锂离子电极用粘合剂、锂离子电池用电极和锂离子电池用电极的制造方法技术

本发明专利技术提供一种粘合剂，该粘合剂能够制作锂离子电池用电极，该锂离子电池用电极具有能够保持电极的形状、并且电极的能量密度不会降低的构成。一种锂离子电极用粘合剂，其为在锂离子电极中使活性物质彼此粘接的粘合剂，其特征在于，上述粘合剂的玻璃化转变温度为60℃以下，溶解度参数为8～13(cal/cm

Manufacturing methods of adhesive for lithium-ion electrode, electrode for lithium-ion battery and electrode for lithium-ion battery

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锂离子电极用粘合剂、锂离子电池用电极和锂离子电池用电极的制造方法
本专利技术涉及锂离子电极用粘合剂、锂离子电池用电极和锂离子电池用电极的制造方法。
技术介绍
近年来，为了保护环境，迫切期望减少二氧化碳排放量。在汽车产业中，通过导入电动汽车(EV)、混合动力电动汽车(HEV)来减少二氧化碳排放量被寄予了厚望，对作为将它们实用化的关键的电动机驱动用二次电池进行了深入开发。作为二次电池，能够实现高能量密度、高输出密度的锂离子电池受到关注。在专利文献1中，作为能够将粒径小的活性物质保持于电极的活性物质层的表面层、对电极结构进行了强化的电极，记载了一种电池用电极，其特征在于，活性物质层包含粘合材料。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2007-280806号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题在专利文献1中记载的电池用电极中，为了保持电极的形状，除了活性物质以外，还需要另外添加粘合材料。但是，粘合材料带来的电极形状保持性能并不充分。另外，若不一并使用聚偏二氟乙烯等通过形成固化物而保持形状的类型的粘结剂，则难以形成活性物质层而保持电极的形状。此外，若一并使用粘合材料和粘结剂，则存在与它们的体积相应地使电极的能量密度降低的问题。本专利技术是鉴于上述课题而进行的，其目的在于提供一种粘合剂、包含该粘合剂的电极、以及这种锂离子电池用电极的制造方法，该粘合剂能够制作锂离子电池用电极，该锂离子电池用电极具有能够保持电极的形状、并且电极的能量密度不会降低的构成。用于解决课题的手段本专利技术人为了解决上述课题进行了深入研究，结果完成了本专利技术。即，本专利技术涉及一种锂离子电极用粘合剂，其为在锂离子电极中使活性物质彼此粘接的粘合剂，其特征在于，上述粘合剂的玻璃化转变温度为60℃以下，溶解度参数为8～13(cal/cm3)1/2，在频率10-1～101Hz的范围内在20℃测定的储能剪切模量和损耗剪切模量为2.0×103～5.0×107Pa，上述粘合剂是以来自(甲基)丙烯酸烷基酯单体的结构单元作为必要部分的丙烯酸系聚合物，构成上述粘合剂的单体中的上述(甲基)丙烯酸烷基酯单体的比例以单体的总重量为基准计为50重量％以上，含氟单体的比例以单体的总重量为基准计小于3重量％；一种锂离子电池用电极，其特征在于，其由上述粘合剂与包覆电极活性物质的非粘结体构成，上述包覆电极活性物质在吸储和释放锂离子的电极活性物质的表面的至少一部分具有包含包覆用树脂的包覆层；以及一种锂离子电池用电极的制造方法，其特征在于，对包覆电极活性物质和锂离子电极用粘合剂的混合物进行加压，形成由包含上述包覆电极活性物质和上述粘合剂的混合物的非粘结体构成的电极活性物质层，上述包覆电极活性物质在吸储和释放锂离子的电极活性物质的表面的至少一部分具有包含包覆用树脂的包覆层，上述锂离子电极用粘合剂为在锂离子电极中使活性物质彼此粘接的粘合剂，上述粘合剂的玻璃化转变温度为60℃以下，溶解度参数为8～13(cal/cm3)1/2，在频率10-1～101Hz的范围内在20℃测定的储能剪切模量和损耗剪切模量为2.0×103～5.0×107Pa，上述粘合剂是以来自(甲基)丙烯酸烷基酯单体的结构单元作为必要部分的丙烯酸系聚合物，构成上述粘合剂的单体中的上述(甲基)丙烯酸烷基酯单体的比例以单体的总重量为基准计为50重量％以上，含氟单体的比例以单体的总重量为基准计小于3重量％。专利技术的效果使用了本专利技术的锂离子电极用粘合剂的锂离子电池用电极能够在不含通过固化而将电极活性物质彼此粘结、从而保持电极形状的粘结剂的情况下，保持电极的形状。并且，具有电极的能量密度不会因不含粘结剂而相应地降低的构成。另外，电极的形状稳定，因此可防止在充放电中电极的形状崩塌，能够制成循环特性优异的电极。具体实施方式下面，详细说明本专利技术。本专利技术的锂离子电极用粘合剂为在锂离子电极中使活性物质彼此粘接的粘合剂，上述粘合剂的玻璃化转变温度为60℃以下，溶解度参数为8～13(cal/cm3)1/2，在频率10-1～101Hz的范围内在20℃测定的储能剪切模量和损耗剪切模量为2.0×103～5.0×107Pa，上述粘合剂是以来自(甲基)丙烯酸烷基酯单体的结构单元作为必要部分的丙烯酸系聚合物，构成上述粘合剂的单体中的上述(甲基)丙烯酸烷基酯单体的比例以单体的总重量为基准计为50重量％以上，含氟单体的比例以单体的总重量为基准计小于3重量％。本专利技术的粘合剂为锂离子电极用的粘合剂。需要说明的是，锂离子电极是指用于锂离子电池的电极，与本说明书中的“锂离子电池用电极”含义相同。本专利技术的粘合剂的玻璃化转变温度(下文中有时也记为Tg)为60℃以下。若Tg超过60℃，则粘合剂不具有适度的柔软性，因此电极的形状保持变得困难。从电极形状的稳定性的方面出发，粘合剂的Tg优选为40℃以下、更优选为20℃以下。需要说明的是，本说明书中，Tg使用精工电子工业株式会社制造的DSC20、SSC/580通过ASTMD3418-82中规定的方法(DSC法)进行测定。另外，本专利技术的粘合剂的溶解度参数(下文中有时也记为SP值，单位为(cal/cm3)1/2]为8～13。若SP值小于8，则粘合剂不吸收电解液，锂离子的通过变得困难，因而电极活性物质层内的离子电阻升高。另外，若SP值超过13，则粘合剂溶解于电解液中，因而电极形状的保持变得困难。从吸收电解液所带来的锂离子的传导性与电解液中的电极形状的稳定性的方面出发，粘合剂的SP值优选为8.5～12.5、更优选为9～12。需要说明的是，本专利技术中的SP值通过Fedors等人提出的下述文献中记载的方法进行计算。“POLYMERENGINEERINGANDSCIENCE,February,1974,Vol.14,No.2,RobertF.Fedors(147～154页)”另外，本专利技术的粘合剂在频率10-1～101Hz的范围内在20℃测定的储能剪切模量和损耗剪切模量为2.0×103～5.0×107Pa。若储能剪切模量超过5.0×107Pa、或损耗剪切模量超过2.0×107Pa，则粘合剂不具有适度的柔软性，因此电极的形状保持变得困难。另外，在储能剪切模量小于2.0×103Pa、或损耗剪切模量小于5.0×103Pa的情况下也同样。从电极形状的稳定性的方面出发，本专利技术的粘合剂在频率10-1～101Hz的范围内在20℃测定的储能剪切模量和损耗剪切模量优选为5.0×103～2.0×107Pa、更优选为1.0×104～1.0×107Pa。需要说明的是，本专利技术中的储能剪切模量和损耗剪切模量可以如下测定：使用粘合剂0.8g、的模头，以30MPa的压力进行成型，通过TA公司制造的ADVANCEDRHEOMETRICEXPANSIONSYSTEM，使用的平行锥，在频率0.1～10Hz(10-1～101Hz)、温度20℃、应变0.1％(自动应变控制：允许最小应力1.0g/cm、允本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电极用粘合剂，其为在锂离子电极中使活性物质彼此粘接的粘合剂，其特征在于，/n所述粘合剂的玻璃化转变温度为60℃以下，溶解度参数为8～13(cal/cm

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170421 JP 2017-0846221.一种锂离子电极用粘合剂，其为在锂离子电极中使活性物质彼此粘接的粘合剂，其特征在于，
所述粘合剂的玻璃化转变温度为60℃以下，溶解度参数为8～13(cal/cm3)1/2，在频率10-1～101Hz的范围内在20℃测定的储能剪切模量和损耗剪切模量为2.0×103～5.0×107Pa，
所述粘合剂是以来自(甲基)丙烯酸烷基酯单体的结构单元作为必要部分的丙烯酸系聚合物，构成所述粘合剂的单体中的所述(甲基)丙烯酸烷基酯单体的比例以单体的总重量为基准计为50重量％以上，含氟单体的比例以单体的总重量为基准计小于3重量％。


2.如权利要求1所述的锂离子电极用粘合剂，其中，所述粘合剂包含两种以上的(甲基)丙烯酸烷基酯单体作为构成单体，其总含量以构成单体的总重量为基准计为50重量％以上。


3.如权利要求1或2所述的锂离子电极用粘合剂，其中，所述粘合剂包含能够与(甲基)丙烯酸烷基酯单体共聚的单乙烯基单体作为构成单体。


4.如权利要求1～3中任一项所述的锂离子电极用粘合剂，其中，所述粘合剂包含(甲基)丙烯酸单体作为构成单体。


5.一种锂离子电池用电极，其特征在于，其由权利要求1～4中任一项所述的粘合剂与包覆电极活性物质的非粘结体构成，所述包覆电极活性物质在吸储和释放锂离子的电极活性物质的表面的至少一部分具有包含包覆用树脂的包覆层。


6.如权利要求5所述的锂离子电池用电极，其中，所述包覆电极活性物质与所述粘合剂的重量比为包覆电极活性物质/粘合剂＝90/10～99.99/0.01。


7.如权利要求5或6所述的锂离子电池用电极，其中，构成所述电极的电极活性物质层的厚度为150μm以上。


8.一种锂离子电池用电极的制造方法，其特征在于，对包覆电极活性物质和锂离子电极用粘合剂的混合物进行加压，形...

【专利技术属性】
技术研发人员：太田智也，那须浩太郎，川北健一，末永卓也，森悠辅，大泽康彦，草地雄树，佐藤一，赤间弘，堀江英明，
申请(专利权)人：三洋化成工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP