电极的制造方法技术

在集电体的表面，通过含有包含聚酰胺酸的粘合剂的电极合剂组合物来形成电极合剂层，接着，在进行加热处理以除去溶剂的同时，进行聚酰胺酸的酰亚胺化反应，从而制造电极，所述聚酰胺酸由特定的芳香族四羧酸化合物和包含具有羧基的二胺的二胺成分获得。电极合剂组合物进一步含有具有环氧基或噁唑啉基的交联剂是优选的。电极合剂组合物进一步含有吡啶类化合物也是优选的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及锂离子二次电池等电化学元件的电极的制造方法。特别是涉及使用了包含聚酰胺酸的粘合剂的电极的制造方法。
技术介绍
锂离子二次电池由于具有高的能量密度，且为高容量，所以作为移动信息终端的驱动电源等而被广泛利用。近年来，向需要大容量的电气和混合动力汽车中的搭载等产业用途中的使用也正在扩大，进行了用于更高容量化或高性能化的研究。其尝试之一是使用每单位体积的锂嵌入量多的硅或锡、或者包含它们的合金作为负极活性物质，以使充放电容量增大。但是，例如若使用硅或锡、或者包含它们的合金那样的充放电容量大的活性物质，则伴随着充放电而使活性物质引起非常大的体积变化。因此，若将迄今为止的电极中使用的聚偏氟乙烯或橡胶系树脂作为粘结剂(粘合剂)使用，则存在活性物质层被破坏、或者在集电体与活性物质层的界面发生剥离，导致电极的集电结构被破坏、电池的循环特性容易降低的问题。因此，期望相对于非常大的体积变化也不易引起电极的破坏或剥离、在电池环境下的韧性高的电极用的粘合剂。在专利文献1中记载了：在锂二次电池中，若使用聚酰亚胺树脂作为负极的粘结剂，则即使反复进行充放电循环，电池容量也不易降低，循环寿命变长。其中，电极是在350℃下加热处理2小时而制造的。(参照：实施例1、2)在专利文献2中记载了：相对于电解液的溶胀度小、具有优异的韧性(大的断裂伸长率及断裂能)的由特定的聚酰胺酸和溶剂组成的电极用粘合剂树脂组合物。此外还记载了：为了在制造电极时使酰亚胺化反应充分地进行，需要比较高的温度下的加热处理。在专利文献3中记载了：含有具有羧基的聚酰亚胺树脂和环氧树脂的锂离子二次电池的电极用树脂组合物。另一方面，在非专利文献1中示出了：由于电极用的粘合剂树脂相对于电解液的溶胀度越小，伴随充放电循环的放电容量保持率变得越高，所以优选。现有技术文献专利文献专利文献1：US5468571专利文献2：US2012/168688A1专利文献3：日本特开2013-20875号公报非专利文献非专利文献1：日立化成技术报告第45号(2005年7月)
技术实现思路
专利技术所要解决的问题在以聚酰亚胺作为粘合剂来制造电极时，由于必须使加热处理温度为极度高温，所以需要特殊的装置和环境。因此，期望在与聚偏氟乙烯或橡胶系树脂等普通的粘合剂相同程度的比较低温下通过短时间的加热处理来进行电极的制造。此外，近年来，电池用的集电体(铜箔等)在开展极薄化而变成使用厚度为10μm以下的集电体，若在电极制造工序中集电体被暴露于高温中，则产生机械强度大幅降低等问题，所以，期望在200℃以下的比较低的温度下进行热处理。即，本专利技术的目的是提出通过200℃以下的比较低温、且比较短时间的加热处理能够容易地得到即使在电池环境下溶胀度也小、并且能够保持优异的附着性和韧性的高性能的锂二次电池用的电极的电极的制造方法。用于解决问题的方法本申请专利技术人们进行了各种研究，结果发现，通过使用含有由特定的化学结构构成的聚酰胺酸的电极合剂组合物，即使通过200℃以下的比较低温、并且比较短时间的加热处理来制造电极，也能够容易地得到即使在电池环境下溶胀度也小、并且能够保持优异的附着性和韧性的高性能的锂二次电池用的电极，从而完成了本专利技术。本专利技术涉及以下的各项。1、一种电极的制造方法，其特征在于，在集电体的表面，通过至少含有电极活性物质和包含具有下述化学式(1)所表示的重复单元的聚酰胺酸的粘合剂的电极合剂组合物来形成电极合剂层，接着，在进行加热处理以除去溶剂的同时，进行聚酰胺酸的酰亚胺化反应。在化学式(1)中，A包括选自由下述化学式(2)、下述化学式(3)及下述化学式(4)构成的组中的1种以上的4价的基团，B包括选自由下述化学式(5)、下述化学式(6)、下述化学式(7)、下述化学式(8)及碳原子数为4～10的2价的饱和烃基构成的组中的1种以上的2价的基团、以及选自由下述化学式(9)及下述化学式(10)构成的组中的1种以上的2价的基团。化学式(8)中，X为直接键合、氧原子、硫原子、亚甲基、羰基、磺酰氧基、砜基、1,1’-亚乙基、1,2-亚乙基、2,2’-异亚丙基、2,2’-六氟异亚丙基、环亚己基、亚苯基、1,3-亚苯基二亚甲基、1,4-亚苯基二亚甲基、1,3-亚苯基二亚乙基、1,4-亚苯基二亚乙基、1,3-亚苯基二亚丙基、1,4-亚苯基二亚丙基、1,3-亚苯基二氧基、1,4-亚苯基二氧基、亚联苯基二氧基、亚甲基二苯氧基、亚乙基二苯氧基、亚丙基二苯氧基、六氟亚丙基二苯氧基、氧代二苯氧基、硫代二苯氧基、砜二苯氧基中的任一者。化学式(10)中，Y为直接键合、氧原子、硫原子、亚甲基、羰基、磺酰氧基、砜基、1,1’-亚乙基、1,2-亚乙基、2,2’-异亚丙基、2,2’-六氟异亚丙基、环亚己基、亚苯基、1,3-亚苯基二亚甲基、1,4-亚苯基二亚甲基、1,3-亚苯基二亚乙基、1,4-亚苯基二亚乙基、1,3-亚苯基二亚丙基、1,4-亚苯基二亚丙基、1,3-亚苯基二氧基、1,4-亚苯基二氧基、亚联苯基二氧基、亚甲基二苯氧基、亚乙基二苯氧基、亚丙基二苯氧基、六氟亚丙基二苯氧基、氧代二苯氧基、硫代二苯氧基、砜二苯氧基中的任一者。2、根据项1所述的电极的制造方法，其特征在于，电极合剂组合物进一步含有具有环氧基或噁唑啉基的交联剂。3、根据项1或2所述的电极的制造方法，其特征在于，电极合剂组合物进一步含有吡啶类化合物。4、根据项1～3中任一项所述的电极的制造方法，其特征在于，电极活性物质为碳粉末、硅粉末、锡粉末、或者含有硅或锡的合金粉末。5、根据项1～4中任一项所述的电极的制造方法，其特征在于，电极活性物质为锂过渡金属氧化物。6、根据项1～5中任一项所述的电极的制造方法，其特征在于，其获得了锂离子二次电池用电极。专利技术效果通过本专利技术，通过200℃以下的比较低温、并且比较短时间的加热处理，能够容易地得到即使在以聚酰亚胺作为粘合剂的电池环境下溶胀度也小、并且能够保持优异的附着性和韧性的高性能的锂二次电池用的电极。具体实施方式本专利技术的电极的制造方法特别能够合适地制造锂二次电池的电极(负极及正极)。以下，并非限定于锂二次电池，但特别基于锂二次电池用的电极的制造方法进行说明。本专利技术中，集电体为电池中通常使用的导电性金属箔是优选的。作为导电性金属箔，例如可优选地列举出铜、铝、镍、不锈钢(铁)、钛、钴等具有导电性的金属或由它们的组合构成的合金的箔。特别是在锂二次电池中，从容易加工成箔薄膜、廉价、且容易使电极高性能化等出发，作为负极的集电体，厚度为5～100μm左右的由铜或铜合金构成的箔是优选的，作为正极的集电体，厚度为5～100μm左右的铝箔是优选的。对于集电体，根据需要控制了表面粗糙度，例如也可以为平板状、网眼状、网状、板条状、冲孔金属状、压花状等除箔以外的形状。本专利技术中使用的电极合剂组合物(电极合剂糊剂)至少含有：电极活性物质、包含具有特定的重复单元的聚酰胺酸的粘合剂、以及溶剂。本专利技术中使用的电极合剂组合物的电极活性物质只要是在电池中通常使用的电极活性物质，则没有限定。在负极的情况下，只要是能够将锂通过电化学方式嵌入、脱嵌的物质，则例如可列举出石墨、焦炭类、炭黑、热分解碳等碳粉末、硅粉末、锡粉末、或包含硅或锡的合金粉末。合金粉末优选为硅或锡与金属元素的金属间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电极的制造方法，其特征在于，在集电体的表面，通过至少含有电极活性物质和包含具有下述化学式(1)所表示的重复单元的聚酰胺酸的粘合剂的电极合剂组合物来形成电极合剂层，接着，在进行加热处理以除去溶剂的同时，进行聚酰胺酸的酰亚胺化反应，在化学式(1)中，A包括选自由下述化学式(2)、下述化学式(3)及下述化学式(4)构成的组中的1种以上的4价的基团，B包括选自由下述化学式(5)、下述化学式(6)、下述化学式(7)、下述化学式(8)及碳原子数为4～10的2价的饱和烃基构成的组中的1种以上的2价的基团、以及选自由下述化学式(9)及下述化学式(10)构成的组中的1种以上的2价的基团；在化学式(8)中，X为直接键合、氧原子、硫原子、亚甲基、羰基、磺酰氧基、砜基、1,1’‑亚乙基、1,2‑亚乙基、2,2’‑异亚丙基、2,2’‑六氟异亚丙基、环亚己基、亚苯基、1,3‑亚苯基二亚甲基、1,4‑亚苯基二亚甲基、1,3‑亚苯基二亚乙基、1,4‑亚苯基二亚乙基、1,3‑亚苯基二亚丙基、1,4‑亚苯基二亚丙基、1,3‑亚苯基二氧基、1,4‑亚苯基二氧基、亚联苯基二氧基、亚甲基二苯氧基、亚乙基二苯氧基、亚丙基二苯氧基、六氟亚丙基二苯氧基、氧代二苯氧基、硫代二苯氧基、砜二苯氧基中的任一者；在化学式(10)中，Y为直接键合、氧原子、硫原子、亚甲基、羰基、磺酰氧基、砜基、1,1’‑亚乙基、1,2‑亚乙基、2,2’‑异亚丙基、2,2’‑六氟异亚丙基、环亚己基、亚苯基、1,3‑亚苯基二亚甲基、1,4‑亚苯基二亚甲基、1,3‑亚苯基二亚乙基、1,4‑亚苯基二亚乙基、1,3‑亚苯基二亚丙基、1,4‑亚苯基二亚丙基、1,3‑亚苯基二氧基、1,4‑亚苯基二氧基、亚联苯基二氧基、亚甲基二苯氧基、亚乙基二苯氧基、亚丙基二苯氧基、六氟亚丙基二苯氧基、氧代二苯氧基、硫代二苯氧基、砜二苯氧基中的任一者。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.18 JP 2014-0865621.一种电极的制造方法，其特征在于，在集电体的表面，通过至少含有电极活性物质和包含具有下述化学式(1)所表示的重复单元的聚酰胺酸的粘合剂的电极合剂组合物来形成电极合剂层，接着，在进行加热处理以除去溶剂的同时，进行聚酰胺酸的酰亚胺化反应，在化学式(1)中，A包括选自由下述化学式(2)、下述化学式(3)及下述化学式(4)构成的组中的1种以上的4价的基团，B包括选自由下述化学式(5)、下述化学式(6)、下述化学式(7)、下述化学式(8)及碳原子数为4～10的2价的饱和烃基构成的组中的1种以上的2价的基团、以及选自由下述化学式(9)及下述化学式(10)构成的组中的1种以上的2价的基团；在化学式(8)中，X为直接键合、氧原子、硫原子、亚甲基、羰基、磺酰氧基、砜基、1,1’-亚乙基、1,2-亚乙基、2,2’-异亚丙基、2,2’-六氟异亚丙基、环亚己基、亚苯基、1,3-亚苯基二亚甲基、1,4-亚苯基二亚甲基、1,3-亚苯基二亚乙基、1,4-亚苯基二亚乙基、1,3-亚苯基二亚丙基、1,4-亚苯基二亚丙基、1,3-亚苯基二氧基、1,4-亚苯基二氧基、亚联苯基二氧基、亚甲基二苯氧基、亚乙基二苯氧基、亚...

【专利技术属性】
技术研发人员：中山刚成，中山知则，北山直树，
申请(专利权)人：宇部兴产株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP