接合剂、正极合剂和负极合剂制造技术

本发明专利技术的目的在于提供适合于高容量化和高电压化的接合剂、正极合剂和负极合剂，与以往相比，所述接合剂、正极合剂和负极合剂即使在减少用量的情况下也可良好地保持粉末电极材料，并且与集电基材的密合性优异，具有柔软性，即使为了高密度化而较厚地涂布电极并进行缠绕、压制，电极也不会破裂。本发明专利技术涉及一种接合剂，其包含含氟聚合物，其特征在于，上述含氟聚合物具有基于偏二氟乙烯的聚合单元和基于具有酰胺基(-CO-NRR’(R和R’相同或不同，各自表示氢原子或者具有或不具有取代基的烷基))或酰胺键(-CO-NR”-(R”表示氢原子、具有或不具有取代基的烷基或者具有或不具有取代基的苯基))的单体的聚合单元，溶液粘度为10mPa·s～20,000mPa·s。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】接合剂、正极合剂和负极合剂
本专利技术涉及接合剂、正极合剂和负极合剂。更详细地说，涉及适合于锂离子二次电 池等非水系电解液二次电池中使用的电极合剂的接合剂、使用了该接合剂的正极合剂和负 极合剂。
技术介绍
由于高电压、高能量密度、自放电少、存储效果少、能够超轻量化等理由，锂离子二 次电池等非水系电解液二次电池被用于笔记本型个人电脑、移动电话、智能手机、平板电 脑、超级笔记本等小型且适于携带的电气·电子设备等中，同时，进一步作为汽车用等驱动 用车载电源或固定用大型电源等广泛的电源正在进行实用化。 在提高非水系电解液二次电池的能量密度方面，电极制作技术是重要的关键点。 例如，关于锂离子二次电池的电极，在将焦炭或碳等碳质材料作为负极活性物质而制作负 极时，通常将碳质材料粉末化，与接合剂一起分散于溶剂中而制备负极合剂，在涂布于负极 集电体上后，将溶剂干燥除去并进行压延，由此制作负极。需要说明的是，本说明书中，只不 过是包藏放出锂离子的碳质材料也称为活性物质。并且同样地，通常将例如含锂氧化物作 为正极活性物质并使其粉末化，与导电剂和接合剂一起分散于溶剂中而制备正极合剂，在 涂布于正极集电体上后，将溶剂干燥除去并进行压延，由此制作正极。以往，作为锂离子二 次电池的接合剂，常使用聚偏二氟乙烯。 例如，专利文献1中公开了下述技术：将作为正极活性物质的LiC〇02之类的含锂 氧化物和作为导电剂的石墨与聚偏二氟乙烯混合而制作正极合剂，将该正极合剂分散于 N-甲基吡咯烷酮中使其形成浆料状，并将该浆料状物涂布于铝箔的正极集电体上，另外将 作为负极活性物质的碳质材料与聚偏二氟乙烯混合而制作负极合剂，将该负极合剂分散于 N-甲基吡咯烷酮中使其形成浆料状，并将该浆料状物涂布于作为负极集电体的铜箔上，分 别干燥后，利用辊压机挤压成型，加工成电极片。 但是，聚偏二氟乙烯树脂与金属等基材的粘接强度小，因此希望改良粘接强度。另 夕卜，使用了聚偏二氟乙烯接合剂的电极片缺乏柔软性，在方型电池制作中将电极片折叠180 度的工序时、或在圆筒型电池制作中将电极片较小地卷起的工序时，容易产生电极片破裂、 或电极合剂从电极片剥离等问题，具有生产的成品率变差的倾向。此外，还存在聚偏二氟乙 烯树脂在碱性条件下容易凝胶化、耐碱性不足的问题。 作为改善聚偏二氟乙烯树脂在金属等基材上的粘接性的方法，研究了向聚偏二氟 乙烯树脂中导入羧基等官能团的方法。例如，公开了一种极性偏二氟乙烯系共聚物，其是将 以偏二氟乙烯为主要成分的单体和少量的不饱和二元酸的单酯或碳酸亚乙烯酯共聚而成 的（例如，参见专利文献2)。在专利文献2的实施例中公开了偏二氟乙烯与具有羧基或碳 酸酯基的单体的共聚物。 另外，还公开了使用了偏二氟乙烯与四氟乙烯的共聚物的接合剂（例如，参见专 利文献3)。专利文献3中记载了：通过使用这样的共聚物，接合剂的柔软性优异。另外，专 利文献3中记载了：使用了偏二氟乙烯和四氟乙烯与具有羧基或碳酸酯基的单体的共聚物 的接合剂与集电体的粘接性更优异。 另外，有文献公开了下述内容：由选自偏二氟乙烯、四氟乙烯、三氟氯乙烯和六氟 丙烯中的至少一种单体与特定丙烯酰胺衍生物的共聚物构成的涂料或清漆硬、稳定，在不 存在颜料时是透明的，能够形成与金属和玻璃充分粘接的涂层（例如，参见专利文献4)。专 利文献4所公开的共聚物被用于涂料或清漆中，因而限定于溶液粘度比较低的物质。 现有技术文献 专利文献 专利文献1 :日本特开平4-249859号公报 专利文献2 :日本特开2001-19896号公报 专利文献3 :日本特开平10-233217号公报 专利文献4 :日本特开平3-20311号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题 如上所述，伴随着锂离子二次电池等非水系电解液二次电池的需求增大，正在对 用于其电极中的接合剂进行各种研究，特别是需要与金属等基材的粘接性（密合性）优异 的多种接合剂。 另外，近年来对电子设备的小型轻量化、薄型轻量化的要求非常高，进一步需要电 池的高性能化。为了提高电池的能量密度，正在研究电极的高密度化（高容量化）和高电 压化。 原本，接合剂基本上不会有助于电极的电化学性能，因此为了降低电极的高密度 化或电极的内部电阻，希望接合剂的用量极少。另外，锂离子二次电池的形态为圆筒型、方 型、层压型等，电极片在缠绕、压制后被导入电池中，因而容易发生电极片破裂、粉末电极材 料脱落、或与集电基材剥离，所以希望一种粘接性和柔软性优异的接合剂。另外，同时高电 压下的耐久性也很重要。 本专利技术是在非水系（二次）电池（特别是锂离子电池）、双电层电容器等非水系电 化学元件领域中鉴于上述现状而进行的，其目的在于提供适合于高容量化和高电压化的接 合剂、正极合剂和负极合剂，与以往相比，所述接合剂、正极合剂和负极合剂即使在减少用 量的情况下也可良好地保持粉末电极材料，并且与集电基材的密合性优异，具有柔软性，即 使为了高密度化而较厚地涂布电极并进行缠绕、压制，电极也不会破裂。 用于解决课题的方案 本专利技术人对与基材的密合性和柔软性优异的接合剂进行了各种研究，结果发现： 包含下述偏二氟乙烯系共聚物的接合剂与金属等基材、尤其是锂离子二次电池等非水系 电解液二次电池或双电层电容器等中的电极集电体中使用的碳和金属的密合性、柔软性优 异，上述偏二氟乙烯系共聚物具有基于具有酰胺基或酰胺键的单体的聚合单元，并且具有 特定的溶液粘度。若接合剂的密合性优异，则能够减少接合剂的用量。其结果，能够提高电 极密度，同时还能够降低电极的电阻，能够提高电池性能。另外，接合剂的用量减少，相应地 还能够削减制造成本。此外，若接合剂的柔软性优异，则即使为了高密度化而较厚地涂布电 极并进行缠绕、压制，电极也不会破裂。本专利技术人发现，这样的接合剂可以极其适合用于锂 离子二次电池等非水系电解液二次电池或双电层电容器等中的电极合剂，从而完成了本发 明。 S卩，本专利技术涉及一种接合剂，其包含含氟聚合物，其特征在于，上述含氟聚合物具 有基于偏二氟乙烯的聚合单元和基于具有酰胺基（-C0-NRR'（R和R'相同或不同，各自表示 氢原子或者具有或不具有取代基的烷基））或酰胺键（_C〇-NR-(R表示氢原子、具有或不 具有取代基的烷基或者具有或不具有取代基的苯基））的单体的聚合单元，含氟聚合物的 溶液粘度为 l〇mPa · s ?20, OOOmPa · s。 另外，本专利技术还涉及一种正极合剂，其特征在于，该正极合剂由正极活性物质、有 机溶剂和上述接合剂构成。 另外，本专利技术还涉及一种负极合剂，其特征在于，该负极合剂由负极活性物质、有 机溶剂和上述接合剂构成。 另外，本专利技术还涉及一种正极，其具有正极集电体和形成于正极集电体上的正极 活性物质层，该正极活性物质层由正极活性物质和上述接合剂构成。 另外，本专利技术还涉及一种负极，其具有负极集电体和形成于负极集电体上的负极 活性物质层，该负极活性物质层由负极活性物质和上述接合剂构成。 另外，本专利技术还涉及一种锂离子二次电池，其具备本专利技术的正极、负极和非水系电 解液。 另外，本专利技术还涉及一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种接合剂，其包含含氟聚合物，其特征在于，所述含氟聚合物具有基于偏二氟乙烯的聚合单元和基于具有酰胺基或酰胺键的单体的聚合单元，所述含氟聚合物的溶液粘度为10mPa·s～20,000mPa·s，所述酰胺基为‑CO‑NRR’，R和R’相同或不同，各自表示氢原子或者具有或不具有取代基的烷基，所述酰胺键为‑CO‑NR”‑，R”表示氢原子、具有或不具有取代基的烷基或者具有或不具有取代基的苯基。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.24 JP 2012-012066;2012.03.15 JP 2012-059141. 一种接合剂，其包含含氟聚合物，其特征在于，所述含氟聚合物具有基于偏二氟乙烯 的聚合单元和基于具有酰胺基或酰胺键的单体的聚合单元，所述含氟聚合物的溶液粘度为 lOmPa · s ?20, OOOmPa · s， 所述酰胺基为-CO-NRR'，R和R'相同或不同，各自表示氢原子或者具有或不具有取代 基的烧基， 所述酰胺键为-C0-NR-，R表示氢原子、具有或不具有取代基的烷基或者具有或不具 有取代基的苯基。2. 如权利要求1所述的接合剂，其中，在含氟聚合物中，基于具有酰胺基或酰胺键的单 体的聚合单元相对于全部聚合单元为〇. 01摩尔％?3摩尔％。3. 如权利要求1或2所述的接合剂，其中，含氟聚合物进一步具有基于四氟乙烯的聚合 单元。4. 如权利要求3所述的接合剂，其中，在含氟聚合物中，相对于全部聚合单元，基于偏 二氟乙烯的聚合单元为50摩尔％?90摩尔％，基于四氟乙烯的聚合单元为9. 9摩尔％? 49. 9摩尔％。5. 如权利要求1、2、3或4所述的接合剂，其中，含氟聚合物具有基于选自由氟乙烯、三 氟乙烯、三氟氯乙烯、氟代烷基乙烯基醚、六氟丙烯、2, 3, 3, 3-四氟丙烯和丙烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：井口贵视，北原隆宏，石川卓司，一坂俊树，内田一畅，深谷伦行，藤泽学，市川贤治，
申请(专利权)人：大金工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP