导电材分散体、含有粘合剂树脂的导电材分散体、电极膜用浆料、电极膜、及非水电解质二次电池制造技术

一种导电材分散体，包含含有碳纤维的导电材、分散剂、及酰胺系有机溶媒，所述导电材分散体中，所述分散剂包含共聚物A，所述共聚物A含有含腈基的结构单元，且所述导电材分散体满足以下的条件：(I)所述导电材分散体的pH为9.0以上；(II)所述导电材分散体的利用动态粘弹性测定而得的频率1Hz下的相位角为19

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】导电材分散体、含有粘合剂树脂的导电材分散体、电极膜用浆料、电极膜、及非水电解质二次电池


[0001]本专利技术的一实施方式涉及一种导电材分散体。本专利技术的另一实施方式涉及含有粘合剂树脂的导电材分散体、及电极膜用浆料等导电性组合物。本专利技术的又一实施方式涉及使用所述导电性组合物的电极膜、及包括该电极膜的非水电解质二次电池。

技术介绍

[0002]锂离子二次电池广泛用作电动汽车及便携设备等的电池。随着电动汽车及便携设备等的高性能化，对锂离子二次电池的高容量、高输出及小型轻量化等要求逐年提高。
[0003]锂离子二次电池的容量在很大程度上依赖于作为主要材料的正极活性物质及负极活性物质。因此，用于锂离子二次电池的电极活性物质的各种材料被广为研究。但是，在使用被实用化的电极活性物质时，所述二次电池的充电容量均达到了接近理论值的水平，改良接近极限。另一方面，如果增加电极膜中的电极活性物质的填充量，则可简单地增加充电容量。因此，正在尝试削减对充电容量无直接贡献的导电材及粘合剂树脂的添加量。
[0004]导电材承担着在电极膜的内部形成导电路径、或将电极活性物质的粒子之间加以连接的作用。在所述导电路径及粒子间的连接中，要求不易发生由电极膜的膨胀收缩引起的切断。为了利用少量添加的导电材来维持导电路径及连接，优选使用比表面积大的纳米碳作为导电材。特别是，碳纳米管(carbon nanotube，CNT)的使用对于形成有效率的导电网络是有效的。但是，比表面积大的纳米碳的凝聚力强，因此存在不易使纳米碳良好地分散在电极膜用浆料中和/或电极膜中的问题。
[0005]在此种背景下，提出了许多使用各种分散剂制作导电材分散体并经由导电材分散体来制造电极膜用浆料的方法(例如，参照专利文献1～专利文献5)。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：日本专利特开2005
‑
162877号公报
[0009]专利文献2：日本专利特开2014
‑
193986号公报
[0010]专利文献3：日本专利特表2018
‑
522803号公报
[0011]专利文献4：日本专利特开2015
‑
128012号公报
[0012]专利文献5：韩国登录专利第10
‑
1831562号公报

技术实现思路

[0013]专利技术所要解决的问题
[0014]例如，在专利文献1及专利文献2中，提出了如下方法：通过使用聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯醇等聚合物作为分散剂，并预先将导电材分散在溶媒中，来提高电池的初始特性及循环寿命。根据该些方法，可通过使用聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯醇来制造良好分散状态的导电材分散体。但是，所述导电材分散体存在有在电极膜形成的过程中分散状态变得不良、
导电性恶化的课题。
[0015]在专利文献3及专利文献4中，提出了使用氢化丁腈橡胶作为分散剂的导电材分散体。但是，由于这些氢化丁腈橡胶缺乏分散性，难以利用所述导电体分散体形成良好的导电网络。另外，氢化丁腈橡胶的粘度高，因此存在导电材分散体的制造需要长时间、或者所得的导电材分散体缺乏流动性、操作性变差等问题，从而难以在工业上实用化。
[0016]专利文献5中提出了通过在氢化丁腈橡胶中添加氨基乙醇等来改善分散性的CNT分散体。认为在所述CNT分散体中，通过改变溶媒的极性，分散剂的作用得到改善。但是，所得到的分散体为高粘度，还不足以形成良好的导电网络。
[0017]鉴于此种状况，本专利技术人们对使导电材良好地分散在导电材分散体中且即使在电极膜中也维持良好的导电网络的方法进行了深入研究，以便通过添加量少的导电材料来提高电池的输出及循环寿命。其结果表明，如所述的专利文献1及专利文献2中提出的方法那样，即使能够制造良好分散状态的导电材分散体，在进一步与电极活性物质混合来制备电极膜用浆料时，在其制备阶段也容易引起分散不良。推测由于此种电极膜用浆料的分散不良，无法在电极膜中形成良好的导电网络，难以获得所需的电池特性。
[0018]因此，为了在电极膜中形成良好的导电网络且即使导电材的添加量少也提高电池的输出及循环寿命，要求兼顾在使导电材分散在导电材分散体中的阶段的良好的分散性及在制备电极膜用浆料的阶段的稳定性。
[0019]而且，在锂二次电池中，除了所述问题以外，还存在由金属成分在负极上还原并析出引起的电池性能劣化的问题、以及由短路的发生引起的过剩发热或着火等涉及安全性的问题。作为由金属成分引起的性能劣化或短路的主要原因，认为是(1)来自导电材或分散剂等原料的铜及铁等金属杂质的混入、(2)制造工序中的铜及铁等金属杂质的混入、及(3)正极、集电体、电池容器等所含的金属离子溶出到电解液中后，在负极上还原并析出等。
[0020]特别是为了消除(1)及(2)的主要原因，优选为设置在制造导电材分散体时，除去金属异物等污染物的工序。作为除去金属异物的方法，可列举利用磁铁进行的除铁、或过滤及离心分离等方法。但是，在任一方法中，为了获得除去金属异物的效果，均需要导电材分散体的低粘度化。在所述的专利文献3～专利文献5中提出的导电材分散体中，粘度高，无法效率良好地除去金属异物，确认了残存金属异物导致的电池性能的劣化。
[0021]因此，本专利技术的一实施方式提供一种能够兼顾良好的分散性及稳定性的导电材分散体。更具体地说，本专利技术的另一实施方式提供一种含有粘合剂树脂的导电材分散体作为使用所述导电材分散材的导电性组合物。另外，本专利技术的另一实施方式提供一种具有良好分散性的电极膜用浆料作为使用所述导电材分散材的导电性组合物。进而，本专利技术的另一实施方式提供一种能够提高非水电解质二次电池的输出及循环寿命的电极膜、及高输出且具有良好的循环寿命的非水电解质二次电池。
[0022]解决问题的技术手段
[0023]本专利技术人们进行了深入研究，结果发现，通过使用含有含腈基的单量体单元的共聚物A作为分散剂，规定分散液的pH，可使凝聚力强的碳纤维良好地分散在溶媒中。进而，在制备电极膜用浆料时及制造电极膜时，也能够维持其良好的分散状态，从而能够在电极中形成良好的导电网络。另外，如果导电材分散体的分散状态良好，则即使含有高浓度的碳纤维，也可获得操作性优异的分散体，从而能够提高作为导电网络的阻碍因素的金属异物的
除去效率。通过这些，可提高电池的速率特性及循环特性。
[0024]即，本专利技术包括以下的实施方式。但是，本专利技术不限定于以下记载的实施方式，而包括各种实施方式。
[0025]本专利技术的一实施方式涉及一种导电材分散体，其包括含有碳纤维的导电材、分散剂、及酰胺系有机溶媒，所述导电材分散体中，所述分散剂包含共聚物A，所述共聚物A含有含腈基的结构单元，且所述导电材分散体满足以下的条件。
[0026](I)所述导电材分散体的pH为9.0以上。
[0027](II)所述导电材分散体的频率1Hz下的相位角为19
°
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种导电材分散体，包含含有碳纤维的导电材、分散剂、及酰胺系有机溶媒，所述导电材分散体中，所述分散剂含有共聚物A，所述共聚物A含有含腈基的结构单元，所述导电材分散体满足以下的条件。(I)所述导电材分散体的pH为9.0以上。(II)所述导电材分散体的利用动态粘弹性测定得到的频率1Hz下的相位角为19
°
以上，且复弹性模量小于20Pa。2.根据权利要求1所述的导电材分散体，其中，导电材分散体中的碳纤维浓度x(质量％)与利用动态粘弹性测定得到的导电材分散体的复弹性模量y(Pa)满足下述式(1)、式(2)、及式(3)的关系，y＜8x
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(1)y＜20
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(2)0.1≦x≦10
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(3)。3.根据权利要求1或2所述的导电材分散体，其中，还含有以所述共聚物A...

【专利技术属性】
技术研发人员：平林穂波，
申请(专利权)人：东洋色材株式会社，
类型：发明
国别省市：