导电性组合物、蓄电装置用带有基底的集电体、蓄电装置用电极以及蓄电装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种导电性组合物，其用于形成非水电解质二次电池(例如锂离子二次电池)等蓄电装置，所述非水电解质二次电池(例如锂离子二次电池)等蓄电装置由于在通常动作时的导电性优异，因此电池的输出特性等优异，在电池的内部温度上升时具备使内部电阻上升的功能，且非水电解质二次电池等蓄电装置的导电性及安全性能优异。所述课题利用导电性组合物而得以解决，所述导电性组合物含有导电性碳材料(A)、水溶性树脂(B)、水分散树脂微粒子(C)、水性液状介质(D)及视情况的水溶性的多价金属化合物(E)，且所述导电性组合物的特征在于：所述水分散树脂微粒子至少包含烯烃系树脂微粒子。

Conductive composition, electric storage device with base collector, electric storage device electrode, and electric storage device

The present invention provides a conductive composition for forming a nonaqueous electrolyte secondary battery two (such as lithium ion secondary battery two) and storage device, wherein the nonaqueous electrolyte secondary battery two (such as lithium ion secondary battery two) and storage device due to conductivity and excellent in the action usually different, so the output of the battery have excellent characteristics, the internal resistance increased in the internal temperature of the battery increases, and the conductivity and the safety performance of non water electrolyte two battery storage device is excellent. The subject of the use of conductive composition and can be solved, the conductive composition contains the conductive carbon material (A), water soluble resin (B), water dispersible resin particles (C), aqueous liquid medium (D) and as a water-soluble polyvalent metal compound of (E). Is characterized and the conductive composition: the water dispersible resin particles containing at least olefin resin particles.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】导电性组合物、蓄电装置用带有基底的集电体、蓄电装置用电极以及蓄电装置
本专利技术涉及一种导电性组合物、及使用所述组合物而获得的蓄电装置(例如锂离子二次电池等非水电解质二次电池、双电层电容器、锂离子电容器等)用电极、以及使用所述电极而获得的蓄电装置。详细而言涉及一种在电池的温度上升时具备提高所述电池的内部电阻的功能的导电性组合物、蓄电装置用电极以及蓄电装置。
技术介绍
近年来已经开始广泛使用如数字照相机或移动电话之类的小型便携式电子设备。对于这些电子设备通常要求使体积为最小限度，且减轻重量，对于所搭载的电池也要求实现小型、轻量且大电容的电池。尤其，锂离子二次电池与铅蓄电池、镍镉电池、镍氢电池等水溶系二次电池相比可获得大的能量密度，因此作为计算机或便携式终端等的电源的重要性提高，进而作为可优选地用作车载搭载用高输出电源者而受到期待。关于锂离子二次电池，优点为能量密度高，另一方面由于使用非水电解质而需要对于安全性的充分的对策。近年来根据电池的大型化及高电容化，安全性的确保成为大课题。例如，在因过充电或电池内部的短路等而电池温度异常、且急剧上升时，仅利用设置于电池的外部的安全性机构难以限制发热而有着火的危险性。专利文献1中记载了将具有正温度系数电阻体(以下为PTC(PositiveTemperatureCoefficient))的功能的电子传导材料接合于集电体上的方法。但是，电子传导性材料的厚度厚至50μm，因此作为电池整体的能量密度下降而欠佳。专利文献2中揭示了使正极、负极、非水电解液中的任一者具有PTC的特性的方法。但是，为了对它们赋予PTC特性，需要加入大量的无助于电池电容的添加物，而发生能量密度的下降。专利文献3中记载了在集电体表面设置包含结晶性热塑性树脂与导电剂及粘合材的导电层的方法。关于所述导电层，若电池内的温度超过结晶性热塑性树脂的熔点，则导电层的电阻上升，集电体与活性物质间的电流被遮断。但是，电池的通常动作时的内部电阻变高，电池的输出特性下降而欠佳。专利文献4中记载了在集电体表面设置包含聚偏二氟乙烯与导电剂的导电层，且以超过120℃的温度对设置有所述导电层的集电体进行加热的方法。但是，除了追加进行热处理的步骤以外，电池内的温度上升时的电阻上升不充分而欠佳。专利文献5中记载了设置集电体的方法，所述集电体设有包含导电性粒子、羧甲基纤维素、水分散烯烃系树脂及分散剂的导电层。但是，羧甲基纤维素用作分散液的增粘剂，其添加量在分散液的固体成分的合计100质量％中少至5质量％以下。专利文献6中记载了设置包含热熔融性的粒子的体积平均粒径大于导电性无机粒子的体积平均粒径的组合物的导电层的方法。但是，电池内的温度上升时的电阻上升不充分而欠佳。专利文献7中记载了设置集电体的方法，所述集电体设有包含使用了高分子凝聚剂和/或低分子凝聚剂的聚烯烃系乳液粒子的凝聚物与导电材的导电层。但是，使用包含高分子或低分子的凝聚剂而难以控制乳液粒子的凝聚直径，其效果不充分。进而，导电材表面是由非导电性的聚烯烃系树脂覆盖，因此电池的通常动作时的内部电阻变高，电池的输出特性下降而欠佳。现有技术文献专利文献专利文献1日本专利特开平10-241665号公报专利文献2日本专利特开平11-329503号公报专利文献3日本专利特开2001-357854号公报专利文献4日本专利特开2012-104422号公报专利文献5国际公开第2015/046469号专利文献6日本专利特开2009-176599号公报专利文献7国际公开第2014/157405号
技术实现思路
专利技术所要解决的课题本专利技术的目的在于提供一种导电性组合物，其用于形成蓄电装置(例如非水电解质二次电池(例如锂离子二次电池)、双电层电容器、锂离子电容器等)，其中所述蓄电装置由于在通常动作时的导电性优异，因此电池的输出特性等优异，在电池的内部温度上升时具备使内部电阻上升的功能，且蓄电装置的导电性及安全性能优异。解决课题的技术手段本专利技术为包含导电性碳材料(A)、水溶性树脂(B)、以及至少包含烯烃系树脂微粒子的水分散树脂微粒子(C)的导电性组合物，且为在电池的发热时通过集电体的电阻增大并遮断电流而避免电池的着火等。另外，在发热时使内部电阻增大的树脂为水分散树脂微粒子，因此不会损及碳材料(A)的导电性，可减少通常动作时的内部电阻，且可改善输出特性。进而，本专利技术者进行了努力研究的结果发现导电性组合物中所含的水溶性树脂(B)在电池的内部温度上升时具有使内部电阻持续上升的功能，从而完成了本专利技术。例如在电池的内部温度因内部短路等而上升时，导电性组合物中所含的烯烃系树脂微粒子通过体积膨胀而切断导电性碳材料彼此的接触。由此认为由于电极自身的电阻变高，因此短路部位中流通的电流减少，且抑制焦耳发热，而发挥保持电池的安全性这一效果。但是，聚烯烃树脂微粒子的体积膨胀的同时发生树脂微粒子的熔融，碳材料彼此再次接触，电池的内部电阻未充分上升而未能保持安全性。另一方面，可知：通过在导电性组合物中包含规定量的水溶性树脂(B)，即便在所述烯烃树脂微粒子发生熔融时，也确认到水溶性树脂(B)防止碳彼此的再接触的效果，从而飞跃性地提高电池的安全性。进而，水溶性树脂(B)在导电性组合物(浆料)中化学性稳定，因此经时变化少，形成基底层时的涂敷特性优异。进而，可知：通过适度地控制导电性碳材料的二次凝聚粒径，可更有效地进行所述、电阻上升，从而飞跃性地提高电池的安全性。进而，利用水分散树脂微粒子(C)的改性而可赋予树脂的耐熔融性，维持聚烯烃树脂的体积膨胀，可继续维持碳材料彼此的连接的切断效果。另外，本专利技术为包含导电性碳材料(A)、水分散树脂微粒子(C)、水性液状介质(D)及水溶性的多价金属化合物(E)的导电性组合物，且为在电池的发热时通过集电体的电阻增大并遮断电流而避免电池的着火等。在将导电性组合物中的导电性碳材料(A)分散时，自导电性组合物的固体成分的观点而言，优选为使用表面活性剂，自耐电解液耐性及发热时的电池的内部电阻上升的观点而言，进而优选为使用水溶性树脂(B)。进而，发现通过在导电性组合物中存在水溶性的多价金属化合物(E)，利用电池的发热时发生的、水分散烯烃系树脂微粒子的体积膨胀切断导电性碳材料彼此的接触的效果提高，从而完成了本专利技术。本专利技术中，由于使用多价金属化合物(E)的金属离子而使树脂微粒子凝聚，因此可比较容易控制凝聚粒径，另外通过改变金属离子的价数，可改变粒子的凝聚形状，可比较容易控制凝聚粒子。另外，在发热时使内部电阻增大的树脂为水分散烯烃系树脂微粒子，因此不会损及碳材料(A)的导电性，可减少通常动作时的内部电阻，且可改善输出特性或反复循环特性等。根据以上效果，可知：在通常动作时可改善输出特性或充放电的反复循环特性，可飞跃性地提高发生内部短路或过充电等时的电池的安全性。[1]一种导电性组合物，其含有：导电性碳材料(A)、水溶性树脂(B)、水分散树脂微粒子(C)及水性液状介质(D)，且所述导电性组合物的特征在于：所述水分散树脂微粒子至少包含烯烃系树脂微粒子。[2]根据所述[1]所述的导电性组合物，其特征在于：在导电性组合物的固体成分的合计100质量％中，导电性碳材料(A)的含量为10质量％～70质量％，水溶性树脂(B)的含量为1质量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导电性组合物，其含有：导电性碳材料(A)、水溶性树脂(B)、水分散树脂微粒子(C)及水性液状介质(D)，且所述导电性组合物的特征在于：所述水分散树脂微粒子至少包含烯烃系树脂微粒子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.30 JP 2015-068139;2015.11.11 JP 2015-220861.一种导电性组合物，其含有：导电性碳材料(A)、水溶性树脂(B)、水分散树脂微粒子(C)及水性液状介质(D)，且所述导电性组合物的特征在于：所述水分散树脂微粒子至少包含烯烃系树脂微粒子。2.根据权利要求1所述的导电性组合物，其特征在于：在所述导电性组合物的固体成分的合计100质量％中，所述导电性碳材料(A)的含量为10质量％～70质量％，所述水溶性树脂(B)的含量为1质量％～50质量％，所述水分散树脂微粒子(C)的含量为10质量％～70质量％。3.根据权利要求1或2所述的导电性组合物，其中所述水分散树脂微粒子(C)中所含的树脂微粒子中的烯烃系树脂微粒子的比例为50质量％～100质量％。4.根据权利要求1至3中任一项所述的导电性组合物，其特征在于：所述水分散树脂微粒子(C)中所含的烯烃系树脂微粒子为至少经羧酸或羧酸酯改性的聚烯烃树脂粒子，在聚烯烃树脂粒子的红外吸收光谱中，2800cm-1～3000cm-1的最大峰值高度(极大吸光度)(X)与1690cm-1～1740cm-1的最大峰值高度(极大吸光度)(Y)的比(Y)/(X)为0.03～1.0。5.根据权利要求4所述的导电性组合物，其特征在于：所述水分散树脂微粒子(C)中所含的烯烃系树脂微粒子包含至少经羧酸或羧酸酯改性的聚乙烯，所述(Y)/(X)为0.1～0.8。6.根据权利要求4所述的导电性组合物，其特征在于：所述水分散树脂微粒子(C)中所含的烯烃系树脂微粒子包含至少经羧酸或羧酸酯改性的聚丙烯，所述(Y)/(X)为0.03～0.5。7.根据权利要求1至6中任一项所述的导电性组合物，其特征在于：涂敷有所述导电性组合物的涂膜的光泽值为0.1～55。8.根据权利要求1至7中任一项所述的导电性组合物，其特征在于：所述导电性碳材料(A)为一次粒子凝聚而形成有二次粒子的碳黑，一次粒径为1nm～100nm，体积平均粒径(D50)为0.2μm～5μm。9.根据权利要求8所述的导电性组合物，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊藤博友，诸石顺幸，川原淳子，
申请(专利权)人：东洋油墨SC控股株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP