二次电池制造技术

本发明专利技术涉及一种含有氯化的聚氯乙烯树脂(CPVC)的粘合剂以及具有所述粘合剂的锂离子二次电池用电极和锂离子二次电池。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种锂离子二次电池用粘合剂以及使用所述粘合剂的锂离子二次电池用电极和锂离子二次电池。
技术介绍
锂离子二次电池体积小、具有大的单位质量的容量密度、可以在高电压下工作并因此广泛用作小型装置用电源。锂离子二次电池用作例如移动装置如移动电话和笔记本型个人计算机的电源。此外，近年来，由于对环境问题的担忧和节能意识的提高，已经期待除了应用于小型移动装置之外，还将锂离子二次电池应用于其中需要大容量和长寿命的电动车辆(EV)、电力储存等的领域中的大型二次电池。二次电池的电极是其中在集电器上形成电极混合物层的电极，并且电极混合物层由活性材料、导电助剂、粘合剂等构成。该粘合剂具有将活性材料相互粘附并将活性材料粘附至集电器的功能，并且从电池性能、与电池制造工艺的易相容性等的观点来看，期望的是，粘合剂具有更高的基本性能如电化学稳定性、对电解液的耐性、粘合性和耐热性。另一方面，还期望的是，材料尽可能地廉价以满足近来大型电池成本下降的需要。在锂离子二次电池的负极中，除了含有聚偏二氟乙烯(PVDF)等的溶剂基粘合剂之外，还已经经常使用同时含有橡胶如丁苯橡胶(SBR)的胶乳和增稠剂如CMC的水性粘合剂。另一方面，在正极中，PVDF或具有与PVDF接近的组成的含氟聚合物之外的粘合剂几乎没有付诸实际使用。PVDF在性质诸如耐氧化性、耐热性、粘合性和对电解液的耐性方面具有高性能，并且在这些性能之间的平衡方面优异。此外，当使用PVDF时，易于获得具有有利的涂布性能的电极浆料。然而，存在如下问题：PVDF的树脂价格高达约2000日元/kg并且高于其他树脂的价格，且PVDF在耐碱性方面具有缺点。另一方面，尚未发现可以在性能方面替代PVDF的材料，且目前的状态是已经将PVDF使用了好多年。作为PVDF之外的粘合剂，专利文献1公开了例如聚氯乙烯(PVC)以与PVDF相同的方式用作含有卤族元素的粘合剂。此外，在专利文献2和专利文献3中，列出了聚氯乙烯作为粘合剂的实例。聚氯乙烯(PVC)是通用树脂且非常廉价。引用列表专利文献专利文献1：日本特开2000-348729号公报专利文献2：日本特开2000-323131号公报专利文献3：日本特开2000-048805号公报
技术实现思路
技术问题然而，根据本专利技术人的研究，聚氯乙烯(PVC)在粘合性、耐氧化性和耐热性中的任一项都劣于PVDF。电池性能和与电池制造工艺的相容性不足。事实上，目前的现状是，尚未将PVC作为电极粘合剂付诸实际使用。因此，本专利技术的目的是提供一种具有可替代PVDF的性能和令人满意的廉价的二次电池用粘合剂，以及使用所述粘合剂的电极和二次电池。技术方案根据本实施方式的二次电池用粘合剂包含氯化的聚氯乙烯树脂(在下文中，有时称作“CPVC”)。专利技术有利效果根据本实施方式，通过使用氯化的聚氯乙烯树脂(CPVC)作为电极粘合剂，可以提供廉价、容易与现有的电极制造工艺相容、并且充放电循环中的容量保持率优异的二次电池。附图说明图1是示出根据本实施方式的二次电池的实例的横截面图。具体实施方式[粘合剂]本专利技术人进行了细致的研究以解决所述问题，从而发现通过将聚氯乙烯树脂进一步氯化获得的氯化的聚氯乙烯树脂(CPVC)具有适用于二次电池用粘合剂的性能并且显示可以替代PVDF的电池性能。CPVC的价格为PVDF的价格的约1/5以下，从而可以提供价格低并且寿命性能优异的二次电池。在本文中，当在本说明书中记载术语“二次电池用粘合剂”、“锂离子二次电池用粘合剂”或简单地“粘合剂”时，所有这些术语都是指可以用于正极和负极中任一方的粘合剂或者可以用于该两方电极的粘合剂，除非有明确说明。此外，本专利技术人发现了更加适合用作二次电池用粘合剂的CPVC的聚合度和氯含量。此外，本专利技术人还发现，通过使用将CPVC与适当量的PVDF混合而获得的粘合剂，可以更加增强电极的粘合强度、并且可以更加提高与电池制造工艺的相容性。在下文中，将对用于本实施方式的二次电池用粘合剂进行详细说明。可以通过对聚氯乙烯树脂(PVC)进行氯化而获得在用于本实施方式的二次电池用粘合剂中包含的CPVC。聚氯乙烯树脂可以包含可与氯乙烯聚合的其他单体。在本实施方式中，CPVC的聚合度没有特别限制，然而优选的是，CPVC的聚合度为500以上，更优选1000以上，且优选10000以下。当CPVC的聚合度为500以上时，活性材料相互之间的粘合性和活性材料对集电器的粘合性更加优异。优选的是，CPVC中的氯含量大于PVC中的氯含量(56.8质量％)并且小于通过用氯取代PVDF中的全部氟可获得的聚偏二氯乙烯(PVDC)中的氯含量(73.2质量％)，更优选60质量％以上且70质量％以下，进一步更优选62质量％以上且67质量％以下。当CPVC中的氯含量太高时，产生如下副作用：粘合剂对集电器的粘合性变低或者变得难以将CPVC溶解在溶剂如NMP中。PVC具有56.8质量％的氯含量但是具有低至60～80℃的低软化温度。另一方面，为了将电极浆料的溶剂如N-甲基吡咯烷酮(NMP)蒸发，通常通过在100℃以上的温度下的干燥步骤进行锂离子二次电池用电极的制造。此外，锂离子二次电池易于受水分不利地影响，因此有时发生如下情况：在组装电池之前或之后，在约50～约100℃的温度下进行电极或电池的干燥。因此，当将软化温度显著低于100℃的树脂如PVC用作粘合剂时，有时存在如下情况：在这些步骤中发生电极的剥离或厚度的变化，从而造成制造上的问题。另一方面，关于CPVC，软化温度可以与其中的氯含量成比例地提高，因此可以通过调节氯含量而确保需要的耐热性。具体地，当CPVC中的氯含量增加1质量％时，软化温度升高约5℃。因此，当将CPVC中的氯含量设定为约60质量％时，软化温度变为约90～约100℃，因此预计变得易于将CPVC应用于锂离子二次电池制造工艺。广泛用作粘合剂的PVDF的耐氧化性高的原因是因为PVDF含有作为卤族元素的氟。PVC和CPVC也含有作为卤族元素的氯。此处PVDF中的氟含量为59.4质量％，而PVC中的氯含量为56.8质量％，因此卤族元素的质量比率在PVC中比在PVDF中低。另外，从氟原子具有比氯原子更高的电负性并且倾向于具有比氯原子更高的耐氧化性的事实来看，认为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子二次电池用粘合剂，包含氯化的聚氯乙烯树脂(CPVC)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.11 JP 2012-1557301.一种锂离子二次电池用粘合剂，包含氯化的聚氯乙烯树脂
(CPVC)。
2.根据权利要求1的锂离子二次电池用粘合剂，其中所述CPVC
具有500以上的聚合度。
3.根据权利要求1的锂离子二次电池用粘合剂，其中所述CPVC
具有1000以上的聚合度。
4.根据权利要求1～3中任一项的锂离子二次电池用粘合剂，其中
所述CPVC具有60质量％以上且70质量％以下的氯含量。
5.根据权利要求1～4中任一项的锂离子二次电池用粘合剂，其中
所述CPVC具有62质量％以上且67质量％以下的氯含量。
6.根据权利要求1～5中任一项的锂离子二次电池用粘合剂，还包
含聚偏二氟乙烯(PVDF)。
7.根据权利要求1～6中任一项的锂离子二次电池用粘合剂，其中
所述粘合剂具有10质量％以上...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐佐木英明，野口健宏，
申请(专利权)人：日本电气株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP