电化学元件电极用导电性粘接剂组合物、带有粘接剂层的集电体、以及电化学元件用电极制造技术

本发明专利技术提供一种电化学元件电极用导电性粘接剂组合物，其含有导电性碳、水溶性高分子、粒子状粘结剂及分散介质，所述水溶性高分子是包含下述通式(I)所示的结构单元(a)的异丁烯-马来酸酐共聚物，并且经过了部分水解。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电化学元件电极用导电性粘接剂组合物、带有粘接剂层的集电体、以及电化学元件用电极
本专利技术涉及能够形成均匀且密合性优异的导电性粘接剂层的电化学元件电极用导电性粘接剂组合物、使用该电化学元件电极用导电性粘接剂组合物得到的带有粘接剂层的集电体以及电化学元件用电极。
技术介绍
小型、轻质、且能量密度高、并且能够实现反复充放电的电化学元件，特别是锂离子电池，其特性的有效利用使得其需求急剧扩大。并且，以锂离子电池为代表的电化学元件由于能量密度、输出密度大，因此期待着在从手机、笔记本电脑的小型用途到车载等大型用途的利用。因此，伴随着用途的扩大和发展，对于这些电化学元件而言，要求低电阻化、高容量化、高耐电压、机械特性、循环寿命的提高等更进一步的改善。就电化学元件而言，通过使用有机系电解液能够提高工作电压、提高能量密度，但另一方面，由于电解液的粘度高，因而存在内电阻大的问题。为了降低内电阻，提出了在电极活性物质层与集电体之间设置导电性粘接剂层的方案(专利文献1)。在专利文献1中，使用了电化学元件电极用导电性粘接剂组合物来形成导电性粘接剂层，该电化学元件电极用导电性粘接剂组合物含有碳微粒作为导电材料、含有利用交联剂交联而成的多糖类高分子聚合物作为粘接剂。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特许第4909443号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题但是，在专利文献1中，由于粘接剂组合物中的凝胶多，因此，在为了形成导电性粘接剂层而将粘接剂组合物涂布于集电体时，可能会出现涂布不匀。其结果，所形成的导电性粘接剂层与集电体的密合性变差，进而，所得到的电化学元件中局部地流通电流，因而存在循环特性(寿命)变差的可能性。并且，在专利文献1中，由于粘接剂组合物对于集电体的润湿性差，因而在高速涂敷粘接剂组合物时，可能出现未涂敷的部分。因此，本专利技术提供一种能够在集电体上均匀涂布、所得到的电化学元件的循环特性良好的电化学元件电极用导电性粘接剂组合物、带有粘接剂层的集电体、以及电化学元件用电极。解决问题的方法本专利技术的专利技术人进行了深入研究，结果发现，通过使用特定的水溶性高分子能够实现上述目的，进而完成了本专利技术。即，根据本专利技术，能够提供：(1)一种电化学元件电极用导电性粘接剂组合物，其含有导电性碳、水溶性高分子、粒子状粘结剂及分散介质，所述水溶性高分子是包含下述通式(I)所示的结构单元(a)的异丁烯-马来酸酐共聚物，并且经过了部分水解。[化学式1](2)如上述(1)所述的电化学元件电极用导电性粘接剂组合物，其中，所述水溶性高分子的分子量(Mw)为30,000～300,000。(3)如上述(1)或(2)所述的电化学元件电极用导电性粘接剂组合物，其中，所述水溶性高分子包含下述通式(II)所示的结构单元(b)或/和下述式(III)所示的结构单元(c)。[化学式2](通式(II)中，R1为选自氢、碳原子数1～6的烷基、碳原子数3～12的环烷基、苯基和羟苯基中的至少一种官能团。)[化学式3](4)如上述(1)～(3)中任一项所述的电化学元件电极用导电性粘接剂组合物，其中，所述水溶性高分子中，所述结构单元(a)与所述结构单元(b)及所述结构单元(c)的含有比例以摩尔比计为：所述结构单元(a)/所述结构单元(b)及所述结构单元(c)＝25/75～75/25。(5)如上述(1)～(4)中任一项所述的电化学元件电极用导电性粘接剂组合物，其中，所述导电性碳的含有比例为8～38质量％，所述水溶性高分子的含有比例为2～4质量％，所述粒子状粘结剂的含有比例为2～20质量％，所述分散介质的含有比例为60～90质量％。(6)如上述(1)～(5)中任一项所述的电化学元件电极用导电性粘接剂组合物，其pH为6～10。(7)一种带有粘接剂层的集电体，其在集电体上具有涂布上述(1)～(6)中任一项所述的电化学元件电极用导电性粘接剂组合物并进行干燥而成的导电性粘接剂层。(8)如上述(7)所述的带有粘接剂层的集电体，其中，所述导电性粘接剂层的厚度为0.5～5μm。(9)一种电化学元件用电极，其在上述(7)或(8)所述的带有粘接剂层的集电体的所述导电性粘接剂层上具有包含电极活性物质的电极活性物质层。专利技术的效果根据本专利技术，可以提供一种能够在集电体上均匀涂布、所得到的电化学元件的循环特性良好的电化学元件电极用导电性粘接剂组合物、带有粘接剂层的集电体以及电化学元件用电极。具体实施方式下面，结合实施方式对本专利技术进行更为具体的说明。本专利技术的电化学元件电极用导电性粘接剂组合物的特征在于，含有导电性碳、水溶性高分子、粒子状粘结剂和分散介质，上述水溶性高分子为包含下述通式(I)所示的结构单元(a)的异丁烯-马来酸酐共聚物，并且经过了部分水解。[化学式4]下面，针对各成分进行说明。(导电性碳)本专利技术的电化学元件电极用导电性粘接剂组合物(以下也简称为“粘接剂组合物”)所使用的导电性碳，其形态没有特别限定，通常为碳粒子。所述碳粒子是仅由碳构成、或者实质上仅由碳构成的颗粒。作为其具体例，可以列举：由于存在离域的π电子而具有高导电性的石墨(具体有天然石墨、人造石墨等)、作为由石墨质的碳微晶多层聚集而形成了乱层结构的球状聚集体的炭黑(具体有乙炔黑、科琴黑、其他的炉法炭黑、槽法炭黑、热灯炭黑(thermallampblack)等)、碳纤维、或碳晶须等。其中，从能够使碳粒子以高密度填充、可降低导电性粘接剂层的电子迁移阻抗、进而能够降低锂离子电池的内电阻的观点出发，特别优选石墨或炭黑。这些导电性碳可以单独使用，也可以组合使用两种。导电性碳的电阻率优选为0.0001～1Ω·cm、更优选为0.0005～0.5Ω·cm、特别优选为0.001～0.1Ω·cm。导电性碳的电阻率在该范围内时，能够进一步降低导电性粘接剂层的电子迁移阻抗、进而能够进一步降低锂离子电池的内电阻。在此，关于电阻率，使用粉体阻抗测定系统(MCP-PD51型，DIAINSTRUMENTS公司制)，一边持续对碳粒子施加压力一边测定电阻值，由相对于压力收敛后的电阻值R(Ω)、经过压缩后的碳粒子层的面积S(cm2)及厚度d(cm)算出电阻率ρ(Ω·cm)＝R×(S/d)。导电性碳的体积平均粒径优选为0.01～20μm、更优选0.02～15μm、特别优选0.03～10μm。导电性碳的体积平均粒径在该范围内时，导电性粘接剂层的导电性碳以高密度填充，因此电子迁移阻抗进一步降低，锂离子电池的内电阻进一步降低。这里，体积平均粒径是利用激光衍射式粒度分布测定装置(SALD-3100，岛津制作所制)测定并算出的体积平均粒径。(水溶性高分子)所述水溶性高分子是指在25℃将该聚合物0.5g溶解在100g水中时，不溶部分低于0.5质量％的聚合物。(异丁烯-马来酸酐共聚物)本专利技术的电化学元件电极用导电性粘接剂组合物中使用的水溶性高分子是包含下述式(I)所示的结构单元(a)的异丁烯-马来酸酐共聚物。[化学式5]并且，水溶性高分子所含的结构单元(a)的一部分发生了水解。(马来酰亚胺改性单元)另外，上述异丁烯-马来酸酐共聚物也可以部分地经过酰亚胺化。即，本专利技术的电化学元件电极用导电性粘接剂组合物中使用的水溶性高分子可以包含下述通式(II)所示的结构单元(b)(马来酰亚胺改性单元)。[化学式6]本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电化学元件电极用导电性粘接剂组合物，其含有导电性碳、水溶性高分子、粒子状粘结剂及分散介质，所述水溶性高分子是包含下述通式(I)所示的结构单元(a)的异丁烯‑马来酸酐共聚物，并且经过了部分水解，

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.09.28 JP 2012-2171371.一种电化学元件电极用导电性粘接剂组合物，其含有导电性碳、水溶性高分子、粒子状粘结剂及分散介质，所述水溶性高分子是包含下述通式(I)所示的结构单元(a)的异丁烯-马来酸酐共聚物，并且经过了部分水解，该导电性粘接剂组合物的pH为7.0～9.5。2.根据权利要求1所述的电化学元件电极用导电性粘接剂组合物，其中，所述水溶性高分子的分子量Mw为30,000～300,000。3.根据权利要求1所述的电化学元件电极用导电性粘接剂组合物，其中，所述水溶性高分子包含下述通式(II)所示的结构单元(b)或/和下述式(III)所示的结构单元(c)，通式(II)中，R1为选自氢、碳原子数1～6的烷基、碳原子数3～12的环烷基、苯基及羟苯基中的至少一种官能团，4.根据权利要求2所述的电化学元件电极用导电性粘接剂组合物，其中，所述水溶性高分子包含下述通式(II)所示的结构单元(b)或/和下述式(III)所示的结构单元(c)，通式(II)中，R1为选自氢、碳原子数1～6的烷基、碳原子数3～12的环烷基、苯基及羟苯基中的至少一种官能团，5.根据权利要求1～4中任一项所述的电化学元件...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉田直树，
申请(专利权)人：日本瑞翁株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP