电极用导电性树脂组合物和电极组合物以及使用了其的电极和锂离子电池制造技术

本发明专利技术提供分散性和耐氧化性优异的电极用导电性树脂组合物。提供使用了本电极用导电性树脂组合物的粘度低的电极组合物、使用了该电极组合物的极板电阻低的电极以及具有高能量密度、高输出特性、高循环特性的锂离子电池。一种电极用导电性树脂组合物，其特征在于，其是含有分散剂、导电剂和粘结剂的电极用导电性树脂组合物，分散剂含有以丙烯腈作为主成分的单体接枝于聚乙烯醇而成的接枝共聚物，聚乙烯醇的平均聚合度为300～3000并且皂化度为90摩尔％～100摩尔％，接枝共聚物中，聚乙烯醇量为10质量％～40质量％，聚丙烯腈量为90质量％～60质量％。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电极用导电性树脂组合物和电极组合物以及使用了其的电极和锂离子电池
本专利技术涉及电极用导电性树脂组合物和电极组合物、以及使用了其的电极和锂离子电池。
技术介绍
由于环境和能源问题的增强，在积极地进行向着实现减少对化石燃料的依赖程度的低碳社会的技术开发。作为这样的技术开发的例子，有混合动力电动汽车、电动汽车等低公害车的开发、太阳光发电、风力发电等自然能量发电和蓄电系统的开发、高效率地供给电力且减少送电损失的下一代输电网的开发等，涉及多方面。这些技术共同需要的关键设备之一为电池，对于这样的电池，需要用于使系统小型化的高能量密度。另外，需要用于可不受使用环境温度左右地供给稳定的电力的高输出特性。进而，也需要可经受长期使用的良好循环特性等。因此，从现有的铅蓄电池、镍-镉电池、镍-氢电池向具有更高的能量密度、输出特性和循环特性的锂离子二次电池的替换在急速地发展。近年来，要求该锂离子二次电池的能量密度进一步提高。因此，逐渐要求进一步减少电极合剂中的导电剂的含量。例如在数码设备等民生设备用电池中，认为正极合剂中导电剂的含量典型地优选为2质量％以下，更优选为1质量％以下。从该实际情况出发，对于作为导电剂的炭黑要求即使添加量为少量也发挥充分的电子传导性。而炭黑具有接近球形的一次粒子彼此连接成念珠状的构造作为其共同的构造，这样的构造称为结构(structure)。一般地，一次粒径越小，相同质量的导电剂中存在更大量的电接点，电子传导性提高。另外，结构越长地连结，则能够无接触电阻地进行电子传导的距离越变大，因此电子传导性提高。另一方面，一次粒径小且结构长的炭黑的导电性优异，另一面，粒子之间的相互作用变大，因此具有难以破碎并容易凝聚的方面。因此，一般地，在电极制造时采取将使活性物质、导电剂和粘结材料分散于水或有机溶剂中的电极组合物涂布于金属箔的方法，但在将一次粒径小且结构长的炭黑用作导电剂的情况下，容易发生如下的导电剂的分散不良：导电剂的凝聚物残存在电极组合物中而在电极中产生凹凸、或电极组合物的粘度过高而变得不能涂布。为了克服该课题，例如在专利文献1中提出了进行固体混炼和稀释分散这两阶段的混炼。但是，对于上述这样的一次粒径小且结构长的炭黑，未必能发挥充分的效果。另外，作为克服导电剂的分散不良的手段，有添加聚乙烯基吡咯烷酮系高分子和非离子系表面活性剂作为分散剂的方法(专利文献2)。但是，对于专利文献2中记载的方法而言，虽然能够改善导电剂的分散不良，但使用含有上述分散剂的电极作为锂离子电池时，存在在4.45V以上的电压下因上述分散剂氧化分解而使电池的容量降低的问题。在目前的锂离子二次电池市场中，希望电池的高电压化，包含兼具分散性和耐氧化性的分散剂的电极用导电性树脂组合物是必不可少的。专利文献1：日本特开2012-59466号公报专利文献2：国际公开第2012/014616号
技术实现思路
本专利技术鉴于上述问题和实际情况，其课题在于提供分散性和耐氧化性良好的电极用导电性树脂组合物。此外，其课题在于提供使用该电极用导电性树脂组合物制造的分散性优异的电极组合物、进而使用它们制造的低电阻且粘结性优异的电极和高输出特性优异、具有良好的循环特性的锂离子电池。本专利技术人为了实现上述课题认真研究，结果发现：通过将以丙烯腈作为主成分的单体接枝于聚乙烯醇而成的聚合物在电极用导电性树脂组合物中作为分散剂添加，从而提高导电剂的分散性，并且显示高的耐氧化性。即，解决上述课题的本专利技术由下述构成。(1)电极用导电性树脂组合物，其特征在于，其是含有分散剂、导电剂和粘结材料的电极用导电性树脂组合物，分散剂含有以丙烯腈作为主成分的单体接枝于聚乙烯醇而成的接枝共聚物，聚乙烯醇的平均聚合度为300～3000并且皂化度为90～100摩尔％，接枝共聚物中，聚乙烯醇量为10质量％～40质量％，聚丙烯腈量为90质量％～60质量％。(2)(1)所述的电极用导电性树脂组合物，其中，分散剂与导电剂的质量比(分散剂的质量/导电剂的质量)为0.01～1。(3)(1)或(2)所述的电极用导电性树脂组合物，其中，粘结材料含有聚偏氟乙烯。(4)(1)至(3)中任一项所述的电极用导电性树脂组合物，其中，导电剂含有选自由(i)纤维状碳、(ii)球状碳和(iii)纤维状碳与球状碳相互连结而成的碳复合体组成的组中的至少一种以上。(5)一种电极组合物，其含有(1)至(4)中任一项所述的电极用导电性树脂组合物和活性物质。(6)(5)所述的电极组合物，其中，上述活性物质为选自LiCoO2、LiMn2O4、LiNiO2、LiMPO4、Li2MSiO4、LiNiXMn(2-X)O4、Li(MnXNiYCoZ)O2、Li(AlXNiYCoZ)O2和xLi2MnO3-(1-x)LiMO2中的至少一种。其中，LiNiXMn(2-X)O4中的X满足0＜X＜2这样的关系，Li(MnXNiYCoZ)O2和Li(AlXNiYCoZ)O2中的X、Y和Z满足X+Y+Z＝1这样的关系，并且满足0＜X＜1、0＜Y＜1、0＜Z＜1这样的关系，xLi2MnO3-(1-x)LiMO2中的x满足0＜x＜1这样的关系，LiMPO4、Li2MSiO4和xLi2MnO3-(1-x)LiMO2中的M为选自Fe、Co、Ni、Mn中的一种以上的元素。(7)一种电极，其在金属箔上具有包含(5)或(6)所述的电极组合物的层。或者一种电极，其是将(5)或(6)所述的电极组合物在金属箔上涂布而成的。(8)一种锂离子电池，其具有(7)所述的电极作为正极。或者一种锂离子电池，其将(7)所述的电极用于正极。附图说明图1为本实施方式中使用的锂离子电池的示意图。图2为使用实施例1的电极用导电性树脂组合物制作的电极的扫描型电子显微镜的照片。具体实施方式本专利技术人认真研究，结果发现：通过将聚乙烯醇的平均聚合度为300～3000并且皂化度为90摩尔％～100摩尔％、接枝共聚反应物中的聚乙烯醇量为10质量％～40质量％、聚丙烯腈量为90质量％～60质量％的接枝共聚反应物作为分散剂添加到包含导电剂和粘结材料的电极用导电性树脂组合物中，从而能够兼具使导电剂的分散性提高所产生的低粘度和高耐氧化性。此外，减小使用上述电极用导电性树脂组合物制造的电极组合物的粘度的效果也高，使用它们制造的电极的极板电阻低，锂离子电池具有高输出特性和良好的循环特性优异的特征。以下对本专利技术详细地进行说明。应予说明，本专利技术并不限定于以下说明的实施方式。应予说明，本申请说明书中，只要无特别说明，则“～”这样的符号意指两端的值“以上”和“以下”的范围。例如，“A～B”意指A以上且B以下。[电极用导电性树脂组合物]本实施方式涉及的电极用导电性树脂组合物是含有分散剂、导电剂和粘结材料的电极用导电性树脂组合物。以下对于本专利技术的构成材料详细地进行说明。＜分散剂＞分散剂含有以丙烯腈作为主成分的单体接枝于聚乙烯醇(以下有时简称为“PVA”。)而成的接枝共聚物(以下也简称为“接枝共聚物”。)。该接枝共聚物是在聚乙烯醇的主链上生成了聚丙烯腈(以下有时简写为“PAN”。)的侧枝的接枝共聚物(具有包含聚乙烯醇的主链和包含聚丙烯腈的侧链的接枝共聚物)。应予说明，本说明书中，“接枝共聚物”中，除了接枝共聚物自身以外，也包含未参与接枝共聚的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电极用导电性树脂组合物，其特征在于，其是含有分散剂、导电剂和粘结材料的电极用导电性树脂组合物，分散剂含有以丙烯腈作为主成分的单体接枝于聚乙烯醇而成的接枝共聚物，聚乙烯醇的平均聚合度为300～3000并且皂化度为90摩尔％～100摩尔％，接枝共聚物中，聚乙烯醇量为10质量％～40质量％，聚丙烯腈量为90质量％～60质量％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.28 JP 2016-1481981.一种电极用导电性树脂组合物，其特征在于，其是含有分散剂、导电剂和粘结材料的电极用导电性树脂组合物，分散剂含有以丙烯腈作为主成分的单体接枝于聚乙烯醇而成的接枝共聚物，聚乙烯醇的平均聚合度为300～3000并且皂化度为90摩尔％～100摩尔％，接枝共聚物中，聚乙烯醇量为10质量％～40质量％，聚丙烯腈量为90质量％～60质量％。2.根据权利要求1所述的电极用导电性树脂组合物，其中，分散剂与导电剂的质量比(分散剂的质量/导电剂的质量)为0.01～1。3.根据权利要求1或2所述的电极用导电性树脂组合物，其中，粘结材料含有聚偏氟乙烯。4.根据权利要求1-3中任一项所述的电极用导电性树脂组合物，其中，导电剂含有选自由(i)纤维状碳、(ii)球状碳和(iii)纤维状碳与球状碳相互连结而成的碳复合体组成的组中的至少一种。5.一种电极组合物，其含有权利要求1-4中...

【专利技术属性】
技术研发人员：永井达也，成富拓也，伊藤哲哉，横田博，
申请(专利权)人：电化株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP