导电剂分散体、和通过使用其制备的电极和锂二次电池的制作方法

相关申请的交叉引用本申请要求在2021年7月29日递交的韩国专利申请第10-2021-0100130号的优先权，其公开内容通过引用并入本文中。本发明涉及一种导电剂分散体、和通过使用其制备的电极和锂二次电池。更具体而言，本发明涉及一种导电剂分散体，在其中粘度的增加可通过与作为主分散剂的具有特定残留双键值的腈基共聚物一起使用作为辅助分散体的包括特定单元的共聚物而受到抑制，和通过使用其制备的电极和锂二次电池。

背景技术：

1、二次电池是可通过在其中化学能转化为电能的放电过程和与之相反方向的充电过程而反复使用的电池。二次电池由正极、负极、电解质、和隔板构成，并且正极和负极通常包括电极集电器和形成在电极集电器上的电极活性材料层。电极活性材料层通过在其中电极集电器用包括电极活性材料、导电剂、和粘合剂的电极浆料组合物进行涂布、干燥、然后轧制来制备。

2、各种材料可被用作导电剂，但使用碳纳米管作为导电剂的技术近来已吸引关注以最大化导电性。

3、然而，由于碳纳米管并非均匀地分散在电极浆料中且容易聚集，因而存在当电极通过使用碳纳米管来形成时导电剂没有平均地分布在电极活性材料层中的问题。为了解决这一问题，已发展这样一种方法：在其中，在导电剂分散体通过首先将导电剂与诸如聚乙烯基吡咯烷酮(poly vinyl pyrrolidone，下文中，pvp)和氢化的丙烯腈-丁二烯橡胶之类的分散剂一起混合在溶剂中来制备之后，导电剂分散体被用于电极浆料中。

4、然而，由于使用pvp分散剂的导电剂分散体的粘度在导电剂的量增加时迅速增加，因而存在增加导电剂含量的限制，并因此，电导率的改善已受限制。此外，当使用通常的氢化的丙烯腈-丁二烯橡胶时，存在粘度在存储制备的导电剂分散体的过程中过度增加的问题，并且存在如果导电剂分散体在制备电极浆料期间暴露于高温则粘度过度增加的问题。如果如上所述导电剂分散体的粘度增加，则在电极浆料的转移和涂布过程期间变得难以控制电极浆料的排出和负载，并且制备的电池的寿命特性下降。

5、因此，需要发展一种即使其存储长时间或暴露于高温也能够最大化抑制粘度增加的导电剂分散体。

技术实现思路

1、技术问题

2、本发明的一个方面提供一种即使其存储长时间或暴露于高温也能够最大化抑制粘度增加的导电剂分散体。

3、本发明的另一方面提供一种通过使用以上的导电剂分散体制备的电极和二次电池。

4、技术方案

5、根据本公开内容的实施方式，提供一种导电剂分散体，包括碳纳米管、分散剂、和分散介质，其中所述分散剂包括主分散剂和辅助分散剂，其中所述主分散剂是氢化的腈基共聚物，所述氢化的腈基共聚物按照等式1的残留双键值满足0.3重量％或更小，并且所述辅助分散剂是包括氧烷撑单元、以及苯乙烯单元和烷撑单元中的至少一者的共聚物。

6、[等式1]

7、残留双键(重量％)＝bd重量/(bd重量+hbd重量)×100

8、在等式1中，bd重量是所述氢化的腈基共聚物中共轭二烯衍生的结构单元的重量，hbd重量是所述氢化的腈基共聚物中氢化的共轭二烯衍生的结构单元的重量。

9、根据本公开内容的另一实施方式，提供一种电极，包括由电极浆料组合物形成的电极活性材料层，其中所述电极浆料组合物包括电极活性材料、以上实施方式的导电剂分散体、粘合剂、和溶剂。

10、根据本公开内容的另一实施方式，提供一种锂二次电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔板、和电解质。在这种情况下，所述正极可以是以上实施方式的电极。

11、有益效果

12、由于根据本发明的导电剂分散体包括残留双键值为0.3重量％或更小的氢化的腈基共聚物和含有氧烷撑单元、以及苯乙烯单元和烷撑单元中的至少一者的共聚物两者，因而导电剂分散体的粘度增加即使在长期存储或高温暴露期间也可受到有效抑制。相应地，在电极浆料的转移和涂布过程期间电极浆料的排出和负载控制可顺利进行，并且制备的电池的寿命特性可得以改善。

技术特征：

1.一种导电剂分散体，包括碳纳米管、分散剂、和分散介质，

2.根据权利要求1所述的导电剂分散体，其中所述氢化的腈基共聚物包括α,β-不饱和腈衍生的结构单元、共轭二烯衍生的结构单元、和氢化的共轭二烯衍生的结构单元。

3.根据权利要求2所述的导电剂分散体，其中所述α,β-不饱和腈衍生的结构单元以20重量％至50重量％的量被包括在所述氢化的腈基共聚物中。

4.根据权利要求1所述的导电剂分散体，其中所述氢化的腈基共聚物具有1,000g/mol至100,000g/mol的重均分子量。

5.根据权利要求1所述的导电剂分散体，其中所述氢化的腈基共聚物以0.2重量％至3.2重量％的量被包括在所述导电剂分散体中。

6.根据权利要求1所述的导电剂分散体，其中所述氢化的腈基共聚物是部分氢化的丙烯腈-丁二烯橡胶。

7.根据权利要求1所述的导电剂分散体，其中所述氧烷撑单元以20重量％至85重量％的量被包括在所述辅助分散剂中。

8.根据权利要求1所述的导电剂分散体，其中所述辅助分散剂具有800g/mol至50,000g/mol的重均分子量。

9.根据权利要求1所述的导电剂分散体，其中所述辅助分散剂以0.1重量％2.0重量％的量被包括在所述导电剂分散体中。

10.根据权利要求1所述的导电剂分散体，其中所述主分散剂相对于所述辅助分散剂的重量比在30：70至90：10的范围内。

11.根据权利要求1所述的导电剂分散体，其中所述主分散剂相对于所述辅助分散剂的重量比在70：30至80：20的范围内。

12.根据权利要求1所述的导电剂分散体，其中所述碳纳米管具有2μm至5μm的d50。

13.根据权利要求1所述的导电剂分散体，其中所述碳纳米管具有6μm至10.5μm的d90。

14.根据权利要求1所述的导电剂分散体，其中所述碳纳米管是多壁碳纳米管。

15.一种电极，包括由电极浆料组合物形成的电极活性材料层，

16.根据权利要求15所述的电极，其中所述电极是正极。

17.一种锂二次电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔板、和电解质，

技术总结
本发明涉及一种导电剂分散体，包括碳纳米管、分散剂、和分散介质，其中所述分散剂包括主分散剂和辅助分散剂，其中所述主分散剂是氢化的腈基共聚物，所述氢化的腈基共聚物按照等式1的残留双键值满足0.3重量％或更小，并且所述辅助分散剂是包括氧烷撑单元、以及苯乙烯单元和烷撑单元中的至少一者的共聚物；和通过使用其制备的电极和锂二次电池。[等式1]残留双键(重量％)＝BD重量/(BD重量+HBD重量)×100，在等式1中，BD重量是所述氢化的腈基共聚物中共轭二烯衍生的结构单元的重量，HBD重量是所述氢化的腈基共聚物中氢化的共轭二烯衍生的结构单元的重量。

技术研发人员：金珠炼,金佑河,尹圣琇,梁贞旼
受保护的技术使用者：株式会社LG新能源
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5