【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
相关申请的交叉引用本申请要求于2021年12月24日提交的韩国专利申请第10-2021-0187721号的优先权，通过引用将上述专利申请的公开内容结合在此。本专利技术涉及一种负极和一种包括所述负极的二次电池，所述负极包括负极活性材料层，其中所述负极活性材料层包括负极活性材料和粘合剂，其中所述粘合剂包括：a)丙烯酸类聚合物，所述丙烯酸类聚合物为含有(甲基)丙烯酰胺基的单体、不饱和羧酸类单体和在水中的溶解度为100g/l或更低的单体的单体混合物的聚合物；和b)纤维素纳米纤维。
技术介绍
1、由于化石燃料的使用迅速增加，对使用替代能源或清洁能源的需求也随之增加，并且作为该趋势的一部分，使用电化学反应的发电和储电是最活跃的研究领域。
2、目前，使用电化学能的电化学装置的典型示例可以是二次电池，并且存在其使用领域越来越扩大的趋势。近年来，随着对便携式装置(诸如便携式计算机、移动电话和照相机)的技术开发和需求的增加，对作为能源的二次电池的需求显著增加，并且在这些二次电池中，对具有高能量密度(即，高容量)的锂二次电池已经进行了大量的研究，并且已经商业化和广泛使用。
3、一般而言，二次电池由正极、负极、电解质和隔板构成。负极包括负极活性材料，其中从正极释放的锂离子嵌入负极活性材料和从负极活性材料脱嵌，并且具有大的放电容量的硅基颗粒可以用作负极活性材料。
4、然而，硅基颗粒具有低的初始效率，并且在充电和放电期间其体积变化过大。相应地，在电池运行期间，由于硅基颗粒从负极剥离或负极中的导电路径减少，因此存在电池寿命
5、为了即使在硅基颗粒的体积变化大的情况下也可以抑制硅基颗粒的剥离并且保持导电路径，尝试改进粘合剂。例如，已经尝试了使用丙烯酸类粘合剂而不是使用羧甲基纤维素与丁苯橡胶的组合的技术。
6、为了通过在使用丙烯酸类粘合剂的同时抑制硅基颗粒的剥离并保持导电路径来改善电池的寿命，通常将丙烯酸类粘合剂调节为具有高模量。例如，丙烯酸类粘合剂的重均分子量必须高达400,000或更高，并且tg值必须高达180℃或更高。然而，由于当丙烯酸类粘合剂的重均分子量高时，负极浆料的分散是困难的，所以负极中的导电性降低。此外，由于当丙烯酸类粘合剂的tg值过高时，负极活性材料层的脆性(brittleness)过度增加，因此负极粘附性降低。为此，需要偏离控制丙烯酸类粘合剂的重均分子量或tg值的常规方法。
7、因此，需要一种能够改善电池的寿命特性的新技术。
技术实现思路
1、技术问题
2、本专利技术的一个方面提供一种具有改善的电池寿命特性的负极。
3、本专利技术的另一方面提供一种包括所述负极的二次电池。
4、技术方案
5、根据本专利技术的一个方面，提供一种负极，所述负极包括负极活性材料层，其中所述负极活性材料层包括负极活性材料和粘合剂，其中所述粘合剂包括：a)丙烯酸类聚合物，所述丙烯酸类聚合物为含有(甲基)丙烯酰胺基的单体、不饱和羧酸类单体和在水中的溶解度为100g/l或更低的单体的单体混合物的聚合物；和b)纤维素纳米纤维。
6、根据本专利技术的另一方面，提供一种包括所述负极的二次电池。
7、有益效果
8、根据本专利技术，丙烯酸类聚合物可以均匀地分散在负极浆料中，并且纤维素纳米纤维可以用作负极活性材料层中的填料。因此，可以提高负极的耐久性。
9、此外，由于纤维素纳米纤维的表面上的羧基(carboxy group)与丙烯酸类聚合物的羟基(hydroxyl group)键合，因此粘合剂的拉伸强度可较高。因此，即使在负极活性材料(特别是硅颗粒)的快速体积变化的情况下，也可以保持负极的结构，可以抑制负极活性材料的剥离，并且可以在负极活性材料层中有效地保持导电路径。因此，可以改善电池的寿命特性。
10、此外，由于纤维素纳米纤维比常规使用的羧甲基纤维素长，从而能够容易地吸附到负极活性材料上，并且可以表面粘附到周围组分上，这与丁苯橡胶不同，可以进一步提高负极的粘附性，并且通过防止负极活性材料在电池运行期间剥离，可以进一步提高电池的寿命。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种负极，所述负极包括负极活性材料层，
2.根据权利要求1所述的负极，其中基于100重量份的所述单体混合物的聚合物，所述含有(甲基)丙烯酰胺基的单体以60重量份至90重量份的量被包括。
3.根据权利要求1所述的负极，其中所述含有(甲基)丙烯酰胺基的单体是丙烯酰胺。
4.根据权利要求1所述的负极，其中基于100重量份的所述单体混合物的聚合物，所述不饱和羧酸类单体以8重量份至30重量份的量被包括。
5.根据权利要求1所述的负极，其中所述不饱和羧酸类单体是丙烯酸。
6.根据权利要求1所述的负极，其中基于100重量份的所述单体混合物的聚合物，所述在水中的溶解度为100g/L或更低的单体以2重量份至10重量份的量被包括。
7.根据权利要求1所述的负极，其中所述在水中的溶解度为100g/L或更低的单体是丙烯腈。
8.根据权利要求1所述的负极，其中所述丙烯酸类聚合物具有100℃至150℃的玻璃化转变温度(Tg)。
9.根据权利要求1所述的负极，其中所述丙烯酸类聚合物以1重量％至30重量％的量被包
10.根据权利要求1所述的负极，其中所述纤维素纳米纤维具有2nm至50nm的平均直径。
11.根据权利要求1所述的负极，其中所述纤维素纳米纤维具有0.3μm至20μm的平均长度。
12.根据权利要求1所述的负极，其中所述纤维素纳米纤维具有30至2,000的平均长径比。
13.根据权利要求1所述的负极，其中所述纤维素纳米纤维以0.1重量％至3重量％的量被包括在所述负极活性材料层中。
14.根据权利要求1所述的负极，其中，在所述负极活性材料层中，所述丙烯酸类聚合物与所述纤维素纳米纤维的重量比在6：4至9.8：0.2的范围内。
15.根据权利要求1所述的负极，其中所述负极活性材料包括硅颗粒。
16.一种二次电池，所述二次电池包括权利要求1所述的负极。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种负极，所述负极包括负极活性材料层，
2.根据权利要求1所述的负极，其中基于100重量份的所述单体混合物的聚合物，所述含有(甲基)丙烯酰胺基的单体以60重量份至90重量份的量被包括。
3.根据权利要求1所述的负极，其中所述含有(甲基)丙烯酰胺基的单体是丙烯酰胺。
4.根据权利要求1所述的负极，其中基于100重量份的所述单体混合物的聚合物，所述不饱和羧酸类单体以8重量份至30重量份的量被包括。
5.根据权利要求1所述的负极，其中所述不饱和羧酸类单体是丙烯酸。
6.根据权利要求1所述的负极，其中基于100重量份的所述单体混合物的聚合物，所述在水中的溶解度为100g/l或更低的单体以2重量份至10重量份的量被包括。
7.根据权利要求1所述的负极，其中所述在水中的溶解度为100g/l或更低的单体是丙烯腈。
8.根据权利要求1所述的负极，其中所述丙烯酸类聚合物具有100℃至150℃的玻璃化...
【专利技术属性】
技术研发人员：尹智熙，金佑河，尹圣琇，
申请(专利权)人：株式会社LG新能源，
类型：发明
国别省市：
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