锂离子二次电池电极用粘结剂、使用这些电极用粘结剂得到的浆料、使用这些浆料得到的电极及使用这些电极得到的锂离子二次电池制造技术

[课题]提供作为水分散系的、活性物质之间以及活性物质与集电体的粘结性良好、且兼具充放电高温循环特性的锂离子二次电池电极用粘结剂，使用这些粘结剂得到的浆料，使用这些浆料得到的电极，使用这些电极得到的锂离子二次电池。[解决方案]本发明专利技术涉及锂离子二次电池电极用粘结剂组合物，其玻璃化转变温度为30℃以下，通过使烯属不饱和单体在表面活性剂的存在下乳液聚合来得到，所述烯属不饱和单体含有相对于全部烯属不饱和单体为15～70质量%的苯乙烯、烯属不饱和羧酸酯、烯属不饱和羧酸和内部交联剂作为必须成分。

【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电极用粘结剂、包含这些粘结剂和活性物质的锂离子二次电池电极用浆料、使用这些浆料得到的锂离子二次电池用电极以及使用这些电极得到的锂离子二次电池。
技术介绍
近年，从笔记本型电脑、移动电话、电动工具、电子通信仪器的小型化、轻量化方面考虑，锂离子二次电池得到关注，最近从适用环境车辆的观点考虑，强烈需求电动汽车、混和动力车用的锂离子二次电池，特别是高电压、高容量、高能量密度化了的锂离子二次电池。锂离子二次电池由以钴酸锂等金属氧化物作为活性物质的正极、以石墨等碳材料作为活性物质的负极和以碳酸酯类作为中心的电解液溶剂构成，是通过锂离子在正极与负极之间移动来进行电池的充放电的二次电池。更具体地说，通过在正极中，使用包含金属氧化物和粘结剂的浆料在铝箔等正极集电体表面上形成正极层，在负极中，使用包含石墨和粘结剂的浆料在铜箔等负极集电体表面上形成负极层来得到。因此，各粘结剂具有下述作用：使活性物质之间以及活性物质与集电体粘结，防止活性物质从集电体剥离。以往，作为使活性物质与集电体粘结的粘结剂，由于树脂自身对于电解液的耐溶胀性高，使用以有机溶剂系的N-羟甲基吡咯烷酮(NMP)作为溶剂的聚偏二氟乙烯(PVDF)，工业上用于很多种类的制品中。但是，对于该粘结剂，由于活性物质之间以及活性物质与集电体的粘结性低，为了实际使用而必需大量的粘结剂，结果存在锂离子二次电池的容量、能量密度降低的缺点。另外，由于粘结剂使用昂贵的有机溶剂NMP，在最终制品的价格以及浆料或集电体制成时的作业环境保护方面也存在问题。作为解决这些问题的方法，提出了组合使用羧甲基纤维素(CMC)作为增稠剂的丁苯橡胶(SBR)系的水分散体(例如参照专利文献1～3)。该SBR系分散体由于为水分散体，因此廉价，另外从作业环境保护的观点考虑也是有利的，另外，由于活性物质之间以及活性物质与集电体的粘结性良好，作为水系的锂离子二次电池电极用粘结剂被用于广泛用途中。但是，该粘结剂存在机械稳定性低、另外对于电解液溶剂的耐溶胀性低的问题。进而，该粘结剂存在于高温下使用的锂离子二次电池中充放电循环特性降低的问题。为了防止这种高温下的充放电循环特性降低，专利文献4中提出了包含来自烯属不饱和羧酸酯和烯属不饱和羧酸的单体的粘结剂。但是，该粘结剂存在活性物质之间的粘结性差、活性物质与集电体的密合力显著降低的问题。另外，专利文献5中提出了包含α,β-不饱和腈化合物和来自(甲基)丙烯酸酯的单体的粘结剂、与包含来自共轭二烯的单体的粘结剂混合而成的粘结剂。然而，该粘结剂组合物的充放电高温循环特性虽然高，但是在活性物质之间的密合性方面存在问题。利用迄今研究的前述那样的方法得到的水分散型的粘结剂时，未找到活性物质之间以及活性物质与集电体的粘结性良好、且兼具充放电高温循环特性的锂离子二次电池电极用粘结剂，现状中，以使用虽然存在环境问题的PVDF、虽然在充放电高温循环特性方面存在问题的使用CMC作为增稠剂的SBR为中心。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平5-74461号公报专利文献2：日本特开平6-150906号公报专利文献3：日本特开平8-250123号公报专利文献4：日本特开2000-195521号公报专利文献5：日本特开2006-269386号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术的目的在于，提供作为水分散系的、活性物质之间以及活性物质与集电体的粘结性良好、且兼具充放电高温循环特性的锂离子二次电池电极用粘结剂，使用这些粘结剂得到的浆料，使用这些浆料得到的电极，及使用这些电极得到的锂离子二次电池。用于解决问题的方案本专利技术人为了得到作为水分散系的、活性物质之间以及活性物质与集电体的粘结性良好、且兼具充放电高温循环特性的锂离子二次电池电极用粘结剂，使用这些粘结剂得到的浆料，使用这些浆料得到的电极及使用这些电极得到的锂离子二次电池而进行深入研究结果发现，使含有特定量的苯乙烯、烯属不饱和羧酸酯、烯属不饱和羧酸和内部交联剂作为必须成分的烯属不饱和单体在表面活性剂的存在下乳液聚合而得到玻璃化转变温度为30℃以下且干燥覆膜对于60℃电解液的耐溶胀率为300%以下的水性乳液，以该水性乳液作为树脂成分的锂离子二次电池电极用粘结剂，使用这些电极用粘结剂得到的浆料，使用这些浆料得到的电极以及使用这些电极得到的锂离子二次电池，从而完成本专利技术。即，本专利技术的锂离子二次电池电极用粘结剂，其玻璃化转变温度为30℃以下，通过使烯属不饱和单体在表面活性剂的存在下乳液聚合来得到，所述烯属不饱和单体含有相对于全部烯属不饱和单体为15～70质量%的苯乙烯、烯属不饱和羧酸酯、烯属不饱和羧酸和内部交联剂作为必须成分。本专利技术的锂离子二次电池电极用粘结剂，优选干燥覆膜对于60℃电解液的耐溶胀率为300%以下。相对于全部烯属不饱和单体，优选含有1～10质量%的烯属不饱和羧酸。相对于全部烯属不饱和单体，优选含有0.1～5质量%的内部交联剂。本专利技术涉及锂离子二次电池电极用浆料，其通过使用锂离子二次电池电极用粘结剂和活性物质而得到。本专利技术涉及锂离子二次电池电极用浆料，其通过使用锂离子二次电池电极用粘结剂、活性物质和羧甲基纤维素而得到。本专利技术涉及锂离子二次电池用电极，其通过使用锂离子二次电池电极用浆料而得到。本专利技术涉及锂离子二次电池，其通过使用锂离子二次电池用电极而得到。专利技术的效果根据本专利技术，对于锂二次电池的电极制造时的粘结剂，通过将含有特定量的苯乙烯、烯属不饱和羧酸酯、烯属不饱和羧酸和内部交联剂作为必须成分的烯属不饱和单体在表面活性剂的存在下乳液聚合而得到的玻璃化转变温度为30℃以下且干燥覆膜对于60℃电解液的耐溶胀率为300%以下的水性乳液用于电极用粘结剂中，可以提供作为水分散系的、活性物质之间以及活性物质与集电体的粘结性良好、且兼具充放电高温循环特性的锂离子二次电池电极用粘结剂。附图说明图1为表示本专利技术实施方式的锂离子电池的正极的结构的图。图2为表示本实施方式的锂离子电池的负极的结构的图。图3为表示本专利技术的实施方式的锂离子电池的层叠后的电池元件的结构的截面图。图4为表示本专利技术的实施方式的锂离子电池的电池前体的结构的图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.05.19 JP 2010-1158071.一种锂离子二次电池电极用粘结剂，其玻璃化转变温度
为30℃以下，通过使烯属不饱和单体在表面活性剂的存在下乳
液聚合来得到，所述烯属不饱和单体含有相对于全部烯属不饱
和单体为15～70质量%的苯乙烯、烯属不饱和羧酸酯、烯属不
饱和羧酸和内部交联剂作为必须成分。
2.根据权利要求1所述的锂离子二次电池电极用粘结剂，
其中，干燥覆膜对于60℃电解液的耐溶胀率为300%以下。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的锂离子二次电池电
极用粘结剂，其特征在于，相对于全部烯属不饱和单体，含有1～
10质量%的烯属不饱和羧酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：花崎充，深濑一成，内田二朗，河野安孝，筑后悠佳，石口航，
申请(专利权)人：昭和电工株式会社，NEC能源元器件株式会社，
类型：
国别省市：