二次电池用负极粘结剂、二次电池用电极的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种二次电池用负极粘结剂、二次电池用电极以及包括该粘结剂和电 极的二次电池。
【背景技术】
[0002] 近期，可充放电的二次电池应用于无线移动设备中，并且作为替代汽油车辆和柴 油车辆的电动汽车和混合动力电动汽车等的能源而备受瞩目。使用二次电池的应用类型逐 渐多样化，预计今后二次电池会应用于很多领域和产品中。因此，根据目前情况来看，需要 研究开发应用于需要高能量密度的电动汽车（包括混合动力电动汽车）（Hybrid Electric Vehicle，HEV)和能量存储系统（Energy Storage System，ESS)中的高容量二次电池。
[0003] 一般，二次电池由正极、负极、隔膜以及电解质构成。通常锂离子电池是通过如下 步骤来组装，即，交替层叠正极、负极和隔膜，之后插入一定大小的罐（can)或袋（pouch) 中，最后注入电解质。此时，最后注入的电解质通过毛细力（capillary force)渗入正极、 负极以及隔膜之间。
[0004] 另一方面，锂二次电池（锂离子二次电池）主要在室外使用，因此要求具有能够 在-30°C的低温环境下运行的低温特性。但是，锂离子二次电池在0°C以下的低温环境中， 不仅其可逆容量急剧降低，而且使用寿命也显著下降。
[0005] 并且，作为锂二次电池的负极活性物质一直使用包括可嵌入和脱嵌锂的人造石 墨、天然石墨和硬碳的多种形态的碳基材料或者硅基材料。然而，将这种物质用作负极活性 物质的情况下，进行充放电时会产生200% -400%的较大的体积膨胀，并导致电极活性物 质间或者电极活性物质与集电体之间分离，从而降低活性物质的功能，由此具有低使用寿 命维持率、初期循环中基于体积膨胀的相变、电短路、由不饱和键（Dangling bond)引起的 较大的不可逆容量等在多个循环周期内的容量急剧降低的问题。
[0006] 粘结剂起到粘贴负极活性物质粒子，并将负极活性物质粘贴在电流集电 体的作用，然而，现有技术中使用的锂二次电池用负极粘结剂有：聚酰胺-酰亚胺 (polyamide imide，PAI)、聚丙稀臆（polyacrylonitrile, PAN)、聚丙稀酸（polyacrylic acid, PAA)、聚偏二氟乙稀 /N-甲基-2- P比略烧酮（polyvinylidene fluoride, PVDF) / (N-methyl-2-pyrrolidone，NMP)、苯乙稀-丁二稀橡胶（styrene butadiene rubber, SBR)/ 羧甲基纤维素（carboxymethyl cellulose, CMC)基等油性粘合剂/水性粘合剂。
[0007] -方面，所述PVDF基粘合剂具有优异的电解质浸渗性和优异的低温功率性质，但 使用挥发性强的有毒溶剂NMP，因此在运营成本和环境方面有负面问题。并且，所述SBR/ CMC基粘合剂是使用水作为溶剂，因此有利于运营成本和环境，但相比PVDF基粘合剂，其电 解质浸渗性低，因此对于低温特性而言，多少具有不利影响。另外，有关二次电池粘合剂的 现有文献，有韩国公开专利公报第10-2014-0008982号。
【发明内容】
[0008] ( -）技术方案
[0009] 本发明的一方面涉及一种二次电池用负极粘结剂。在一个具体实施例中，所 述二次电池用负极粘结剂包括藻酸盐（alginate)，所述藻酸盐是包括D-甘露糖醛酸 (D-Mannuronate)块和L-古洛糖醛酸盐（L-Guluronate)块的共聚物，所述藻酸盐满足如下 数学式1 :
[0010] 数学式1
[0011] Mn/Mg= 0· 05 至 50
[0012] 其中，Mni表示D-甘露糖醛酸块的摩尔数，Mg表示L-古洛糖醛酸盐块的摩尔数。
[0013] 在一个具体实施例中，所述藻酸盐满足如下数学式2 :
[0014] 数学式2
[0015] Mn^Mg
[0016] 其中，Mni表示D-甘露糖醛酸块的摩尔数，Mg表示L-古洛糖醛酸盐块的摩尔数。
[0017] 在一个具体实施例中，其特征是，所述藻酸盐的分子量为100, 000g/mol至 1, 000, 000g/mol 〇
[0018] 在一个具体实施例中，其特征是，所述藻酸盐在20°C所检测的1%水溶液的粘度 为 IOcPs 至 25cPs。
[0019] 在一个具体实施例中，其特征是，所述藻酸盐的摩尔比值（M"/Mg)为I. 1至10,重 均分子量为 100, 〇〇〇g/mol 至 300, 000g/mol。
[0020] 在一个具体实施例中，其特征是，所述藻酸盐为海藻酸钠、藻酸镁或者其组合物。
[0021] 在一个具体实施例中，所述负极粘结剂还可以包括苯乙烯-丁二烯橡胶 (styrene butadiene rubber, SBR)、聚乙稀醇（poly vinyl alcohol)、聚丙稀酸（poly acrylic acid, PAA)、駿甲基纤维素（carboxymethyl cel lulose，CMC)、轻丙基纤维素 (Hydroxypropylcellulose)以及二乙酰基纤维素（diacetylcellulose)中的一种以上。
[0022] 本发明的另一方面涉及一种包括所述二次电池用负极粘结剂的二次电池用电极。 在一个具体实施例中，其特征是，所述二次电池用电极包括电极活性物质和前述的负极粘 结剂。
[0023] 在一个具体实施例中，其特征是，所包含的所述电极活性物质和所述负极粘结剂 的重量比为10:1至100:1。
[0024] 本发明的又一方面涉及一种包括所述二次电池用负极的二次电池。在一个具体实 施例中，其特征是，所述二次电池包括正极、负极和电解质，所述负极包括前述的二次电池 用电极。
[0025] 在一个具体实施例中，所述二次电池通过HPPC放电功率测量方法测量的常温功 率密度为3, 700W/kg以上，通过冷启动试验（Cold CrankingTest)测量的-30°C冷启动功率 为25W以上。
[0026] (二）要解决的技术问题
[0027] 本发明的目的在于提供一种粘结性优异，且高温功率特性和低温功率特性优异的 二次电池用负极粘结剂。
[0028] 本发明的另一目的在于提供一种经济效益高并环保，且能够确保电极材料的结构 稳定性的二次电池用负极粘结剂。
[0029] 本发明的又一目的在于提供一种包括所述二次电池用负极粘结剂的二次电池用 电极。
[0030] 本发明的又一目的是提供一种包括所述二次电池用电极的二次电池。
[0031] (三）有益效果
[0032] 本发明的二次电池用负极粘结剂具有优异的粘结力，能够防止电极制造时产生电 极活性物质间或者电极活性物质与集电体之间的分离，并控制充放电时产生的电极活性物 质的体积膨胀，从而能够确保电极活性物质结构稳定性，环保且经济效益高，因此，包括所 述负极粘结剂的二次电池同时也具有优异的高温功率特性和低温功率特性。
【附图说明】
[0033] 图1是表示本发明的一个具体实施例的二次电池的结构的图。
[0034] 图2是表示本发明的实施例的包括二次电池用负极粘结剂而制造的二次电池的 冷启动功率结果的图表。
[0035] 图3是表示本发明的实施例的包括二次电池用负极粘结剂而制造的二次电池的 冷启动功率结果的图表。
[0036] 图4是表示本发明的实施例的包括二次电池用负极粘结剂而制造的二次电池的 冷启动功率结果的图表。
[0037] 图5是表示相对于本发明的比较例的包括二次电池用负极粘结剂而制造的二次 电池的冷启动功率结果的图表。
【具体实施方式】
[0038] 有关本发明的说明，若相关公知技术或者结构的具体说明可对本发明的主旨产生 不必要的混淆时，省略其详细说明。
[0039] 还有，后述的术语是考虑在本发明中所起的功能而定义的，其根据用户和操作人 员的意图或者习惯等而不同，因此，应该以说明本发明的说明书全文的内容为基础，进行定 义。
[0040] 本说明书中的"二次电池"可包括"锂二次电池"，所述锂二次电池应定义为不仅包 括使用锂金属的二次电池，而且还包括锂离子二次电池、锂聚合物二次电池以及锂离子聚 合物二次电池。
[0041] 二次电池用负极粘结剂
[0042] 本发明的一个方面涉及一种二次电池用负极粘结