用于鋰電池電極的粘結劑和包含所述粘結劑的鋰電池的制作方法

專利名稱：用于鋰電池電極的粘結劑和包含所述粘結劑的鋰電池的制作方法
技術領域：
一個或多個實施方式涉及用于鋰電池電極的粘結劑和包含該粘結劑的鋰電池。
背景技術：
用于信息通訊的便攜式電子裝置(如個人數字助理(PDA)、移動電話和筆記本電腦)、電動自行車和電動汽車中使用的鋰二次電池具有與其他電池相比至少兩倍的放電電壓，因此可以呈現出高能量密度。鋰二次電池包含充入正極和負極之間的有機電解質或聚合物電解質，所述正極和負極包含能夠嵌入和解嵌鋰離子的活性物質，且鋰二次電池根據在正極和負極中鋰離子的嵌入/解嵌過程中通過氧化還原反應產生電能。鋰二次電池的 正極活性物質可以為包含鋰和過渡金屬并具有能夠嵌入鋰離子的結構的氧化物，如鋰鈷氧化物(LiCo02)、鋰鎳氧化物(LiNiO2)和鋰鎳鈷錳氧化物(Li [NiCoMnJO2 或 Li [Ni1^yCoxMy]O2) 能夠嵌入/解嵌鋰的包括人造或天然石墨或硬碳的各種形狀的碳類材料以及諸如硅的非碳類材料已經作為負極活性物質被研究。由于容量密度為石墨的10倍或更高，非碳類材料可以具有非常高的容量，但由于在嵌入和解嵌鋰時與碳類材料相比非常高的體積膨脹和收縮，因而難以實現非碳類材料的
所需容量。因此，為了改善高容量材料以及形成鋰電池的每個元件的特性，如正極活性物質、電解質、隔板和粘結劑的特性，而進行了積極的研究。

發明內容
一個或多個實施方式包括用于鋰電池電極的能夠改善所述鋰電池壽命特性的粘結劑。一個或多個實施方式包括含有所述粘結劑的鋰電池。根據一個或多個實施方式，所述粘結劑包括:碳納米管；和化學鍵合到所述碳納米管的聚合物。根據一個或多個實施方式，鋰電池包括:負極；面對所述負極的正極；和位于所述負極和所述正極之間的電解質，其中所述負極和所述正極的至少一個包括所述粘結劑。根據一個或多個實施方式，所述粘結劑包含:碳納米管；和通過化學鍵鍵合到所述碳納米管上的聚合物。在一些實施方式中，所述化學鍵為離子鍵或共價鍵。此外，在一些實施方式中，所述共價鍵包含酯基、酰胺基和羧酸酐基中的至少一種。在一些實施方式中，所述離子鍵包含羧酸根離子和銨離子。在一些實施方式中，所述聚合物通過化學鍵鍵合到所述碳納米管上。在一些實施方式中，所述化學鍵為離子鍵或共價鍵。此外，在一些實施方式中，所述共價鍵包含酯基、酰胺基和羧酸酐基中的至少一種，且在一些實施方式中，所述離子鍵包含羧酸根離子和銨離子。
一些實施方式涉及包含碳納米管和通過化學鍵鍵合到所述碳納米管上的聚合物的用于鋰二次電池的粘結劑制備方法，所述方法包含:將具有官能團的碳納米管加入聚合物或可聚合材料以形成混合物，攪拌并加熱所述混合物以形成所述粘結劑。在一些實施方式中，所述官能團為羧基、羥基、氯酰基或胺基，且在一些實施方式中，所述碳納米管的官能團為羧基，所述羧基在向所述聚合物或所述可聚合材料中加入所述碳納米管之前被改性為氯酰基或胺基。用于鋰電池電極的粘結劑可以通過改善碳納米管的分散以低量改善傳導通路，并提聞裡電池的壽命。


圖1為根據一個實施方式的鋰電池的結構示意圖。
具體實施例方式下文將詳細敘述一個或多個實施方式。根據實施方式的用于鋰電池電極的粘結劑包括:碳納米管；通過化學鍵鍵合到碳納米管的聚合物。所述粘結劑可用于使用能夠實現高容量的負極活性物質，如硅類活性物質、錫類活性物質或硅-碳類活性物質的鋰電池的電極。由于聚合物被化學鍵合到碳納米管上，粘結劑因而改善了碳納米管的分散，由于以低量形成了傳導通路，粘結劑因而具有高容量，在當驅動鋰電池時由于充電和放電弓I起活性物質的膨脹和收縮過程中，由于碳納米管的移動粘結劑因而不會結塊，由于通過碳納米管增加了粘結劑的抗張強度維持了傳導通路，粘結劑因而改善了鋰電池的壽命。碳納米管不僅具有優異的機械強度、熱傳導性和化學穩定性，還具有類似于銅的電傳導性，因此適合作為導電填充物。用于粘結劑的碳納米管可以為任何類型的碳納米管，如單壁碳納米管、雙壁碳納米管、多壁碳納米管、束型碳納米管或其混合類型。碳納米管可以用常用制造方法制造，如電弧放電法、激光燒蝕法、化學氣相沉積法或高壓一氧化碳分離(HIPCO)法。碳納米管的直徑可以為幾納米至幾十納米，且碳納米管的長度可以為幾微米至幾百微米。例如，碳納米管的直徑可以為約5nm至約50nm，碳納米管的長度可以為約IOym至約50 μ m。基于100重量份的聚合物，碳納米管的用量可以為約I至約30重量份，例如，約5至約20重量份。粘結劑可以為溶解于水中的水性粘結劑或溶解于有機溶劑中的有機粘結劑。此處，水性粘結劑為環境友好的，而可以不同地實現有機粘結劑的各種特性，如粘附強度、抗張強度和彈性。因此，只要獲得該水性或有機粘結劑，聚合物就不受限制。然而，不能使用不溶于水或有機溶劑的粘結劑。聚合物的分子量不受限制，只要聚合物包括和預處理過的碳納米管形成化學鍵的官能團諸如羥基、羧基或胺基，且與電極組合物中包含的活性物質和其他添加劑相容以形成淤漿。而且，聚合物在鋰電池充電和放電時必須具有電化學穩定特性。聚合物的實例包括聚酰胺酸、聚乙烯醇(PVA)、羧甲基纖維素(CMC)、淀粉、羥丙基纖維素、再生纖維素、苯酚樹脂、環氧樹脂、聚酰亞胺(PI)、聚酰胺酰亞胺(PAI)、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、其共聚物、其改性樹脂及其與其他組分的縮聚物。聚合物可以單一類型使用或通過混合至少兩種類型使用。碳納米管和聚合物化學鍵合，意味著碳納米管和聚合物通過離子鍵或共價鍵連接。粘結劑不會僅通過混合碳納米管和聚合物形成，而是通過化學鍵合碳納米管和聚合物使得碳納米管不會結塊且可以令人滿意地分散而形成。根據本發明的實施方式，碳納米管和聚合物通過離子鍵或共價鍵化學鍵合。取決于為聚合物材料和預處理過的碳納米管所選的官能團，所得共價鍵可以為酯基、酰胺基和羧酸酐基中的至少一種。離子鍵可以包含羧酸根離子和銨離子。此處，銨離子指RNH3+ (R為氫或包含具有Cl至C20的烷基、烯基和炔基中的任一種)。以下方法可以用于形成化學鍵。例如，為了與聚合物化學鍵合，對碳納米管進行預處理以在碳納米管的表面引入官能團，如羧基(-C00H)、羥基(-0H)、胺基(-NH2)或氯酰基(C0C1)。例如，可以用強酸等通過濕法刻蝕或者用等離子或真空紫外射線通過干法刻蝕向碳納米管的表面引入如羧基(-COOH)的官能團，并通過混合引入官能團的碳納米管與可聚合物質(例如，單體、低聚物、低分子量的聚合物)或合成的聚合物進行化學反應產生化學鍵。為了易于根據聚合物的類型產生化學鍵，可以通過另外的方法，如酸處理，對引入羧基的碳納米管改性，并與聚合物化學鍵合。主要有兩種方法化學鍵合碳納米管和聚合物。第一種方法為將預處理過的碳納米管化學鍵合到能發生聚合反應的單體或低聚物后通過聚合反應形成聚合物的方法，第二種方法為將預處理過的碳納米管與合成的聚合物直接進行化學反應的方法。第一個方法能夠制造各種粘結劑，第二種方法包括相對簡單的制造過程。根據一個實施方式，碳納米管和聚合物用第二種方法化學鍵合。如果預處理過的碳納米管僅與聚合物混合以作為粘結劑使用，那么制造電極時難以在預處理過的碳納米管和聚合物之間產生化學鍵。即使引起了物理連接，結合力與化學鍵相比也較弱，因此碳納米管會結塊。而且，如果僅通過混合碳納米管與聚合物形成粘結齊U，電池的特性也不會改善。就此而言，通過化學鍵合碳納米管和聚合物而形成粘結劑，通過改善碳納米管的分散形成了傳導通路，因此，增加了活性物質的量，從而實現了高容量。而且，即使在當驅動鋰電池時由于充電和放電引起活性物質膨脹和收縮的過程中，也保持了傳導通路而無碳納米管的結塊，因此鋰電池的壽命特性會得到改善。根據一個實施方式的鋰電池包括:負極；面對負極的正極；和位于負極和正極之間的電解質，其中負極和正極中的至少一個包含所述粘結劑。根據一個實施方式，負極可以包含上述粘結劑。該負極包含負極活性物質，且通過制造包含負極活性物質、粘結劑、可選的導電劑和溶劑的負極活性物質組合物，然后將負極活性物質組合物塑造為某種形狀，或者將負極活性物質組合物涂覆在諸如銅箔的集流體上而制造負極。
負極活性物質沒有特別限于相關領域所用的常用負極活性物質。負極活性物質的實例不受限制地包括鋰金屬、可與鋰形成合金的金屬、過渡金屬氧化物、能摻雜和去摻雜鋰的物質、能可逆嵌入和解嵌鋰離子的物質及其組合形式的混合物。過渡金屬氧化物的實例不受限制地包括氧化鶴、氧化鑰、氧化鈦、鋰鈦氧化物、氧化釩、鋰釩氧化物等。能夠摻雜和去摻雜鋰的物質可以為S1、SiOx (0〈x彡2)、S1-Y合金(Y為堿金屬、堿土金屬、13族元素、14族元素、過渡金屬、稀土元素或其組合元素,且不為Si)、Sn、Sn02或Sn-Y合金(Y為堿金屬、堿土金屬、13族元素、14族元素、過渡元素、稀土元素或其組合元素，且不為Sn)。其中的至少一種可以在與SiO2混合時使用。元素Y可以為Mg、Ca、Sr、Ba、Ra、Sc、Y、T1、Zr、Hf、Rf、V、Nb、Ta、Db、Cr、Mo、W、Sg、Tc、Re、Bh、Fe、Pb、Ru、Os、Hs、Rh、Ir、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、B、Al、Ga、Sn、In、Ge、P、As、Sb、B1、S、Se、Te、Po 或其組合。能夠可逆的嵌入和解嵌鋰離子的物質為碳類物質，且不受限制，只要該物質用于鋰電池所用的常用碳類負極活性物質。例如，該物質可以為結晶碳、無定形碳或其混合物。結晶碳的實例不受限制地包括無確定形狀的、板狀的、片狀的、圓形的或纖維狀的天然石墨或人造石墨。無定形碳的實例包括但不限于軟碳(低溫燒結碳)、硬碳、中間相浙青碳化物、燒結的焦炭等。根據一個實施方式，負極活性物質可以為硅類活性物質，如S1、SiOx (0<x < 2)或S1-Y合金；錫類活性物質，如Sn、SnO2或Sn-Y合金；硅-錫合金類活性物質或硅-碳類活性物質,上述活性物質實現了高容量。用于負極活性物質組合物的粘結劑有助于負極活性物質和導電劑的結合，以及與集流體的結合，且可以為上述通過化學鍵合碳納米管和聚合物形成的粘結劑。因此，可抑制在鋰電池充電和放電時產生的負極活性物質的體積膨脹。基于100重量份的負極活性物質，粘結劑的量可以為約1至·約20重量份，例如，約2至約10重量份。對于負極活性物質組合物，應僅使用通過化學鍵合碳納米管和聚合物形成的粘結齊U，或者可將至少兩種所述粘結劑混合以彌補如與集流體和負極活性物質的粘附強度、抗張強度和彈性的特性。或者可混合不包括所述粘結劑和碳納米管的常用粘結劑以改善特性。常用粘結劑不受具體限制，只要它與所述粘結劑、負極活性物質和其他添加劑相容，并在充電和放電過程中具有電化學穩定特性。例如，常用粘結劑可以為如下物質中的一種或它們的混合物:聚偏氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纖維素(CMC)、淀粉、羥丙基纖維素、再生纖維素、聚乙烯吡咯烷酮、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(EPDM)、磺化的EPDM、苯乙烯丁二烯橡膠、氟橡膠和其他各種共聚物。為了改善電傳導性，負極可以選擇性地進一步包含導電劑。可以使用通常用于鋰電池的任何導電劑，導電劑的實例包括碳類物質如炭黑、乙炔黑、科琴黑和碳纖維(如氣相生長碳纖維)；金屬類物質如銅、鎳、鋁和銀的金屬粉末和金屬纖維；導電聚合物如聚亞苯衍生物及其混合物。導電劑的用量可以進行適當的調節。溶劑可以為N-甲基吡咯烷酮(NMP)、丙酮或水。基于100重量份的負極活性物質，溶劑的用量可以為約10至約300重量份。如果溶劑的用量在以上范圍內，則容易形成活性物質層。負極活性物質組合物可以包括其他添加劑，例如用于改善與集流體和活性物質粘附強度的粘附強度改良劑，如硅烷偶聯劑，以及用于改善淤漿分散性的分散劑。此外，集流體的厚度通常為約3μπι至約ΙΟΟμπι。集流體不受限制，只要它是導電的而不會對鋰電池引起化學變化，集流體的實例包括銅、不銹鋼、鋁、鎳、鈦、燒結的碳、具有碳、鎳、鈦或銀處理過表面的銅或不銹鋼、鋁-鎘合金等。或者，可以通過在集流體的表面形成微小的粗糙而增加負極活性物質的結合力，而集流體可以具有以下不同形狀中的任何一種，如膜、片、箔、網、多孔狀、泡沫狀和無紡狀。可通過在集流體上直接涂覆制造的負極活性物質組合物或者通過在單獨的支撐物上澆鑄負極活性物質組合物并在銅箔集流體上層壓從支撐物分離的負極活性物質膜來制造負極板。負極的形式不限于以上所述，可以變化。為了制造正極，單獨制備了其中混合了正極活性物質、導電劑、粘結劑和溶劑的正極活性物質組合物。正極活性物質為含有鋰的金屬氧化物，且可以使用通常用于相關領域的任何正極活性物質。例如，正極活性物質可以為LiCo02、LiMnxO2x (x=l，2)、LiN“_xMnx02 (0〈χ〈1)或LiNinyCoxMnyO2 (0彡x彡0.5，0彡y彡0.5)。例如，正極活性物質可以為能夠嵌入/解嵌鋰的化合物，如 LiMn204、LiCoO2, LiNiO2, LiFeO2, V2O5, TiS 或 MoS。正極活性物質組合物中的導電劑、粘結劑和溶劑可以與負極活性物質組合物中的相同。根據情況，可以通過進一步向正負極活性材料組合物中加入增塑劑在電極板內形成孔。正極活性物質、導電劑、粘結劑和溶劑的用量為通常用于鋰電池的水平。正極集流體的厚度為約3 μ m至約100 μ m,且不受具體限制，只要集流體具有高導電性而不會對鋰電池引起化學變化。集流體的實例包括不銹鋼、鋁、鎳、鈦、燒結的碳或具有碳、鎳、鈦或銀處理過表面的鋁或不銹鋼。或者，可以通過在集流體表面形成微小的粗糙而增加正極活性物質的粘附強度，集流體可以具有以下不同形狀中的任何一種，如膜、片、箔、網、多孔狀、泡沫狀和無紡狀。

制得的正極活性物質組合物可以在正極的集流體上直接涂覆并干燥以制造正極板。或者，可以在單獨的支撐物上澆鑄正極活性物質組合物，并通過在集流體上層壓從支撐物分離正極活性物質組合物得到的膜以制造正極板。正極和負極可以用隔板分離，且通常用于鋰電池的任何隔板都可以使用。具體地，隔板可以對電解質的離子遷移具有低阻力，并具有優異的含電解質容量。例如，隔板可以包含選自玻璃纖維、聚酯、特氟綸、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯(PTEF)及其組合中的物質，還可以為無紡或紡織狀。隔板可以具有約0.01 μ m至約10 μ m的孔徑和約3 μ m至約100 μ m的厚度。非水性電解質的實例包括非水性電解質、有機固體電解質和無機固體電解質。非水性電解質溶液包含非水性有機溶劑和鋰鹽。非水性有機溶劑可以為非質子有機溶劑，如N-甲基-2-吡咯烷酮、碳酸丙二酯、碳酸乙二酯、碳酸丁二酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、Y-丁內酯、1，2_ 二甲氧基乙烷、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、二甲亞砜、1,3-二噁戊烷、甲酰胺、二甲基甲酰胺、二噁戊烷、乙腈、硝基甲烷、甲酸甲酯、乙酸甲酯、磷酸三酯、三甲氧基甲烷、二噁戊烷衍生物、環丁砜、甲基環丁砜、1，3-二甲基-2-咪唑烷酮、碳酸丙二酯衍生物、四氫呋喃衍生物、醚、丙酸甲酯或丙酸乙酯。有機固體電解質的實例包括聚乙烯衍生物、聚環氧乙烷衍生物、聚環氧丙烷衍生物、磷酸酯聚合物、聚酯硫化物、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯和包含離子性可分離基團的聚合物。無機固體電解質的實例包括如Li3N的Li的氮化物、LiI, Li5NI2, Li3N-Li1-LiOH,LiSiO4, LiSiO4-Li1-LiOH, Li2SiS3、Li4SiO4, Li4SiO4-Li1-LiOH 和 Li3PO4-Li2S-SiS2, Li 的鹵化物和Li的硫酸鹽。通常用于鋰電池的任何鋰鹽都可以使用，且可以為LiCl、LiBr, Lil、LiClO4,LiBF4' LiB10Cl10' LiPF6, LiCF3SO3' LiCF3CO2' LiAsF6, LiSbF6' LiAlCl4, CH3SO3Li' CF3SO3Li'(CF3SO2) 2NL1、氯硼酸鋰、較低脂族羧酸鋰、4苯基硼酸鋰和酰亞胺鹽中的至少一種，這些鋰鹽易溶于非水性電解質。鋰電池根據隔板和電解質的類型可以分為鋰離子電池、鋰離子聚合物電池和鋰聚合物電池，根據形狀可以分為圓型、角型、硬幣型、袋型，根據尺寸可以分為塊型和薄膜型。而且,鋰電池可以為鋰一次電池或鋰二次電池。制造鋰電池的方法是已知的，因此本文不再敘述其細節。根據本發明的實施方式，制備用于鋰電池電極活性物質的粘結劑的方法包括向聚合物材料或可聚合材料中加入具有有機官能團的碳納米管并攪拌混合物以獲得化學鍵合到碳納米管上的聚合物材料或可聚合材料，以及可選地聚合可聚合材料的步驟。在催化劑存在的情況下，可以在碳納米管和聚合物材料或可聚合材料之間形成共價鍵。攪拌步驟可以在60° C至90° C范圍內的溫度下進行。該步驟可以進行24小時。碳納米管的官能團可以在碳納米管的預處理步驟引入，該步驟包括刻蝕步驟，具體為用強酸濕法刻蝕或用等離子或真空紫外射線干法刻蝕。碳納米管的官能團可以為羧基，所述羧基在加入到聚合物材料或可聚合材料中之前被改性為氯酰基或胺基。適當時，以上限定的所有特征當然可以組合。圖1為根據實施方式的鋰電池30的結構示意圖。參照圖1，鋰電池30包括正極23、負極22和位于正極23和負極22之間的隔板24。正極23、負極22和隔板24卷繞或折疊裝于電池殼體25中。然后，將電解質注入電池殼體25,并用密封兀件26密封電池殼體25,從而完成鋰電池30。電池殼體25可以為圓形、角形或薄膜形。鋰電池30可以為鋰離子電池。鋰電池30可以用于常用移動電話和移動計算機以及需要高容量、高輸出和高溫運行的電動車。此外，鋰電池30可以通過與內燃機、燃料電池和超級電容結合用于混合動力汽車。而且，鋰電池可以用于其他需要高輸出、高電壓和高溫操作的目的。參考以下實施例和對比例將更詳細地敘述各實施方式。以下實施例僅為說明性目的并非旨在限制實施方式的范圍。制備例1:預處理過的碳納米管(CNT)組合物的制備( I)通討CNT的酸處理弓I入羧某用300ml的20wt%硝酸溶液將2g具有約IOnm至20nm直徑和約10 μ m至50 μ m長度的多壁CNT在40°C下處理24小時。然后，將Ig經清洗的CNT浸泡于200ml的濃硫酸與濃硝酸以3:1 (v/v%)混合的溶液中，在室溫用超聲波處理3小時，然后在70° C攪拌6小時。接著，通過過濾和用純水多次清洗除凈CNT上的酸液，然后將所得產物在80° C的真空烘箱內干燥24小時以制備引入羧基的CNT (原料A)。(2)引入羧某的CNT的改件(I)通過對原料A進行以下工藝，將CNT表面上的羧基改性為氯酰基。將1.0g原料A和400ml以5wt%稀釋于無水四氫呋喃(THF)的亞硫酰氯在反應容器中混合，將混合物用超聲波處理10分鐘然后在氮氣氛下攪拌回流12小時。然后，將所得產物過濾并用無水THF清洗多次以除去未反應的亞硫酰氯和其他雜質，然后在80° C的真空烘箱內干燥12小時以制備CNT，該CNT上的羧基被變為氯酰基(原料B)。(3)引入羧某的CNT的改件(2)通過對原料B進行以下工藝，將CNT表面改性為胺基。將0.5g原料B和IOOml以1.0wt%稀釋于無水THF的六甲基二胺(HMDA)在反應容器中混合，將混合物用超聲波處理10分鐘然后在氮氣氛下攪拌回流12小時。然后，將所得產物過濾并用無水THF清洗多次以除去未反應的HMDA和其他雜質，然后在60° C的真空烘箱內干燥12小時以制備具有胺基的CNT (原料C)。
_0] 制備例2:水性粘結劑組合物的制備將3g在110° C下真空干燥24小時的聚(乙烯醇)(PVA，皂化:約87%至約89%，平均Mw:約31，000g/mol至約50，000g/mol)和27g無水二甲基乙酰胺(DMAc)在反應容器中混合，在100° C下在氮氣氛下攪拌并加熱6小時使得PVA完全溶于DMAc。然后，將反應容器的溫度降至室溫，將0.2g氫化鈣(CaH2)放入反應容器中，攪拌24小時以除去剩余的水分，過濾得到溶液。將18g溶液和0.2g原料B放入反應容器中，用超聲波處理10分鐘，然后攪拌I小時。然后，用注射器將0.1ml提純的三乙胺注入反應容器中，然后將反應容器的溫度升至60° C再攪拌反應容 器 24小時。反應完成后，將反應容器中的溶液倒入200ml乙醇中以沉淀反應產物，然后通過過濾、清洗和干燥工藝制造水性粘結劑(原料D)，在該粘結劑中CNT共價連接于PVA。原料D的化學結構具有如以下通式I中所示的重復單元。通式I
權利要求
1.一種用于鋰電池電極的粘結劑，其中所述粘結劑包含: 碳納米管；和 通過化學鍵鍵合到所述碳納米管的聚合物。
2.根據權利要求1所述的用于鋰電池電極的粘結劑，其中所述化學鍵為離子鍵或共價鍵。
3.根據權利要求2所述的用于鋰電池電極的粘結劑，其中所述共價鍵包括酯基、酰胺基和羧酸酐基中的至少一種。
4.根據權利要求2所述的用于鋰電池電極的粘結劑，其中所述離子鍵包括羧酸根離子和銨尚子。
5.根據權利要求1所述的用于鋰電池電極的粘結劑，其中所述碳納米管為單壁碳納米管、雙壁碳納米管、多壁碳納米管、束型碳納米管或它們的混合物。
6.根據權利要求1所述的用于鋰電池電極的粘結劑，其中所述碳納米管具有5nm至50nm的直徑和10 μ m至50 μ m的長度。
7.根據權利要求1所述的用于鋰電池電極的粘結劑，其中所述碳納米管的用量基于100重量份的所述聚合物為I至30重量份。
8.根據權利要求1所述的用于鋰電池電極的粘結劑，其中所述聚合物包括選自由聚酰胺酸、聚乙烯醇、羧甲基纖維素、淀粉、羥丙基纖維素、再生纖維素、苯酚樹脂、環氧樹脂、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、它們的共聚物、它們的改性樹脂及它們的縮聚物組成的組中的 至少一種。
9.一種鋰電池，包括: 包含負極活性物質的負極； 面對所述負極的包含正極活性物質的正極；和 位于所述負極和所述正極之間的電解質，其中所述負極和所述正極中的至少一個包含根據權利要求1至8中任一項所述的粘結劑。
10.根據權利要求9所述的鋰電池，其中對每個包含所述粘結劑的電極而言，所述每個電極包含的所述粘結劑的用量基于100重量份的所述每個電極包含的活性物質為I至20重量份。
11.一種制備根據權利要求1至8中任一項所述的粘結劑的方法，所述方法包括: 向聚合物或可聚合材料中加入具有官能團的碳納米管以形成混合物， 攪拌并加熱所述混合物以形成所述粘結劑。
12.根據權利要求11所述的方法，其中所述官能團為羧基、羥基、氯酰基或胺基。
13.根據權利要求11所述的方法，其中所述碳納米管的官能團為羧基，所述羧基在將所述碳納米管加入所述聚合物或所述可聚合材料之前被改性為氯酰基或胺基。
14.根據權利要求11所述的方法，進一步包括通過用強酸濕法刻蝕和用等離子或真空紫外射線干法刻蝕中的至少一種在所述碳納米管上引入官能團的步驟。
15.根據權利要求11所述的方法，其中所述聚合物包括選自由聚酰胺酸、聚乙烯醇、羧甲基纖維素、淀粉、羥丙基纖維素、再生纖維素、苯酚樹脂、環氧樹脂、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、它們的共聚物、它們的改性樹脂及它們的縮聚物組成的組中的至少一種。
16.根據權利要求11所述的方法，進一步包括向所述混合物中加入選自由三乙胺和對甲苯磺酸組成的組中 的至少一種催化劑。
全文摘要
一種用于鋰電池電極的粘結劑和包含所述粘結劑的鋰電池。所述粘結劑包括碳納米管；和化學鍵合到所述碳納米管的聚合物，因此可以通過改善碳納米管的分散形成傳導通路。因此，所述鋰電池可以具有高容量并可以改善鋰電池的壽命。
文檔編號C09J163/00GK103199257SQ20131000792
公開日2013年7月10日 申請日期2013年1月9日 優先權日2012年1月10日
發明者李范旭, 鄭惠先, 李惠蘭 申請人:三星Sdi株式會社