1.用于锂离子电池电极的粘合剂组合物,其包含交联的聚合物系统,其中该交联的聚合物系统包含:(i)至少部分地与一种组分交联的可离子化的水溶性聚合物,及(ii)(a)酯化催化剂及(b)包含至少两个环氧基的环氧树脂中的至少一种,及其中该交联的聚合物系统不溶于水。
2.根据权利要求1的粘合剂组合物,其中该可离子化的水溶性聚合物包含黄原胶、藻酸盐和选自以下组中的阴离子改性的多糖中的至少一种:羧烷基纤维素、羧烷基羟烷基纤维素及它们的组合,及其中该可离子化的水溶性聚合物包含至少一个羟基。
3.根据权利要求1的粘合剂组合物,其中该可离子化的水溶性聚合物包含锂化的黄原胶、锂化的藻酸盐和选自以下组中的锂化的阴离子改性的多糖中的至少一种:锂化的羧烷基纤维素、锂化的羧烷基羟烷基纤维素及它们的组合。
4.根据权利要求1的粘合剂组合物,其中该组分是包含至少一个羧基的合成聚合物。
5.权利要求4的粘合剂组合物,其中该合成聚合物选自以下组中:聚丙烯酸、聚丙烯酸共聚物、甲基乙烯基醚和马来酸酐共聚物、改性的甲基乙烯基醚和马来酸酐共聚物、苯乙烯马来酸酐共聚物及它们的组合。
6.根据权利要求5的粘合剂组合物,其中该甲基乙烯基醚和马来酸酐共聚物的分子量在由约100,000至约3,000,000Daltons的范围内。
7.根据权利要求5的粘合剂组合物,其中该改性的甲基乙烯基醚和马来酸酐共聚物是使甲基乙烯基醚、马来酸酐和至少一种选自以下组中的组分聚合而制得的:辛胺、聚醚胺、丙烯腈、氟化的乙烯基醚、异丁烯及它们的组合。
8.根据权利要求5的粘合剂组合物,其中该聚丙烯酸共聚物是使选自以下组中的单体聚合而制得的:(i)丙烯酸和甲基丙烯酸,(ii)烷基丙烯酸酯和丙烯酸,(iii)烷基丙烯酸酯和甲基丙烯酸,及(iv)它们的组合。
9.根据权利要求1的粘合剂组合物,其中所述组分是选自以下组中的聚羧酸:甲酸、乙酸、氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、三氟乙酸、草酸、苯甲酸及它们的组合。
10.根据权利要求1至9之一的粘合剂组合物,其中所述组分是锂化的。
11.根据权利要求1的粘合剂组合物,其中该酯化催化剂选自以下组中:次磷酸钠、磺酸、甲磺酸、三氟甲磺酸、钛酸酯、二烃基锡及它们的组合。
12.根据权利要求11的粘合剂组合物,其中该酯化催化剂是次磷酸钠。
13.根据权利要求11的粘合剂组合物,其中该钛酸酯是钛酸四丁酯。
14.根据权利要求11至13之一的粘合剂组合物,其中该交联的聚合物系统是通过该组分的至少一个羧基与该可离子化的水溶性聚合物的至少一个羟基之间的酯化反应形成的。
15.根据权利要求1的粘合剂组合物,其中该包含至少两个环氧基的环氧树脂选自以下组中:二环氧化合物、三环氧化合物、四环氧化合物及它们的组合。
16.根据权利要求15的粘合剂组合物,其中该包含至少两个环氧基的环氧树脂是双酚A二环氧化合物。
17.根据权利要求15或16的粘合剂组合物,其进一步包含选自以下组中的环氧交联催化剂:叔胺、季胺、咪唑、鏻化合物、螯合物及它们的组合。
18.根据权利要求17的粘合剂组合物,其中该咪唑是2-甲基咪唑或2-乙基咪唑。
19.用于制备锂离子电池的浆料,其包含:
电极活性材料;
可离子化的水溶性聚合物;
一种组分;
酯化催化剂和环氧树脂中的至少一种;及
水。
20.根据权利要求19的浆料,其中该电极活性材料是(i)负极活性材料和(ii)正极活性材料中至少之一。
21.根据权利要求20的浆料,其中该正极活性材料包括选自以下组中的含锂的过渡金属氧化物:磷酸锂铁(LiFePO4)、锂钴氧化物(LiCoO2)、锂镍氧化物(LiNiO2)、锂镍钴铝氧化物(LiNiCoAlO2)、锂镍锰钴氧化物(LiNiMnCoO2)、锂锰氧化物(LiMn2O4)及它们的组合。
22.根据权利要求20的浆料,其中该负极活性材料选自以下组中:人造石墨、天然石墨、表面改性石墨、焦炭、硬质炭黑、软质炭黑、碳纤维、导电炭黑及它们的组合。
23.根据权利要求22的浆料,其中该负极活性材料进一步包含硅和硅氧化物中的至少一种,其中该含硅的负极活性材料在其表面上具有至少一个羟基。
24.根据权利要求23的浆料,其中该负极活性材料包含石墨和硅氧化物,其中石墨与硅氧化物的重量比为至少50:50。
25.根据权利要求24的浆料,其进一步包含导电炭黑在由约0.1至约10重量%的范围内。
26.根据权利要求20的浆料,其中该负极活性材料包含硅-石墨烯。
27.根据权利要求26的浆料,其中该负极活性材料进一步包含导电炭黑。
28.根据权利要求19的浆料,其中该可离子化的水溶性聚合物包含黄原胶、藻酸盐和选自以下组中的阴离子改性的多糖中的至少一种:羧烷基纤维素、羧烷基羟烷基纤维素及它们的组合,及其中该可离子化的水溶性聚合物包含至少一个羟基。
29.根据权利要求28的浆料,其中该可离子化的水溶性聚合物包含锂化的黄原胶、锂化的藻酸盐及选自以下组中的锂化的阴离子改性的多糖中的至少一种:锂化的羧烷基纤维素、锂化的羧烷基羟烷基纤维素及它们的组合。
30.根据权利要求19的浆料,其中该组分是包含至少一个羧基的合成聚合物。
31.根据权利要求30的浆料,其中该合成聚合物选自以下组中:聚丙烯酸、聚丙烯酸共聚物、甲基乙烯基醚和马来酸酐共聚物、改性的甲基乙烯基醚和马来酸酐共聚物、苯乙烯马来酸酐共聚物及它们的组合。
32.根据权利要求31的浆料,其中该甲基乙烯基醚和马来酸酐共聚物的分子量在由约100,000至约3,000,000Daltons的范围内。
33.根据权利要求31或32的浆料,其中该甲基乙烯基醚和马来酸酐共聚物处于以下情况中的至少一种:(i)在碱性溶液中,及(ii)锂盐的形式。
34.根据权利要求31的浆料,其中该改性的甲基乙烯基醚和马来酸酐共聚物是使甲基乙烯基醚、马来酸酐和至少一种选自以下组中的组分聚合而制得的:辛胺、聚醚胺、丙烯腈、氟化的乙烯基醚、异丁烯及它们的组合。
35.根据权利要求34的浆料,其中该改性的甲基乙烯基醚和马来酸酐共聚物处于以下情况中的至少一种:(i)在碱性溶液中,及(ii)锂盐的形式。
36.根据权利要求31的浆料,其中该聚丙烯酸共聚物选自以下组中:(i)丙烯酸和甲基丙烯酸的共聚物,(ii)烷基丙烯酸酯和丙烯酸的共聚物,(iii)烷基丙烯酸酯和甲基丙烯酸的共聚物,及(iv)它们的组合。
37.根据权利要求19的浆料,其中该组分含有选自以下组中的聚羧酸:甲酸、乙酸、氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、三氟乙酸、草酸、苯甲酸及它们的组合。
38.根据权利要求37的浆料,其中该聚羧酸处于以下情况中的至少一种:(i)在碱性溶液中,及(ii)锂化的。
39.根据权利要求31的浆料,其中该苯乙烯马来酸酐共聚物是选自以下组中的改性的苯乙烯马来酸酐共聚物:酯改性的苯乙烯马来酸酐共聚物、醇改性的苯乙烯马来酸酐共聚物、胺改性的苯乙烯马来酸酐共聚物及它们的组合。
40.根据权利要求19的浆料,其中该酯化催化剂选自以下组中:次磷酸钠、磺酸、甲磺酸、三氟甲磺酸、钛酸酯、二烃基锡及它们的组合。
41.根据权利要求40的浆料,其中该酯化催化剂是次磷酸钠。
42.根据权利要求40的浆料,其中钛酸酯是钛酸四丁酯。
43.根据权利要求19的浆料,其中该环氧树脂包含至少两个环氧基。
44.根据权利要求43的浆料,其中该环氧树脂选自以下组中:二环氧化合物、三环氧化合物、四环氧化合物及它们的组合。
45.根据权利要求43或44的浆料,其中该环氧树脂是双酚A二环氧化合物。
46.根据权利要求43至45之一的浆料,其中该环氧树脂是在包含至少一种表面活性剂的水分散体中。
47.根据权利要求46的浆料,其中该表面活性剂选自以下组中:磷酸酯、咪唑啉、酰胺及它们的组合。
48.根据权利要求43至47之一的浆料,其进一步包含环氧交联催化剂。
49.根据权利要求48的浆料,其中该环氧交联催化剂选自以下组中:叔胺、季胺、咪唑、鏻化合物、螯合物及它们的组合。
50.根据权利要求49的浆料,其中该咪唑是2-甲基咪唑或2-乙基咪唑。
51.根据权利要求48至50之一的浆料,其中该环氧交联催化剂的含量在由约0.1至约1重量%的范围内。
52.根据权利要求40至42之一的浆料,其中该可离子化的水溶性聚合物和该组分的含量在由约1至约5重量%固体的范围内,该电极活性材料的含量在由约15至约65重量%固体的范围内,该酯化催化剂的含量在由约0.005重量%至约5重量%固体的范围内,水含量在由浆料的约30至约90重量%的范围内。
53.根据权利要求43至51之一的浆料,其中该可离子化的水溶性聚合物和该组分的含量在由约1至约5重量%固体的范围内,该电极活性材料的含量在由约15至约65重量%固体的范围内,该环氧树脂的含量在由约2至约60重量%固体的范围内,水含量在由浆料的约30至约90重量%的范围内。
54.根据权利要求19至53之一的浆料,其中该浆料在30rpm的剪切速率及25℃下的Brookfield粘度在由约3,000至15,000mPa·s的范围内。
55.根据权利要求19至53之一的浆料,其中该浆料外观上保持溶解状态至少24小时。
56.用于制备锂离子电池的薄膜,其包含:
电极活性材料;及
根据权利要求1至18之一的粘合剂组合物。
57.根据权利要求56的薄膜,其中该薄膜的厚度在由约10至约60μm的范围内。
58.根据权利要求56或57的薄膜,其中该薄膜包含在由约1至约35重量%的范围内的所述粘合剂组合物和在由约65至99重量%的范围内的所述电极活性材料。
59.用于锂离子电池的电极,其包含:
根据权利要求56至58之一的薄膜;及
集流体。
60.根据权利要求59的电极,其中该集流体由选自以下组中的材料制成:铝、碳、铜、不锈钢、镍、锌、银及它们的组合。
61.制备用于锂离子电池的电极的方法,其包括以下步骤:
将(1)电极活性材料、(2)可离子化的水溶性聚合物、(3)一种组分、(4)酯化催化剂、环氧树脂及它们的组合中的至少一种、及(5)水混合以形成浆料;
将该浆料施加至集流体以形成涂覆的集流体,其在集流体上包含浆料层;及
干燥在该涂覆的集流体上的该浆料层,以在集流体上形成薄膜,其中该薄膜和该集流体包含该电极。
62.根据权利要求61的方法,其中该浆料包含根据权利要求19至55之一的浆料。
63.根据权利要求61或62的方法,其中干燥在该集流体上的该浆料层的步骤包括将该涂覆的集流体在由约80至约175℃的范围内的温度下加热在由约0.5至约3小时的范围内的时间。
64.根据权利要求61至63之一的方法,其中该薄膜包含根据权利要求56至58之一的薄膜。
65.根据权利要求61至64之一的方法,其中该集流体由选自以下组中的材料制成:铝、碳、铜、不锈钢、镍、锌、银及它们的组合。