多、約30分鐘或更多、約35分鐘或更多、約40分鐘或更多或約45分鐘或更多的時間段。在一些實施方案中，將第一懸浮液混合約60分鐘或更少、約55分鐘或更少、約50分鐘或更少、約45分鐘或更少、約40分鐘或更少、約35分鐘或更少、約30分鐘或更少、約25分鐘或更少、約20分鐘或更少或約15分鐘或更少的時間段。

在某些實施方案中，混合第一懸浮液的溫度為約10℃ 至約60℃、約10℃至約50℃、約10℃至約40℃、約10℃至約35℃、約10℃至約30℃、約10℃至約25℃、約15℃至約60℃、約15℃至約50℃、約15℃至約40℃、約20℃至約60℃或約20℃至約50℃。在一些實施方案中，混合第一懸浮液的溫度為60℃或以下、50℃或以下、40℃或以下、35℃或以下、30℃或以下或25℃或以下。在其它實施方案中，混合第一懸浮液的溫度為10℃或以上、15℃或以上、20℃或以上、25℃或以上、30℃或以上或40℃或以上。在一些實施方案中，混合第一懸浮液的溫度為約60℃、約50℃、約40℃、約35℃、約30℃、約25℃、約20℃、約15℃或約10℃。在一些實施方案中，第一懸浮液在室溫下進行混合。

在一些實施方案中，藉由在步驟102中將導電劑添加到第一懸浮液中以形成第二懸浮液。

在某些實施方案中，導電劑是選自由碳、炭黑、石墨、膨脹石墨、石墨烯、石墨烯奈米片、碳纖維、碳奈米纖維、石墨化碳片、碳管、奈米碳管、活性炭、介孔碳及其組合構成的群組的碳質材料。在某些實施方案中，導電劑不包含碳質材料。

在一些實施方案中，導電劑是導電聚合物。在某些實施方案中，導電聚合物選自由聚吡咯、聚苯胺、聚乙炔、聚苯硫醚(PPS)、聚苯基乙炔(PPV)、聚(3,4-亞乙二氧基噻吩)(PEDOT)、聚噻吩及其組合構成的群組。在其它實施方案中，導電劑不是導電聚合物。在一些實施方案中，導電劑還充當黏結劑。

可以在使得第二懸浮液實現良好分散性的任何時間段和任何溫度下混合第二懸浮液。混合時間和溫度可以分別與上述第一懸浮液的混合時間和溫度的數值範圍相同。

在一些實施方案中，藉由在步驟103中將電極活性材料分散到第二懸浮液中以形成第三懸浮液。

在一些實施方案中，電極漿料用於陰極，並且電極活性材料為陰極活性材料。在一些實施方案中，陰極活性材料選自由LiCoO₂、LiNiO₂、LiNi_xMn_yO₂、LiCo_xNi_yO₂、Li_1+zNi_xMn_yCo_1-x-yO₂、LiNi_xCo_yAl_zO₂、 LiV₂O₅、LiTiS₂、LiMoS₂、LiMnO₂、LiCrO₂、LiMn₂O₄、Li₂MnO₃、LiFeO₂、LiFePO₄及其組合構成的群組，其中每個x獨立地是0.1至0.9；每個y獨立地是0至0.9；每個z獨立地是0至0.4。

在某些實施方案中，陰極活性材料選自由LiCoO₂、LiNiO₂、LiNi_xMn_yO₂、Li_1+zNi_xMn_yCo_1-x-yO₂(NMC)、LiNi_xCo_yAl_zO₂、LiV₂O₅、LiTiS₂、LiMoS₂、LiMnO₂、LiCrO₂、LiMn₂O₄、LiFeO₂、LiFePO₄、LiCo_xNi_yO₂及其組合構成的群組，其中每個x獨立地是0.4至0.6；每個y獨立地是0.2至0.4；以及每個z獨立地是0至0.1。在其它實施方案中，該陰極活性材料不是LiCoO₂、LiNiO₂、LiV₂O₅、LiTiS₂、LiMoS₂、LiMnO₂、LiCrO₂、LiMn₂O₄、LiFeO₂或LiFePO₄。在進一步實施方案中，陰極活性材料不是LiNi_xMn_yO₂、Li_1+zNi_xMn_yCo_1-x-yO₂、LiNi_xCo_yAl_zO₂或LiCo_xNi_yO₂，其中每個x獨立地是0.1至0.9；每個y獨立地是0至0.45；以及每個z獨立地是0至0.2。在某些實施方案中，陰極活性材料為Li_1+xNi_aMn_bCo_cAl_(1-a-b-c)O₂；其中-0.2

x

0.2、0

a<1、0

b<1、0

c<1和a+b+c

1。

在一些實施方案中，陰極活性材料具有通式LiMPO₄，其中M選自由Fe、Co、Ni、Mn、Al、Mg、Zn、Ti、La、Ce、Sn、Zr、Ru、Si、Ge及其組合構成的群組。在一些實施方案中，陰極活性材料選自由LiFePO₄、LiCoPO₄、LiNiPO₄、LiMnPO₄、LiMnFePO₄、LiMn_dFe_(1-d)PO₄及其組合構成的群組；其中0<d<1。在一些實施方案中，陰極活性材料為LiNi_eMn_fO₄；其中0.1

e

0.9和0

f

2。在某些實施方案中，陰極活性材料是dLi₂MnO₃．(1-d)LiMO₂，其中M選自由Ni、Co、Mn、Fe及其組合構成的群組；以及其中0<d<1。在一些實施方案中，陰極活性材料是Li₃V₂(PO₄)₃、LiVPO₄F。在某些實施方案中，陰極活性材料具有通式Li₂MSiO₄，其中M選自由Fe、Co、Mn、Ni及其組合構成的群組。

在某些實施方案中，陰極活性材料摻雜有選自由Co、Cr、V、Mo、Nb、Pd、F、Na、Fe、Ni、Mn、Al、Mg、Zn、Ti、La、Ce、Sn、Zr、Ru、Si、Ge及其組合構成的群組的摻雜劑。在一些實施方案中，摻雜劑不是Co、Cr、V、Mo、Nb、Pd、F、Na、Fe、Ni、Mn、Mg、Zn、 Ti、La、Ce、Ru、Si或Ge。在某些實施方案中，摻雜劑不是Al、Sn或Zr。

在一些實施方案中，陰極活性材料是LiNi_0.33Mn_0.33Co_0.33O₂(NMC333)、LiNi_0.4Mn_0.4Co_0.2O₂、LiNi_0.5Mn_0.3Co_0.2O₂(NMC532)、LiNi_0.6Mn_0.2Co_0.2O₂(NMC622)、LiNi_0.7Mn_0.15Co_0.15O₂、LiNi_0.7Mn_0.1Co_0.2O₂、LiNi_0.8Mn_0.1Co_0.1O₂(NMC811)、LiNi_0.92Mn_0.04Co_0.04O₂、LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂(NCA)、LiNiO₂(LNO)及其組合。

在其它實施方案中，陰極活性材料不是LiCoO₂、LiNiO₂、LiMnO₂、LiMn₂O₄或Li₂MnO₃。在進一步的實施方案中，陰極活性材料不是LiNi_0.33Mn_0.33Co_0.33O₂、LiNi_0.4Mn_0.4Co_0.2O₂、LiNi_0.5Mn_0.3Co_0.2O₂、LiNi_0.6Mn_0.2Co_0.2O₂、LiNi_0.7Mn_0.15Co_0.15O₂、LiNi_0.7Mn_0.1Co_0.2O₂、LiNi_0.8Mn_0.1Co_0.1O₂、LiNi_0.92Mn_0.04Co_0.04O₂或LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂。

在某些實施方案中，陰極活性材料包含或其本身為具有核和殼結構的核-殼複合材料，其中該核和殼各自獨立地包含選自由Li_1+xNi_aMn_bCo_cAl_(1-a-b-c)O₂、LiCoO₂、LiNiO₂、LiMnO₂、LiMn₂O₄、Li₂MnO₃、LiCrO₂、Li₄Ti₅O₁₂、LiV₂O₅、LiTiS₂、LiMoS₂、LiCo_aNi_bO₂、LiMn_aNi_bO₂及其組合構成的群組的鋰過渡金屬氧化物，其中-0.2

x

0.2、0

a<1、0

b<1、0

c<1以及a+b+c

1。

在一些實施方案中，在核與殼中的每一種鋰過渡金屬氧化物獨立地摻雜有選自由Co、Cr、V、Mo、Nb、Pd、F、Na、Fe、Ni、Mn、Al、Mg、Zn、Ti、La、Ce、Sn、Zr、Ru、Si、Ge及其組合構成的群組的摻雜劑。在某些實施方案中，核及殼各自獨立地包含兩種或多種摻雜鋰過渡金屬氧化物。在一些實施方案中，該兩種或多種摻雜鋰過渡金屬氧化物在核及/或殼上均勻分佈。在某些實施方案中，該兩種或多種摻雜鋰過渡金屬氧化物在核及/或殼上不均勻分佈。

在一些實施方案中，陰極活性材料包含或其本身為核-殼複合材料，其包含含有鋰過渡金屬氧化物的核和包含過渡金屬氧化物的殼。在某些實施方案中，該鋰過渡金屬氧化物選自由Li_1+xNi_aMn_bCo_cAl_(1-a-b-c)O₂、LiCoO₂、LiNiO₂、LiMnO₂、LiMn₂O₄、Li₂MnO₃、 LiCrO₂、Li₄Ti₅O₁₂、LiV₂O₅、LiTiS₂、LiMoS₂、LiFePO₄、LiCo_aNi_bO₂、LiMn_aNi_bO₂及其組合構成的群組；其中-0.2

x

0.2、0

a<1、0

b<1、0

c<1和a+b+c

1。在某些實施方案中，核包含選自由LiNi_0.33Mn_0.33Co_0.33O₂、LiNi_0.4Mn_0.4Co_0.2O₂、LiNi_0.5Mn_0.3Co_0.2O₂、LiNi_0.6Mn_0.2Co_0.2O₂、LiNi_0.7Mn_0.15Co_0.15O₂、LiNi_0.7Mn_0.1Co_0.2O₂、LiNi_0.8Mn_0.1Co_0.1O₂、LiNi_0.92Mn_0.04Co_0.04O₂、LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂、LiNiO₂及其組合構成的群組的含鎳的鋰過渡金屬氧化物。在一些實施方案中，該過渡金屬氧化物選自由Fe₂O₃、MnO₂、Al₂O₃、MgO、ZnO、TiO₂、La₂O₃、CeO₂、SnO₂、ZrO₂、RuO₂及其組合構成的群組。在某些實施方案中，殼包含鋰過渡金屬氧化物和過渡金屬氧化物。

在某些實施方案中，陰極活性材料包含或其本身為具有核和殼結構的核-殼複合材料，其中該核和殼各自獨立地包含選自由Li_1+xNi_aMn_bCo_cAl_(1-a-b-c)O₂、LiCoO₂、LiNiO₂、LiMnO₂、LiMn₂O₄、Li₂MnO₃、LiCrO₂、Li₄Ti₅O₁₂、LiV₂O₅、LiTiS₂、LiMoS₂、LiFePO₄及其組合構成的群組的鋰過渡金屬氧化物，其中-0.2

x

0.2、0

a<1、0

b<1、0

c<1以及a+b+c

1。在某些實施方案中，核或殼中的至少一者包含選自由LiNi_0.33Mn_0.33Co_0.33O₂、LiNi_0.4Mn_0.4Co_0.2O₂、LiNi_0.5Mn_0.3Co_0.2O₂、LiNi_0.6Mn_0.2Co_0.2O₂、LiNi_0.7Mn_0.15Co_0.15O₂、LiNi_0.7Mn_0.1Co_0.2O₂、LiNi_0.8Mn_0.1Co_0.1O₂、LiNi_0.92Mn_0.04Co_0.04O₂、LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂、LiNiO₂及其組合構成的群組的含鎳的鋰過渡金屬氧化物。

在一些實施方案中，核和殼各自獨立地包含兩種或多種鋰過渡金屬氧化物。在一些實施方案中，核或殼中的一者僅包含一種鋰過渡金屬氧化物，而另一者包含兩種或多種鋰過渡金屬氧化物。在核和殼中的鋰過渡金屬氧化物可以相同或不同或部分不同。在一些實施方案中，該兩種或多種鋰過渡金屬氧化物在核上均勻分佈。在某些實施方案中，該兩種或多種鋰過渡金屬氧化物在核上不均勻分佈。在一些實施方案中，陰極活性材料不是核-殼複合材料。

在一些實施方案中，核的直徑為約1μm至約15μm、約3μm至約15μm、約3μm至約10μm、約5μm至約10μm、約5μm至約 45μm、約5μm至約35μm、約5μm至約25μm、約10μm至約45μm、約10μm至約40μm、約10μm至約35μm、約10μm至約25μm、約15μm至約45μm、約15μm至約30μm、約15μm至約25μm、約20μm至約35μm或約20μm至約30μm。在某些實施方案中，殼的厚度為約1μm至約45μm、約1μm至約35μm、約1μm至約25μm、約1μm至約15μm、約1μm至約10μm、約1μm至約5μm、約3μm至約15μm、約3μm至約10μm、約5μm至約10μm、約10μm至約35μm、約10μm至約20μm、約15μm至約30μm、約15μm至約25μm或約20μm至約35μm。在某些實施方案中，核和殼的直徑或厚度比在15：85至85：15、25：75至75：25、30：70至70：30或40：60至60：40的範圍內。在某些實施方案中，核和殼的體積或重量比為95：5、90：10、80：20、70：30、60：40、50：50、40：60或30：70。

在一些實施方案中，電極漿料用於陽極，並且電極活性材料為陽極活性材料。在一些實施方案中，陽極活性材料選自由天然石墨顆粒、合成石墨顆粒、Sn(錫)顆粒、Li₄Ti₅O₁₂顆粒、Si(矽)顆粒、Si-C複合顆粒及其組合構成的群組。

在一些實施方案中，電極活性材料的粒徑D50為約0.1μm至約20μm、約0.3μm至約20μm、約0.5μm至約20μm、約0.8μm至約20μm、約1μm至約20μm、約2μm至約20μm、約3μm至約20μm、約4μm至約20μm、約5μm至約20μm、約6μm至約20μm、約8μm至約20μm、約10μm至約20μm、約12μm至約20μm、約14μm至約20μm、約3μm至約18μm、約4μm至約18μm、約5μm至約18μm、約6μm至約18μm、約8μm至約18μm、約10μm至約18μm、約12μm至約18μm、約3μm至約16μm、約4μm至約16μm、約5μm至約16μm、約6μm至約16μm、約8μm至約16μm、約3μm至約15μm、約4μm至約15μm、約5μm至約15μm、約6μm至約15μm、約8μm至約15μm、約3μm至約14μm、約4μm至約14μm、約5μm至約14μm、約6μm至約14μm、約8μm至約14μm、約3μm至約12μm、約4μm至約12μm、約5μm至約12μm、約6μm至約12μm、約3μm至約10μm、約4μm至約10μm、約5μm至約10μm、約0.1μm 至約5μm、約0.3μm至約5μm、約0.5μm至約5μm、約0.8μm至約5μm、約1μm至約5μm、約2μm至約5μm、約0.1μm至約4μm、約0.3μm至約4μm、約0.5μm至約4μm、約0.8μm至約4μm、約1μm至約4μm、約2μm至約4μm、約0.1μm至約3μm、約0.3μm至約3μm、約0.5μm至約3μm、約0.8μm至約3μm、約1μm至約3μm、約0.1μm至約2.5μm、約0.3μm至約2.5μm、約0.5μm至約2.5μm、約0.8μm至約2.5μm、約1μm至約2.5μm、約2μm至約2.5μm、約0.1μm至約2μm、約0.3μm至約2μm、約0.5μm至約2μm、約0.8μm至約2μm、約1μm至約2μm、約0.1μm至約1μm、約0.3μm至約1μm、約0.5μm至約1μm或約0.8μm至約1μm。

在一些實施方案中，電極活性材料的粒徑D50為約20μm或更小、約19μm或更小、約18μm或更小、約17μm或更小、約16μm或更小、約15μm或更小、約14μm或更小、約13μm或更小、約12μm或更小、約11μm或更小、約10μm或更小、約9μm或更小、約8μm或更小、約7μm或更小、約6μm或更小、約5μm或更小、約4μm或更小或約3μm或更小。在一些實施方案中，電極活性材料的粒徑D50為約0.1μm或更大、約0.2μm或更大、約0.5μm或更大、約1μm或更大、約2μm或更大、約3μm或更大、約4μm或更大、約5μm或更大、約6μm或更大、約7μm或更大、約8μm或更大、約9μm或更大、約10μm或更大、約11μm或更大、約12μm或更大、約13μm或更大、約14μm或更大或約15μm或更大。

在一些實施方案中，可以在加入添加劑之前在第一懸浮液中混合黏結劑和導電劑。這可以是有利的，因為它使得材料在第二懸浮液中更好地分散。在一些實施方案中，可以混合黏結劑、導電劑和添加劑以形成第一懸浮液。之後可以藉由將電極活性材料分散在第一懸浮液中來形成第二懸浮液。在其它實施方案中，黏結劑和添加劑可以混合以形成第一懸浮液。此後，可以藉由在第一懸浮液中分散電極活性材料及/或導電劑以形成第二懸浮液。如果僅添加電極活性材料或導電劑中的一者以形成第二懸浮液，則可隨後將另一者分散在第二懸浮液中以形成 第三懸浮液。

只要組分能夠徹底混合，電極漿料的組分在添加時沒有特定的順序。黏結劑、添加劑、電極活性材料、導電劑可以各自在形成均質化的電極漿料之前在製程的任何步驟中添加。

第三懸浮液藉由均質器均質化以獲得均質化的電極漿料。均質器可以配備有溫度控制系統，並且可以由該溫度控制系統控制第三懸浮液的溫度。任何能夠減少或消除顆粒聚集及/或促進漿料成分均勻分佈的均質器都可在本發明中使用。均勻分佈對製備具有良好電池性能的電池起到重要作用。在一些實施方案中，均質器是行星式混合器、攪拌混合器、混合器和超音波發生器。

只要能夠獲得均質化的電極漿料，第三懸浮液可以在任意溫度下進行均質化。在一些實施方案中，對第三懸浮液進行均質化的溫度為約10℃至約40℃、約10℃至約35℃、約10℃至約30℃、約10℃至約25℃、約15℃至約40℃、約15℃至約35℃、約15℃至約30℃或約20℃至約40℃。在一些實施方案中，對第三懸浮液進行均質化的溫度為約40℃或更低、約35℃或更低、約30℃或更低、約25℃或更低、約20℃或更低或約15℃或更低。在一些實施方案中，對第三懸浮液進行均質化的溫度為約10℃或更高、約15℃或更高、約20℃或更高或約25℃或更高。在一些實施方案中，第三懸浮液在室溫下進行均質化。

在一些實施方案中，行星式混合器包含至少一個行星式槳和至少一個高速分散槳。在某些實施方案中，行星式槳的轉速為約20rpm至約200rpm、約20rpm至約150rpm、約30rpm至約150rpm或約50rpm至約100rpm。在某些實施方案中，分散槳的轉速為約1000rpm至約4000rpm、約1000rpm至約3500rpm、約1000rpm至約3000rpm、約1000rpm至約2000rpm、約1500rpm至約3000rpm或約1500rpm至約2500rpm。

在某些實施方案中，超音波發生器為超音波浴、探頭型超音波發生器或超音波流動池。在一些實施方案中，超音波發生器在約 10W/L至約100W/L、約20W/L至約100W/L、約30W/L至約100W/L、約40W/L至約80W/L、約40W/L至約70W/L、約40W/L至約60W/L、約40W/L至約50W/L、約50W/L至約60W/L、約20W/L至約80W/L、約20W/L至約60W/L或約20W/L至約40W/L的功率密度下運作。在某些實施方案中，超音波發生器在約10W/L、約20W/L、約30W/L、約40W/L、約50W/L、約60W/L、約70W/L、約80W/L、約90W/L或約100W/L的功率密度下運作。

只要能夠獲得均質化的電極漿料，第三懸浮液可以在任意時間段內進行均質化。在一些實施方案中，對第三懸浮液進行均質化的時間段為約10分鐘至約6小時、約10分鐘至約5小時、約10分鐘至約4小時、約10分鐘至約3小時、約10分鐘至約2小時、約10分鐘至約1小時、約10分鐘至約30分鐘、約30分鐘至約3小時、約30分鐘至約2小時、約30分鐘至約1小時、約1小時至約6小時、約1小時至約5小時、約1小時至約4小時、約1小時至約3小時、約1小時至約2小時、約2小時至約6小時、約2小時至約4小時、約2小時至約3小時、約3小時至約5小時或約4小時至約6小時。在某些實施方案中，對第三懸浮液進行均質化的時間段為約6小時或更少、約5小時或更少、約4小時或更少、約3小時或更少、約2小時或更少、約1小時或更少或約30分鐘或更少。在一些實施方案中，對第三懸浮液進行均質化的時間段為約4小時或更多、約3小時或更多、約2小時或更多、約1小時或更多、約30分鐘或更多、約20分鐘或更多或約10分鐘或更多。

在一些實施方案中，在對第三懸浮液進行均質化之前，在減壓下對第三懸浮液進行短時間的脫氣，以去除懸浮液中滯留的氣泡。在一些實施方案中，對第三懸浮液進行脫氣時的壓力為約1kPa至約20kPa、約1kPa至約15kPa、約1kPa至約10kPa、約5kPa至約20kPa、約5kPa至約15kPa或約10kPa至約20kPa。在某些實施方案中，對第三懸浮液進行脫氣時的壓力為約20kPa或更低、約15kPa或更低或約10kPa或更低。在一些實施方案中，對第三懸浮液進行脫氣的時間段為約30分鐘至約4小時、約1小時至約4小時、約2小時至約4小時或約 30分鐘至約2小時。在某些實施方案中，對第三懸浮液進行脫氣的時間段為約4小時或更少、約2小時或更少或約1小時或更少。

在某些實施方案中，第三懸浮液在均質化之後進行脫氣，使用的可以是對第三懸浮液均質化之前進行脫氣的步驟中所述的壓力和時間段。

在某些實施方案中，第一和第二懸浮液可以在混合之前或之後獨立地進行脫氣，使用的可以是對第三懸浮液進行均質化前進行的脫氣步驟中所述的壓力和時間段。

在一些實施方案中，均質化的電極漿料的pH值為約8至約14、約8至約13.5、約8至約13、約8至約12.5、約8至約12、約8至約11.5、約8至約11、約8至約10.5、約8至約10、約9至約14、約9至約13、約9至約12、約9至約11、約10至約14、約10至約13、約10至約12、約10.5至約14、約10.5至約13.5、約10.5至約13、約10.5至約12.5、約11至約14或約12至約14。在某些實施方案中，均質化的電極漿料的pH值為約14或更低、約13.5或更低、約13或更低、約12.5或更低、約12或更低、約11.5或更低、約11或更低、約10.5或更低、約10或更低或約9.5或更低。在一些實施方案中，均質化的電極漿料的pH值為約8或更高、約8.5或更高、約9或更高、約9.5或更高、約10或更高、約10.5或更高、約11或更高、約11.5或更高或約12或更高。

在某些實施方案中，均質化期間觀察到的pH值變化為約0.01pH至約0.5pH、約0.01pH至約0.45pH、約0.01pH至約0.4pH、約0.01pH至約0.35pH、約0.01pH至約0.3pH、約0.01pH至約0.25pH、約0.01pH至約0.2pH、約0.01pH至約0.15pH或約0.01pH至約0.1pH。在某些實施方案中，均質化期間觀察到pH值下降約0.5pH或更少、約0.45pH或更少、約0.4pH或更少、約0.35pH或更少、約0.3pH或更少、約0.2pH或更少或約0.1pH或更少。

在某些實施方案中，基於均質化的電極漿料的固體含量的總重量，均質的化電極漿料中黏結劑和導電劑的含量各自獨立地是按 重量計約0.5%至約5%、約0.5%至約4.5%、約0.5%至約4%、約0.5%至約3.5%、約0.5%至約3%、約1%至約5%、約1%至約4.5%、約1%至約4%、約1%至約3.5%、約1.5%至約5%、約1.5%至約4.5%或約2%至約5%。在一些實施方案中，基於均質化的電極漿料的固體含量的總重量，均質化的電極漿料中黏結劑和導電劑的含量各自獨立地是按重量計約0.5%或更多、約1%或更多、約1.5%或更多、約2%或更多、約2.5%或更多、約3%或更多或約3.5%或更多。在某些實施方案中，基於均質化的電極漿料的固體含量的總重量，均質化的電極漿料中黏結劑和導電劑的含量各自獨立地是按重量計約5%或更少、約4.5%或更少、約4%或更少、約3.5%或更少或約3%或更少。

在一些實施方案中，在均質化的電極漿料中，黏結劑材料的重量大於、小於或等於導電劑的重量。在某些實施方案中，黏結劑材料的重量與導電劑的重量的比例為約1：10至約10：1、約1：10至約5：1、約1：10至約1：1、約1：10至約1：5、約1：5至約5：1、約1：3至約3：1、約1：2至約2：1或約1：1.5至約1.5：1。

在某些實施方案中，基於均質化的電極漿料的總重量，均質化的電極漿料中電極活性材料的含量是按重量計約20%或更多、約30%或更多、約35%或更多、約40%或更多、約45%或更多、約50%或更多、約55%或更多或約60%或更多。在一些實施方案中，基於均質化的電極漿料的總重量，均質化的電極漿料中電極活性材料的含量是按重量計約50%或更少、約55%或更少、約60%或更少、約65%或更少、約70%或更少、約75%或更少或約80%或更少。

在一些實施方案中，基於均質化的電極漿料的總重量，均質化的電極漿料中電極活性材料的含量是按重量計約20%至約80%、約20%至約75%、約20%至約70%、約20%至約65%、約20%至約60%、約20%至約55%、約20%至約50%、約25%至約80%、約25%至約75%、約25%至約70%、約25%至約65%、約25%至約60%、約25%至約55%、約25%至約50%、約30%至約80%、約30%至約75%、約30%至約70%、約30%至約65%、約30%至約60%、約40%至約80%、約40%至約75%、 約40%至約70%、約40%至約65%、約50%至約80%或約50%至約75%。在某些實施方案中，基於均質化的電極漿料的總重量，均質化的電極漿料中電極活性材料的含量是按重量計約20%、約30%、約45%、約50%、約65%、約70%、約75%或約80%。

在某些實施方案中，基於均質化的電極漿料的固體含量的總重量，均質化的電極漿料中電極活性材料的含量是按重量計約40%或更多、約45%或更多、約50%或更多、約55%或更多、約60%或更多、約65%或更多、約70%或更多、約75%或更多、約80%或更多、約85%或更多或約90%或更多。在一些實施方案中，基於均質化的電極漿料的固體含量的總重量，均質化的電極漿料中電極活性材料的含量是按重量計約99%或更少、約95%或更少、約90%或更少、約85%或更少、約80%或更少、約75%或更少或約70%或更少。

在一些實施方案中，基於均質化的電極漿料的固體含量的總重量，均質化的電極漿料中電極活性材料的含量是按重量計約40%至約99%、約40%至約95%、約40%至約90%、約40%至約85%、約40%至約80%、約40%至約75%、約40%至約70%、約50%至約99%、約50%至約95%、約50%至約90%、約50%至約85%、約50%至約80%、約50%至約75%、約50%至約70%、約60%至約99%、約60%至約95%、約60%至約90%、約60%至約85%、約60%至約80%、約60%至約75%、約70%至約99%、約70%至約95%、約70%至約90%、約70%至約85%、約75%至約99%、約75%至約95%、約75%至約90%、約75%至約85%、約80%至約99%、約80%至約95%或約80%至約90%。在某些實施方案中，基於均質化的電極漿料的固體含量的總重量，均質化的電極漿料中電極活性材料的含量是按重量計約40%、約50%、約60%、約70%、約75%、約80%、約85%、約90%、約93%或約95%。

在一些實施方案中，均質化的電極漿料的粒徑D50為約3μm至約20μm、約4μm至約20μm、約5μm至約20μm、約6μm至約20μm、約8μm至約20μm、約10μm至約20μm、約12μm至約20μm、約14μm至約20μm、約3μm至約18μm、約4μm至約18μm、 約5μm至約18μm、約6μm至約18μm、約8μm至約18μm、約10μm至約18μm、約12μm至約18μm、約3μm至約16μm、約4μm至約16μm、約5μm至約16μm、約6μm至約16μm、約8μm至約16μm、約3μm至約15μm、約4μm至約15μm、約5μm至約15μm、約6μm至約15μm、約8μm至約15μm、約3μm至約14μm、約4μm至約14μm、約5μm至約14μm、約6μm至約14μm、約8μm至約14μm、約3μm至約12μm、約4μm至約12μm、約5μm至約12μm、約6μm至約12μm、約3μm至約10μm、約4μm至約10μm或約5μm至約10μm。

在一些實施方案中，均質化的電極漿料的粒徑D50為約20μm或更小、約19μm或更小、約18μm或更小、約17μm或更小、約16μm或更小、約15μm或更小、約14μm或更小、約13μm或更小、約12μm或更小、約11μm或更小、約10μm或更小、約9μm或更小、約8μm或更小、約7μm或更小、約6μm或更小或約5μm或更小。在一些實施方案中，均質化的電極漿料的粒徑D50為約3μm或更大、約4μm或更大、約5μm或更大、約6μm或更大、約7μm或更大、約8μm或更大、約9μm或更大、約10μm或更大、約11μm或更大、約12μm或更大、約13μm或更大、約14μm或更大或約15μm或更大。

在一些實施方案中，基於均質化的電極漿料的總重量，均質化的電極漿料的固體含量是按重量計約40%至約80%、約45%至約75%、約45%至約70%、約45%至約65%、約45%至約60%、約50%至約80%、約50%至約75%、約50%至約70%、約55%至約80%、約55%至約75%、約55%至約70%或約60%至約80%。在某些實施方案中，基於均質化的電極漿料的總重量，均質化的電極漿料的固體含量是按重量計約40%、約45%、約50%、約55%、約60%、約65%、約70%、約75%或約80%。在某些實施方案中，基於均質化的電極漿料的總重量，均質化的電極漿料的固體含量是按重量計至少40%、至少45%、至少50%、至少55%、至少60%、至少65%或至少70%。在某些實施方案中，基於均質化的電極漿料的總重量，均質化的電極漿料的固體含量是按重量計 最多80%、最多75%、最多70%、最多65%、最多60%、最多55%或最多50%。

在一些實施方案中，第一、第二和第三懸浮液以及均質化電極漿料的溶劑獨立地為水。水的一些非限制性實例包括自來水、瓶裝水、純化水、純水、蒸餾水、去離子水、D₂O及其組合。

在一些實施方案中，第一、第二和第三懸浮液以及均質化電極漿料的溶劑獨立地是包含水作為主要組分以及除了水之外的揮發性溶劑(例如醇、低級脂肪酮、低級乙酸烷基酯等)作為次要組分的溶劑混合物。根據本發明，基於溶劑混合物的總重量或體積，第一、第二和第三懸浮液以及均質化的電極漿料中水的含量各自地按重量計為至少50%。

任何與水混溶的溶劑均可用作次要組分。該次要組分(即除水以外的溶劑)的一些非限制性實例包括醇、低級脂肪族酮、低級乙酸烷基酯及其組合。醇的一些非限制性實例包括C₁-C₄醇，例如甲醇、乙醇、異丙醇、正丙醇、丁醇及其組合。低級脂肪族酮的一些非限制性實例包括丙酮、二甲基酮和甲基乙基酮。低級乙酸烷基酯的一些非限制性實例包括乙酸乙酯、乙酸異丙酯和乙酸丙酯。

在某些實施方案中，該揮發性溶劑或次要組分選自由甲基乙基酮、乙醇、乙酸乙酯、異丙醇、正丙醇、叔丁醇、正丁醇及其組合構成的群組。在一些實施方案中，水和次要成分的體積比為約51：49至約99：1。在某些實施方案中，第一、第二和第三懸浮液以及均質化的電極漿料的溶劑獨立地不含醇、脂肪族酮、乙酸烷基酯或其組合。

均質化的電極漿料的黏度較佳為約8000mPa．s或更小。在一些實施方案中，均質化的電極漿料的黏度是約1,000mPa．s至約8,000mPa．s、約1,000mPa．s至約7,000mPa．s、約1,000mPa．s至約6,000mPa．s、約1,000mPa．s至約5,500mPa．s、約1,000mPa．s至約5,000mPa．s、約1,000mPa．s至約4,500mPa．s、約1,000mPa．s至約4,000mPa．s、約1,000mPa．s至約3,500mPa．s、約1,000mPa．s至約3,000mPa．s、約2,000mPa．s至約8,000mPa．s、約2,000mPa．s至約7,000mPa．s、約2,000mPa．s至約 6,000mPa．s、約2,000mPa．s至約5,500mPa．s、約2,000mPa．s至約5,000mPa．s、約2,000mPa．s至約4,500mPa．s、約2,000mPa．s至約4,000mPa．s、約3,000mPa．s至約8,000mPa．s、約3,000mPa．s至約7,000mPa．s、約3,000mPa．s至約6,500mPa．s、約3,000mPa．s至約6,000mPa．s、約3,000mPa．s至約5,500mPa．s、約3,000mPa．s至約5,000mPa．s、約3,500mPa．s至約8,000mPa．s、約3,500mPa．s至約7,000mPa．s、約3,500mPa．s至約6,500mPa．s、約3,500mPa．s至約6,000mPa．s、約3,500mPa．s至約5,500mPa．s、約3,500mPa．s至約5,000mPa．s或約3,500mPa．s至約4,500mPa．s。

在某些實施方案中，均質化的電極漿料的黏度是約8,000mPa．s或更低、約7,500mPa．s或更低、約7,000mPa．s或更低、約6,500mPa．s或更低、約6,000mPa．s或更低、約5,500mPa．s或更低、約5,000mPa．s或更低、約4,500mPa．s或更低、約4,000mPa．s或更低、約3,500mPa．s或更低、約3,000mPa．s或更低、約2,500mPa．s或更低或約2,000mPa．s或更低。在一些實施方案中，均質化的電極漿料的黏度是約1,000mPa．s、約1,500mPa．s、約2,000mPa．s、約2,500mPa．s、約3,000mPa．s、約3,500mPa．s、約4,000mPa．s、約4,500mPa．s、約5,000mPa．s、約5,500mPa．s、約6,000mPa．s、約6,500mPa．s、約7,000mPa．s、約7,500mPa．s或約8,000mPa．s。因此，所得的漿料可被完全混合或均質化。

在製備電極漿料的常規方法中，可以使用分散劑來協助將電極活性材料、導電劑和黏結劑分散在漿料中。本發明的優點之一是漿料組分可以在室溫下均勻分散，而無需使用分散劑。這是因為水性黏結劑很容易分散在水基漿料中。在一些實施方案中，本發明的方法不包含在第一懸浮液、第二懸浮液、第三懸浮液和均質化的電極漿料中的其中一者或多於一者添加分散劑的步驟。在某些實施方案中，第一懸浮液、第二懸浮液、第三懸浮液和均質化的電極漿料中的每一者獨立地不含分散劑。

漿料組分均勻混合後，均質化的電極漿料可以施加在集流體上以在集流體上形成塗覆膜，然後在步驟104中乾燥。集流體是用 於收集電極活性材料的電化學反應產生的電子或提供電化學反應所需的電子。在一些實施方案中，集流體可以是箔、片或膜的形式。在某些實施方案中，集流體是不銹鋼、鈦、鎳、鋁、銅或其合金。在其它實施方案中，集流體是導電樹脂。

在某些實施方案中，集流體具有兩層結構，其包含外層和內層，其中外層包含一種導電材料而內層包含一種絕緣材料或另一種導電材料；例如，裝有導電樹脂層的鋁或塗覆有鋁膜的聚合物絕緣材料。

在一些實施方案中，集流體具有三層結構，其包含外層、中層和內層，其中外層和內層包含一種導電材料而中層包含一種絕緣材料或另一種導電材料；例如，在塑膠基底的兩面塗覆有金屬膜。在某些實施方案中，外層、中層和內層中的每一者獨立地是不銹鋼、鈦、鎳、鋁、銅或其合金或導電樹脂。在一些實施方案中，絕緣材料是選自由聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚丙烯腈、聚酯、聚醯胺、聚苯乙烯、聚氨酯、聚環氧樹脂、聚(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、聚醯亞胺、聚烯烴、聚乙烯、聚丙烯、聚苯硫醚、聚(乙烯基酯)、聚氯乙烯、聚醚、聚苯醚、纖維素聚合物及其組合構成的群組的聚合物材料。在某些實施方案中，集流體具有多於三層的結構。在一些實施方案中，集流體塗覆有保護塗層。在某些實施方案中，保護塗層包含含碳材料。在一些實施方案中，集流體沒有塗覆保護塗層。

在某些實施方案中，集流體上的電極層的厚度為約5μm至約120μm、約5μm至約100μm、約5μm至約80μm、約5μm至約50μm、約5μm至約25μm、約10μm至約90μm、約10μm至約50μm、約10μm至約30μm、約15μm至約90μm、約20μm至約90μm、約25μm至約90μm、約25μm至約80μm、約25μm至約75μm、約25μm至約50μm、約30μm至約90μm、約30μm至約80μm、約35μm至約120μm、約35μm至約115μm、約35μm至約110μm、約35μm至約105μm、約35μm至約100μm、約35μm至約95μm、約35μm至約90μm、約35μm至約85μm、約35μm至約80μm、約35μm至約75μm、約40μm至約120μm、約50μm至約120μm、約60μm至約120μm、 約70μm至約120μm或約70μm至約115μm。

在一些實施方案中，集流體上的電極層的厚度為約5μm或更大、約10μm或更大、約15μm或更大、約20μm或更大、約25μm或更大、約30μm或更大、約35μm或更大、約40μm或更大、約45μm或更大、約50μm或更大、約55μm或更大、約60μm或更大、約65μm或更大、約70μm或更大、約75μm或更大或約80μm或更大。在一些實施方案中，集流體上的電極層的厚度為約120μm或更小、約115μm或更小、約110μm或更小、約105μm或更小、約100μm或更小、約95μm或更小、約90μm或更小、約85μm或更小、約80μm或更小、約75μm或更小、約70μm或更小、約65μm或更小、約60μm或更小、約55μm或更小、約50μm或更小、約45μm或更小或約40μm或更小。在一些實施方案中，集流體上的電極層的厚度為約25μm、約30μm、約35μm、約40μm、約45μm、約50μm、約55μm、約60μm、約65μm、約70μm、約75μm、約80μm、約85μm、約90μm或約95μm。

在一些實施方案中，集流體上的電極層的表面密度為約1mg/cm²至約60mg/cm²、約1mg/cm²至約55mg/cm²、約1mg/cm²至約50mg/cm²、約1mg/cm²至約45mg/cm²、約1mg/cm²至約40mg/cm²、約1mg/cm²至約35mg/cm²、約1mg/cm²至約30mg/cm²、約1mg/cm²至約25mg/cm²、約10mg/cm²至約60mg/cm²、約10mg/cm²至約55mg/cm²、約10mg/cm²至約50mg/cm²、約10mg/cm²至約45mg/cm²、約10mg/cm²至約40mg/cm²、約10mg/cm²至約35mg/cm²、約10mg/cm²至約30mg/cm²、約10mg/cm²至約25mg/cm²、約20mg/cm²至約60mg/cm²、約20mg/cm²至約55mg/cm²、約20mg/cm²至約50mg/cm²、約20mg/cm²至約45mg/cm²、約20mg/cm²至約40mg/cm²、約25mg/cm²至約60mg/cm²、約25mg/cm²至約55mg/cm²、約25mg/cm²至約50mg/cm²、約25mg/cm²至約45mg/cm²、約25mg/cm²至約40mg/cm²、約28mg/cm²至約60mg/cm²、約28mg/cm²至約55mg/cm²、約28mg/cm²至約50mg/cm²、約28mg/cm²至約45mg/cm²、約28mg/cm²至約40mg/cm²、約30mg/cm²至約60mg/cm²、約30mg/cm²至約55mg/cm²、 約30mg/cm²至約50mg/cm²、約30mg/cm²至約45mg/cm²、約30mg/cm²至約40mg/cm²、約35mg/cm²至約60mg/cm²、約35mg/cm²至約55mg/cm²、約35mg/cm²至約50mg/cm²、約35mg/cm²至約45mg/cm²或約30mg/cm²至約40mg/cm²。

在一些實施方案中，集流體上的電極層的表面密度為約1mg/cm²或以上、約10mg/cm²或以上、約20mg/cm²或以上、約25mg/cm²或以上、約28mg/cm²或以上、約30mg/cm²或以上、約31mg/cm²或以上、約32mg/cm²或以上、約33mg/cm²或以上、約34mg/cm²或以上、約35mg/cm²或以上、約36mg/cm²或以上、約37mg/cm²或以上、約38mg/cm²或以上、約39mg/cm²或以上或約40mg/cm²或以上。在一些實施方案中，集流體上的電極層的表面密度為約60mg/cm²或以下、約55mg/cm²或以下、約50mg/cm²或以下、約45mg/cm²或以下、約44mg/cm²或以下、約43mg/cm²或以下、約42mg/cm²或以下、約41mg/cm²或以下、約40mg/cm²或以下、約39mg/cm²或以下、約38mg/cm²或以下、約37mg/cm²或以下、約36mg/cm²或以下、約35mg/cm²或以下、約34mg/cm²或以下、約33mg/cm²或以下、約32mg/cm²或以下、約31mg/cm²或以下或約30mg/cm²或以下。

在一些實施方案中，可以在鋁集流體上塗覆導電層，以改善其電流電導率。在某些實施方案中，導電層包含選自由碳、炭黑、石墨、膨脹石墨、石墨烯、石墨烯奈米片、碳纖維、碳奈米纖維、石墨化碳片、碳管、奈米碳管、活性炭、介孔炭及其組合構成的群組的材料。在一些實施方案中，導電劑不是碳、炭黑、石墨、膨脹石墨、石墨烯、石墨烯奈米片、碳纖維、碳奈米纖維、石墨化碳片、碳管、奈米碳管、活性炭或介孔炭。

在一些實施方案中，導電層的厚度為約0.5μm至約5.0μm。導電層的厚度將影響電池內集流體所占的體積和電極材料的量，從而影響電池的容量。

在某些實施方案中，集流體上的導電層的厚度為約0.5μm至約4.5μm、約1.0μm至約4.0μm、約1.0μm至約3.5μm、約1.0μm 至約3.0μm、約1.0μm至約2.5μm、約1.0μm至約2.0μm、約1.1μm至約2.0μm、約1.2μm至約2.0μm、約1.5μm至約2.0μm、約1.8μm至約2.0μm、約1.0μm至約1.8μm、約1.2μm至約1.8μm、約1.5μm至約1.8μm、約1.0μm至約1.5μm或約1.2μm至約1.5μm。在一些實施方案中，集流體上的導電層的厚度小於4.5μm、小於4.0μm、小於3.5μm、小於3.0μm、小於2.5μm、小於2.0μm、小於1.8μm、小於1.5μm或小於1.2μm。在一些實施方案中，集流體上的導電層的厚度大於1.0μm、大於1.2μm、大於1.5μm、大於1.8μm、大於2.0μm、大於2.5μm、大於3.0μm或大於3.5μm。

另外，使用本發明製備的電極表現出電極層對集流體的強黏附性。電極層對集流體具有良好的剝離強度是重要的，因為這樣可以防止電極剝離或分離，而這將極大地影響電極的機械穩定性和電池的循環性。因此，電極應具有足夠的剝離強度以承受電池製造的嚴格要求。

在一些實施方案中，集流體與電極層之間的剝離強度獨立地在約1.00N/cm至約7.00N/cm、約1.25N/cm至約7.00N/cm、約1.50N/cm至約7.00N/cm、約1.75N/cm至約7.00N/cm、約2.00N/cm至約7.00N/cm、約2.25N/cm至約7.00N/cm、約2.50N/cm至約7.00N/cm、約2.75N/cm至約7.00N/cm、約3.00N/cm至約7.00N/cm、約3.00N/cm至約6.75N/cm、約3.00N/cm至約6.50N/cm、約3.00N/cm至約6.25N/cm、約3.00N/cm至約6.00N/cm、約3.00N/cm至約5.75N/cm、約3.00N/cm至約5.50N/cm、約3.00N/cm至約5.25N/cm或約3.00N/cm至約5.00N/cm的範圍內。

在一些實施方案中，集流體與陽極或陰極電極層之間的剝離強度獨立地是約1.00N/cm或以上、約1.25N/cm或以上、約1.50N/cm或以上、約1.75N/cm或以上、約2.00N/cm或以上、約2.25N/cm或以上、約2.50N/cm或以上、約2.75N/cm或以上、約3.00N/cm或以上、約3.25N/cm或以上、約3.5N/cm或以上、約3.75N/cm或以上、約4.00N/cm或以上、約4.25N/cm或以上或約4.50N/cm或以上。在一些實施方案中，集流體與陽極或陰極電極層之間的剝離強度獨立地是約 7.00N/cm或以下、約6.75N/cm或以下、約6.50N/cm或以下、約6.25N/cm或以下、約6.00N/cm或以下、約5.75N/cm或以下、約5.50N/cm或以下、約5.25N/cm或以下、約5.00N/cm或以下、約4.75N/cm或以下、約4.50N/cm或以下、約4.25N/cm或以下、約4.00N/cm或以下、約3.75N/cm或以下或約3.50N/cm或以下。

集流體的厚度會影響其在電池中所占的體積、所需電極活性材料的量，從而影響電池的容量。在一些實施方案中，集流體的厚度為約5μm至約30μm。在某些實施方案中，集流體的厚度為約5μm至約20μm、約5μm至約15μm、約10μm至約30μm、約10μm至約25μm或約10μm至約20μm。

在一些實施方案中，基於電極層的總重量，添加劑在電極層中占的比例是按重量計約0.1%至約5%、約0.2%至約5%、約0.5%至約5%、約0.8%至約5%、約1%至約5%、約1.2%至約5%、約1.5%至約5%、約1.8%至約5%、約2%至約5%、約2.2%至約5%、約2.5%至約5%、約0.1%至約4.5%、約0.2%至約4.5%、約0.5%至約4.5%、約0.8%至約4.5%、約1%至約4.5%、約1.2%至約4.5%、約1.5%至約4.5%、約1.8%至約4.5%、約2%至約4.5%、約0.1%至約4%、約0.2%至約4%、約0.5%至約4%、約0.8%至約4%、約1%至約4%、約1.2%至約4%、約1.5%至約4%、約1.8%至約4%、約2%至約4%、約0.1%至約3.5%、約0.2%至約3.5%、約0.5%至約3.5%、約0.8%至約3.5%、約1%至約3.5%、約1.2%至約3.5%、約1.5%至約3.5%、約0.1%至約3%、約0.2%至約3%、約0.5%至約3%、約0.8%至約3%、約1%至約3%、約0.5%至約2%或約0.5%至約1.5%。

在一些實施方案中，基於電極層的總重量，添加劑在電極層中占的比例是按重量計約5%或更低、約4.5%或更低、約4%或更低、約3.5%或更低、約3%或更低、約2%或更低、約1.5%或更低、約1.4%或更低、約1.3%或更低、約1.2%或更低、約1.1%或更低、約1%或更低、約0.9%或更低、約0.8%或更低、約0.7%或更低、約0.6%或更低、約0.5%或更低、約0.4%或更低或約0.3%或更低。在一些實施方案中，基於電極 層的總重量，添加劑在電極層中占的比例是按重量計約0.1%或更高、約0.2%或更高、約0.3%或更高、約0.4%或更高、約0.5%或更高、約0.6%或更高、約0.7%或更高、約0.8%或更高、約0.9%或更高、約1%或更高、約1.1%或更高、約1.2%或更高、約1.3%或更高、約1.4%或更高、約1.5%或更高、約2%或更高、約2.5%或更高、約3%或更高或約3.5%或更高。

在某些實施方案中，基於電極層的總重量，黏結劑和導電劑在電極層中的含量各自獨立地是按重量計約0.5%至約5%、約0.5%至約4.5%、約0.5%至約4%、約0.5%至約3.5%、約0.5%至約3%、約1%至約5%、約1%至約4.5%、約1%至約4%、約1%至約3.5%、約1.5%至約5%、約1.5%至約4.5%或約2%至約5%。在一些實施方案中，基於電極層的總重量，黏結劑和導電劑在電極層中的含量各自獨立地是按重量計約0.5%或更多、約1%或更多、約1.5%或更多、約2%或更多、約2.5%或更多、約3%或更多或約3.5%或更多。在某些實施方案中，基於電極層的總重量，黏結劑和導電劑在電極層中的含量各自獨立地是按重量計約5%或更少、約4.5%或更少、約4%或更少、約3.5%或更少或約3%或更少。

在一些實施方案中，基於電極層的總重量，電極活性材料在電極層中的含量是按重量計約40%至約99%、約40%至約95%、約40%至約90%、約40%至約85%、約40%至約80%、約40%至約75%、約40%至約70%、約50%至約99%、約50%至約95%、約50%至約90%、約50%至約85%、約50%至約80%、約50%至約75%、約50%至約70%、約60%至約99%、約60%至約95%、約60%至約90%、約60%至約85%、約60%至約80%、約60%至約75%、約70%至約99%、約70%至約95%、約70%至約90%、約70%至約85%、約75%至約99%、約75%至約95%、約75%至約90%、約75%至約85%、約80%至約99%、約80%至約95%或約80%至約90%。在某些實施方案中，基於電極層的總重量，電極活性材料在電極層中的含量是按重量計約40%、約50%、約60%、約70%、約75%、約80%、約85%、約90%、約93%或約95%。

在某些實施方案中，基於電極層的總重量，電極活性材 料在電極層中的含量是按重量計約40%或更多、約45%或更多、約50%或更多、約55%或更多、約60%或更多、約65%或更多、約70%或更多、約75%或更多、約80%或更多、約85%或更多或約90%或更多。在一些實施方案中，基於電極層的總重量，電極活性材料在電極層中的含量是按重量計約99%或更少、約95%或更少、約90%或更少、約85%或更少、約80%或更少、約75%或更少或約70%或更少。

在某些實施方案中，塗覆製程可以藉由刮刀式塗佈機、擠壓式塗佈機、轉移塗佈機、噴霧式塗佈機、輥塗機、凹版塗佈機、浸漬塗佈機或簾式塗佈機進行。

製備電池時需要蒸發溶劑以形成乾燥多孔的電極。將均質化電極漿料施加在集流體上後，可以用乾燥器將集流體上的塗覆膜乾燥，以獲得電池電極。任何可以乾燥集流體上的塗覆膜的乾燥器都可在本文中使用。乾燥器的一些非限制性實例包括分批乾燥爐、傳送帶乾燥爐和微波乾燥爐。傳送帶乾燥爐的一些非限制性實例包括傳送帶熱風乾燥爐、傳送帶電阻乾燥爐、傳送帶感應乾燥爐和傳送帶微波乾燥爐。

在一些實施方案中，用於乾燥集流體上的塗覆膜的傳送帶乾燥爐包括一個或多個加熱段，其中每個加熱段獨立地進行溫度控制，並且其中每個加熱段可包括獨立控制的加熱區。在某些實施方案中，每個加熱段獨立地包含一個或多個加熱組件，以及與加熱組件連接的溫度控制系統，兩者相互作用以監控和選擇性地控制每個加熱區的溫度。

在一些實施方案中，乾燥集流體上的塗覆膜的溫度可以是約25℃至約150℃。在某些實施方案中，乾燥集流體上的塗覆膜的溫度可以是約25℃至約140℃、約25℃至約130℃、約25℃至約120℃、約25℃至約110℃、約25℃至約100℃、約25℃至約90℃、約25℃至約80℃、約25℃至約70℃、約30℃至約90℃、約30℃至約80℃、約30℃至約70℃、約40℃至約90℃、約40℃至約80℃、約40℃至約70℃、約50℃至約90℃、約50℃至約80℃、約60℃至約150℃、約60℃至約140℃、約60℃至約130℃、約60℃至約120℃、約60℃至約110℃、約60℃至約100℃、約60℃至約 90℃或約60℃至約80℃。

在一些實施方案中，乾燥集流體上的塗覆膜的溫度是約150℃或更低、約140℃或更低、約130℃或更低、約120℃或更低、約110℃或更低、約100℃或更低、約90℃或更低、約80℃或更低或約70℃或更低。在一些實施方案中，乾燥集流體上的塗覆膜的溫度是約100℃或更高、約90℃或更高、約80℃或更高、約70℃或更高、約60℃或更高、約50℃或更高、約40℃或更高、約30℃或更高或約25℃或更高。

在某些實施方案中，傳送帶移動的速度為約1米/分鐘至約120米/分鐘、約1米/分鐘至約100米/分鐘、約1米/分鐘至約50米/分鐘、約10米/分鐘至約120米/分鐘、約10米/分鐘至約100米/分鐘、約10米/分鐘至約50米/分鐘、約25米/分鐘至約120米/分鐘、約25米/分鐘至約100米/分鐘、約25米/分鐘至約50米/分鐘、約50米/分鐘至約120米/分鐘或約50米/分鐘至約100米/分鐘。

控制傳送帶的長度和速度可以控制乾燥塗覆膜的時間。在一些實施方案中，乾燥集流體上的塗覆膜的時間段可以是約1分鐘至約30分鐘、約2分鐘至約30分鐘、約2分鐘至約20分鐘、約2分鐘至約10分鐘、約5分鐘至約30分鐘、約5分鐘至約20分鐘、約5分鐘至約10分鐘、約10分鐘至約30分鐘或約10分鐘至約20分鐘。在一些實施方案中，乾燥集流體上的塗覆膜的時間段可以是少於5分鐘、少於10分鐘、少於15分鐘、少於20分鐘或少於30分鐘。在一些實施方案中，乾燥集流體上的塗覆膜的時間段可以是約5分鐘、約10分鐘、約15分鐘、約20分鐘或約30分鐘。

由於電極活性材料的活性足以與水發生化學反應，因此有必要控制方法100的總處理時間。在一些實施方案中，總處理時間為約1小時至約8小時、約2小時至約6小時或約2小時至約4小時。在某些實施方案中，總處理時間為約8小時或更少、約6小時或更少、約4小時或更少或約3小時或更少。

集流體上的塗覆膜乾燥後，形成電極。在一些實施方案 中，電極被機械壓縮以增加電極的密度。

本文揭露的方法的優點在於在製造過程中可以使用水性溶劑，這可以節省處理時間和設備，並且藉由避免需要處理或回收危險的有機溶劑而使安全性得以改善。此外，藉由簡化整體製程，成本得到降低。因此，此方法因其成本低和易於處理而特別適合於工業生產。

用於水基電極漿料的水性黏結劑的開發改善了漿料穩定性而電池性能(例如循環性和容量)沒有降低。藉由在水基電極漿料中添加添加劑，根據本發明製備的電極即使在高表面密度下也具有優異的柔韌性。包含根據本發明製備的正極的電池顯示出高的循環穩定性。此外，塗覆膜較低的乾燥溫度和較短的乾燥時間顯著改善了電池的性能。

本文還提供一組電極組件，其包括藉由上述方法製備的電極。該電極組件包含至少一個陰極、至少一個陽極和至少一個置於陰極與陽極之間的隔膜。

在某些實施方案中，在組裝後，乾燥電極組件進行以降低其含水量。在其它實施方案中，電極組件的至少一個組分在組裝電極組件之前進行乾燥。在一些實施方案中，在組裝電極組件之前，至少一個組分進行預乾燥。在某些實施方案中，隔膜在組裝到電極組件之前進行預乾燥。

不需要將隔膜乾燥到非常低的含水量。預乾燥的隔膜中的剩餘含水量可藉由後續乾燥步驟進一步降低。在一些實施方案中，基於預乾燥的隔膜的總重量，預乾燥的隔膜中的含水量是按重量計約50ppm至約800ppm、約50ppm至約700ppm、約50ppm至約600ppm、約50ppm至約500ppm、約50ppm至約400ppm、約50ppm至約300ppm、約50ppm至約200ppm、約50ppm至約100ppm、約100ppm至約500ppm、約100ppm至約400ppm、約100ppm至約300ppm、約100ppm至約200ppm、約200ppm至約500ppm、約200ppm至約400ppm、約300ppm至約800ppm、約300ppm至約600ppm、約300ppm至約500ppm、約300ppm至約400ppm、約400ppm至約800ppm或約400ppm至約500ppm。在一些實施方案中，基於預乾燥的隔膜的總重量，預乾燥的隔 膜中的含水量是按重量計少於500ppm、少於400ppm、少於300ppm、少於200ppm、少於100ppm或少於50ppm。

在某些實施方案中，基於乾燥的電極組件的總重量，乾燥的電極組件中的含水量可以是按重量計約20ppm至約350ppm、約20ppm至約300ppm、約20ppm至約250ppm、約20ppm至約200ppm、約20ppm至約100ppm、約20ppm至約50ppm、約50ppm至約350ppm、約50ppm至約250ppm、約50ppm至約150ppm、約100ppm至約350ppm、約100ppm至約300ppm、約100ppm至約250ppm、約100ppm至約200ppm、約100ppm至約150ppm、約150ppm至約350ppm、約150ppm至約300ppm、約150ppm至約250ppm、約150ppm至約200ppm、約200ppm至約350ppm、約250ppm至約350ppm或約300ppm至約350ppm。

為了例證本發明的實施方案給出以下的實施例，其不用來將本發明限制到所列舉的具體實施方案。除非相反指明，否則所有的份數和百分比是按重量計。所有的數值是近似值。當給出數值範圍時，應該理解，所聲明的範圍之外的實施方案仍然落在本發明的範圍內。在各個實施例中描述的特定細節不應該被理解成本發明的必要特徵。

《實施例》

藉由電極型pH計(ION 2700，Eutech Instruments)在室溫下測量黏結劑組合物的pH值。藉由旋轉黏度計(NDJ-5S，中國上海JT電子技術有限公司)在室溫下，使用3號轉子、12rpm的轉速測量漿料的黏度。

藉由拉伸測試儀(DZ-106A，來自Dongguan Zonhow Test Equipment Co.Ltd.，中國)來測量乾燥的電極層的剝離強度。這項測試測量每18mm寬度的測試樣品以180°角度從集流體上剝離電極層所需的平均力。將一條18mm寬的膠帶(3M；美國；型號810)黏附到陰極電極層的表面上。將陰極條夾在測試機上，然後將膠帶以180°向後折疊，然後放置在可移動鉗口中，並在室溫下以200毫米/分鐘的剝離速度拉扯。 測得的最大剝離力作為剝離強度。重複測量3次取平均值。

根據用於確定膜的柔韌性的中國標準GB/T 1731-93的規定，使用含有各種直徑或曲率半徑的固定桿的專用設備測量電極的柔韌性。將電極漿料塗覆於鋁箔上製備的陰極條放置在電鼓風乾燥爐中恒溫乾燥15-30分鐘，然後在恒溫恒濕環境中放置30-60分鐘。這確保陰極符合柔韌性測試所規定的中國標準GB 1727-92。用恒定的力將陰極條繞著一根桿機械彎曲2-3秒，然後將其取下，並用4x顯微鏡檢驗是否有例如剝落、裂開或斷裂等缺陷。電極的柔韌性被作為電極可彎曲而不產生缺陷的桿的最小直徑(或基於曲率半徑的等量)Φ，直徑單位為mm。

用卡爾．費雪滴定法(Karl-Fischer titration)測量電極組件以及隔膜中各自的含水量。將電極組件或隔膜在裝滿氬氣的手套箱中切割成1cm×1cm的小塊。在樣品瓶中稱量尺寸為1cm×1cm的切割的電極組件或隔膜。然後，使用卡爾．費雪庫倫法水分分析儀(831 KF庫倫計，Metrohm，瑞士)將稱重後的電極組件或隔膜添加到滴定容器中進行卡爾．費雪滴定。重複測量3次取平均值。

《實施例1》

A)黏結劑組合物的製備

將18.15g氫氧化鈉(NaOH)添加到含有380g蒸餾水的圓底燒瓶中。將混合物以80rpm的速度攪拌30分鐘以獲得第一黏結劑合成懸浮液。

將36.04g丙烯酸添加到第一懸浮液中。將混合物以80rpm的速度進一步攪拌30分鐘以獲得第二黏結劑合成懸浮液。

將19.04g丙烯醯胺溶解在10g去離子水中以形成丙烯醯胺溶液。然後，將所有丙烯醯胺溶液添加到第二懸浮液中。將混合物進一步加熱到55℃並以80rpm的速度攪拌45分鐘以獲得第三黏結劑合成懸浮液。

將12.92g丙烯腈添加到第三懸浮液中。將混合物在80rpm的速度下進一步攪拌10分鐘以獲得第四黏結劑合成懸浮液。

進一步地，將0.015g水溶性自由基引發劑(過硫酸銨，APS；來自中國阿拉丁工業公司)溶解在3g去離子水中，並將0.0075g還原劑(亞硫酸氫鈉；來自中國天津大茂化學試劑廠)溶解在1.5g去離子水中。將所有APS溶液和所有亞硫酸氫鈉溶液滴加到第四懸浮液中。在55℃下，將混合物以200rpm的速度攪拌24小時以獲得第五黏結劑合成懸浮液。

在反應完成後，將第五黏結劑合成懸浮液的溫度降低至25℃。將3.72g NaOH溶解在400g去離子水中。然後，將所有該氫氧化鈉溶液緩慢地添加到第五黏結劑合成懸浮液中，以將pH調節至7.3以形成第六黏結劑合成懸浮液。使用200μm的尼龍網過濾第六黏結劑合成懸浮液以形成黏結劑材料。黏結劑組合物的固體含量是9.00wt.%。實施例1的黏結劑組合物的組分及其各自的比例在下表1中顯示。

B)正極的製備

藉由將0.090g滿足通式(1)，其中a和c的數值各自為7以及b的數值為21的添加劑以及7.48g上述的黏結劑組合物添加到16.9g去離子水中，同時使用頂置式攪拌器(R20，IKA)攪拌以製備第一懸浮液。添加後，在25℃下以1200rpm的速度進一步攪拌第一懸浮液約30分鐘。

此後，藉由將0.675g導電劑(Super P；從Timcal Ltd，Bodio，瑞士獲得)添加到第一懸浮液中以製備第二懸浮液。添加後，在25℃下進一步攪拌第二懸浮液約30分鐘。

此後，藉由在25℃下將21.0g LiFePO₄(LFP；從Shenzhen Dynanonic Co.,Ltd.，中國獲得)添加到第二懸浮液中同時用頂置式攪拌器攪拌以製備第三懸浮液。然後，將第三懸浮液在約10kPa的壓力下脫氣1小時。然後，在25℃下以1200rpm的速度將第三懸浮液進一步攪拌約60分鐘以形成均質化的電極漿料。黏結劑占漿料中固體含量的總重量3wt.%。LFP的粒徑D50為1μm。均質化的漿料的黏度為4260mPa．s。

使用間隙寬度為100μm的刮刀式塗佈機將均質化的電 極漿料塗覆到厚度為16μm之作為集流體的鋁箔的一面上。在50℃下將鋁集流體上的塗覆的漿料膜乾燥約6分鐘以形成陰極電極層。然後將電極壓制以將集流體上的陰極電極層的厚度減小至85μm。測量使用實施例1的漿料組合物製成的陰極的柔韌性和表面密度，並在下表2中顯示。在圖2中看到塗層在集流體上完全乾燥後不久所拍攝之乾燥的塗覆漿料的圖片。乾燥後的電極層的剝離強度為4.31N/cm。

C)負極的製備

藉由在去離子水中混合92wt.%的硬碳(貝特瑞新能源材料有限公司，深圳，廣東，中國)、作為黏結劑的1wt.%的羧甲基纖維素(CMC，BSH-12，DKS Co.Ltd.，日本)和3wt.%的SBR(AL-2001，NIPPON A&L INC.，日本)以及作為導電劑的4wt.%的炭黑，來製備負極漿料。陽極漿料的固體含量為50wt.%。使用間隙寬度為約95μm的刮刀式塗佈機將漿料塗覆到厚度為8μm的銅箔的一面上。藉由熱風乾燥器在約50℃下乾燥銅箔上的塗覆膜2.4分鐘以獲得負極。然後將電極壓制以將塗層厚度減小至55μm，且表面密度為17mg/cm²。

D)鈕扣電池的裝配

在充滿氬氣的手套箱中裝配CR2032鈕扣型Li電池。塗覆後的陰極片和陽極片被切成圓盤型正極和負極，之後藉由交替地堆疊陰極電極片和陽極電極片，然後裝在不銹鋼製成的CR2032型殼體中來組裝成電極組件。陰極和陽極片藉由隔膜保持分開。隔膜是由聚乙烯(Hebei Gellec New Energy Science & Technology Co.,Ltd，中國)製成的陶瓷塗覆的微孔膜，厚度為約16μm。然後將電極組件在箱式電阻爐中(DZF-6020，來自中國深圳科晶星光技術有限公司)在真空、90℃下乾燥約16小時。乾燥後的隔膜和電極組件的含水量分別為200ppm和300ppm。

在濕度和氧含量分別小於3ppm的高純度氬氣環境下，將電解質注入到容納所包裝的電極的殼體中。電解質是體積比為1：1：1的碳酸亞乙酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二甲酯(DMC)的 混合物中含LiPF₆(1M)的溶液。在電解質注入之後，鈕扣電池被真空密封然後使用具有標準圓形的衝壓工具機械按壓。

E)電化學測量

使用多通道電池測試儀(BTS-4008-5V10mA，來自中國新威電子有限公司)以恒定電流模式分析鈕扣電池。在C/20下完成一個循環後，以C/2的倍率進行充電和放電。在25℃下、以C/2的電流密度在2.0和3.65V之間進行電池的充電/放電循環測試，以獲得放電容量。測量實施例1的鈕扣電池的電化學性能並在下表2中顯示。

實施例2-4：使用與實施例1相同的方式製備正極，不同之處在於，如下表1所示改變添加劑a、b和c的數值。

實施例5：使用與實施例3相同的方式製備正極，不同之處在於，添加到第一懸浮液的添加劑的量為0.067g。

實施例6：使用與實施例3相同的方式製備正極，不同之處在於，添加到第一懸浮液的黏結劑組合物和添加劑的量分別為7.57g和0.364g。

實施例7-11：使用與實施例3相同的方式製備正極，不同之處在於，黏結劑組合物的合成如下所述，以達到如下表1所示的單體比例。

《實施例7的黏結劑組合物》

使用與實施例1相同的方式製備黏結劑組合物，不同之處在於，在製備第一黏結劑合成懸浮液時添加28.70g NaOH、在製備第二黏結劑合成懸浮液時添加56.21g丙烯酸、在製備第三黏結劑合成懸浮液時添加4.27g丙烯醯胺以及在製備第四黏結劑合成懸浮液時添加8.49g丙烯腈。

《實施例8的黏結劑組合物》

使用與實施例1相同的方式製備黏結劑組合物，不同之處在於，在製備第一黏結劑合成懸浮液時添加18.37g NaOH、在製備第二黏結劑合成懸浮液時添加36.44g丙烯酸、在製備第三黏結劑合成懸浮 液時添加15.82g丙烯醯胺以及在製備第四黏結劑合成懸浮液時添加15.03g丙烯腈。

《實施例9的黏結劑組合物》

使用與實施例1相同的方式製備黏結劑組合物，不同之處在於，在製備第一黏結劑合成懸浮液時添加16.93g NaOH、在製備第二黏結劑合成懸浮液時添加33.15g丙烯酸、在製備第三黏結劑合成懸浮液時添加23.46g丙烯醯胺以及在製備第四黏結劑合成懸浮液時添加11.14g丙烯腈。

《實施例10的黏結劑組合物》

使用與實施例1相同的方式製備黏結劑組合物，不同之處在於，在製備第一黏結劑合成懸浮液時添加11.78g NaOH、在製備第二黏結劑合成懸浮液時添加23.06g丙烯酸、在製備第三黏結劑合成懸浮液時添加6.40g丙烯醯胺以及在製備第四黏結劑合成懸浮液時添加31.31g丙烯腈。

《實施例11的黏結劑組合物》

使用與實施例1相同的方式製備黏結劑組合物，不同之處在於，在製備第一黏結劑合成懸浮液時添加14.72g NaOH、在製備第二黏結劑合成懸浮液時添加28.82g丙烯酸、在製備第三黏結劑合成懸浮液時添加16.35g丙烯醯胺以及在製備第四黏結劑合成懸浮液時添加19.63g丙烯腈。

比較例1：使用與實施例1相同的方式製備正極，不同之處在於，在第一懸浮液中沒有添加添加劑。

比較例2-3：使用與實施例1相同的方式製備正極，不同之處在於，如下表1所示改變添加劑a、b和c的數值。

比較例4-9：使用與實施例3相同的方式製備正極，不同之處在於，黏結劑組合物的合成如下所述，以達到如下表1所示的單體比例。

《比較例4的黏結劑組合物》

使用與實施例1相同的方式製備黏結劑組合物，不同之處在於，在製備第一黏結劑合成懸浮液時添加7.45g NaOH、在製備第二黏結劑合成懸浮液時添加16.77g丙烯酸、在製備第三黏結劑合成懸浮液時添加7.19g丙烯醯胺以及在製備第四黏結劑合成懸浮液時添加35.95g丙烯腈。

《比較例5的黏結劑組合物》

使用與實施例1相同的方式製備黏結劑組合物，不同之處在於，在製備第一黏結劑合成懸浮液時添加30.51g NaOH、在製備第二黏結劑合成懸浮液時添加58.31g丙烯酸、在製備第三黏結劑合成懸浮液時沒有添加丙烯醯胺以及在製備第四黏結劑合成懸浮液時添加10.73g丙烯腈。

《比較例6的黏結劑組合物》

使用與實施例1相同的方式製備黏結劑組合物，不同之處在於，在製備第一黏結劑合成懸浮液時添加24.44g NaOH、在製備第二黏結劑合成懸浮液時添加47.38g丙烯酸、在製備第三黏結劑合成懸浮液時添加25.16g丙烯醯胺以及在製備第四黏結劑合成懸浮液時沒有添加丙烯腈。

《比較例7的黏結劑組合物》

使用與實施例1相同的方式製備黏結劑組合物，不同之處在於，在製備第一黏結劑合成懸浮液時添加14.72g NaOH、在製備第二黏結劑合成懸浮液時添加28.83g丙烯酸、在製備第三黏結劑合成懸浮液時添加31.99g丙烯醯胺以及在製備第四黏結劑合成懸浮液時添加8.05g丙烯腈。

可在圖3看到比較例4之塗佈在正極上的乾燥塗佈漿料的圖片，其是在塗層於集流體上完全乾燥後不久拍攝的。

《比較例8的黏結劑組合物》

使用與實施例1相同的方式製備黏結劑組合物，不同之處在於，在製備第一黏結劑合成懸浮液時添加4.78g NaOH、在製備第二黏結劑合成懸浮液時添加9.37g丙烯酸、在製備第三黏結劑合成懸浮液時添加21.32g丙烯醯胺以及在製備第四黏結劑合成懸浮液時添加30.26g丙烯腈。

比較例9-10：使用與實施例1相同的方式製備正極，不同之處在於，添加劑分別改為使用相同重量的Triton^TM X-100(一種非離子型表面活性劑)和檸檬酸三乙酯(一種離子型表面活性劑)。

實施例2-11和比較例1-10的負極的製備

使用與實施例1相同的方式製備實施例2-11和比較例1-10的負極。

實施例2-11和比較例1-10的鈕扣電池的裝配

使用與實施例1相同的方式裝配實施例2-11和比較例1-10的鈕扣電池。

實施例2-11和比較例1-10的電化學測量

使用與實施例1相同的方式測量實施例2-11和比較例1-10的鈕扣電池的電化學性能，並且其測試結果在下表2中顯示。

儘管結合有限數量的實施方案已經描述了本發明，然而一個實施方案的特定特徵不應該限定本發明的其它實施方案。在一些實施方案中，所述方法可包括多個本文沒有提及的步驟。在其它實施方案中，所述方法不包括或者基本上不含有本文沒有列舉的任何步驟。存在基於所描述的實施方案的變型和變化。所附的發明申請專利範圍意在涵蓋落在本發明的範圍內的所有這些變化和變型。

Claims (20)

1. 一種用於二次電池的電極，其包括集流體和塗覆在所述集流體的一個或多個表面上的電極層，其中所述電極層包含電極活性材料、黏結劑和添加劑，其中所述添加劑滿足通式(1)：

   
2. 如請求項1所述的電極，其中所述添加劑的數均分子量是約1000至約5000，以及其親水親油平衡值是約3至約13。
3. 如請求項1所述的電極，其中a和c獨立地是約2至約130，且b是約10至約70。
4. 如請求項1所述的電極，其中a和c相同。
5. 如請求項1所述的電極，其中基於所述添加劑的總重量，重複單元α和γ占的比例各自獨立地是按重量約1至約40%。
6. 如請求項1所述的電極，其中所述集流體上之所述電極層的厚度為約5μm至約120μm，以及其中所述集流體上之電極層的表面密度為約1mg/cm²至約60mg/cm²。
7. 如請求項1所述的電極，其中所述電極活性材料是選自由Li_1+xNi_aMn_bCo_cAl_(1-a-b-c)O₂、LiNi_0.33Mn_0.33Co_0.33O₂、LiNi_0.4Mn_0.4Co_0.2O₂、LiNi_0.5Mn_0.3Co_0.2O₂、LiNi_0.6Mn_0.2Co_0.2O₂、LiNi_0.7Mn_0.15Co_0.15O₂、LiNi_0.7Mn_0.1Co_0.2O₂、LiNi_0.8Mn_0.1Co_0.1O₂、LiNi_0.92Mn_0.04Co_0.04O₂、LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂、LiCoO₂、LiNiO₂、LiMnO₂、LiMn₂O₄、Li₂MnO₃、LiFePO₄、LiCoPO₄、LiNiPO₄、LiMnPO₄、LiMnFePO₄、LiMn_dFe_(1-d)PO₄、dLi₂MnO₃．(1-d)LiMO₂、LiNi_eMn_fO₄、Li₃V₂(PO₄)₃、LiVPO₄F、Li₂MSiO₄ 及其組合構成的群組的陰極活性材料，其中-0.2

   

   x

   

   0.2、0

   

   a<1、0

   

   b<1、0

   

   c<1、a+b+c

   

   1、0<d<1、0.1

   

   e

   

   0.9、0

   

   f

   

   2，以及M選自由Fe、Co、Mn、Ni及其組合構成的群組。
8. 如請求項1所述的電極，其中所述電極活性材料包含或本身為包含核和殼的核-殼複合材料的陰極活性材料，其中所述核和殼獨立地包含選自由Li_1+xNi_aMn_bCo_cAl_(1-a-b-c)O₂、LiCoO₂、LiNiO₂、LiMnO₂、LiMn₂O₄、Li₂MnO₃、LiFePO₄、LiCrO₂、Li₄Ti₅O₁₂、LiV₂O₅、LiTiS₂、LiMoS₂、LiCo_aNi_bO₂、LiMn_aNi_bO₂及其組合構成的群組的鋰過渡金屬氧化物，其中-0.2

   

   x

   

   0.2、0

   

   a<1、0

   

   b<1、0

   

   c<1和a+b+c

   

   1。
9. 如請求項1所述的電極，其中所述電極活性材料是選自由天然石墨顆粒、合成石墨顆粒、Sn(錫)顆粒、Li₄Ti₅O₁₂顆粒、Si(矽)顆粒、Si-C複合顆粒及其組合構成的群組的陽極活性材料。
10. 如請求項1所述的電極，其中所述黏結劑包含共聚物，其中所述共聚物包含一個或多個親水性結構單元以及一個或多個疏水性結構單元。
11. 如請求項10所述的電極，其中所述親水性結構單元衍生自含有羧酸的單體、含有醯胺的單體及其組合的群組的單體，其中所述含有羧酸的單體以羧酸、羧酸鹽、羧酸衍生物或其組合的形式存在，以及其中基於所述黏結劑中單體單元的總莫耳數，所述黏結劑中親水性結構單元占的比例是按莫耳計約10%至約90%。
12. 如請求項10所述的電極，其中所述疏水性結構單元衍生自含有腈基的單體的單體，以及其中基於所述黏結劑中單體單元的總莫耳數，所述黏結劑中疏水性結構單元占的比例是按莫耳計約10%至約90%。
13. 如請求項1所述的電極，其進一步包括選自由碳、炭黑、石墨、膨脹石墨、石墨烯、石墨烯奈米片、碳纖維、碳奈米纖維、石墨化碳片、碳管、奈米碳管、活性炭、介孔碳及其組合構成的群組的導電劑。
14. 如請求項1所述的電極，其中基於所述電極層的總重量，所述添加劑在所述電極層中占的比例是按重量計約0.1%至約5%。
15. 如請求項1所述的電極，其中基於所述電極層的總重量，所述黏結劑和所述導電劑在所述電極層中的含量獨立地是按重量計約0.5%至約5%。
16. 一種用於二次電池的電極漿料，其包括電極活性材料、黏結劑、添加劑和溶劑，其中所述添加劑滿足通式(1)：

    
17. 如請求項16所述的電極漿料，其中所述溶劑為水。
18. 如請求項16所述的電極漿料，其中基於所述電極漿料的固體含量的總重量，所述添加劑在所述電極漿料中占的比例是按重量計約0.1%至約5%。
19. 如請求項16所述的電極漿料，其中基於所述電極漿料的總重量，所述電極活性材料在所述電極漿料中的含量是按重量計約20%至約80%。
20. 一種二次電池，其包括如請求項1所述的電極。

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