电池电极用粘合剂、电极及电池制造技术

本发明专利技术提供既能作为环境负荷小的水系粘合剂使用、又能使粘结性优异且有效地降低电池的内部电阻的电池电极用粘合剂。该电池电极用粘合剂具有核部(A)和壳部(B)所组成的核壳结构，所述核部(A)含有以甲基丙烯酸甲酯为主成分的共聚物，所述壳部(B)具有含有(甲基)丙烯酸酯作为聚合成分的(甲基)丙烯酸酯系共聚物，对于碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯以3：7的体积比混合而成的混合溶剂，构成上述核部(A)的树脂的溶胀率为10％以下，且构成上述壳部(B)的树脂的溶胀率为30％以上。

Adhesive, electrode and battery for battery electrode

The invention provides a battery electrode adhesive that can be used as a water system adhesive with small environmental load, and can also make the cohesiveness excellent and effectively reduce the internal resistance of the battery. The battery electrode has a core shell structure composed of A and B, and the nuclear part (A) contains a copolymer consisting of methyl methacrylate as the main component. The shell part (B) has a (methyl) acrylate copolymer containing (methyl) acrylate as a polymerization component, and 3 of the ethylene carbonate and two ethyl carbonate. The swelling rate of the resin of the above nuclear part (A) is less than 10%, and the swelling rate of the resin with the above shell part (B) is over 30%.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电池电极用粘合剂、电极及电池
本专利技术涉及电池电极用粘合剂、电极及电池。更具体而言，涉及在电池的电极中所使用的电池电极用粘合剂、使用该电池电极用粘合剂而制造的电极及使用该电极而制造的电池。
技术介绍
在电池的电极中，已知使用粘合剂。作为具有使用了粘合剂的电极的电池的代表例，可列举锂离子二次电池。就锂离子二次电池而言，由于能量密度高且为高电压，因此被使用在移动电话、笔记本电脑、摄录机(camcorder)等电子设备中。最近，由于环保意识的提高或相关法的修订，而逐渐应用在作为电动汽车或混合动力电动汽车等的车载用途或家庭用电力储藏用的蓄电池中。一般而言，锂离子二次电池由负极、正极、隔膜、电解液、集电体构成。关于电极，负极是将由能够进行锂离子的插入脱离的石墨、硬碳等负极活性物质与由导电助剂、粘合剂、溶剂构成的涂敷液涂布于以铜箔为代表的集电体上并使其干燥而得到的。现在，一般而言，作为粘合剂，使用的是使苯乙烯－丁二烯橡胶(以下简称为“SBR”)分散于水而得的分散物。另一方面，正极如下制造，即，将层状的钴酸锂、尖晶石型锰酸锂等正极活性物质与炭黑等导电助剂、聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯等粘合剂混合，并使其分散于如N－甲基吡咯烷酮之类的极性溶剂而得到涂敷液，将该涂敷液与负极同样地涂布于以铝箔为代表的集电体箔上，并使其干燥。为了确保粘结力，这些锂离子电池的粘合剂需要增多粘合剂的添加量，可列举由此所致的性能降低作为课题。另外，将N－甲基吡咯烷酮用于浆料溶剂，从回收、成本、毒性及环境负荷的观点出发，理想的是水系粘合剂。然而，在使用作为水系的SBR系粘合剂的情况下，可列举在正极环境下氧化劣化的课题。因此，在正极的粘合剂中依然使用将现行的N－甲基吡咯烷酮用作分散溶剂的聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯，并且当务之急是开发一种粘合剂，其集电体与活性物质的粘结性或者活性物质彼此的粘结性优异，是环境负荷少的水系，并且适合于制造耐氧化性高的二次电池用电极。最近，为了解决上述课题，而在专利文献1、2及3中提出包含丙烯酸乳液的粘合剂作为水系粘合剂成分。然而，在将这些粘合剂用于正极的情况下，存在电极与集电体间的界面电阻或电池的内部电阻变高的问题，担心使电池特性变差。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2014-116265号公报专利文献2：日本特开2006-260782号公报专利文献3：日本特开2014-160638号公报
技术实现思路
(专利技术要解决的课题)本专利技术是鉴于上述情况而完成的专利技术，其主要目的在于提供既能作为环境负荷小的水系粘合剂使用，又能使粘结性优异且有效地降低电池的内部电阻的电池电极用粘合剂。(用于解决课题的手段)本专利技术人等为了达成上述目的而反复进行了研究。其结果发现：通过制成具有核部(A)和壳部(B)所组成的核壳结构的粘合剂，所述核部(A)含有以甲基丙烯酸甲酯为主成分的共聚物，所述壳部(B)具有含有(甲基)丙烯酸酯作为聚合成分的(甲基)丙烯酸酯系共聚物，并且对于碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯以3：7的体积比混合而成的混合溶剂，将构成核部(A)的树脂的溶胀率(％)设为10％以下，且将构成壳部(B)的树脂的溶胀率(％)设定为30％以上，从而得到既能作为环境负荷小的水系粘合剂使用，又能使粘结性优异且有效地降低电池的内部电阻的电池电极用粘合剂。本专利技术是通过基于这些见解而进一步反复研究而完成的专利技术。即，本专利技术提供下述列举的方案的专利技术。项1.一种电池电极用粘合剂，其具有核部(A)和壳部(B)的核壳结构，所述核部(A)含有以甲基丙烯酸甲酯为主成分的共聚物，所述壳部(B)具有含有(甲基)丙烯酸酯作为聚合成分的(甲基)丙烯酸酯系共聚物，对于碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯以3：7的体积比混合而成的混合溶剂，构成上述核部(A)的树脂的溶胀率为10％以下，且构成上述壳部(B)的树脂的溶胀率为30％以上。项2.根据项1所述的电池电极用粘合剂，其中，上述壳部(B)的(甲基)丙烯酸酯系共聚物含有多官能(甲基)丙烯酸酯单体作为聚合成分。项3.根据项1或2所述的电池电极用粘合剂，其中，在上述核部(A)和上述壳部(B)之间具备这两者已相容的部分。项4.根据项1～3中任一项所述的电池电极用粘合剂，其中，上述壳部(B)的(甲基)丙烯酸酯系共聚物含有具有羟基的(甲基)丙烯酸单体作为聚合成分。项5.根据项2～4中任一项所述的电池电极用粘合剂，其中，上述多官能(甲基)丙烯酸酯单体为2～5官能的(甲基)丙烯酸酯。项6.根据项1～5中任一项所述的电池电极用粘合剂，其中，在上述壳部(B)的(甲基)丙烯酸酯系共聚物中，上述(甲基)丙烯酸酯为选自丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2－乙基己酯及甲基丙烯酸2－乙基己酯中的至少1种。项7.根据项4所述的电池电极用粘合剂，其中，上述具有羟基的(甲基)丙烯酸酯单体为亚烷基二醇单(甲基)丙烯酸酯。项8.根据项1～7中任一项所述的电池电极用粘合剂，其制成水系乳液时的粒径为50～300nm。项9.一种电池电极，其是在集电体上具有至少包含电极活性物质、导电助剂及粘合剂在内的组合物的电池电极，上述粘合剂为项1～8中任一项所述的电池电极用粘合剂。项10.根据项9所述的电池电极，其中，相对于上述电极活性物质100重量份，上述导电助剂的含量为1～20重量份，上述粘合剂的含量为1～10重量份。项11.一种电池用电极的制造方法，其具备：使电极活性物质及导电助剂分散于水系溶剂中而得到分散体的工序；使包含项1～8中任一项所述的电池电极用粘合剂的水系粘合剂进一步分散于上述分散体而得到浆料溶液的工序；以及将得到的上述浆料溶液涂布于集电体上并使其干燥的工序。项12.一种电池，其具备项9或10所述的电池电极。(专利技术效果)根据本专利技术，可以提供既能作为环境负荷小的水系粘合剂使用，又能使粘结性优异且有效地降低电池的内部电阻的电池电极用粘合剂。进而，根据本专利技术，也可以提供使用了该电池电极用粘合剂的电极、使用了该电极的电池。具体实施方式本专利技术的电池电极用粘合剂，其特征在于，其具有核部(A)和壳部(B)的核壳结构，所述核部(A)含有以甲基丙烯酸甲酯为主成分的共聚物，所述壳部(B)具有含有(甲基)丙烯酸酯作为聚合成分的(甲基)丙烯酸酯系共聚物，对于碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯以3：7的体积比混合而成的混合溶剂，构成上述核部(A)的树脂的溶胀率(％)为10％以下，且构成上述壳部(B)的树脂的溶胀率(％)为30％以上。以下，对本专利技术的电池电极用粘合剂、使用了该电池电极用粘合剂的电极及使用了该电极的电池进行详细叙述。予以说明，在本说明书中，电池包含电化学电容器，并且是一次电池或二次电池。电池的具体例为锂离子二次电池及镍氢二次电池。另外，在本说明书中，“(甲基)丙烯酸酯”是指“丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯”，与此类似的表现也同样。在本专利技术的电池电极用粘合剂中，核部(A)和壳部(B)由上述特定的树脂构成，且对于作为锂离子电池等的电解液而一般所使用的、碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二乙酯(DEC)以3：7的体积比混合而成的混合溶剂，构成核部(A)的树脂的溶胀率被设定得非常小而为10％以下，进而，覆盖核部(A)的周围的壳部(B)的溶胀率被设定得较高而为30％以上，由此既能发挥优异的粘结性，又能有效地降低电池的内部电阻。作为发挥此种优本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池电极用粘合剂，其具有核部(A)和壳部(B)所组成的核壳结构，所述核部(A)含有以甲基丙烯酸甲酯为主成分的共聚物，所述壳部(B)具有含有(甲基)丙烯酸酯作为聚合成分的(甲基)丙烯酸酯系共聚物，对于碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯以3：7的体积比混合而成的混合溶剂，构成所述核部(A)的树脂的溶胀率为10％以下，且构成所述壳部(B)的树脂的溶胀率为30％以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.21 JP 2015-2483141.一种电池电极用粘合剂，其具有核部(A)和壳部(B)所组成的核壳结构，所述核部(A)含有以甲基丙烯酸甲酯为主成分的共聚物，所述壳部(B)具有含有(甲基)丙烯酸酯作为聚合成分的(甲基)丙烯酸酯系共聚物，对于碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯以3：7的体积比混合而成的混合溶剂，构成所述核部(A)的树脂的溶胀率为10％以下，且构成所述壳部(B)的树脂的溶胀率为30％以上。2.根据权利要求1所述的电池电极用粘合剂，其中，所述壳部(B)的(甲基)丙烯酸酯系共聚物含有多官能(甲基)丙烯酸酯单体作为聚合成分。3.根据权利要求1或2所述的电池电极用粘合剂，其中，在所述核部(A)和所述壳部(B)之间具备这两者已相容的部分。4.根据权利要求1～3中任一项所述的电池电极用粘合剂，其中，所述壳部(B)的(甲基)丙烯酸酯系共聚物含有具有羟基的(甲基)丙烯酸单体作为聚合成分。5.根据权利要求2～4中任一项所述的电池电极用粘合剂，其中，所述多官能(甲基)丙烯酸酯单体为2～5官能的(甲基)丙烯酸酯。6.根据权利要求1～5中任一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：高桥一博，诸冈义广，松尾孝，植田秀昭，
申请(专利权)人：株式会社大阪曹達，
类型：发明
国别省市：日本,JP