蓄电设备用组合物、蓄电设备电极用浆料、蓄电设备电极和蓄电设备制造技术

本发明专利技术提供能够制造柔软性和密合性优异且显示良好的充放电耐久特性的蓄电设备电极的蓄电设备用组合物。本发明专利技术的蓄电设备用组合物含有聚合物(A)和液态介质(B)，将上述聚合物(A)中所含的重复单元的合计设为100质量份时，上述聚合物(A)含有来自共轭二烯化合物的重复单元(a1)5～50质量份、来自不饱和羧酸的重复单元(a2)5～90质量份和来自(甲基)丙烯酰胺的重复单元(a3)5～90质量份，上述重复单元(a2)和上述重复单元(a3)的合计量为50质量份以上。和上述重复单元(a3)的合计量为50质量份以上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】蓄电设备用组合物、蓄电设备电极用浆料、蓄电设备电极和蓄电设备


[0001]本专利技术涉及蓄电设备用组合物、含有该组合物和活性物质的蓄电设备电极用浆料、将该浆料涂布于集电体并干燥而形成的蓄电设备电极以及具备该电极的蓄电设备。

技术介绍

[0002]近年来，作为电子设备的驱动用电源，要求高电压且具有高能量密度的蓄电设备。作为这样的蓄电设备，一直期待锂离子电池、锂离子电容器等。
[0003]这样的蓄电设备中使用的电极通过如下操作制造：将含有活性物质和作为粘合剂发挥功能的聚合物的组合物(电极用浆料)涂布于集电体的表面并干燥。作为用作粘合剂的聚合物所要求的特性，可举出活性物质彼此的结合能力和活性物质与集电体的密合能力；卷绕电极的工序中的耐擦性；即便经过其后的裁切等，活性物质的微粉等也不会从经涂布、干燥的组合物涂膜(以下，也称为“活性物质层”)脱落的耐落粉性等。
[0004]应予说明，从经验上清楚对于上述的活性物质彼此的结合能力和活性物质与集电体的密合能力以及耐落粉性，性能的优劣大致呈比例关系。因此，在本说明书中，以下，有时将这些特性概括地使用“密合性”这样的用语来表示。
[0005]然而，最近，从实现蓄电设备的高输出化和高能量密度化的要求的观点考虑，利用锂吸留量大的材料作为活性物质的研究不断推进。例如，如专利文献1中公开所示，有效利用锂的理论吸留量最大约为4200mAh/g的硅材料作为活性物质的方法被认为有前途。
[0006]然而，利用了这样的锂吸留量大的材料的活性物质因锂的吸留、放出而伴有大的体积变化。因此，如果将以往使用的电极用粘合剂应用于这样的锂吸留量大的材料，则无法维持密合性，活性物质发生剥离等，随着充放电而产生显著的容量降低。
[0007]作为用于改良电极用粘合剂的密合性的技术，提出了控制粒子状的粘合剂粒子的表面酸量的技术(参照专利文献2和3)；使用具有环氧基、羟基的粘合剂来提高上述特性的技术(参照专利文献4和5)等。另外，提出了通过聚酰亚胺的刚直的分子结构来束缚活性物质，抑制活性物质的体积变化的技术(参照专利文献6)。另外，也提出了使用聚丙烯酸这样的水溶性聚合物的技术(参照专利文献7)。
[0008]现有技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1：日本特开2004－185810号公报
[0011]专利文献2：国际公开第2011/096463号
[0012]专利文献3：国际公开第2013/191080号
[0013]专利文献4：日本特开2010－205722号公报
[0014]专利文献5：日本特开2010－3703号公报
[0015]专利文献6：日本特开2011－204592号公报
[0016]专利文献7：日本特开2007－294323号公报

技术实现思路

[0017]然而，对于上述专利文献1～7中公开这样的电极用粘合剂，在将锂吸留量大而且伴随锂的吸留
·
放出的体积变化大的硅材料所代表的新的活性物质实用化时，不能说密合性是充分的。如果使用这样的电极用粘合剂，则因反复充放电导致活性物质发生脱落等而电极劣化，因此，存在不能充分得到实用化所需的耐久性的课题。
[0018]因此，本专利技术的一些方式提供能够制造柔软性和密合性优异且显示良好的充放电耐久特性的蓄电设备电极的蓄电设备用组合物。另外，本专利技术的一些方式提供含有该组合物的蓄电设备电极用浆料。另外，本专利技术的一些方式提供柔软性和密合性优异且显示良好的充放电耐久特性的蓄电设备电极。进而，本专利技术的一些方式提供充放电耐久特性优异的蓄电设备。
[0019]本专利技术是为了解决上述课题的至少一部分而作出的，可以作为以下的任一方式来实现。
[0020]本专利技术的蓄电设备用组合物的一个方式含有聚合物(A)和液态介质(B)，
[0021]在将上述聚合物(A)中所含的重复单元的合计设为100质量份时，上述聚合物(A)含有来自共轭二烯化合物的重复单元(a1)5～50质量份、来自不饱和羧酸的重复单元(a2)5～90质量份和来自(甲基)丙烯酰胺的重复单元(a3)5～90质量份，
[0022]上述重复单元(a2)和上述重复单元(a3)的合计量为50质量份以上。
[0023]在上述蓄电设备用组合物的一个方式中，上述聚合物(A)可以是25℃、1个大气压下的在水中的溶解度相对于水100g为1g以上的水溶性聚合物。
[0024]在上述蓄电设备用组合物的任一方式中，pH可以为6～11。
[0025]在上述蓄电设备用组合物的任一方式中，上述聚合物(A)的5质量％水的pH9时的粘度(V9[mPa
·
s])与pH3时的粘度(V3[mPa
·
s])的比(V9/V3)的值可以为10以上。
[0026]在上述蓄电设备用组合物的任一方式中，上述聚合物(A)的5质量％水的pH9时的粘度可以为500～150000mPa
·
s。
[0027]在上述蓄电设备用组合物的任一方式中，上述液态介质(B)可以为水。
[0028]本专利技术的蓄电设备电极用浆料的一个方式含有上述任一方式的蓄电设备用组合物和活性物质。
[0029]在上述蓄电设备电极用浆料的一个方式中，可以含有硅材料作为上述活性物质。
[0030]在上述蓄电设备电极用浆料的任一方式中，可以进一步含有选自苯乙烯－丁二烯共聚物、丙烯酸系聚合物和氟系聚合物中的至少1种聚合物。
[0031]在上述蓄电设备电极用浆料的任一方式中，可以进一步含有增稠剂。
[0032]本专利技术的蓄电设备电极的一个方式具备集电体和活性物质层，所述活性物质层是在上述集电体的表面上涂布上述任一方式的蓄电设备电极用浆料并干燥而形成的。
[0033]本专利技术的蓄电设备的一个方式具备上述方式的蓄电设备电极。
[0034]根据本专利技术的蓄电设备用组合物，能够提高柔软性和密合性，因此能够制造显示良好的充放电耐久特性蓄电设备电极。本专利技术的蓄电设备用组合物在蓄电设备电极含有锂吸留量大的材料，例如含有石墨这样的碳材料、硅材料作为活性物质的情况下特别发挥上述的效果。即，由于可以使用锂吸留量大的材料作为活性物质，因此电池性能也提高。
具体实施方式
[0035]以下，对本专利技术的优选的实施方式进行详细说明。应予说明，本专利技术不仅限定于下述记载的实施方式，应理解为还包括在不变更本专利技术的主旨的范围内实施的各种变形例。应予说明，本说明书中的“(甲基)丙烯酸～”是包括“丙烯酸～”和“甲基丙烯酸～”这两者的概念。同样地，“～(甲基)丙烯酸酯”是包括“～丙烯酸酯”和“～甲基丙烯酸酯”这两者的概念。同样地，“(甲基)丙烯酰胺”是包括“丙烯酰胺”和“甲基丙烯酰胺”这两者的概念。
[0036]在本说明书中，使用“～”记载的数值范围是包含在“～”的前后记载的数值作为下限值和上限值的含义。
[0037]1.蓄电设备用组合物
[0038本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种蓄电设备用组合物，含有聚合物(A)和液态介质(B)，将所述聚合物(A)中所含的重复单元的合计设为100质量份时，所述聚合物(A)含有来自共轭二烯化合物的重复单元(a1)5～50质量份、来自不饱和羧酸的重复单元(a2)5～90质量份和来自(甲基)丙烯酰胺的重复单元(a3)5～90质量份，所述重复单元(a2)和所述重复单元(a3)的合计量为50质量份以上。2.根据权利要求1所述的蓄电设备用组合物，其中，所述聚合物(A)是25℃、1个大气压下的在水中的溶解度相对于水100g为1g以上的水溶性聚合物。3.根据权利要求1或2所述的蓄电设备用组合物，其中，pH为6～11。4.根据权利要求1～3中任一项所述的蓄电设备用组合物，其中，所述聚合物(A)的5质量％水的pH9时的粘度V9与pH3时的粘度V3的比V9/V3的值为10以上，所述粘度的单位是mPa
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s。5.根据权利要求1～4中任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：中山卓哉，增田香奈，西条飒一，吉田有希，
申请(专利权)人：JSR株式会社，
类型：发明
国别省市：