双电层电容器电极用黏结剂、含有该黏结剂的双电层电容器电极、使用了该电极的双电层电容器及电气设备制造技术

本发明专利技术中的双电层电容器电极用黏结剂含有乙烯醇与乙烯性不饱和羧酸碱金属中和物的共聚物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种双电层(Electrical Double Layer)电容器电极用黏结剂、含有该黏结剂的双电层电容器电极以及使用了该电极的双电层电容器和电气设备。
技术介绍
电容器作为容量大、充放电循环特性良好且自放电少的蓄电装置，而日益广泛地被作为电动汽车、电动二轮车等车辆的车辆用电源以及电子设备的备用电源使用。不仅要求这样的蓄电装置具有较高的能量密度，还要求它在较宽的温度范围下工作。电容器的电极，通过将含有活性物质、黏合剂和导电助剂的电极合剂涂布到集电体上并使该电极合剂干燥而获得。例如，电容器的电极，通过将电极合剂的浆料(slurry)涂布在铝箔集电体、不锈钢集电体上并使该电极合剂的浆料干燥而获得。其中，该电极合剂，通过使作为活性物质的活性碳、作为黏合剂的聚偏二氟乙烯(PVdF)以及作为导电助剂的碳黑分散到分散介质中而成(专利文献1、2)。近年来，为了实现大容量化，非对称型电容器即锂离子电容器得到广泛的研究探讨。该非对称型电容器的正极采用了双电层电容器原理，负极采用了锂离子二次电池原理。电容器使用了有机溶剂、非水电解液和电解液，该有机溶剂例如为碳酸丙烯酯；该非水电解液是让脂肪族铵盐作为电解质溶解而成的电解液；该电解液例如为含有本底电解质的硫酸水溶液。到目前为止，要求电极用黏结剂具备黏合力，对电解液具有耐性，具有耐温性和电化学稳定性，电阻低等。特别是，要求改善影响电容器的循环特性的黏合力、与静电容量相关的低电阻性以及能够在严苛的环境下工作的耐温性等。但是，就目前作为黏结剂使用的氟系树脂即PVdF等来说，由于其黏合力和柔软性较低，因此需要大量使用该氟系树脂即PVdF。其结果是活性物质的量会减少。而且，电极的寿命特性下降，放电特性因电阻增大而下降。另一方面，为提高黏合力，有人提出了使用苯乙烯-丁二烯类系聚合物(SBR)、丙烯酸系乳化液作为黏结剂这样的方法。但是，只使用这些黏结剂的话，黏度较低，而无法制作出均匀的电极合剂浆料，因此需要一起使用羧甲基纤维素(CMC)、羟丙基纤维素等分散剂(专利文献3、4和5)。而且，由于苯乙烯-丁二烯类系聚合物、丙烯酸系乳化液等具有橡胶的性质，是一种绝缘体，因此存在电极的电阻增大等。专利文献1：日本公开专利公报特开平8-055761号公报专利文献2：日本公开专利公报特开平10-064517号公报专利文献3：日本公开专利公报特开2005-136401号公报专利文献4：日本公开专利公报特开2008-198936号公报专利文献5：日本公开专利公报特开2009-088271号公报专利文献6：日本公开专利公报特开2012-064574号公报
技术实现思路
-专利技术要解决的技术问题-本专利技术是鉴于上述现有技术的现状而完成的。其主要目的在于：提供一种双电层电容器电极用黏结剂、含有该黏结剂的双电层电容器电极以及使用了该电极的双电层电容器和电气设备。其中，该双电层电容器电极用黏结剂具有较强的黏合力和黏合持久性，而且不会造成电阻实质上增大。-用于解决技术问题的技术方案-为了解决上述问题，本专利技术人进行了潜心研究，发现了通过使用乙烯醇与乙烯性不饱和羧酸碱金属中和物的共聚物作为双电层电容器电极用黏结剂，能够得到以下电容器，从而完成了本专利技术。该电容器能够防止电极合剂从集电体上剥离下来，能够防止活性物质从集电体上脱离，并且寿命特性良好。本专利技术的双电层电容器电极用黏结剂含有乙烯醇与乙烯性不饱和羧酸碱金属中和物的共聚物。可以这样：所述黏结剂中含有的乙烯醇与乙烯性不饱和羧酸碱金属中和物的所述共聚物的质量百分比在20质量％以上。优选，在所述共聚物中，乙烯醇与乙烯性不饱和羧酸碱金属中和物的摩尔比为9/1～1/9。优选，所述乙烯性不饱和羧酸碱金属中和物是丙烯酸碱金属中和物或甲基丙烯酸碱金属中和物。优选，乙烯醇与乙烯性不饱和羧酸碱金属中和物的所述共聚物的体积平均粒径在1μm以上200μm以下。优选，含有1质量％的乙烯醇与乙烯性不饱和羧酸碱金属中和物的所述共聚物之水溶液的黏度在50mPa·s以上10 000mPa·s以下。本专利技术的双电层电容器电极含有活性物质、导电助剂以及上述任一黏结剂。优选，在上述双电层电容器电极中，相对于活性物质、导电助剂以及黏结剂的总质量，所述黏结剂的含量在0.5质量％以上30质量％以下。本专利技术的双电层电容器包括上述双电层电容器电极。本专利技术的电气设备使用了上述双电层电容器。-专利技术的效果-根据本专利技术，因为使用特定的黏结剂，所以能够提供稳定性良好的双电层电容器电极和双电层电容器。因此，与现有的双电层电容器相比，本专利技术所涉及的双电层电容器的寿命特性提高，能够同时实现电池的高性能化和低成本化，从而能够扩大其使用用途。具体实施方式下面对本专利技术的双电层电容器电极用黏结剂、含有该黏结剂的双电层电容器电极和双电层电容器、以及使用了该双电层电容器的电气设备进行说明。＜双电层电容器电极用黏结剂＞本专利技术的双电层电容器电极用黏结剂含有乙烯醇与乙烯性不饱和羧酸碱金属中和物的共聚物。乙烯醇与乙烯性不饱和羧酸碱金属中和物的共聚物是指：含有作为重复构成单元的乙烯醇与乙烯性不饱和羧酸碱金属中和物的共聚物。乙烯醇与乙烯性不饱和羧酸碱金属中和物的共聚物，例如能够通过以下方法获取：在存在包含碱金属的碱的条件下，在水性有机溶剂与水的混合溶剂中将使乙烯酯与乙烯性不饱和羧酸酯共聚合而获得的共聚物皂化。也就是说，乙烯醇本身不稳定而无法直接作为单体使用，但是通过将用乙烯酯作为单体使用而获得的聚合体皂化，结果所生成的聚合物就会成为让乙烯醇作为单体而聚合的状态。能够列举出的所述乙烯酯例如有：醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯(vinyl propionate)、三甲基乙酸乙烯酯(vinyl pivalate)等。由于使用醋酸乙烯酯时皂化反应容易进行，因此优选使用醋酸乙烯酯。可以单独使用这些乙烯酯中的一种，也可以将结合使用两种以上的这些乙烯酯。能够列举出的所述乙烯性不饱和羧酸酯例如有：丙烯酸和甲基丙烯酸的甲酯、乙酯、正丙酯、异丙酯、正丁酯、叔丁酯等。由于使用丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯时皂化反应容易进行，因此优选使用丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯。可以单独使用这些乙烯性不饱和羧酸酯中的一种，也可以结合使用两种以上的这些乙烯性不饱和羧酸酯。还能够根据需要而进一步将能够与乙烯酯、乙烯性不饱和羧酸酯共聚合的其他乙烯性不饱和单体、交联剂共聚合。作为本实施方式中的皂化反应之一例，下面示出醋酸乙烯酯/丙烯酸甲酯共聚物被氢氧化钾(KOH)100％皂化时的皂化反应。【化学式1】需要说明的是，如该化学式所示，本实施方式所涉及的乙烯醇与乙烯性不饱和羧酸碱金属中和物的共聚物是让乙烯酯与乙烯性不饱和羧酸酯随机共聚合，并使来自于单体的酯部分皂化后获得的物质，其单体之间的键为C-C共价键(以下，有时候，记载为乙烯酯/乙烯性不饱和羧酸酯皂化共聚物)。另一方面，在专利文献6中公开了一种聚乙烯醇与被碱金属阳离子置换的聚丙烯酸的交联化合物，该交联化合物具有聚丙烯酸和聚乙烯醇通过酯键交联而成的构造。因此，专利文献6所公开的聚乙烯醇与被碱金属阳离子置换的聚丙烯酸的交联化合物，是与本实施方式所涉及的乙烯醇与乙烯性不饱和羧酸碱金属中和物的共聚物完全不同的物质。优选，在本实施方式的乙烯酯与乙烯性不饱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双电层电容器电极用黏结剂，其特征在于：其含有乙烯醇与乙烯性不饱和羧酸碱金属中和物的共聚物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.01 JP 2014-0756031.一种双电层电容器电极用黏结剂，其特征在于：其含有乙烯醇与乙烯性不饱和羧酸碱金属中和物的共聚物。2.根据权利要求1所述的双电层电容器电极用黏结剂，其特征在于：该黏结剂中含有的乙烯醇与乙烯性不饱和羧酸碱金属中和物的所述共聚物的质量百分比在20质量％以上。3.根据权利要求1或2所述的双电层电容器电极用黏结剂，其特征在于：在乙烯醇与乙烯性不饱和羧酸碱金属中和物的所述共聚物中，乙烯醇与乙烯性不饱和羧酸碱金属中和物的摩尔比为9/1～1/9。4.根据权利要求1到3中任一项权利要求所述的双电层电容器电极用黏结剂，其特征在于：所述乙烯性不饱和羧酸碱金属中和物是丙烯酸碱金属中和物或甲基丙烯酸碱金属中和物。5.根据权利要求1到4中任一项权利要求所述的双电层电...

【专利技术属性】
技术研发人员：金原祐治，藤重隼一，藤本信贵，辛岛修一，向井孝志，境哲男，
申请(专利权)人：住友精化株式会社，独立行政法人产业技术综合研究所，
类型：发明
国别省市：日本;JP