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JP7814419B2 - Binder for secondary battery and manufacturing method thereof, separator, battery unit, battery and electric device - Google Patents
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JP7814419B2 - Binder for secondary battery and manufacturing method thereof, separator, battery unit, battery and electric device - Google Patents

Binder for secondary battery and manufacturing method thereof, separator, battery unit, battery and electric device

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JP7814419B2 JP2023570173A JP2023570173A JP7814419B2 JP 7814419 B2 JP7814419 B2 JP 7814419B2 JP 2023570173 A JP2023570173 A JP 2023570173A JP 2023570173 A JP2023570173 A JP 2023570173A JP 7814419 B2 JP7814419 B2 JP 7814419B2
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Description

本願は、二次電池技術分野に関し、特に二次電池用バインダー及びその製造方法、並びにセパレータ、電池単体、電池及び電気装置に関する。
[関連出願の相互参照]
本願は、2023年4月14日に出願された、出願番号が202310402475.2の中国特許出願の優先権を主張し、その全内容は参照により本願に組み込まれる。
The present application relates to the technical field of secondary batteries, and in particular to a binder for secondary batteries and a method for producing the same, as well as a separator, a battery unit, a battery, and an electric device.
[CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS]
This application claims priority to Chinese patent application No. 202310402475.2, filed on April 14, 2023, the entire contents of which are incorporated herein by reference.

携帯型電子機器、電気自動車などの急速な成長に伴い、動力電池に対する需要も高まっている。その中で、電池の電気化学的性能もますます注目を集めている。 With the rapid growth of portable electronic devices, electric vehicles, and other devices, demand for power batteries is also increasing. In this context, the electrochemical performance of batteries is also attracting increasing attention.

現在、電池セルに開口部が大きいという問題がある。即ち、極片とセパレータとの間に間隙が生じやすいため、電池の循環性能が低下する。 Currently, battery cells have a problem with large openings. This means that gaps are likely to form between the pole pieces and the separator, reducing the battery's cycling performance.

本願の主な目的は、当該バインダーによってセパレータと極片との間の粘着力を向上させ、電池の循環性能を向上させるための二次電池用バインダーを提供することである。 The main objective of this application is to provide a binder for secondary batteries that improves the adhesive strength between the separator and the pole pieces and improves the cycling performance of the battery.

上記目的を実現するために、本願は、アクリル酸エステル系共重合体を含む第1ポリマーと、水溶性ポリマーを含む第2ポリマーと、を含む二次電池用バインダーを提供する。 To achieve the above objective, the present application provides a binder for secondary batteries comprising a first polymer including an acrylic acid ester copolymer and a second polymer including a water-soluble polymer.

アクリル酸エステル系共重合体は、比較的高い粘着性を有し、アクリル酸エステル系共重合体を使用することで、冷間圧延後にセパレータと極片との間の粘着性がより高くなる。 Acrylate ester copolymers have relatively high adhesion, and using an acrylate ester copolymer results in higher adhesion between the separator and the pole pieces after cold rolling.

水溶性ポリマーは水に触れて溶解可能であり、乾燥状態で粘性がない。 Water-soluble polymers are soluble in water and are not viscous when dry.

バインダーは、アクリル酸エステル系共重合体を含む第1ポリマーと、水溶性ポリマーを含む第2ポリマーと、を含み、バインダーをセパレータに塗布する場合、水溶性ポリマーは、支持体として第1ポリマーを支持し、第1ポリマーを水溶性ポリマーに連結すると共に、第1ポリマーをセパレータに粘着する。具体的には、バインダーをセパレータに塗布するプロセスにおいて、バインダーと水を混合してスラリーを形成し、次にスラリーをセパレータに塗布し、水溶性ポリマーが水に触れた後に粘着性を有し、水溶性ポリマーがセパレータに粘着することができ、水溶性ポリマーが第1ポリマー(アクリル酸エステル系共重合体を含む)をセパレータに粘着することができ、バインダー中のアクリル酸エステル系共重合体及び/又は水溶性ポリマーの一部がセパレータの隙間に浸入し、セパレータとの粘着を実現することができ、スラリーが乾燥した後、水分が揮発し、水溶性ポリマー分子が互いに絡み合い、分子間に相互作用が生じ、それによって網状構造を形成し、第1ポリマー(アクリル酸エステル系共重合体を含む)に対して支持及び連結の作用を果たし、第1ポリマー粒子をセパレータに粘着し、スラリー層が乾燥後に粘着層になり、粘着層がセパレータに向かう側とセパレータから離れる側を有し、スラリーを塗布するプロセスにおいて、水溶性ポリマーがセパレータに粘着するか、又はバインダー中のアクリル酸エステル系共重合体及び/又は水溶性ポリマーの一部がセパレータの隙間に浸入し、セパレータとの粘着を実現することができるため、粘着層がセパレータに粘着し、アクリル酸エステル系共重合体と水溶性ポリマーが乾燥後に粘性がないため、粘着層のセパレータから離れる側に粘性がなく、このようにして、セパレータの巻き上げと巻き戻しが容易になる。 The binder comprises a first polymer containing an acrylic ester copolymer and a second polymer containing a water-soluble polymer. When the binder is applied to the separator, the water-soluble polymer acts as a support to support the first polymer, linking the first polymer to the water-soluble polymer and adhering the first polymer to the separator. Specifically, in the process of applying the binder to the separator, the binder is mixed with water to form a slurry, and the slurry is then applied to the separator. The water-soluble polymer becomes adhesive after contact with water, allowing the water-soluble polymer to adhere to the separator, and the water-soluble polymer can adhere the first polymer (including the acrylic ester copolymer) to the separator. Some of the acrylic ester copolymer and/or water-soluble polymer in the binder penetrates into the gaps in the separator and achieves adhesion to the separator. After the slurry dries, the water evaporates, causing the water-soluble polymer molecules to become entangled with each other, resulting in intermolecular interactions, thereby forming a network structure and allowing the first polymer (including the acrylic ester copolymer) to adhere to the separator. The water-soluble polymer (including the acrylic ester copolymer) acts as a support and link, adhering the first polymer particles to the separator. The slurry layer becomes an adhesive layer after drying. The adhesive layer has a side facing the separator and a side facing away from the separator. During the slurry application process, the water-soluble polymer adheres to the separator, or part of the acrylic ester copolymer and/or water-soluble polymer in the binder penetrates into the gaps in the separator, achieving adhesion to the separator, causing the adhesive layer to adhere to the separator. Because the acrylic ester copolymer and water-soluble polymer are non-viscous after drying, the adhesive layer is non-viscous on the side facing away from the separator, making it easier to roll up and unroll the separator.

正極極片と負極極片と巻き取った後に冷間圧延プロセスを行う場合、バインダーは、優れた粘着力を有し、正極極片と負極極片をセパレータに互いに密接に貼り合わせる。具体的には、冷間圧延後、粘着力は、主にバインダー中のアクリル酸エステル系共重合体と水溶性ポリマーが極片の隙間に浸入することによって引き起こされる機械的インターロック作用により提供され、及びアクリル酸エステル系共重合体の分子間作用力により提供される。従って、本願のバインダーは、セパレータと正極極片及び負極極片との冷間圧延の粘着力を向上させ、電池セルの開口、ソフト電池セルなどの問題を軽減することで、電池セルの硬度を向上させると同時に、当該バインダーのセパレータへの塗布を二次電池に適用することで、二次電池の動的性能を高め、電気化学インピーダンスを低下させ、二次電池の倍率性能及び電池の循環性能を高めることができる。 When the positive and negative electrode pieces are wound and then subjected to a cold-rolling process, the binder has excellent adhesive strength, tightly bonding the positive and negative electrode pieces to the separator. Specifically, after cold-rolling, adhesive strength is provided primarily by the mechanical interlocking effect caused by the acrylic ester copolymer and water-soluble polymer in the binder penetrating into the gaps between the electrode pieces, as well as by the intermolecular interaction of the acrylic ester copolymer. Therefore, the binder of the present application improves the adhesive strength between the separator and the positive and negative electrode pieces during cold-rolling, reducing problems such as opening in battery cells and soft battery cells, thereby improving the hardness of the battery cell. At the same time, applying this binder to the separator in secondary batteries can improve the dynamic performance of the secondary battery, reduce electrochemical impedance, and enhance the rechargeability and cycling performance of the secondary battery.

選択的に、前記第1ポリマーと前記第2ポリマーとの質量比は1:(0.1~10)、好ましくは1:(0.2~5)である。 Optionally, the mass ratio of the first polymer to the second polymer is 1:(0.1 to 10), preferably 1:(0.2 to 5).

第1ポリマーと第2ポリマーの質量比を上記範囲に設定することで、粘着層が連続的な網状構造を形成し、第1ポリマーをセパレータに粘着し、室温での粘着層の粘着性を改善することに役立つことができる。 By setting the mass ratio of the first polymer to the second polymer within the above range, the adhesive layer forms a continuous network structure, which helps adhere the first polymer to the separator and improve the adhesiveness of the adhesive layer at room temperature.

即ち、第2ポリマーの使用量が少ないほうから多いほうへ変化するプロセスにおいて、粘着層の粘着力は、増加した後に減少する傾向があり、第1ポリマーと前記第2ポリマーの質量を上記範囲に制御することで、セパレータに適用されるバインダーの粘着力を効果的に向上させる。 In other words, in the process of changing from a smaller amount to a larger amount of the second polymer, the adhesive strength of the adhesive layer tends to increase and then decrease. By controlling the mass of the first polymer and the second polymer within the above range, the adhesive strength of the binder applied to the separator is effectively improved.

選択的に、前記第2ポリマーは、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリ無水マレイン酸のうちの1種又は複数種を含む。 Optionally, the second polymer includes one or more of polyacrylamide, polyacrylic acid, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, and polymaleic anhydride.

第2ポリマーは、親水基と一定量の疎水基を含有する上記水溶性ポリマーを含むため、一定の表面活性を有し、一定の程度で水の表面張力を低減し、バインダーの水相中の溶解性と分散性を高めることができ、即ち、セパレータを塗布するスラリーに製造される場合、水溶性ポリマーは、スラリーの粘度とレオロジー特性を制御し、バインダーの分散と懸濁をより良くするために使用される。そして、第2ポリマーは化学反応機能を更に有し(例えば、他の基と反応するカルボキシ基、ヒドロキシ基などを有し)、水溶性ポリマー構造における極性基は、第1ポリマーとセパレータ、極片との間に水素結合を形成することができ、セパレータと極片との粘着力を向上させることができる。 The second polymer contains the above-mentioned water-soluble polymer, which contains hydrophilic groups and a certain amount of hydrophobic groups. Therefore, it has a certain degree of surface activity, which reduces the surface tension of water to a certain extent and increases the solubility and dispersibility of the binder in the aqueous phase. That is, when it is made into a slurry for coating the separator, the water-soluble polymer is used to control the viscosity and rheological properties of the slurry and improve the dispersion and suspension of the binder. The second polymer also has chemical reaction functionality (e.g., carboxyl groups, hydroxyl groups, etc. that react with other groups). The polar groups in the water-soluble polymer structure can form hydrogen bonds between the first polymer and the separator and pole pieces, improving the adhesion between the separator and pole pieces.

選択的に、前記バインダーの体積粒径分布Dv50は1μm~15μm、好ましくは3μm~12μmである。 Optionally, the volume particle size distribution Dv50 of the binder is 1 μm to 15 μm, preferably 3 μm to 12 μm.

理論的には、本願におけるバインダーの体積平均粒径Dv50は1μm未満であってもよく、15μmを超えてもよいが、本願のバインダーのセパレータへの適用を考慮すると、バインダーの体積平均粒径Dv50を上記範囲に設定することで、バインダーがセパレータの細孔をを塞ぎ、リチウムイオン(リチウムイオン電池を例とし、当然ながら他のタイプの二次電池であってもよい)のセパレータにおける透過性を低下させるという問題を改善し、及びバインダーをセパレータに塗布して厚い塗布層が形成され、後続的に製造された電池のエネルギー密度に影響を与えるという問題を改善する。従って、バインダーの体積粒径分布Dv50は1μm~15μm、好ましくは3μm~12μmである。 Theoretically, the volume average particle diameter Dv50 of the binder in this application may be less than 1 μm or more than 15 μm. However, considering the application of the binder in this application to separators, setting the volume average particle diameter Dv50 of the binder within the above range alleviates the problem of the binder blocking the pores of the separator and reducing the permeability of lithium ions (for lithium ion batteries, for example, but of course other types of secondary batteries may also be used) through the separator, as well as the problem of a thick coating layer being formed when the binder is applied to the separator, which affects the energy density of the subsequently manufactured battery. Therefore, the volume particle diameter distribution Dv50 of the binder is 1 μm to 15 μm, preferably 3 μm to 12 μm.

理解できるように、図1に示すように、バインダー粒子は、第1ポリマーの一次粒子と第2ポリマーの一次粒子を含む二次粒子であり、このようにして、第2ポリマーは、その中で骨格として、バインダースラリーをセパレータに塗布する場合、第2ポリマーは、第1ポリマーを支持及び連結する作用を果たし、第1ポリマーをセパレータに粘着し、スラリーが乾燥して粘着層を形成した後、当該粘着層は、セパレータに粘着することができるが、粘着層のセパレータから離れる側に粘着力がないため、セパレータの巻き上げと巻き戻しが容易になり、セパレータを正極極片と負極極片と巻き取った後に冷間圧延プロセスを行う場合、押し出された後、第1ポリマーと第2ポリマーが力を受けて変形し、セパレータ、極片の隙間に浸入することで、粘着効果を実現することができる。 As can be seen from Figure 1, the binder particles are secondary particles comprising primary particles of a first polymer and primary particles of a second polymer. Thus, the second polymer acts as the skeleton within the binder slurry. When the binder slurry is applied to the separator, the second polymer acts to support and connect the first polymer, adhering the first polymer to the separator. After the slurry dries to form an adhesive layer, the adhesive layer adheres to the separator. However, the side of the adhesive layer away from the separator has no adhesive strength, making it easier to wind and unwind the separator. When the separator is wound with the positive and negative electrode pieces and then subjected to a cold rolling process, the first and second polymers are deformed by force after being extruded and penetrate into the gaps between the separator and the electrode pieces, thereby achieving an adhesive effect.

選択的に、前記バインダーの形状は球状を含む。 Optionally, the shape of the binder includes a spherical shape.

球状の形状によって、スラリーを撹拌するプロセスにおいて均一に分散し、均一に塗布することに役立つ。 The spherical shape helps ensure uniform dispersion and application during the slurry mixing process.

選択的に、前記第1ポリマーは、アクリル酸エステル系モノマーを含み、前記アクリル酸エステル系モノマーの構造は、
を含み、 ここで、R1は、水素原子又は1~12個の炭素原子を含むアルキル基であり、R2は、1~12個の炭素原子を含むアルキル基である。
Optionally, the first polymer comprises an acrylate ester monomer, and the structure of the acrylate ester monomer is:
wherein R1 is a hydrogen atom or an alkyl group containing 1 to 12 carbon atoms, and R2 is an alkyl group containing 1 to 12 carbon atoms.

アクリル酸エステル系モノマーには、ポリマーの抗膨潤能力を高めることができ、分子セグメントのうちの柔軟なモノマーセグメントとしてポリマーのガラス転移温度を調節でき、バインダーの使用時の柔軟性を改善でき、良好な粘着作用を発揮することに役立つ不飽和エステル基が含まれる。 Acrylate ester monomers contain unsaturated ester groups that can enhance the polymer's anti-swelling ability, adjust the polymer's glass transition temperature as flexible monomer segments within the molecular segments, improve the binder's flexibility during use, and help it exhibit good adhesive properties.

選択的に、前記アクリル酸エステル系モノマーは、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸sec-ブチル、アクリル酸tert-ブチル、アクリル酸n-プロピル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸-2-エチルヘキシル、アクリル酸-2-ヒドロキシエチル、アクリル酸-2-ヒドロキシプロピル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n-ブチル、メタクリル酸-2-エチルヘキシル、メタクリル酸イソボルニル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸-2-ヒドロキシエチル、メタクリル酸-2-ヒドロキシプロピルの1種又は複数種を含む。 Optionally, the acrylic acid ester monomer includes one or more of methyl acrylate, ethyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, sec-butyl acrylate, tert-butyl acrylate, n-propyl acrylate, cyclohexyl acrylate, lauryl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-butyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, isobornyl methacrylate, lauryl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, and 2-hydroxypropyl methacrylate.

上記の何れか1種又は複数種のアクリル酸エステル系モノマーを使用することで、ポリマーのガラス転移温度を調節し、ポリマーの抗膨潤能力を高めることができる。 By using one or more of the above acrylic acid ester monomers, the glass transition temperature of the polymer can be adjusted and the anti-swelling ability of the polymer can be enhanced.

選択的に、前記第1ポリマーは、アクリロニトリル系モノマーを含み、前記アクリロニトリル系モノマーの構造は、
を含み、 ここで、R3は、水素原子又は1~6個の炭素原子を含むアルキル基である。
Optionally, the first polymer comprises an acrylonitrile-based monomer, and the structure of the acrylonitrile-based monomer is:
wherein R3 is a hydrogen atom or an alkyl group containing 1 to 6 carbon atoms.

アクリロニトリル系モノマーの構造に不飽和シアノ基を有することで、イオン導電率を高め、粘着性を向上させることに役立つ。 The presence of an unsaturated cyano group in the structure of the acrylonitrile monomer helps to increase ionic conductivity and improve adhesion.

選択的に、前記アクリロニトリル系モノマーは、アクリロニトリル、メタクリロニトリルのうちの1種又は複数種を含む。 Optionally, the acrylonitrile-based monomer includes one or more of acrylonitrile and methacrylonitrile.

上記の何れか1種又は複数種のアクリロニトリル系モノマーを使用することで、バインダーのイオン導電率を高めることができる。 By using one or more of the above acrylonitrile-based monomers, the ionic conductivity of the binder can be increased.

選択的に、前記第1ポリマーは、アクリルアミド系モノマーを含み、前記アクリルアミド系モノマーの構造は、
を含み、 ここで、R4は、水素原子又は1~6個の炭素原子を含むアルキル基であり、R5は、水素原子、ヒドロキシ基で置換された1~6個の炭素原子を含むアルキル基又は1~6個の炭素原子のアルコキシ基である。
Optionally, the first polymer comprises an acrylamide-based monomer, and the structure of the acrylamide-based monomer is:
wherein R4 is a hydrogen atom or an alkyl group containing 1 to 6 carbon atoms, and R5 is a hydrogen atom, an alkyl group containing 1 to 6 carbon atoms substituted with a hydroxy group, or an alkoxy group of 1 to 6 carbon atoms.

第3単位は、架橋作用を果たすと同時に比較的高い粘着性を有する不飽和アミド基を含む。 The third unit contains an unsaturated amide group that acts as a crosslinker and also has relatively high adhesion.

選択的に、前記アクリルアミド系モノマーは、アクリルアミド、N-メチロールアクリルアミド及びN-ブトキシメタクリルアミドのうちの1種又は複数種を含む。 Optionally, the acrylamide-based monomer includes one or more of acrylamide, N-methylolacrylamide, and N-butoxymethacrylamide.

上記の何れか1種又は複数種のアクリルアミド系モノマーを使用することで、ポリマーの分子量を調節するために、分子量を調節する作用を果たすことができ、バインダーの分子量を一定の範囲内にすることで、粘着性の向上に役立つ。 The use of one or more of the above acrylamide-based monomers can adjust the molecular weight of the polymer, thereby controlling the molecular weight of the binder within a certain range, which helps improve adhesion.

理解できるように、第1ポリマーの構成モノマーには、上記の3種類のモノマーのうちの1種、2種又は3種を含むことができるが、具体的に限定されない。 As can be appreciated, the constituent monomers of the first polymer can include, but are not limited to, one, two, or three of the three types of monomers listed above.

選択的に、前記第1ポリマーは、アクリル酸エステル系モノマー、アクリロニトリル系モノマー及びアクリルアミド系モノマーを含み、前記アクリル酸エステル系モノマー、前記アクリロニトリル系モノマー及び前記アクリルアミド系モノマーの質量比の範囲値は100:(1~80):(1~20)、好ましくは100:(20~60):(5~15)である。 Optionally, the first polymer contains an acrylic acid ester-based monomer, an acrylonitrile-based monomer, and an acrylamide-based monomer, and the mass ratio of the acrylic acid ester-based monomer, the acrylonitrile-based monomer, and the acrylamide-based monomer ranges from 100:(1-80):(1-20), preferably 100:(20-60):(5-15).

第1ポリマーの総合的な性能を高めるために、第1ポリマーは、アクリル酸エステル系モノマー、アクリロニトリル系モノマー及びアクリルアミド系モノマーを含み、前記アクリル酸エステル系モノマー、前記アクリロニトリル系モノマー及び前記アクリルアミド系モノマーの質量比の範囲値は100:(1~80):(1~20)、好ましくは100:(20~60):(5~15)である場合、粘着効果に優れる。 To improve the overall performance of the first polymer, the first polymer contains an acrylic acid ester monomer, an acrylonitrile monomer, and an acrylamide monomer. When the mass ratio of the acrylic acid ester monomer, the acrylonitrile monomer, and the acrylamide monomer is in the range of 100:(1-80):(1-20), preferably 100:(20-60):(5-15), excellent adhesive properties are achieved.

本願は、水、乳化剤、開始剤、第1ポリマーの構成モノマーを共混合して撹拌し、加熱して反応させ、第1ポリマー乳濁液を得ることと、 前記第1ポリマー乳濁液と前記第2ポリマーを混合して撹拌し、噴霧乾燥によりバインダーを得ることと、を含む、二次電池用バインダーの製造方法を更に提供する。 The present application further provides a method for producing a binder for a secondary battery, the method including: co-mixing water, an emulsifier, an initiator, and constituent monomers of a first polymer, stirring the mixture, and heating to cause a reaction to occur, thereby obtaining a first polymer emulsion; and mixing the first polymer emulsion and the second polymer, stirring the mixture, and spray-drying the mixture to obtain a binder.

本願は、乳濁液重合の方法により第1ポリマー乳濁液を得て、噴霧乾燥の方法によりバインダーを得る。 In this application, a first polymer emulsion is obtained by emulsion polymerization, and a binder is obtained by spray drying.

当該バインダー粒子は、第1ポリマーの一次粒子と第2ポリマーの一次粒子を含む二次粒子であり、このようにして、第2ポリマーは、その中で骨格として第1ポリマーを支持し、当該バインダーをスラリーに製造してセパレータに塗布する場合、第2ポリマーによって第1ポリマーをセパレータに粘着し、セパレータにおけるスラリーを乾燥した後、第2ポリマーが網状構造を形成し、第1ポリマーに対して支持及び連結の作用を果たすと共に、第1ポリマー粒子をセパレータに粘着する。 The binder particles are secondary particles comprising primary particles of a first polymer and primary particles of a second polymer. Thus, the second polymer acts as a skeleton to support the first polymer. When the binder is made into a slurry and applied to a separator, the second polymer adheres the first polymer to the separator. After the slurry on the separator is dried, the second polymer forms a network structure, providing support and connection for the first polymer while also adhering the first polymer particles to the separator.

本願の実施例は、上記に記載の二次電池用バインダー又は上記の二次電池用バインダーの製造方法により製造されたバインダーを含むセパレータを提供する。 An embodiment of the present application provides a separator containing the above-described secondary battery binder or a binder produced by the above-described method for producing a secondary battery binder.

本願の実施例は、上記に記載のセパレータを含む電池単体を提供する。 An embodiment of the present application provides a battery unit including the separator described above.

本願の実施例は、上記の電池単体を含む電池を提供する。 An embodiment of the present application provides a battery including the above-described battery unit.

本願の実施例は、上記の電池単体又は上記の電池を含む電気装置を提供する。 An embodiment of the present application provides the above-described battery alone or an electrical device including the above-described battery.

本願の実施例又は従来技術における技術的解決手段をより明らかに説明するために、以下、実施例又は従来技術の記載に使用を必要とする図面を簡単に説明し、明らかに、以下の記載における図面は、本願の幾つかの実施例に過ぎず、当業者にとって、創造的な労力を要することなく、これらの図面に示される構造に基づいて他の図面を得ることもできる。
本願の実施例1により提供されるバインダーの走査電子顕微鏡画像である。 図1の実施例1におけるバインダーの一部拡大模式図である。 本願の実施例により提供されるセパレータの構成図である。 本願の実施例により提供される二次電池用バインダーの製造方法のフローチャートである。 本願の実施例により提供される電極アセンブリの模式図である。 図5に示される本願の実施例により提供される電極アセンブリの分解図である。 本願の実施例により提供される電池モジュールの模式図である。 本願の実施例により提供される電池パックの模式図である。 図8に示される本願の実施例により提供される電池パックの分解図である。 本願の実施例により提供される電気装置の模式図である。
In order to more clearly describe the technical solutions in the embodiments of the present application or the prior art, the following will briefly describe the drawings that need to be used in the description of the embodiments or the prior art. Obviously, the drawings in the following description are only some embodiments of the present application, and those skilled in the art can also obtain other drawings based on the structures shown in these drawings without any creative efforts.
1 is a scanning electron microscope image of a binder provided by Example 1 of the present application. FIG. 2 is a partially enlarged schematic view of the binder in Example 1 of FIG. 1 . FIG. 1 is a structural diagram of a separator provided by an embodiment of the present application. 1 is a flowchart of a method for manufacturing a binder for a secondary battery provided by an embodiment of the present application. 1 is a schematic diagram of an electrode assembly provided by an embodiment of the present application. FIG. 6 is an exploded view of an electrode assembly provided in accordance with an embodiment of the present application shown in FIG. 5. 1 is a schematic diagram of a battery module provided by an embodiment of the present application. 1 is a schematic diagram of a battery pack provided by an embodiment of the present application. FIG. 9 is an exploded view of a battery pack provided by the embodiment of the present application shown in FIG. 8. 1 is a schematic diagram of an electrical device provided by an embodiment of the present application.

図面記号の説明:
本願の目的の実現、機能的特徴及び利点については、実施例に合わせて、図面を参照しながら、更に説明する。
Explanation of drawing symbols:
The realization of the object, functional features and advantages of the present application will be further explained in conjunction with the embodiments and with reference to the drawings.

以下、本願の実施例の図面に合わせて、本願の実施例の技術的解決手段を明らか、完全に説明する。明らかに、説明される実施例は、本願の一部の実施例に過ぎず、全ての実施例ではない。本願における実施例に基づいて、当業者は、創造的な労力を要することなく、得られた他の全ての実施例は、何れも本願の保護の範囲に属する。 The following clearly and completely describes the technical solutions of the embodiments of the present application in conjunction with the drawings of the embodiments of the present application. Obviously, the described embodiments are only a portion of the embodiments of the present application, and do not represent all of the embodiments. Based on the embodiments of the present application, those skilled in the art can derive all other embodiments without any creative effort, all of which fall within the scope of protection of the present application.

以下、図面に適切に参照しながら、本願のバインダー及びその製造方法、並びに当該バインダーを含むセパレータ、電極アセンブリ、電池単体、電池及び電気装置を具体的に開示する実施形態を詳しく説明する。しかし、必要としない詳しい説明を省略する場合がある。例えば、周知の事項に対する詳しい説明、実質的に同じである構造に対する繰り返し説明を省略する場合がある。その目的は、以下の説明が不必要に冗長であることを回避し、当業者に理解しやすくするためである。また、図面及び以下の説明は、当業者に本願を十分に理解させるために提供するものであり、特許請求の範囲に記載される主旨を限定するものではない。 Hereinafter, with appropriate reference to the drawings, detailed embodiments of the present application will be described in detail, specifically disclosing the binder and its manufacturing method, as well as separators, electrode assemblies, individual batteries, batteries, and electrical devices each containing the binder. However, unnecessary detailed explanations may be omitted. For example, detailed explanations of well-known matters and repeated explanations of substantially the same structures may be omitted. This is intended to avoid unnecessary redundancy in the following explanation and to make it easier for those skilled in the art to understand. Furthermore, the drawings and the following explanation are provided to enable those skilled in the art to fully understand the present application, and are not intended to limit the scope of the claims.

本願に開示される「範囲」は、下限及び上限の形によって限定され、所定の範囲は、特定の範囲の境界を限定する下限及び上限を選択することによって定義されている。この方法で限定される範囲は、エンドポイント値を含んでもよく、エンドポイント値を含まなくてもよく、任意に組み合わせることができ、即ち任意の下限は、任意の上限と組み合わせて範囲を形成することができる。例えば、特定のパラメータについて、60~120及び80~110の範囲が列挙されている場合、60~110及び80~120の範囲も予想されることが理解される。また、最小範囲値1及び2が列挙されると共に、最大範囲値3、4及び5が列挙されている場合、以下の範囲1~3、1~4、1~5、2~3、2~4及び2~5の全てが予想される。本願において、他の説明がない限り、数値範囲「a~b」は、aとbの間の実数の任意の組み合わせの省略表現を表し、ここで、aとbの両方は実数である。例えば、数値範囲「0~5」は、本明細書には「0~5」の間の実数の全てが列挙されていることを表し、「0~5」は、これらの値の組み合わせの省略表現に過ぎない。また、あるパラメータが2以上の整数であることを記載する場合、当該パラメータが2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12などの整数であることを開示することに相当する。 Ranges disclosed herein are defined by lower and upper limits, with a given range being defined by selecting lower and upper limits that define the boundaries of that particular range. Ranges defined in this manner may or may not include the endpoint values and may be arbitrarily combined; i.e., any lower limit may be combined with any upper limit to form a range. For example, if ranges of 60 to 120 and 80 to 110 are recited for a particular parameter, it is understood that ranges of 60 to 110 and 80 to 120 are also contemplated. Also, if minimum range values of 1 and 2 are recited and maximum range values of 3, 4, and 5 are recited, all of the following ranges are contemplated: 1 to 3, 1 to 4, 1 to 5, 2 to 3, 2 to 4, and 2 to 5. Unless otherwise specified, the numerical range "a to b" herein represents a shorthand notation for any combination of real numbers between a and b, where both a and b are real numbers. For example, a numerical range of "0 to 5" indicates that this specification lists all real numbers between "0 and 5," and "0 to 5" is merely shorthand for combinations of these values. Furthermore, describing a parameter as an integer of 2 or greater is equivalent to disclosing that the parameter is an integer such as 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, etc.

特に説明しない限り、本願の全ての実施形態及び選択可能な実施形態は、互いに組み合わせて新しい技術的解決手段を構成することができる。 Unless otherwise stated, all embodiments and alternative embodiments of this application can be combined with each other to form new technical solutions.

特に説明しない限り、本願の全ての技術的特徴及び選択可能な技術的特徴は、互いに組み合わせて新しい技術的解決手段を構成することができる。 Unless otherwise stated, all technical features and optional technical features of this application can be combined with each other to form new technical solutions.

特に説明しない限り、本願の全てのステップは、順次的に又はランダムに実行することができ、好ましくは順次的に実行する。例えば、前記方法がステップ(a)及び(b)を含むということは、前記方法が順次的に実行するステップ(a)及び(b)を含むことができ、順次的に実行するステップ(b)及び(a)を含むこともできることを表す。例えば、前述に言及する前記方法がステップ(c)を更に含むことができるということは、ステップ(c)が任意の順で前記方法に追加することができ、例えば、前記方法がステップ(a)、(b)及び(c)を含むことができ、ステップ(a)、(c)及び(b)を含むことができ、ステップ(c)、(a)及び(b)を含むこともできるなどを表す。 Unless otherwise specified, all steps herein may be performed sequentially or randomly, and are preferably performed sequentially. For example, when a method includes steps (a) and (b), it means that the method may include steps (a) and (b) performed sequentially, or may include steps (b) and (a) performed sequentially. For example, when a method as referred to above may further include step (c), it means that step (c) can be added to the method in any order, and for example, the method may include steps (a), (b), and (c), may include steps (a), (c), and (b), or may include steps (c), (a), and (b), etc.

特に説明しない限り、本願において言及される「備える」及び「含む」は、開放型又は閉鎖型を意味する。例えば、前記「備える」及び「含む」は、列挙されていない他の成分を更に備えるか又は含むことができ、列挙されている成分のみを備えるか又は含むことができることを表すことができる。 Unless otherwise specified, the terms "comprise" and "include" used in this application can be open-ended or closed-ended. For example, the terms "comprise" and "include" can indicate that a product may further comprise or include other components not listed, or may comprise or include only the listed components.

特に説明しない限り、本願において、「又は」という用語は包括的である。例えば、「A又はB」という語句は、「A、B、又はAとBの両方」を意味する。より具体的には、以下の任意の条件は何れも、条件「A又はB」として、Aが真である(又は存在する)と共にBが偽であり(又は存在せず)、Aが偽である(又は存在しない)と共にBが真であり(又は存在し)、或いはAとBの両方が真である(又は存在する)ことを満たす。 Unless otherwise stated, the term "or" in this application is inclusive. For example, the phrase "A or B" means "A, B, or both A and B." More specifically, any of the following conditions satisfy the condition "A or B": A is true (or exists) and B is false (or does not exist), A is false (or does not exist) and B is true (or exists), or both A and B are true (or exist).

電池セルに開口部が大きいという問題がある。即ち、極片とセパレータとの間に間隙が生じやすいため、電池の循環性能が低下する。 The problem is that the battery cell has large openings. This means that gaps are likely to form between the pole pieces and the separator, reducing the battery's cycling performance.

セパレータ上のバインダーとして、一般的に使用されているバインダーは、ポリフッ化ビニリデンであるが、現段階ではポリフッ化ビニリデンの価格が高騰しており、市場の供給が緊迫であると同時に、セパレータを極片と密接に粘着させるには熱間圧延プロセスが必要である。しかし、生産速度が向上するにつれて、熱間圧延プロセスは、徐々に冷間圧延プロセスに置き換えられ、電池極片の冷間圧延とは、巻線コアを固定し、電池セルの弾性を低下させ、コア組立の合格率を向上させると共に電池セル製品の厚さの一貫性を保証することである。 The binder commonly used on separators is polyvinylidene fluoride. However, at present, the price of polyvinylidene fluoride is rising and market supply is tight. At the same time, a hot rolling process is required to tightly adhere the separator to the pole pieces. However, as production speeds increase, the hot rolling process is gradually being replaced by the cold rolling process. Cold rolling of battery pole pieces is intended to fix the winding core, reduce the elasticity of the battery cell, improve the pass rate of core assembly, and ensure the consistency of the thickness of battery cell products.

正極極片、負極極片とセパレータとの粘着力が不十分の場合、電池セルが開口するなどの問題が頻繁に発生すると同時に、電解液の浸潤性が低く、二次電池のセパレータへの塗布性能の要件を満たすことができず、セパレータを極片に密接に貼り合わせることで、電池の放電容量を改善し、内部抵抗を減らし、分極損失を低下させ、電池の循環寿命を延ばし、二次電池の利用率を向上させることができる。 If the adhesion between the positive and negative electrode pieces and the separator is insufficient, problems such as battery cell opening will frequently occur, and the electrolyte will have low infiltration ability, failing to meet the coating performance requirements for the separator of the secondary battery. By tightly adhering the separator to the electrode pieces, the battery's discharge capacity can be improved, internal resistance reduced, polarization loss reduced, the battery's cycling life extended, and the utilization rate of the secondary battery improved.

理解できるように、電池セルは、正極極片、負極極片及びセパレータによって粘着して形成されるものであり、電池セルは一定の硬度を有し、即ち、粘着されている正極極片、負極極片及びセパレータが互いに貼り合わせて互いに支持されることによって、一定の厚さを有する構造を形成し、一定の厚さを有する構造は一定の硬度を有し、負極は充放電プロセスにおいて膨潤し、粘着力が弱い場合、正極極片、負極極片とセパレータとの間に間隙が生じやすく、正極極片、負極極片及びセパレータは互いに貼り合わせて互いに支持することが困難であるため、電池セルの緩みや硬度の低下につながり、この場合、電池セルの動的性能が低くなり、例えば、倍率性能が低下すると同時に、循環性能が低くなる。例えば、電気自動車において、電池セルが緩むため、電池の充電速度が遅くなると同時に、電池の循環性能が低下するため、電池寿命の短縮に直接つながり、電気自動車は、電池を頻繁に交換する必要があり、電気自動車での消費者のコストが増加する。 As can be seen, a battery cell is formed by adhering positive and negative electrode pieces and a separator together. The battery cell has a certain hardness. That is, the adhered positive and negative electrode pieces and the separator are stuck together and supported to form a structure with a certain thickness. A structure with a certain thickness also has a certain hardness. The negative electrode swells during the charge and discharge process. If the adhesion is weak, gaps are likely to form between the positive and negative electrode pieces and the separator. This makes it difficult for the positive and negative electrode pieces and the separator to stick together and support each other, leading to loosening of the battery cell and a decrease in hardness. This reduces the dynamic performance of the battery cell, for example, reducing its power rating and cycling performance. For example, in an electric vehicle, loosening of the battery cell slows down the battery's charging speed and reduces its cycling performance, directly shortening the battery life and requiring frequent battery replacement, thereby increasing the cost to electric vehicle consumers.

これに基づいて、本願は、アクリル酸エステル系共重合体を含む第1ポリマーと、水溶性ポリマーを含む第2ポリマーと、を含む二次電池用バインダーを提供する。 Based on this, the present application provides a binder for secondary batteries comprising a first polymer including an acrylic acid ester copolymer and a second polymer including a water-soluble polymer.

バインダーは、粘着性能を有する材料を指し、異なる物質を粘着するために使用される。 A binder is a material with adhesive properties that is used to adhere different substances together.

アクリル酸エステル系共重合体であって、アクリル酸エステル系共重合体は、アクリル酸エステル系モノマー及び他の共重合モノマーが共重合反応によって生成されるポリマーの総称である。 Acrylate ester copolymer is a general term for polymers produced by copolymerization of acrylate ester monomers and other copolymerizable monomers.

アクリル酸エステル系モノマーの構造には、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n-ブチルなどのアクリル酸エステル基を有する。 The structure of acrylic ester monomers contains an acrylic ester group such as methyl acrylate, ethyl acrylate, or n-butyl acrylate.

アクリル酸エステル系共重合体は、比較的高い粘着性を有し、アクリル酸エステル系共重合体を使用することで、冷間圧延後にセパレータと極片との間の粘着性がより高くなる。 Acrylate ester copolymers have relatively high adhesion, and using an acrylate ester copolymer results in higher adhesion between the separator and the pole pieces after cold rolling.

水溶性ポリマーは、水に溶解又は膨潤して溶液又は分散液を形成することができるが、乾燥状態では粘性がない親水性の高分子材料である。 Water-soluble polymers are hydrophilic polymeric materials that can dissolve or swell in water to form solutions or dispersions, but are not viscous in the dry state.

バインダーは、アクリル酸エステル系共重合体を含む第1ポリマーと、水溶性ポリマーを含む第2ポリマーと、を含み、バインダーをセパレータに塗布する場合、水溶性ポリマーは、支持体として第1ポリマーを支持し、第1ポリマーを水溶性ポリマーに連結すると共に、第1ポリマーをセパレータに粘着する。具体的には、バインダーをセパレータに塗布するプロセスにおいて、バインダーと水を混合してスラリーを形成し、次にスラリーをセパレータに塗布し、水溶性ポリマーが水に触れた後に粘着性を有し、水溶性ポリマーがセパレータに粘着することができ、水溶性ポリマーが第1ポリマー(アクリル酸エステル系共重合体を含む)をセパレータに粘着することができ、バインダー中のアクリル酸エステル系共重合体及び/又は水溶性ポリマーの一部がセパレータの隙間に浸入し、セパレータとの粘着を実現することができ、スラリーが乾燥した後、水分が揮発し、水溶性ポリマー分子が互いに絡み合い、分子間に相互作用が生じ、それによって網状構造を形成し、第1ポリマー(アクリル酸エステル系共重合体を含む)に対して支持及び連結の作用を果たし、第1ポリマー粒子をセパレータに粘着し、スラリー層が乾燥後に粘着層になり、粘着層がセパレータに向かう側とセパレータから離れる側を有し、スラリーを塗布するプロセスにおいて、水溶性ポリマーがセパレータに粘着するか、又はバインダー中のアクリル酸エステル系共重合体及び/又は水溶性ポリマーの一部がセパレータの隙間に浸入し、セパレータとの粘着を実現することができるため、粘着層がセパレータに粘着し、アクリル酸エステル系共重合体と水溶性ポリマーが乾燥後に粘性がないため、粘着層のセパレータから離れる側に粘性がなく、このようにして、セパレータの巻き上げと巻き戻しが容易になる。 The binder comprises a first polymer containing an acrylic ester copolymer and a second polymer containing a water-soluble polymer. When the binder is applied to the separator, the water-soluble polymer acts as a support to support the first polymer, linking the first polymer to the water-soluble polymer and adhering the first polymer to the separator. Specifically, in the process of applying the binder to the separator, the binder is mixed with water to form a slurry, and the slurry is then applied to the separator. The water-soluble polymer becomes adhesive after contact with water, allowing the water-soluble polymer to adhere to the separator, and the water-soluble polymer can adhere the first polymer (including the acrylic ester copolymer) to the separator. Some of the acrylic ester copolymer and/or water-soluble polymer in the binder penetrates into the gaps in the separator and achieves adhesion to the separator. After the slurry dries, the water evaporates, causing the water-soluble polymer molecules to become entangled with each other, resulting in intermolecular interactions, thereby forming a network structure and allowing the first polymer (including the acrylic ester copolymer) to adhere to the separator. The water-soluble polymer (including the acrylic ester copolymer) acts as a support and link, adhering the first polymer particles to the separator. The slurry layer becomes an adhesive layer after drying. The adhesive layer has a side facing the separator and a side facing away from the separator. During the slurry application process, the water-soluble polymer adheres to the separator, or part of the acrylic ester copolymer and/or water-soluble polymer in the binder penetrates into the gaps in the separator, achieving adhesion to the separator, causing the adhesive layer to adhere to the separator. Because the acrylic ester copolymer and water-soluble polymer are non-viscous after drying, the adhesive layer is non-viscous on the side facing away from the separator, making it easier to roll up and unroll the separator.

正極極片と負極極片と巻き取った後に冷間圧延プロセスを行う場合、バインダーは、優れた粘着力を有し、正極極片と負極極片をセパレータに互いに密接に貼り合わせる。具体的には、冷間圧延後、粘着力は、主にバインダー中のアクリル酸エステル系共重合体と水溶性ポリマーが極片の隙間に浸入することによって引き起こされる機械的インターロック作用により提供され、及びアクリル酸エステル系共重合体の分子間作用力により提供される。従って、本願のバインダーは、セパレータと正極極片及び負極極片との冷間圧延の粘着力を向上させ、電池セルの開口、ソフト電池セルなどの問題を軽減することで、電池セルの硬度を向上させると同時に、当該バインダーのセパレータへの塗布を二次電池に適用することで、二次電池の動的性能を高め、電気化学インピーダンスを低下させ、二次電池の倍率性能及び電池の循環性能を高めることができる。 When the positive and negative electrode pieces are wound and then subjected to a cold-rolling process, the binder has excellent adhesive strength, tightly bonding the positive and negative electrode pieces to the separator. Specifically, after cold-rolling, adhesive strength is provided primarily by the mechanical interlocking effect caused by the acrylic ester copolymer and water-soluble polymer in the binder penetrating into the gaps between the electrode pieces, as well as by the intermolecular interaction of the acrylic ester copolymer. Therefore, the binder of the present application improves the adhesive strength between the separator and the positive and negative electrode pieces during cold-rolling, reducing problems such as opening in battery cells and soft battery cells, thereby improving the hardness of the battery cell. At the same time, applying this binder to the separator in secondary batteries can improve the dynamic performance of the secondary battery, reduce electrochemical impedance, and enhance the rechargeability and cycling performance of the secondary battery.

即ち、水溶性ポリマーが水に溶解した後に粘着性を有し、スラリーがセパレータに塗布し、水溶性ポリマーがセパレータに粘着することができ、バインダー中のアクリル酸エステル系共重合体及び/又は水溶性ポリマーの一部がセパレータの隙間に浸入することで、バインダー中のアクリル酸エステル系共重合体及び水溶性ポリマーがセパレータに粘着することができ、即ち、図3に示すように、粘着層20のセパレータに向かう側21はセパレータ10に粘着する。 That is, the water-soluble polymer becomes adhesive after dissolving in water, and when the slurry is applied to the separator, the water-soluble polymer adheres to the separator. A portion of the acrylic acid ester copolymer and/or water-soluble polymer in the binder penetrates into the gaps in the separator, allowing the acrylic acid ester copolymer and water-soluble polymer in the binder to adhere to the separator. That is, as shown in Figure 3, the side 21 of the adhesive layer 20 facing the separator adheres to the separator 10.

乾燥後、粘着層20のセパレータから離れる側23に粘着性がなく、この場合、セパレータの巻き上げが容易になり、極片を粘着層の表面に設置し、冷間圧延を行うプロセスにおいて、バインダーの一部のアクリル酸エステル系共重合体及び/又は水溶性ポリマーは、セパレータと極片の隙間に更に浸入し、セパレータと極片上の分子と分子間作用力を形成し、バインダーによりセパレータと極片を効果的に粘着する。 After drying, the side 23 of the adhesive layer 20 facing away from the separator is non-adhesive, making it easier to roll up the separator. During the process of placing the pole pieces on the surface of the adhesive layer and cold rolling, some of the acrylic ester copolymer and/or water-soluble polymer in the binder further penetrates into the gaps between the separator and the pole pieces, forming intermolecular forces between the molecules on the separator and the pole pieces, effectively adhering the separator and the pole pieces together through the binder.

一実施例において、第1ポリマーと第2ポリマーとの質量比は1:(0.1~10)、好ましくは1:(0.2~5)である。 In one embodiment, the mass ratio of the first polymer to the second polymer is 1:(0.1-10), preferably 1:(0.2-5).

バインダーは、第1ポリマーと第2ポリマーを含み、第1ポリマーの質量がM1、第2ポリマーの質量がM2、第1ポリマーと第2ポリマーとの質量比がM1:M2であると定義される。 The binder is defined as comprising a first polymer and a second polymer, with the mass of the first polymer being M1, the mass of the second polymer being M2, and the mass ratio of the first polymer to the second polymer being M1:M2.

質量比の試験方法は、バインダーの製造プロセスにおいて、投入した第1ポリマーの質量M1と第2ポリマーの質量M2を記録すると、第1ポリマーと第2ポリマーとの質量比がM1:M2である。 The mass ratio test method is to record the mass M1 of the first polymer and the mass M2 of the second polymer added during the binder manufacturing process, and the mass ratio of the first polymer to the second polymer is M1:M2.

第1ポリマーと第2ポリマーとの質量比を上記範囲に設定することで、粘着層が連続的な網状構造を形成し、第1ポリマーをセパレータに粘着し、室温での粘着層の粘着性の低下を改善することに役立つことができる。 By setting the mass ratio of the first polymer to the second polymer within the above range, the adhesive layer forms a continuous network structure, which adheres the first polymer to the separator and helps to improve the decrease in adhesiveness of the adhesive layer at room temperature.

即ち、第2ポリマーの使用量が少ないほうから多いほうへ変化するプロセスにおいて、粘着層の粘着力は、増加した後に減少する傾向があり、第1ポリマーと第2ポリマーの質量を上記範囲に制御することで、セパレータに適用されるバインダーの粘着力を効果的に向上させる。 In other words, in the process of changing from a smaller amount to a larger amount of the second polymer, the adhesive strength of the adhesive layer tends to increase and then decrease. By controlling the mass of the first polymer and the second polymer within the above range, the adhesive strength of the binder applied to the separator is effectively improved.

上記1:(0.1~10)において、値は、当該範囲の最小値と最大値、及びこの最小値と最大値との間の各値を含む。具体的な例は、実施例におけるポイント値及び1:0.1、1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10など、及び上記の任意の2つのポイント値の間の範囲値を含むが、これらに限定されない。 In the above 1: (0.1 to 10), the value includes the minimum and maximum values of the range, as well as each value between these minimum and maximum values. Specific examples include, but are not limited to, the point values in the examples, as well as 1:0.1, 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:5, 1:6, 1:7, 1:8, 1:9, 1:10, etc., and range values between any two of the above point values.

上記1:(0.2~5)において、値は、当該範囲の最小値と最大値、及びこの最小値と最大値との間の各値を含む。具体的な例は、実施例におけるポイント値及び1:0.2、1:1、1:2、1:3、1:4、1:5など、及び上記の任意の2つのポイント値の間の範囲値を含むが、これらに限定されない。 In the above 1: (0.2 to 5), the value includes the minimum and maximum values of the range, as well as each value between the minimum and maximum values. Specific examples include, but are not limited to, the point values in the examples, as well as 1:0.2, 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:5, etc., and range values between any two of the above point values.

一実施例において、第2ポリマーは、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリ無水マレイン酸、ポリエチレンイミンのうちの1種又は複数種を含む。 In one embodiment, the second polymer comprises one or more of polyacrylamide, polyacrylic acid, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, polymaleic anhydride, and polyethyleneimine.

第2ポリマーは、親水基と一定量の疎水基を含有する上記水溶性ポリマーを含むため、一定の表面活性を有し、一定の程度で水の表面張力を低減し、バインダーの水相中の溶解性と分散性を高めることができ、即ち、セパレータに用いられるスラリーに製造される場合、水溶性ポリマーは、スラリーの粘度とレオロジー特性を制御し、バインダーの分散と懸濁をより良くするために使用される。そして、第2ポリマーは化学反応機能を更に有し(例えば、他の基と反応するカルボキシ基、ヒドロキシ基などを有し)、水溶性ポリマー構造における極性基は、第1ポリマーとセパレータ、極片との間に水素結合を形成することができ、セパレータと極片との粘着力を向上させることができる。 The second polymer contains the water-soluble polymer described above, which contains both hydrophilic groups and a certain amount of hydrophobic groups. This allows it to have a certain degree of surface activity, reduce the surface tension of water to a certain extent, and increase the solubility and dispersibility of the binder in the aqueous phase. That is, when it is made into a slurry for use in a separator, the water-soluble polymer controls the viscosity and rheological properties of the slurry, improving the dispersion and suspension of the binder. The second polymer also has chemically reactive functionality (e.g., carboxyl groups, hydroxyl groups, etc. that react with other groups). The polar groups in the water-soluble polymer structure can form hydrogen bonds between the first polymer and the separator and pole pieces, improving the adhesion between the separator and pole pieces.

一実施例において、バインダーの体積粒径分布Dv50は1μm~15μm、好ましくは、3μm~12μmである。 In one embodiment, the binder has a volume particle size distribution Dv50 of 1 μm to 15 μm, preferably 3 μm to 12 μm.

Dv50に関しては、サンプル粒子において、総体積50%を占める粒子の粒径がこの値よりも大きく、総体積50%を占める別の粒子の粒径がこの値よりも小さい。Dv50は、サンプルのメジアン径を表すことができる。 Dv50 refers to the particle size of the sample particles that make up 50% of the total volume, which is larger than this value, and the particle size of the other particles that make up 50% of the total volume, which is smaller than this value. Dv50 can represent the median diameter of the sample.

バインダーの体積平均粒Dv50は、当該分野で公知の方法を用いて試験することができる。例として、GB/T 19077-2016を参照し、マルバーンレーザー粒度分析装置を使用して特性評価試験を行うことができる。例えば、MalvernのMastersizer-3000などの装置で試験を行う。 The volume average particle size Dv50 of a binder can be tested using methods known in the art. For example, see GB/T 19077-2016, and characterization tests can be performed using a Malvern laser particle size analyzer. For example, testing can be performed using an instrument such as Malvern's Mastersizer-3000.

理論的には、本願におけるバインダーの体積平均粒径Dv50は1μm未満であってもよく、15μmを超えてもよいが、本願のバインダーのセパレータへの適用を考慮すると、バインダーの体積平均粒径Dv50を上記範囲に設定することで、バインダーがセパレータの細孔を塞ぎ、リチウムイオン(リチウムイオン電池を例とし、当然ながら他のタイプの二次電池であってもよい)のセパレータにおける透過性を低下させるという問題を改善し、及びバインダーをセパレータに塗布して厚い塗布層が形成され、後続的に製造された電池のエネルギー密度に影響を与えるという問題を改善する。従って、バインダーの体積粒径分布Dv50は1μm~15μm、好ましくは3μm~12μmである。 Theoretically, the volume average particle diameter Dv50 of the binder in this application may be less than 1 μm or more than 15 μm. However, considering the application of the binder in this application to separators, setting the volume average particle diameter Dv50 of the binder within the above range alleviates the problem of the binder blocking the pores of the separator and reducing the permeability of lithium ions (for lithium ion batteries, for example, but of course other types of secondary batteries may also be used) through the separator, as well as the problem of a thick coating layer being formed when the binder is applied to the separator, which affects the energy density of the subsequently manufactured battery. Therefore, the volume particle diameter distribution Dv50 of the binder is 1 μm to 15 μm, preferably 3 μm to 12 μm.

上記1μm~15μmにおいて、値は、当該範囲の最小値と最大値、及びこの最小値と最大値との間の各値を含む。具体的な例は、実施例におけるポイント値及び1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μmなど、及び上記の任意の2つのポイント値の間の範囲値を含むが、これらに限定されない。 In the above range of 1 μm to 15 μm, the values include the minimum and maximum values of the range, as well as each value between the minimum and maximum values. Specific examples include, but are not limited to, the point values in the examples and 1 μm, 2 μm, 3 μm, 4 μm, 5 μm, 6 μm, 7 μm, 8 μm, 9 μm, 10 μm, 11 μm, 12 μm, 13 μm, 14 μm, 15 μm, etc., as well as range values between any two of the above point values.

上記3μm~12μmにおいて、値は、当該範囲の最小値と最大値、及びこの最小値と最大値との間の各値を含む。具体的な例は、実施例におけるポイント値及び3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μmなど、及び上記の任意の2つのポイント値の間の範囲値を含むが、これらに限定されない。 In the above range of 3 μm to 12 μm, the values include the minimum and maximum values of the range, as well as each value between the minimum and maximum values. Specific examples include, but are not limited to, the point values in the examples and 3 μm, 4 μm, 5 μm, 6 μm, 7 μm, 8 μm, 9 μm, 10 μm, 11 μm, 12 μm, etc., as well as range values between any two of the above point values.

理解できるように、図1と図2に示すように、バインダー粒子は、第1ポリマーの一次粒子と第2ポリマーの一次粒子を含む二次粒子であり、このようにして、第2ポリマーは、その中で骨格として、バインダースラリーをセパレータに塗布する場合、第2ポリマーは、第1ポリマーを支持及び連結する作用を果たし、第1ポリマーをセパレータに粘着し、スラリーが乾燥して粘着層を形成した後、当該粘着層は、セパレータに粘着することができるが、粘着層のセパレータから離れる側に粘着力がないため、セパレータの巻き上げと巻き戻しが容易になり、セパレータを正極極片と負極極片と巻き取った後に冷間圧延プロセスを行う場合、押し出された後、第1ポリマーと第2ポリマーが力を受けて変形し、セパレータ、極片の隙間に浸入することで、粘着効果を実現することができる。 As can be seen from Figures 1 and 2, the binder particles are secondary particles comprising primary particles of a first polymer and primary particles of a second polymer. Thus, the second polymer acts as the skeleton within the binder slurry. When the binder slurry is applied to the separator, the second polymer acts to support and connect the first polymer, adhering the first polymer to the separator. After the slurry dries to form an adhesive layer, the adhesive layer adheres to the separator. However, since the side of the adhesive layer away from the separator has no adhesive strength, the separator can be easily wound up and unwound. When the separator is wound with the positive and negative electrode pieces and then subjected to a cold rolling process, the first and second polymers are deformed by force after being extruded and penetrate into the gaps between the separator and the electrode pieces, thereby achieving an adhesive effect.

一実施例において、バインダーの形状は球状を含む。 In one embodiment, the shape of the binder includes a spherical shape.

理論的には、本願におけるバインダーの形状については限定されず、例えば球状、棒状などであってもよく、球状のため、スラリーを撹拌するプロセスにおいて均一に分散し、均一に塗布することに役立つことを考慮すると、好ましくは球状を含む。 Theoretically, there is no limitation on the shape of the binder in this application, and it may be, for example, spherical or rod-shaped. Considering that a spherical shape helps to uniformly disperse and coat the slurry during the stirring process, a spherical shape is preferred.

一実施例において、第1ポリマーは、アクリル酸エステル系モノマーを含み、アクリル酸エステル系モノマーの構造は、
を含み、 ここで、R1は、水素原子又は1~12個の炭素原子を含むアルキル基であり、R2は、1~12個の炭素原子を含むアルキル基である。
In one embodiment, the first polymer comprises an acrylate ester monomer, and the structure of the acrylate ester monomer is:
wherein R1 is a hydrogen atom or an alkyl group containing 1 to 12 carbon atoms, and R2 is an alkyl group containing 1 to 12 carbon atoms.

アクリル酸エステル系モノマーには、ポリマーの抗膨潤能力を高めることができ、分子セグメントのうちの柔軟なモノマーセグメントとしてポリマーのガラス転移温度を調節でき、バインダーの使用時の柔軟性を改善でき、良好な粘着作用を発揮することに役立つ、不飽和エステル基が含まれる。 Acrylate ester monomers contain unsaturated ester groups, which can enhance the polymer's anti-swelling ability, adjust the polymer's glass transition temperature as a flexible monomer segment within the molecular segment, improve the binder's flexibility during use, and help demonstrate good adhesive properties.

一実施例において、アクリル酸エステル系モノマーは、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸sec-ブチル、アクリル酸tert-ブチル、アクリル酸n-プロピル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸-2-エチルヘキシル、アクリル酸-2-ヒドロキシエチル、アクリル酸-2-ヒドロキシプロピル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n-ブチル、メタクリル酸-2-エチルヘキシル、メタクリル酸イソボルニル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸-2-ヒドロキシエチル、メタクリル酸-2-ヒドロキシプロピルの1種又は複数種を含む。 In one embodiment, the acrylic acid ester monomer includes one or more of methyl acrylate, ethyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, sec-butyl acrylate, tert-butyl acrylate, n-propyl acrylate, cyclohexyl acrylate, lauryl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-butyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, isobornyl methacrylate, lauryl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, and 2-hydroxypropyl methacrylate.

理論的には、本願は、アクリル酸エステル系モノマーに上記構造が含まればよく、アクリル酸エステル系モノマーの種類を限定せず、即ち、アクリル酸エステル系モノマーは、以上に列挙された物質及び本願において列挙されていない物質を含む。 In theory, the present application does not limit the type of acrylic ester monomer as long as it contains the above structure; in other words, acrylic ester monomers include the substances listed above as well as substances not listed in the present application.

上記の何れか1種又は複数種のアクリル酸エステル系モノマーを使用することで、ポリマーのガラス転移温度を調節し、ポリマーの抗膨潤能力を高めることができる。 By using one or more of the above acrylic acid ester monomers, the glass transition temperature of the polymer can be adjusted and the anti-swelling ability of the polymer can be enhanced.

一実施例において、第1ポリマーは、アクリロニトリル系モノマーを含み、アクリロニトリル系モノマーの構造は、
を含み、 ここで、R3は、水素原子又は1~6個の炭素原子を含むアルキル基である。
In one embodiment, the first polymer comprises an acrylonitrile-based monomer, and the structure of the acrylonitrile-based monomer is:
wherein R3 is a hydrogen atom or an alkyl group containing 1 to 6 carbon atoms.

アクリロニトリル系モノマーの構造に不飽和シアノ基を有することで、イオン導電率を高め、粘着性を向上させることに役立つ。 The presence of an unsaturated cyano group in the structure of the acrylonitrile monomer helps to increase ionic conductivity and improve adhesion.

一実施例において、アクリロニトリル系モノマーは、アクリロニトリル、メタクリロニトリルのうちの1種又は複数種を含む。 In one embodiment, the acrylonitrile-based monomer includes one or more of acrylonitrile and methacrylonitrile.

理論的には、本願は、アクリロニトリル系モノマーに上記構造が含まればよく、アクリロニトリル系モノマーの種類を限定せず、即ち、アクリロニトリル系モノマーは、以上に列挙された物質及び本願において列挙されていない物質を含む。 Theoretically, the present application does not limit the type of acrylonitrile-based monomer as long as it contains the above structure; in other words, acrylonitrile-based monomers include the substances listed above as well as substances not listed in the present application.

上記の何れか1種又は複数種のアクリロニトリル系モノマーを使用することで、バインダーのイオン導電率を高めることができる。 By using one or more of the above acrylonitrile-based monomers, the ionic conductivity of the binder can be increased.

一実施例において、第1ポリマーは、アクリルアミド系モノマーを含み、アクリルアミド系モノマーの構造は、
を含み、 ここで、R4は、水素原子又は1~6個の炭素原子を含むアルキル基であり、R5は、水素原子、ヒドロキシ基で置換された1~6個の炭素原子を含むアルキル基又は1~6個の炭素原子のアルコキシ基である。
In one embodiment, the first polymer comprises an acrylamide-based monomer, and the structure of the acrylamide-based monomer is:
wherein R4 is a hydrogen atom or an alkyl group containing 1 to 6 carbon atoms, and R5 is a hydrogen atom, an alkyl group containing 1 to 6 carbon atoms substituted with a hydroxy group, or an alkoxy group of 1 to 6 carbon atoms.

第3単位は、架橋作用を果たすと同時に比較的高い粘着性を有する不飽和アミド基を含む。 The third unit contains an unsaturated amide group that acts as a crosslinker and also has relatively high adhesion.

一実施例において、アクリルアミド系モノマーは、アクリルアミド、N-メチロールアクリルアミド及びN-ブトキシメタクリルアミドのうちの1種又は複数種を含む。 In one embodiment, the acrylamide-based monomer includes one or more of acrylamide, N-methylolacrylamide, and N-butoxymethacrylamide.

理論的には、本願は、アクリルアミド系モノマーに上記構造が含まればよく、アクリルアミド系モノマーの種類を限定せず、即ち、アクリルアミド系モノマーは、以上に列挙された物質及び本願において列挙されていない物質を含む。 Theoretically, the present application does not limit the type of acrylamide-based monomer as long as it contains the above structure; that is, acrylamide-based monomers include the substances listed above as well as substances not listed in the present application.

上記の何れか1種又は複数種のアクリルアミド系モノマーを使用することで、ポリマーの分子量を調節するために、分子量を調節する作用を果たすことができ、バインダーの分子量を一定の範囲内にすることで、粘着性の向上に役立つ。 The use of one or more of the above acrylamide-based monomers can adjust the molecular weight of the polymer, thereby controlling the molecular weight of the polymer. Keeping the molecular weight of the binder within a certain range helps improve adhesion.

理解できるように、第1ポリマーの構成モノマーには、上記の3種類のモノマーのうちの1種、2種又は3種を含むことができるが、具体的に限定されない。理解できるように、3種類のモノマーを同時に使用して第1ポリマーを製造する場合、第1ポリマーの粘着性がより優れる。 As can be appreciated, the constituent monomers of the first polymer can include, but are not limited to, one, two, or three of the three types of monomers described above. As can be appreciated, when the first polymer is produced using three types of monomers simultaneously, the adhesion of the first polymer is superior.

一般的に使用されるポリフッ化ビニリデン系バインダーは、粘着効果をより良く発揮するために、熱間圧延プロセスが必要である。生産速度が向上し、エネルギーが節約されるにつれて、熱間圧延プロセスは、徐々に冷間圧延プロセスに置き換えられる。電池セルは、巻き取られた後に冷間圧延プロセスが行われ、従来のポリフッ化ビニリデンは、結晶度が50%程度のホモポリマーであるため、セパレータと正極極片及び負極極片との粘着力が不十分であり、従来のポリアクリル酸エステルバインダーは、冷間圧延時の粘着力の要件を満たさないため、電池セルの開口やソフト電池セルなどの問題が頻繁に発生すると同時に、電解液の浸潤性が低く、二次電池のセパレータへの塗布性能の要件を満たすことができない。 Commonly used polyvinylidene fluoride binders require a hot rolling process to achieve better adhesion. As production speeds improve and energy savings increase, the hot rolling process is gradually being replaced by a cold rolling process. Battery cells are rolled up and then cold rolled. Conventional polyvinylidene fluoride is a homopolymer with a crystallinity of around 50%, resulting in insufficient adhesion between the separator and the positive and negative electrode pieces. Conventional polyacrylic ester binders do not meet the adhesive strength requirements during cold rolling, frequently resulting in problems such as opening of battery cells and soft battery cells. At the same time, their poor electrolyte infiltration makes them unable to meet the coating performance requirements for secondary battery separators.

バインダーは、上記のモノマーを使用して製造されたアクリル酸エステル系共重合体及び水溶性ポリマーを含み、それにより、バインダーは、比較的高いい粘着性を有する。 The binder contains an acrylic ester copolymer and a water-soluble polymer produced using the above-mentioned monomers, which gives the binder relatively high adhesion.

一実施例において、第1ポリマーは、アクリル酸エステル系モノマー、アクリロニトリル系モノマー及びアクリルアミド系モノマーを含み、アクリル酸エステル系モノマー、アクリロニトリル系モノマー及びアクリルアミド系モノマーの質量比の範囲値は100:(1~80):(1~20)、好ましくは100:(20~60):(5~15)である。 In one embodiment, the first polymer contains an acrylic acid ester-based monomer, an acrylonitrile-based monomer, and an acrylamide-based monomer, and the mass ratio of the acrylic acid ester-based monomer, the acrylonitrile-based monomer, and the acrylamide-based monomer is in the range of 100:(1-80):(1-20), preferably 100:(20-60):(5-15).

第1ポリマーの総合的な性能を高めるために、第1ポリマーは、アクリル酸エステル系モノマー、アクリロニトリル系モノマー及びアクリルアミド系モノマーを含み、アクリル酸エステル系モノマー、アクリロニトリル系モノマー及びアクリルアミド系モノマーの質量比の範囲値は100:(1~80):(1~20)、好ましくは100:(20~60):(5~15)である場合、粘着効果に優れる。 To improve the overall performance of the first polymer, the first polymer contains an acrylic acid ester monomer, an acrylonitrile monomer, and an acrylamide monomer. When the mass ratio of the acrylic acid ester monomer, the acrylonitrile monomer, and the acrylamide monomer is in the range of 100:(1-80):(1-20), preferably 100:(20-60):(5-15), excellent adhesive properties are achieved.

上記100:(1~80):(1~20)において、値は、当該範囲の最小値と最大値、及びこの最小値と最大値との間の各値を含む。具体的な例は、実施例におけるポイント値及び100:1:1、100:10:1、100:30:1、100:50:1、100:80:1、100:10:5、100:10:10、100:10:20、100:30:10、100:30:20、100:50:20、100:80:20など、及び上記の任意の2つのポイント値の間の範囲値を含むが、これらに限定されない。 In the above 100: (1-80): (1-20) range, the values include the minimum and maximum values of the range, as well as each value between the minimum and maximum values. Specific examples include, but are not limited to, the point values in the examples, as well as 100:1:1, 100:10:1, 100:30:1, 100:50:1, 100:80:1, 100:10:5, 100:10:10, 100:10:20, 100:30:10, 100:30:20, 100:50:20, 100:80:20, etc., and range values between any two of the above point values.

上記100:(20~60):(5~15)において、値は、当該範囲の最小値と最大値、及びこの最小値と最大値との間の各値を含む。具体的な例は、実施例におけるポイント値及び100:20:5、100:30:10、100:60:15など、及び上記の任意の2つのポイント値の間の範囲値を含むが、これらに限定されない。 In the above 100: (20-60): (5-15) range, the values include the minimum and maximum values of the range, as well as each value between the minimum and maximum values. Specific examples include, but are not limited to, the point values in the examples, as well as range values between any two of the above point values, such as 100:20:5, 100:30:10, 100:60:15, etc.

本願は、二次電池用バインダーの製造方法を更に提供しており、水、乳化剤、開始剤、第1ポリマーの構成モノマーを共混合して撹拌し、加熱して反応させ、第1ポリマー乳濁液を得ることと、 The present application also provides a method for producing a binder for a secondary battery, which includes co-mixing water, an emulsifier, an initiator, and constituent monomers of a first polymer, stirring the mixture, and heating the mixture to react with each other to obtain a first polymer emulsion;

第1ポリマー乳濁液と第2ポリマーを混合して撹拌し、噴霧乾燥によりバインダーを得ることと、を含む。 The method includes mixing and stirring the first polymer emulsion and the second polymer, and then spray-drying the mixture to obtain a binder.

本願は、乳濁液重合の方法により第1ポリマー乳濁液を得て、噴霧乾燥の方法によりバインダーを得る。 In this application, a first polymer emulsion is obtained by emulsion polymerization, and a binder is obtained by spray drying.

乳濁液重合に関しては、乳濁液重合は、モノマーが乳化剤と機械的撹拌によって、モノマーを水に分散して乳濁液を形成し、更に開始剤を加えてモノマーの重合を開始することである。 Regarding emulsion polymerization, emulsion polymerization is the process in which monomers are dispersed in water with an emulsifier through mechanical agitation to form an emulsion, and then an initiator is added to start the polymerization of the monomers.

乳化剤に関しては、乳化剤は、互いに相溶しない油と水を分層しにくい乳濁液に変換できる物質である。乳化剤は通常、親水性極性基と疎水性(親油性)非極性基の両方の性質を持つ界面活性剤である。 Regarding emulsifiers, they are substances that can convert incompatible oil and water into an emulsion that is difficult to separate. Emulsifiers are usually surfactants that have both hydrophilic polar groups and hydrophobic (lipophilic) non-polar groups.

開始剤に関しては、開始剤は、モノマーの重合反応を開始できる物質である。例えば、フリーラジカル開始剤は、熱を受けてフリーラジカル(即ち、一次フリーラジカル)に分解されやすい化合物を指し、オレフィン、ジエン系モノマーのフリーラジカル重合と共重合反応を開始するために使用できる。 Regarding initiators, an initiator is a substance that can initiate the polymerization reaction of monomers. For example, a free radical initiator refers to a compound that readily decomposes into free radicals (i.e., primary free radicals) when exposed to heat, and can be used to initiate the free radical polymerization and copolymerization of olefin and diene monomers.

水、乳化剤、開始剤、ポリマーの構成モノマーを共混合して撹拌し、水と乳化剤を撹拌して分散した後に乳濁液を形成し、即ち乳化剤は水相中にミセルを形成し、ミセルの大部分にモノマーが可溶化され、加熱の条件で開始剤は、ミセルの内部にモノマーの重合を開始し、乳濁液を得る。 Water, emulsifier, initiator, and polymer constituent monomers are mixed together and stirred. After the water and emulsifier are stirred and dispersed, an emulsion is formed; that is, the emulsifier forms micelles in the aqueous phase, and the monomers are solubilized in most of the micelles. When heated, the initiator starts polymerization of the monomers inside the micelles, resulting in an emulsion.

噴霧乾燥に関しては、機械的作用により、乾燥を必要とする材料(第1ポリマー乳濁液と第2ポリマーの混合物)を非常に細かい霧のような微粒子に分散し(水分の蒸発面積を増やし、乾燥プロセスを加速し)熱空気と接触させ、ほとんどの水分を瞬時に除去し、材料中の固体物質を粉末に乾燥する。 With spray drying, the material requiring drying (a mixture of a first polymer emulsion and a second polymer) is dispersed through mechanical action into very fine, mist-like particles (increasing the surface area for water evaporation and accelerating the drying process) and then exposed to hot air, which instantly removes most of the water and dries the solids in the material into a powder.

噴霧乾燥プロセスによって、第1ポリマーと第2ポリマーを含むバインダーを得る。 A binder comprising the first polymer and the second polymer is obtained through a spray drying process.

本願の実施例は、上記の二次電池用バインダー又は上記に記載の二次電池用バインダーの製造方法により製造されたバインダーを含むセパレータを更に提供する。バインダーに上記の全ての実施例の全ての技術的解決手段が使用されるため、少なくとも上記実施例の技術的解決手段によりもたらされた全ての有益な効果を有し、ここで詳細な説明を省略する。 An embodiment of the present application further provides a separator containing the above-described secondary battery binder or a binder manufactured by the above-described method for manufacturing a secondary battery binder. Since all of the technical solutions of all of the above-described embodiments are used in the binder, the separator has at least all of the beneficial effects provided by the technical solutions of the above-described embodiments, and detailed descriptions thereof will be omitted here.

セパレータに上記バインダーが塗布されることで、極片とバインダーとの間の粘着性能を高め、従来の電池セルの予備冷間圧延プロセスの開口問題を改善することができる。 By applying the above binder to the separator, the adhesion performance between the pole pieces and the binder can be improved, improving the opening problem that occurs in the conventional battery cell pre-cold rolling process.

本願の実施例は、上記に記載のセパレータを含む電池単体を更に提供する。セパレータに上記の全ての実施例の全ての技術的解決手段が使用されるため、少なくとも上記実施例の技術的解決手段によりもたらされた全ての有益な効果を有し、ここで詳細な説明を省略する。 An embodiment of the present application further provides a battery unit including the separator described above. Since all of the technical solutions of all of the above embodiments are used in the separator, the battery unit has at least all of the beneficial effects provided by the technical solutions of the above embodiments, and detailed descriptions thereof will be omitted here.

上記セパレータを電池単体に適用することで、電池単体の大型治具循環性能を高めることができる。 By applying the above separator to a single battery, the large jig circulation performance of the single battery can be improved.

本願の実施例は、上記電池単体を含む電池を更に提供する。電池単体に上記の全ての実施例の全ての技術的解決手段が使用されるため、少なくとも上記実施例の技術的解決手段によりもたらされた全ての有益な効果を有し、ここで詳細な説明を省略する。 An embodiment of the present application further provides a battery including the above-described battery unit. Since all of the technical solutions of all of the above-described embodiments are used in the battery unit, it has at least all of the beneficial effects provided by the technical solutions of the above-described embodiments, and detailed descriptions thereof will be omitted here.

電池は、電池モジュール及び電池パックを含む。 The battery includes a battery module and a battery pack.

本願の実施例は、上記電池単体又は上記電池を含む電気装置を更に提供する。電池単体又は電池に上記の全ての実施例の全ての技術的解決手段が使用されるため、少なくとも上記実施例の技術的解決手段によりもたらされた全ての有益な効果を有し、ここで詳細な説明を省略する。 Embodiments of the present application further provide the above-described battery alone or an electrical device including the above-described battery. Since all of the technical solutions of all of the above-described embodiments are used in the battery alone or the battery, it has at least all of the beneficial effects provided by the technical solutions of the above-described embodiments, and detailed descriptions thereof will be omitted here.

また、以下に図面を適切に参照しながら、本願の電極アセンブリ、電池単体、電池及び電気装置を説明する。 The electrode assembly, battery unit, battery, and electrical device of the present application will be described below with appropriate reference to the drawings.

本願の一実施形態において、電極アセンブリを提供する。 In one embodiment of the present application, an electrode assembly is provided.

一般的には、電極アセンブリは、正極極片、負極極片、電解質及びセパレータを含む。電池の充放電プロセスにおいて、活性イオンは、正極極片と負極極片との間で往復して挿入及び抽出される。電解質は、正極極片と負極極片との間でイオンを伝導する作用を果たす。セパレータは、正極極片と負極極片との間に設置され、主に正極と負極の短絡を防止する作用を果たし、同時にイオンを通過させることができる。セパレータは、本願に記載の改良されたセパレータである。 Typically, an electrode assembly includes a positive electrode piece, a negative electrode piece, an electrolyte, and a separator. During the charge/discharge process of the battery, active ions are inserted and extracted back and forth between the positive electrode piece and the negative electrode piece. The electrolyte functions to conduct ions between the positive electrode piece and the negative electrode piece. The separator, located between the positive electrode piece and the negative electrode piece, primarily functions to prevent short-circuiting between the positive electrode and the negative electrode piece while allowing ions to pass through. The separator is the improved separator described in this application.

正極極片は、正極集電体及び正極集電体の少なくとも1つの表面に設置された正極膜層を含む。 The positive electrode piece includes a positive electrode current collector and a positive electrode film layer disposed on at least one surface of the positive electrode current collector.

例として、正極集電体は、それ自体の厚さ方向において対向する2つの表面を有し、正極膜層は、正極集電体の対向する2つの表面のうちの何れか1つ又は両方に設置されている。 For example, the positive electrode current collector has two opposing surfaces in its thickness direction, and the positive electrode film layer is disposed on one or both of the two opposing surfaces of the positive electrode current collector.

幾つかの実施形態において、正極集電体は、金属箔片又は複合集電体を用いることができる。例えば、金属箔片としてアルミニウム箔を用いることができる。複合集電体は、高分子材料基層及び高分子材料基層の少なくとも1つの表面に形成された金属層を含むことができる。複合集電体は、金属材料(アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ニッケル合金、チタン、チタン合金、銀、銀合金など)を高分子材料基材(ポリプロピレン(PP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリスチレン(PS)、ポリエチレン(PE)などの基材)に形成することによって形成することができる。 In some embodiments, the positive electrode current collector may be a metal foil piece or a composite current collector. For example, aluminum foil may be used as the metal foil piece. The composite current collector may include a polymeric material base layer and a metal layer formed on at least one surface of the polymeric material base layer. The composite current collector may be formed by forming a metal material (such as aluminum, aluminum alloy, nickel, nickel alloy, titanium, titanium alloy, silver, or silver alloy) on a polymeric material substrate (such as polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), polystyrene (PS), or polyethylene (PE)).

幾つかの実施形態において、電極アセンブリがリチウムイオン電池である場合、正極活性材料は、当該分野で公知のリチウムイオン電池として使用される正極活性材料を用いることができる。例として、正極活性材料は、オリビン構造を有するリチウム含有リン酸塩、リチウム遷移金属酸化物及びそれぞれの変性化合物のうちの少なくとも1種を含むことができる。しかし、本願は、これらの材料に限定されず、電池の正極活性材料として使用できる他の従来の材料を用いることもできる。これらの正極活性材料は、単独で1種を使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。ここで、リチウム遷移金属酸化物の例は、コバルト酸リチウム(LiCoOなど)、ニッケル酸リチウム(LiNiOなど)、マンガン酸リチウム(LiMnO、LiMnなど)、リチウムニッケルコバルト酸化物、リチウムマンガンコバルト酸化物、リチウムニッケルマンガン酸化物、リチウムニッケルコバルトマンガン酸化物(LiNi1/3Co1/3Mn1/3(NCM333とも略称)、LiNi0.5Co0.2Mn0.3(NCM523とも略称)、LiNi0.5Co0.25Mn0.25(NCM211とも略称)、LiNi0.6Co0.2Mn0.2(NCM622とも略称)、LiNi0.8Co0.1Mn0.1(NCM811とも略称)など、リチウムニッケルコバルトアルミニウム酸化物(LiNi0.85Co0.15Al0.05など)及びそれらの変性化合物などのうちの少なくとも1種を含むことができるが、これらに限定されない。オリビン構造を有するリチウム含有リン酸塩の例は、リン酸鉄リチウム(LiFePO(LFPとも略称)など)、リン酸鉄リチウムと炭素の複合材料、リン酸マンガンリチウム(LiMnPOなど)、リン酸マンガンリチウムと炭素の複合材料、リン酸マンガン鉄リチウム、リン酸マンガン鉄リチウムと炭素の複合材料のうちの少なくとも1種を含むことができるが、これらに限定されない。 In some embodiments, when the electrode assembly is a lithium-ion battery, the positive electrode active material can be a positive electrode active material known in the art for use in lithium-ion batteries. For example, the positive electrode active material can include at least one of a lithium-containing phosphate having an olivine structure, a lithium transition metal oxide, and a modified compound thereof. However, the present application is not limited to these materials, and other conventional materials that can be used as positive electrode active materials for batteries can also be used. These positive electrode active materials can be used alone or in combination. Here, examples of lithium transition metal oxides include lithium cobalt oxide (LiCoO 2 , etc.), lithium nickel oxide (LiNiO 2 , etc.), lithium manganese oxide (LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , etc.), lithium nickel cobalt oxide, lithium manganese cobalt oxide, lithium nickel manganese oxide, and lithium nickel cobalt manganese oxide (LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 (also abbreviated as NCM 333 ), LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 (also abbreviated as NCM 523 ), LiNi 0.5 Co 0.25 Mn 0.25 O 2 (also abbreviated as NCM 211 ), and LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 (NCM Examples of the lithium- containing phosphate having an olivine structure include, but are not limited to, at least one of lithium iron phosphate ( LiFePO4 (also abbreviated as LFP ) ), lithium iron phosphate and carbon composite, lithium manganese phosphate ( LiMnPO4 ) , lithium manganese phosphate and carbon composite, lithium manganese iron phosphate, and lithium manganese iron phosphate and carbon composite.

幾つかの実施形態において、正極膜層は、選択的にバインダーを更に含む。例として、バインダーは、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、フッ化ビニリデン-テトラフルオロエチレン-プロピレン三元共重合体、フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン-テトラフルオロエチレン三元共重合体、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体及びフッ素化アクリレート樹脂のうちの少なくとも1種を含むことができる。 In some embodiments, the positive electrode membrane layer optionally further includes a binder. For example, the binder may include at least one of polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene-propylene terpolymer, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene terpolymer, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, and fluorinated acrylate resin.

幾つかの実施形態において、正極膜層は、選択的に導電剤を更に含む。例として、導電剤は、超電導カーボン、アセチレンブラック、カーボンブラック、ケッチェンブラック、カーボンドット、カーボンナノチューブ、グラフェン及びカーボンナノファイバーのうちの少なくとも1種を含むことができる。 In some embodiments, the positive electrode film layer optionally further comprises a conductive agent. For example, the conductive agent may include at least one of superconducting carbon, acetylene black, carbon black, ketjen black, carbon dots, carbon nanotubes, graphene, and carbon nanofibers.

幾つかの実施形態において、以下の方法により正極極片を製造することができる。正極活性材料、導電剤、バインダー及び任意の他の成分など、正極極片を製造するための上記の成分を溶媒(例えば、N-メチルピロリドン)に分散し、正極スラリーを形成し、正極スラリーを正極集電体に塗布し、乾燥、冷間圧延などのプロセスを経た後、正極極片を得ることができる。 In some embodiments, positive electrode pieces can be manufactured by the following method: The above-mentioned components for manufacturing positive electrode pieces, such as the positive electrode active material, conductive agent, binder, and any other components, are dispersed in a solvent (e.g., N-methylpyrrolidone) to form a positive electrode slurry. The positive electrode slurry is then applied to a positive electrode current collector, and after processes such as drying and cold rolling, the positive electrode pieces can be obtained.

負極極片は、負極集電体及び負極集電体の少なくとも1つの表面に設置された負極膜層を含み、負極膜層は負極活性材料を含む。 The negative electrode piece includes a negative electrode current collector and a negative electrode film layer disposed on at least one surface of the negative electrode current collector, the negative electrode film layer including a negative electrode active material.

例として、負極集電体は、それ自体の厚さ方向において対向する2つの表面を有し、負極膜層は、負極集電体の対向する2つの表面のうちの何れか1つ又は両方に設置されている。 For example, the negative electrode current collector has two opposing surfaces in its thickness direction, and the negative electrode film layer is disposed on one or both of the two opposing surfaces of the negative electrode current collector.

幾つかの実施形態において、負極集電体は、金属箔片又は複合集電体を用いることができる。例えば、金属箔片として銅箔を用いることができる。複合集電体は、高分子材料基層及び高分子材料基材の少なくとも1つの表面に形成された金属層を含むことができる。複合集電体は、金属材料(銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金、チタン、チタン合金、銀、銀合金など)を高分子材料基材(ポリプロピレン(PP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリスチレン(PS)、ポリエチレン(PE)などの基材)に形成することによって形成することができる。 In some embodiments, the negative electrode current collector may be a metal foil piece or a composite current collector. For example, copper foil may be used as the metal foil piece. The composite current collector may include a polymeric material base layer and a metal layer formed on at least one surface of the polymeric material substrate. The composite current collector may be formed by forming a metal material (such as copper, copper alloy, nickel, nickel alloy, titanium, titanium alloy, silver, or silver alloy) on a polymeric material substrate (such as polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), polystyrene (PS), or polyethylene (PE)).

幾つかの実施形態において、負極活性材料は、当該分野で公知の電池として使用される負極活性材料を用いることができる。例として、負極活性材料は、人造黒鉛、天然黒鉛、ソフトカーボン、ハードカーボン、シリコン系材料、錫系材料及びチタン酸リチウムなどのうちの少なくとも1種を含むことができる。シリコン系材料は、単体ケイ素、酸化ケイ素化合物、ケイ素炭素複合物、ケイ素窒素複合物及び珪素合金のうちの少なくとも1種を含むことができる。錫系材料は、単体錫、酸化錫化合物及び錫合金のうちの少なくとも1種を含むことができる。しかし、本願は、これらの材料に限定されず、電池の負極活性材料として使用できる他の従来の材料を用いることもできる。これらの負極活性材料は、単独で1種を使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。 In some embodiments, the negative electrode active material may be a negative electrode active material known in the art and used in batteries. For example, the negative electrode active material may include at least one of artificial graphite, natural graphite, soft carbon, hard carbon, silicon-based materials, tin-based materials, and lithium titanate. Silicon-based materials may include at least one of elemental silicon, silicon oxide compounds, silicon carbon composites, silicon nitrogen composites, and silicon alloys. Tin-based materials may include at least one of elemental tin, tin oxide compounds, and tin alloys. However, the present application is not limited to these materials, and other conventional materials that can be used as negative electrode active materials in batteries may also be used. These negative electrode active materials may be used alone or in combination of two or more.

幾つかの実施形態において、負極膜層は、選択的にバインダーを更に含む。バインダーは、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)、ポリアクリル酸(PAA)、ポリアクリル酸ナトリウム(PAAS)、ポリアクリルアミド(PAM)、ポリビニルアルコール(PVA)、アルギン酸ナトリウム(SA)、ポリメタクリル酸(PMAA)及びカルボキシメチルキトサン(CMCS)のうちの少なくとも1種を含むことができる。 In some embodiments, the negative electrode film layer optionally further includes a binder. The binder may include at least one of styrene butadiene rubber (SBR), polyacrylic acid (PAA), sodium polyacrylate (PAAS), polyacrylamide (PAM), polyvinyl alcohol (PVA), sodium alginate (SA), polymethacrylic acid (PMAA), and carboxymethyl chitosan (CMCS).

幾つかの実施形態において、負極膜層は、選択的に導電剤を更に含む。導電剤は、超電導カーボン、アセチレンブラック、カーボンブラック、ケッチェンブラック、カーボンドット、カーボンナノチューブ、グラフェン及カーボンナノファイバーのうちの少なくとも1種を含むことができる。 In some embodiments, the negative electrode film layer optionally further comprises a conductive agent. The conductive agent may include at least one of superconducting carbon, acetylene black, carbon black, ketjen black, carbon dots, carbon nanotubes, graphene, and carbon nanofibers.

幾つかの実施形態において、負極膜層は、選択的に、増粘剤(例えば、カルボキシメチルセルロースナトリウム(CMC-Na))などの、他の助剤を更に含む。 In some embodiments, the negative electrode membrane layer optionally further contains other additives, such as a thickener (e.g., sodium carboxymethylcellulose (CMC-Na)).

幾つかの実施形態において、以下の方法により負極極片を製造することができる。負極極片を製造するための上記成分、例えば負極活性材料、導電剤、バインダー及び任意の他の成分を溶媒(例えば、脱イオン水)に分散し、負極スラリーを形成し、負極スラリーを負極集電体に塗布し、乾燥、冷間圧延などのプロセスを経た後に負極極片を得ることができる。 In some embodiments, negative electrode pieces can be manufactured by the following method: The components for manufacturing the negative electrode pieces, such as the negative electrode active material, conductive agent, binder, and any other components, are dispersed in a solvent (e.g., deionized water) to form a negative electrode slurry, which is then applied to a negative electrode current collector, and the negative electrode pieces can be obtained after processes such as drying and cold rolling.

電解質は、正極極片と負極極片との間にイオンを伝導する作用を果たす。本願は、電解質の種類に対して具体的に制限されず、必要に応じて選択することができる。 The electrolyte serves to conduct ions between the positive and negative electrode pieces. This application is not specifically limited to the type of electrolyte, and it can be selected as needed.

幾つかの実施形態において、電解質は電解液を使用する。電解液は、電解質塩及び溶媒を含む。 In some embodiments, the electrolyte is an electrolytic solution. The electrolytic solution includes an electrolyte salt and a solvent.

幾つかの実施形態において、電解質塩は、ヘキサフルオロリン酸リチウム、テトラフルオロホウ酸リチウム、過塩素酸リチウム、ヘキサフルオロヒ酸リチウム、ビスフルオロスルホニルイミドリチウム、ビストリフルオロメタンスルホニルイミドリチウム、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム、ジフルオロリン酸リチウム、ジフルオロシュウ酸ホウ酸リチウム、ジオキサル酸ホウ酸リチウム、ジフルオロジオキサル酸リン酸リチウム及びテトラフルオロシュウ酸リン酸リチウムのうちの少なくとも1種を含むことができる。 In some embodiments, the electrolyte salt may include at least one of lithium hexafluorophosphate, lithium tetrafluoroborate, lithium perchlorate, lithium hexafluoroarsenate, lithium bisfluorosulfonylimide, lithium bistrifluoromethanesulfonylimide, lithium trifluoromethanesulfonate, lithium difluorophosphate, lithium difluorooxalate borate, lithium dioxalate borate, lithium difluorodioxalate phosphate, and lithium tetrafluorooxalate phosphate.

幾つかの実施形態において、溶媒は、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、ブチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、ギ酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、酪酸メチル、酪酸エチル、1,4-ブチロラクトン、スルホラン、ジメチルスルホン、メチルエチルスルホン及びジエチルスルホンのうちの少なくとも1種を含むことができる。 In some embodiments, the solvent may include at least one of ethylene carbonate, propylene carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, dipropyl carbonate, methyl propyl carbonate, ethyl propyl carbonate, butylene carbonate, fluoroethylene carbonate, methyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, methyl butyrate, ethyl butyrate, 1,4-butyrolactone, sulfolane, dimethyl sulfone, methyl ethyl sulfone, and diethyl sulfone.

幾つかの実施形態において、電解液は、選択的に添加剤を更に含むことができる。例えば、添加剤は、負極成膜添加剤、正極成膜添加剤を含むことができるし、電池の過充電性能を改善する添加剤、電池の高温又は低温性能を改善する添加剤など、電池の特定の性能を改善できる添加剤を更に含むこともできる。 In some embodiments, the electrolyte solution can optionally further contain additives. For example, the additives can include a negative electrode film-forming additive, a positive electrode film-forming additive, or an additive that can improve specific battery performance, such as an additive that improves the battery's overcharge performance or an additive that improves the battery's high-temperature or low-temperature performance.

幾つかの実施形態において、電極アセンブリにセパレータがさらに含まれる。本願は、セパレータの種類に対して、特に制限されず、良好な化学的安定性及び機械的安定性を有する任意の公知の多孔質構造セパレータを選択することができる。 In some embodiments, the electrode assembly further includes a separator. The present application is not particularly limited by the type of separator, and any known porous separator with good chemical and mechanical stability can be selected.

幾つかの実施形態において、セパレータの材質は、ガラス繊維、不織布、ポリエチレン、ポリプロピレン及びポリフッ化ビニリデンのうちの少なくとも1種を含むことができる。セパレータは、単層薄膜又は多層複合薄膜であってもよく、特に制限されない。セパレータが多層複合薄膜である場合、各層の材料は相同又は相異であってもよく、特に制限されない。 In some embodiments, the separator material may include at least one of glass fiber, nonwoven fabric, polyethylene, polypropylene, and polyvinylidene fluoride. The separator may be a single-layer thin film or a multi-layer composite thin film, and is not particularly limited. When the separator is a multi-layer composite thin film, the materials of the layers may be the same or different, and are not particularly limited.

幾つかの実施形態において、正極極片、負極極片及びセパレータは、巻き取りプロセス又は積層プロセスにより電極アセンブリに製造することができる。 In some embodiments, the positive electrode pieces, negative electrode pieces, and separators can be manufactured into an electrode assembly by a winding process or a stacking process.

幾つかの実施形態において、電極アセンブリは、外側パッケージを含むことができる。当該外側パッケージは、上記電極アセンブリ及び電解質をパッケージングするために使用することができる。 In some embodiments, the electrode assembly can include an outer package. The outer package can be used to package the electrode assembly and electrolyte.

幾つかの実施形態において、電極アセンブリの外側パッケージは、硬質プラスチックシェル、アルミニウムシェル、鋼シェルなどの硬質シェルであってもよい。電極アセンブリの外側パッケージは、バッグ状のソフトバッグなどのソフトバッグであってもよい。ソフトバッグの材質はプラスチックであってもよい。プラスチックとして、ポリプロピレン、ポリブチレンテレフタレート及びポリブチレンサクシネートなどが挙げられる。 In some embodiments, the outer packaging of the electrode assembly may be a hard shell, such as a hard plastic shell, an aluminum shell, or a steel shell. The outer packaging of the electrode assembly may be a soft bag, such as a soft bag. The soft bag may be made of plastic. Examples of plastic include polypropylene, polybutylene terephthalate, and polybutylene succinate.

本願は、電極アセンブリの形状については、特に制限されず、円筒形、方形又は他の任意の形状であってもよい。例えば、図5は、例とする方形構造の二次電池5である。 The present application does not particularly limit the shape of the electrode assembly, which may be cylindrical, rectangular, or any other shape. For example, Figure 5 shows an example of a secondary battery 5 with a rectangular structure.

幾つかの実施形態において、図6を参照し、外側パッケージは、ケース51とカバープレート53を含むことができる。ここで、ケース51は、底板及び底板に連結されている側板を含むことができ、底板と側板が取り囲んで収容チャンバーを形成する。ケース51は、収容チャンバーに連通する開口部を有し、カバープレート53は、収容チャンバーを閉鎖するための開口部を覆うことができる。正極極片、負極極片及びセパレータは、巻き取りプロセス又は積層プロセスにより電極アセンブリ52を形成することができる。電極アセンブリ52は、収容チャンバー内にパッケージングされる。電解液は、電極アセンブリ52に浸潤される。二次電池5に含まれる電極アセンブリ52の数は1つ又は複数であってもよく、当業者は、具体的な実際のニーズに応じて選択することができる。 In some embodiments, referring to FIG. 6 , the outer package may include a case 51 and a cover plate 53. Here, the case 51 may include a bottom plate and side plates connected to the bottom plate, and the bottom plate and side plates surround and form a storage chamber. The case 51 has an opening communicating with the storage chamber, and the cover plate 53 may cover the opening to close the storage chamber. The positive electrode piece, the negative electrode piece, and the separator may be formed into an electrode assembly 52 by a winding process or a stacking process. The electrode assembly 52 is packaged within the storage chamber. The electrode assembly 52 is impregnated with an electrolyte. The number of electrode assemblies 52 included in the secondary battery 5 may be one or more, and those skilled in the art may select the number according to specific actual needs.

幾つかの実施形態において、電極アセンブリを電池モジュールに組み立てることができる。電池モジュールに含まれる電極アセンブリの数は1つ又は複数であってもよく、当業者は、電池モジュールの適用と容量に応じて具体的な数を選択することができる。 In some embodiments, the electrode assemblies can be assembled into a battery module. The battery module may include one or more electrode assemblies, and one skilled in the art can select the specific number depending on the application and capacity of the battery module.

図7は、例とする電池モジュール4である。図7を参照し、電池モジュール4において、複数の二次電池5は、電池モジュール4の長さ方向に沿って順に配列して設置されてもよい。当然ながら、他の任意の方式に従って配置されてもよい。更に、締付部材によって当該複数の二次電池5を固定することができる。 Figure 7 shows an example battery module 4. Referring to Figure 7, in the battery module 4, the multiple secondary batteries 5 may be arranged in sequence along the length of the battery module 4. Of course, they may also be arranged in any other manner. Furthermore, the multiple secondary batteries 5 can be fixed in place using a fastening member.

選択的に、電池モジュール4は、複数の二次電池5が収容された収容空間を有する外部シェルを更に含むことができる。 Optionally, the battery module 4 may further include an outer shell having a storage space in which multiple secondary batteries 5 are housed.

幾つかの実施形態において、上記電池モジュールを電池パックに組み立てることもできる。電池パックに含まれる電池モジュールの数は1つ又は複数であってもよく、当業者は、電池パックの適用と容量に応じて具体的な数を選択することができる。 In some embodiments, the battery modules can be assembled into a battery pack. The battery pack can include one or more battery modules, and those skilled in the art can select the specific number depending on the application and capacity of the battery pack.

図8と図9は、例とする電池パック1である。図8と図9を参照し、電池パック1に、電池ボックス及び電池ボックス内に設置された複数の電池モジュール4が含まれることができる。電池ボックスは、上部ボックス2と下部ボックス3を含み、上部ボックス2は、下部ボックス3を覆うように設置され、電池モジュール4を収容するための閉鎖空間を形成することができる。複数の電池モジュール4は、任意の方式に従って電池ボックス内に配置されてもよい。 Figures 8 and 9 show an example battery pack 1. Referring to Figures 8 and 9, the battery pack 1 may include a battery box and multiple battery modules 4 installed in the battery box. The battery box includes an upper box 2 and a lower box 3, and the upper box 2 is installed to cover the lower box 3, forming an enclosed space for accommodating the battery modules 4. The multiple battery modules 4 may be arranged in the battery box in any manner.

また、本願は、本願により提供される電極アセンブリ、電池モジュール、又は電池パックのうちの少なくとも1種を含む電気装置を更に提供する。電極アセンブリ、電池モジュール、又は電池パックは、電気装置の電源として使用することができ、電気装置のエネルギー貯蔵ユニットとして使用することもできる。電気装置は、モバイルデバイス(携帯電話、ノートパソコンなど)、電気自動車(純粋な電気自動車、ハイブリッド電気自動車、プラグインハイブリッド電気自動車、電動自転車、電動スクーター、電動ゴルフカート、電動トラックなど)、電車、船舶及び人工衛星、エネルギー貯蔵システムなどを含むことができるが、これらに限定されない。 The present application also provides an electric device including at least one of the electrode assembly, battery module, or battery pack provided by the present application. The electrode assembly, battery module, or battery pack can be used as a power source for the electric device, or as an energy storage unit for the electric device. The electric device can include, but is not limited to, mobile devices (such as mobile phones and laptops), electric vehicles (such as pure electric vehicles, hybrid electric vehicles, plug-in hybrid electric vehicles, electric bicycles, electric scooters, electric golf carts, and electric trucks), trains, ships, satellites, energy storage systems, and the like.

電気装置として、その使用ニーズに応じて電極アセンブリ、電池モジュール又は電池パックを選択することができる。 As an electrical device, you can select an electrode assembly, battery module, or battery pack depending on your usage needs.

図10は、例とする電気装置である。当該電気装置は、純粋な電気自動車、ハイブリッド電気自動車又はプラグインハイブリッド電気自動車などであってもよい。当該電気装置の電極アセンブリに対する高出力と高エネルギー密度の要件を満たすために、電池パック又は電池モジュールを用いることができる。 Figure 10 shows an example of an electric device. The electric device may be a pure electric vehicle, a hybrid electric vehicle, or a plug-in hybrid electric vehicle. To meet the high power and high energy density requirements for the electrode assembly of the electric device, a battery pack or battery module can be used.

別の例とする装置は、携帯電話、タブレット、ノートパソコンなどであってもよい。当該装置は通常、軽質化が要求され、電極アセンブリを電源として用いることができる。
実施例
Another example device may be a mobile phone, tablet, laptop, etc. Such devices typically require light weight and may use an electrode assembly as a power source.
Example

以下、本願の実施例について説明する。以下に説明される実施例は、例示的なものであり、本願を解釈するためにのみ使用され、本願を限定するものとして理解されるべきではない。実施例に具体的な技術又は条件が明記されていない場合、当該分野の文献に記載される技術又は条件に従うか、又は製品仕様書に従って実施される。使用される試薬又は器具は、メーカーが指定されていない場合、何れも市販で入手できる通常の製品である。
第1ポリマー乳濁液の製造
製造例1
Examples of the present application are described below. The examples described below are illustrative and are used only to interpret the present application, and should not be understood as limiting the present application. If specific techniques or conditions are not specified in the examples, they will be carried out in accordance with the techniques or conditions described in the literature in the field or in accordance with the product specifications. If the manufacturer of the reagents or equipment used is not specified, they are all ordinary products that are commercially available.
Preparation of First Polymer Emulsion Preparation Example 1

3つのモノマーの質量比100:1:10に従って、アクリル酸エステル系モノマーアクリル酸メチル、アクリロニトリル系モノマーアクリロニトリル及びアクリルアミド系モノマーアクリルアミドをそれぞれ秤量し、モノマーを均一に混合した。メカニカルスターラー、温度計及び冷却器を備えた1000mLの四口フラスコに200gの混合モノマー、5gのラウリル硫酸ナトリウムとする乳化剤、1.8gの過硫酸アンモニウムとする開始剤及び260gの脱イオン水を加え、30min高速撹拌して乳化させた。窒素ガスの保護で、75℃に昇温して4h反応させた後、40℃以下に降温し、アンモニア水でpHを中性に調節し、ろ過して、第1ポリマー乳濁液である製造例1を得た。
製造例2~製造例12
The acrylic ester monomer methyl acrylate, the acrylonitrile monomer acrylonitrile, and the acrylamide monomer acrylamide were weighed out in a weight ratio of 100:1:10 and mixed uniformly. A 1000 mL four-neck flask equipped with a mechanical stirrer, thermometer, and condenser was charged with 200 g of the mixed monomers, 5 g of an emulsifier (sodium lauryl sulfate), 1.8 g of an initiator (ammonium persulfate), and 260 g of deionized water, and emulsified with high-speed stirring for 30 minutes. Under nitrogen gas protection, the mixture was heated to 75°C and reacted for 4 hours. The temperature was then lowered to below 40°C, the pH was adjusted to neutral with aqueous ammonia, and the mixture was filtered to obtain Preparation Example 1, a first polymer emulsion.
Production Examples 2 to 12

製造例1に基づいて、モノマーの種類と質量比を調節し、製造例2~製造例12を得た。
実施例1
バインダーの製造
Based on Production Example 1, the types and mass ratios of the monomers were adjusted to obtain Production Examples 2 to 12.
Example 1
Binder manufacturing

重量百分率1:1に従って、第1ポリマーと第2ポリマーを秤量して加え、脱イオン水を加え、システムの固形分を20%に調整し、撹拌して均一に混合した後、噴霧乾燥プロセスによりセパレータバインダーを製造した。噴霧乾燥プロセスの条件としては、吸気温度が110℃、排気温度が50℃であった。
実施例2~実施例24
The first polymer and the second polymer were weighed and added in a weight ratio of 1:1, and deionized water was added to adjust the solid content of the system to 20%, and the mixture was stirred to be uniformly mixed. Then, the separator binder was prepared by a spray-drying process, under the conditions of an inlet air temperature of 110°C and an outlet air temperature of 50°C.
Examples 2 to 24

実施例1に基づいて、第1ポリマーと第2ポリマーの種類と重量比を調節し、実施例2~実施例24を得た。
比較例1
Based on Example 1, the types and weight ratios of the first polymer and the second polymer were adjusted to obtain Examples 2 to 24.
Comparative Example 1

実施例1に基づいて、第2ポリマーのみを使用してバインダーを製造した。
比較例2
A binder was prepared based on Example 1 using only the second polymer.
Comparative Example 2

実施例7に基づいて、第1ポリマーのみを使用してバインダーを製造した。
電池セルと電池の製造
セパレータの製造
A binder was prepared based on Example 7 using only the first polymer.
Battery cell and battery manufacturing Separator manufacturing

市販されている厚さが7μm、平均孔径が80nmのPE微多孔膜(卓高電子技術有限公司製)を基材として使用した。上記で製造したセパレータバインダーを脱イオン水に撹拌して均一に混合し、スラリー(固形分が20%)を得た。スラリーを基材の2つの表面に噴霧し、乾燥して溶媒を除去し、基材上の塗布組成物の塗布密度を1.5g/mにするように、セパレータを得た。
正極極片の製造
A commercially available 7 μm thick PE microporous membrane (manufactured by Zhuoga Electronics Technology Co., Ltd.) with an average pore size of 80 nm was used as the substrate. The separator binder prepared above was mixed uniformly with deionized water by stirring to obtain a slurry (20% solids). The slurry was sprayed onto two surfaces of the substrate and dried to remove the solvent. A separator was obtained by applying the coating composition to the substrate at a coating density of 1.5 g/ .
Positive electrode piece manufacturing

ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、リン酸鉄リチウム(LFP)、導電剤であるカーボンブラック、N-メチルピロリドン(NMP)を質量比1.2:58.38:0.42:40で十分に撹拌して均一に混合した後、正極スラリーに製造した。当該正極スラリーを200g/mの負荷量で正極集電体のアルミニウム箔に均一に塗布した後、乾燥、冷間圧延及び分割により正極極片を得た。
負極極片の製造
Polyvinylidene fluoride (PVDF), lithium iron phosphate (LFP), carbon black (a conductive agent), and N-methylpyrrolidone (NMP) were mixed uniformly in a mass ratio of 1.2:58.38:0.42:40 through sufficient stirring to prepare a positive electrode slurry. The positive electrode slurry was uniformly applied to an aluminum foil positive electrode current collector at a loading of 200 g/ m2 , and then dried, cold-rolled, and divided to obtain positive electrode pieces.
Negative electrode piece manufacturing

人造黒鉛、導電剤であるアセチレンブラック、バインダーであるスチレン・ブタジエンゴム(SBR)、増粘剤であるカルボキシメチルセルロースナトリウム(CMC-Na)を質量比96.2:1.0:1.6:1.2で脱イオン水に加え、十分に撹拌して均一に混合した後、負極スラリー(固形分が63%)に製造した。当該負極スラリーを98g/mの負荷量で負極集電体の銅箔に塗布した後、乾燥、冷間圧延及び分割により負極極片を得た。
電解液の製造
Artificial graphite, acetylene black as a conductive agent, styrene-butadiene rubber (SBR) as a binder, and sodium carboxymethyl cellulose (CMC-Na) as a thickener were added to deionized water in a mass ratio of 96.2:1.0:1.6:1.2 and thoroughly stirred to homogeneity, producing a negative electrode slurry (solid content 63%). The negative electrode slurry was applied to a copper foil negative electrode current collector at a loading of 98 g/ m2 , and then dried, cold-rolled, and divided to obtain negative electrode pieces.
Electrolyte production

25℃でエチレンカーボネート(EC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジエチルカーボネート(DEC)を体積比1:1:1で混合して混合溶媒を得て、次にLiPFを上記混合溶媒に溶解し、LiPFの濃度が1mol/Lの電解液を得た。
二次電池の製造
Ethylene carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EMC), and diethyl carbonate (DEC) were mixed at 25°C in a volume ratio of 1:1:1 to obtain a mixed solvent, and then LiPF6 was dissolved in the mixed solvent to obtain an electrolyte solution with a LiPF6 concentration of 1 mol/L.
Secondary battery manufacturing

上記正極極片、セパレータ、負極極片を順に積層して巻き取り、冷間圧延して成形し(この間、セパレータが極片に粘着する)、電池セルを得て、電池セルを外側パッケージに入れ、上記で製造された電解液を加え、パッケージング、静置、化学合成、エージングなどのプロセスを経た後、二次電池を得た。
性能試験
冷間圧延の粘着力試験:
The positive electrode pieces, separator, and negative electrode pieces are stacked in order, wound up, and cold-rolled to form a battery cell (during this process, the separator adheres to the electrode pieces), and the battery cell is placed in an outer package, and the above-prepared electrolyte is added. After going through processes such as packaging, standing, chemical synthesis, and aging, a secondary battery is obtained.
Performance Tests Cold Rolled Adhesion Test:

電池の負極極片とセパレータを重ね、ホットプレス上に置き、温度を25℃、圧力を7t、時間を30sにするように、ホットプレスのパラメータを設定し、圧力を加えて粘着されたセパレータ/正極片サンプルを製造した。セパレータ/極片サンプルを150mm×20mmの長方形スプラインに切断した。両面テープで上記スプラインの極片の片面を鋼板に貼り付け、長方形スプラインの一端でセパレータと極片を長さ方向に沿って2cm分けて試験サンプルを製造した。 The battery's negative electrode piece and separator were stacked and placed on a hot press. The hot press parameters were set to a temperature of 25°C, a pressure of 7 T, and a time of 30 s. Pressure was applied to produce an adhered separator/positive electrode piece sample. The separator/electrode piece sample was cut into a 150 mm x 20 mm rectangular spline. One side of the splined electrode piece was attached to a steel plate with double-sided tape, and the separator and electrode piece were separated longitudinally by 2 cm at one end of the rectangular spline to produce a test sample.

鋼板を水平に保持し、万能試験機(協強計器製造(上海)有限公司、型番CTM2100)の下部クランプで固定し、上記のセパレータの剥離端を万能試験機の上部クランプで固定し、引張試験機を接続する。引張り速度を20mm/min、水平引張を10cmにするように試験条件を設定した。引張力が安定した後、引張力値を記録し、引張力値とサンプル幅との比からセパレータと極片との粘着力を得た。
EISデータ(電気化学インピーダンススペクトル):
The steel plate was held horizontally and fixed with the lower clamp of a universal testing machine (Xieqiang Instrument Manufacturing (Shanghai) Co., Ltd., model number CTM2100). The peeled end of the separator was fixed with the upper clamp of the universal testing machine, and a tensile tester was connected. The test conditions were set to a pulling speed of 20 mm/min and a horizontal pull of 10 cm. After the tensile force stabilized, the tensile force value was recorded, and the adhesive strength between the separator and the pole piece was obtained from the ratio of the tensile force value to the sample width.
EIS data (electrochemical impedance spectroscopy):

上海辰華公司のCHI660D型電気化学ワークステーションを使用し、電池システムに周波数W1及び小振幅の正弦波電圧信号を加え、システムは、周波数W2の正弦波電流応答を生成し、励起電圧と応答電流との比の変化は、即ち電気化学システムのインピーダンススペクトルであり、交流インピーダンス試験において、試験の周波数範囲は10mHz~100kHz、振幅は5mVであった。試験を通じて、様々な周波数でのインピーダンスの実部と虚部などの情報を取得することができる。
リチウムイオン電池の倍率性能:
Using a Shanghai Chenhua CHI660D electrochemical workstation, a sinusoidal voltage signal of frequency W1 and small amplitude was applied to the battery system, and the system generated a sinusoidal current response of frequency W2. The change in the ratio of the excitation voltage to the response current is the impedance spectrum of the electrochemical system. In the AC impedance test, the test frequency range was 10mHz to 100kHz, and the amplitude was 5mV. Through the test, information such as the real and imaginary parts of the impedance at various frequencies could be obtained.
Lithium-ion battery multiplication performance:

武漢金諾電子のCT-2001 A LAND電池試験システムを使用し、検出環境として、室温が25℃、電圧範囲が2.5~3.65Vであり、倍率がそれぞれ0.2C、0.5C、1C、2C、5C、0.2Cで製造された電極材料により組み立てられた試験電池に対して恒流充放電循環を5回実施した。具体的なフローは、0.2C(5回循環、5回目の容量をC1と記す)、次に0.5C(5回循環)、1C(5回循環)、2C(5回循環)、5C(5回循環)、0.2C(5回循環、5回目の容量をC2と記す)であり、即ち、1回目の0.2Cで5回恒流充放電循環後の電池容量をC1と記し、2回目の0.2Cで5回恒流充放電循環後の電池容量をC2と記し、倍率性能はP=(C2/C1)×100%で表された。 Using a Wuhan King Nuo Electronics CT-2001 A LAND battery testing system, the test environment was a room temperature of 25°C, a voltage range of 2.5 to 3.65V, and constant current charge-discharge cycles of 5 times were performed on test batteries assembled with the manufactured electrode materials at rates of 0.2C, 0.5C, 1C, 2C, 5C, and 0.2C. The specific cycles were 0.2C (5 cycles, the fifth capacity is designated C1), followed by 0.5C (5 cycles), 1C (5 cycles), 2C (5 cycles), 5C (5 cycles), and 0.2C (5 cycles, the fifth capacity is designated C2). The battery capacity after the first five constant current charge-discharge cycles at 0.2C is designated C1, and the battery capacity after the second five constant current charge-discharge cycles at 0.2C is designated C2. The charge-discharge cycle performance was expressed as P = (C2/C1) x 100%.

適切なモノマーにより第1ポリマーを製造し、第1ポリマーと第2ポリマーとの質量比を適切な範囲内に制御し、噴霧乾燥プロセスによりバインダーを得て、得られたバインダーを適切な範囲内にすると、比較的高い粘着性を有し、セパレータに適用すると、電池性能の向上に役立つ。 By producing a first polymer using appropriate monomers, controlling the mass ratio of the first polymer to the second polymer within an appropriate range, and then obtaining a binder through a spray drying process, the resulting binder will have relatively high adhesion, and when applied to a separator, it will help improve battery performance.

以上は、本願の好ましい実施例に過ぎず、それにより本願の特許範囲を限定するものではなく、本願の出願思想をもとに、本願の明細書及び図面の内容に基づいて行われた同等の構造変更、又は他の関連する技術分野への直接/間接的応用は、何れも本願の特許の保護範囲に含まれる。 The above is merely a preferred embodiment of the present application and does not limit the scope of the patent of the present application. Equivalent structural modifications made based on the application concept of the present application and the contents of the specification and drawings of the present application, or direct or indirect applications in other related technical fields, are all within the scope of protection of the patent of the present application.

Claims (17)

二次電池のセパレータ用バインダーであって、
アクリル酸エステル系共重合体を含む第1ポリマーと、水溶性ポリマーを含む第2ポリマーと、を含み、
前記バインダーの粒子は、第1ポリマーの一次粒子と第2ポリマーの一次粒子を含む二次粒子であり、
前記バインダーの粒子の体積粒径分布Dv50は3μm~15μmである、
二次電池のセパレータ用バインダー。
A binder for a separator of a secondary battery,
a first polymer including an acrylic acid ester copolymer and a second polymer including a water-soluble polymer;
the binder particles are secondary particles including primary particles of a first polymer and primary particles of a second polymer,
The volume particle size distribution Dv50 of the binder particles is 3 μm to 15 μm.
Binder for secondary battery separators .
前記第1ポリマーと前記第2ポリマーとの質量比は1:(0.1~10)である、
請求項1に記載の二次電池のセパレータ用バインダー。
the mass ratio of the first polymer to the second polymer is 1:(0.1 to 10);
The binder for a separator of a secondary battery according to claim 1 .
前記第2ポリマーは、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリ無水マレイン酸、ポリエチレンイミンのうちの1種又は複数種を含む、
請求項1又は2に記載の二次電池のセパレータ用バインダー。
the second polymer comprises one or more of polyacrylamide, polyacrylic acid, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, polymaleic anhydride, and polyethyleneimine;
The binder for a separator of a secondary battery according to claim 1 or 2.
前記バインダーの粒子の体積粒径分布Dv50は3μm~12μmである、
請求項1又は2に記載の二次電池のセパレータ用バインダー。
The volume particle size distribution Dv50 of the binder particles is 3 μm to 12 μm;
The binder for a separator of a secondary battery according to claim 1 or 2.
前記バインダーの形状は球状を含む、
請求項1又は2に記載の二次電池のセパレータ用バインダー。
The shape of the binder includes a spherical shape.
The binder for a separator of a secondary battery according to claim 1 or 2.
前記第1ポリマーは、アクリル酸エステル系モノマーを含み、前記アクリル酸エステル系モノマーの構造は、
を含み、
ここで、R1は、水素原子又は1~12個の炭素原子を含むアルキル基であり、R2は、1~12個の炭素原子を含むアルキル基である、
請求項1又は2に記載の二次電池のセパレータ用バインダー。
The first polymer contains an acrylate ester-based monomer, and the structure of the acrylate ester-based monomer is
Including,
wherein R1 is a hydrogen atom or an alkyl group containing 1 to 12 carbon atoms, and R2 is an alkyl group containing 1 to 12 carbon atoms;
The binder for a separator of a secondary battery according to claim 1 or 2.
前記アクリル酸エステル系モノマーは、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸sec-ブチル、アクリル酸tert-ブチル、アクリル酸n-プロピル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸-2-エチルヘキシル、アクリル酸-2-ヒドロキシエチル、アクリル酸-2-ヒドロキシプロピル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n-ブチル、メタクリル酸-2-エチルヘキシル、メタクリル酸イソボルニル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸-2-ヒドロキシエチル、メタクリル酸-2-ヒドロキシプロピルの1種又は複数種を含む、
請求項6に記載の二次電池のセパレータ用バインダー。
The acrylic acid ester monomer includes one or more of methyl acrylate, ethyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, sec-butyl acrylate, tert-butyl acrylate, n-propyl acrylate, cyclohexyl acrylate, lauryl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-butyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, isobornyl methacrylate, lauryl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, and 2-hydroxypropyl methacrylate.
The binder for a separator of a secondary battery according to claim 6 .
前記第1ポリマーは、アクリロニトリル系モノマーを含み、前記アクリロニトリル系モノマーの構造は、

を含み、
ここで、R3は、水素原子又は1~6個の炭素原子を含むアルキル基である、
請求項1又は2に記載の二次電池のセパレータ用バインダー。
The first polymer contains an acrylonitrile-based monomer, and the structure of the acrylonitrile-based monomer is

Including,
wherein R3 is a hydrogen atom or an alkyl group containing 1 to 6 carbon atoms;
The binder for a separator of a secondary battery according to claim 1 or 2.
前記アクリロニトリル系モノマーは、アクリロニトリル、メタクリロニトリルのうちの1種又は複数種を含む、
請求項8に記載の二次電池のセパレータ用バインダー。
The acrylonitrile-based monomer includes one or more of acrylonitrile and methacrylonitrile.
The binder for a separator of a secondary battery according to claim 8 .
前記第1ポリマーは、アクリルアミド系モノマーを含み、前記アクリルアミド系モノマーの構造は、

を含み、
ここで、R4は、水素原子又は1~6個の炭素原子を含むアルキル基であり、R5は、水素原子、ヒドロキシ基で置換された1~6個の炭素原子を含むアルキル基又は1~6個の炭素原子のアルコキシ基である、
請求項1又は2に記載の二次電池のセパレータ用バインダー。
The first polymer contains an acrylamide-based monomer, and the structure of the acrylamide-based monomer is

Including,
wherein R4 is a hydrogen atom or an alkyl group containing 1 to 6 carbon atoms, and R5 is a hydrogen atom, an alkyl group containing 1 to 6 carbon atoms substituted with a hydroxy group, or an alkoxy group of 1 to 6 carbon atoms.
The binder for a separator of a secondary battery according to claim 1 or 2.
前記アクリルアミド系モノマーは、アクリルアミド、N-メチロールアクリルアミド及びN-ブトキシメタクリルアミドのうちの1種又は複数種を含む、
請求項10に記載の二次電池のセパレータ用バインダー。
The acrylamide-based monomer includes one or more of acrylamide, N-methylolacrylamide, and N-butoxymethacrylamide.
The binder for a separator of a secondary battery according to claim 10.
前記第1ポリマーは、アクリル酸エステル系モノマー、アクリロニトリル系モノマー及びアクリルアミド系モノマーを含み、前記アクリル酸エステル系モノマー、前記アクリロニトリル系モノマー及び前記アクリルアミド系モノマーの質量比の範囲値は100:(1~80):(1~20)である、
請求項1又は2に記載の二次電池のセパレータ用バインダー。
the first polymer includes an acrylic acid ester-based monomer, an acrylonitrile-based monomer, and an acrylamide-based monomer, and the mass ratio of the acrylic acid ester-based monomer, the acrylonitrile-based monomer, and the acrylamide-based monomer is in the range of 100:(1 to 80):(1 to 20);
The binder for a separator of a secondary battery according to claim 1 or 2.
請求項1に記載の二次電池のセパレータ用バインダーの製造方法であって、
水、乳化剤、開始剤、第1ポリマーの構成モノマーを共混合して撹拌し、加熱して反応させ、第1ポリマー乳濁液を得ることと、
前記第1ポリマー乳濁液と前記第2ポリマーを混合して撹拌し、噴霧乾燥によりバインダーを得ることと、を含む、
方法。
A method for producing the binder for a separator of a secondary battery according to claim 1,
co-mixing, stirring, and heating water, an emulsifier, an initiator, and constituent monomers of a first polymer to react them to obtain a first polymer emulsion;
and mixing and stirring the first polymer emulsion and the second polymer, and spray drying to obtain a binder.
method.
請求項1に記載の二次電池のセパレータ用バインダーを含む、
セパレータ。
A secondary battery separator comprising the binder according to claim 1.
Separator.
請求項14に記載のセパレータを含む、
電池単体。
Comprising the separator of claim 14 .
Battery alone.
請求項15に記載の電池単体を含む、
電池。
The battery unit according to claim 15,
battery.
請求項15に記載の電池単体又は請求項16に記載の電池を含む、
電気装置。
The battery according to claim 15 or the battery according to claim 16,
Electrical equipment.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN119432266B (en) * 2025-01-09 2025-07-01 深圳好电科技有限公司 Tab adhesive, negative electrode plate and lithium ion battery
CN119662148B (en) * 2025-02-21 2025-05-06 广州博雅新材料制造有限公司 Double-sided adhesive tape with excellent weather resistance and preparation method thereof
CN120025766B (en) * 2025-04-23 2025-07-29 华东理工大学 Silicon negative electrode material adhesive and preparation method and application thereof

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140239239A1 (en) 2013-02-26 2014-08-28 Samsung Sdi Co., Ltd. Binder composition for secondary battery, anode including the binder composition, and lithium battery including the anode
WO2016024383A1 (en) 2014-08-11 2016-02-18 日本ゼオン株式会社 Binder composition for secondary battery electrodes, slurry composition for secondary battery electrodes, electrode for secondary battery, and secondary battery
CN113929827A (en) 2021-09-16 2022-01-14 深圳知行新能源材料科技有限公司 Battery coating material and preparation method thereof, battery coating slurry and secondary battery

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6024663B2 (en) * 2011-09-08 2016-11-16 日本ゼオン株式会社 Slurry for secondary battery
CN103509500B (en) * 2012-06-26 2016-06-08 湖州欧美化学有限公司 For the aqueous binder of lithium-ion secondary cell
PL2903055T3 (en) * 2012-09-28 2018-04-30 Zeon Corporation Porous membrane separator for secondary batteries, method for producing same, and secondary battery
US9917287B2 (en) * 2014-02-14 2018-03-13 Zeon Corporation Secondary-battery porous membrane composition, secondary-battery porous membrane and secondary battery
CN105960721B (en) * 2014-02-27 2018-09-25 日本瑞翁株式会社 Binder composition for porous film of secondary battery, slurry for porous film of secondary battery, porous film for secondary battery, and secondary battery
US10454084B2 (en) * 2015-08-11 2019-10-22 Zeon Corporation Composition for non-aqueous secondary battery functional layer, functional layer for non-aqueous secondary battery, and non-aqueous secondary battery

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140239239A1 (en) 2013-02-26 2014-08-28 Samsung Sdi Co., Ltd. Binder composition for secondary battery, anode including the binder composition, and lithium battery including the anode
WO2016024383A1 (en) 2014-08-11 2016-02-18 日本ゼオン株式会社 Binder composition for secondary battery electrodes, slurry composition for secondary battery electrodes, electrode for secondary battery, and secondary battery
CN113929827A (en) 2021-09-16 2022-01-14 深圳知行新能源材料科技有限公司 Battery coating material and preparation method thereof, battery coating slurry and secondary battery

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