锂离子电池用热交联性粘合剂水溶液、电极浆料及其制造方法、锂离子电池用电极以及电池技术

[技术问题]提供锂离子电池用热交联性粘合剂水溶液、锂离子电池用电极浆料及其制造方法、锂离子电池用电极以及锂离子电池。[技术手段]本申请提供了锂离子电池用热交联性粘合剂水溶液，所述锂离子电池用热交联性粘合剂水溶液含有含羟基的水溶性聚(甲基)丙烯酰胺(A)，所述含羟基的水溶性聚(甲基)丙烯酰胺(A)的固化物胶凝分率为20％以上并且是下述单体组的聚合物：相对于单体组100摩尔％，所述单体组含有30摩尔％‑95摩尔％的含(甲基)丙烯酰胺基的化合物(a)、5摩尔％‑50摩尔％的含羟基的(甲基)丙烯酸酯(b)。

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池用热交联性粘合剂水溶液、电极浆料及其制造方法、锂离子电池用电极以及电池
本申请涉及锂离子电池用热交联性粘合剂水溶液、锂离子电池用电极浆料及其制造方法、锂离子电池用电极以及锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池具有小型、轻量、能量密度高、而且可以反复充放电的特性，已被用于广泛的用途。因此，近年来，以锂离子电池的进一步高性能化为目的，正在研究电极等电池部件的改良。锂离子电池的正极和负极都通过下述方法制造：将电极活性物质和粘合剂树脂在溶剂中分散形成的浆料在集电体(例如金属箔)上进行双面涂布，将溶剂干燥除去形成电极层后，将其使用辊压机等压缩成型。锂离子电池用浆料主要含有活性物质、粘合剂和溶剂。迄今为止，粘合剂通常使用作为溶解于N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)等有机溶剂中的粘合剂树脂的聚偏氟乙烯(PVdF)和作为水分散体的粒子状树脂的粘合剂树脂的苯乙烯丁二烯型乳液(SBR胶乳)。近年，在锂离子电池用电极中，从提高电池容量的观点来看，提出了各种各样的电极活性物质。然而，取决于电极活性物质，伴随充放电容易产生膨胀和收缩。因此，伴随充放电容易产生膨胀和收缩的锂离子电池用电极会由于反复充放电的初期发生体积变化(回弹性)，使用该锂离子电池用电极的锂离子电池的循环特性等电特性容易降低。于是，在本领域中，正在研究试图利用粘合剂树脂来解决上述技术问题，例如提出了通过使用作为水溶性树脂的粘合剂的聚丙烯酰胺(专利文献1和专利文献2)而得到良好的充放电特性。此外，对于伴随活性物质充放电的膨胀及收缩，提出了通过在作为粘合剂树脂的粒子状树脂中添加交联剂来抑制膨胀(专利文献3)。交联剂通常在将浆料组合物涂布于集电体后的干燥步骤中发生交联反应，在粒子状树脂的粒子间等中形成交联。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2015-118908号公报专利文献2：日本特开2015-106488号公报专利文献3：国际公开第2015/098507号
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题然而，从确保对水而言的溶解性的观点来看，专利文献1和专利文献2的聚丙烯酰胺不能达到粘合剂树脂不溶于水程度的高分子量化。其结果是，存在活性物质膨胀引起的对回弹性的耐性不足的技术问题。根据情况，专利文献3中记载的交联剂的并用有时即使大量添加也表现不出效果。在这种情况下，为了表现出交联剂的效果(例如对回弹的耐性)而大量添加交联剂时，由于存在电极活性物质层对集电体的粘着性反而降低、不能得到高温循环特性这样的所期望的效果的情况，因此还有进一步改善的余地。进而，含有交联剂和粒子状粘结剂的粘合剂组合物在制备后至使用的贮藏期间中劣化，有时无法发挥所期望的性能。例如，在制备后的贮藏期间中，有时会出现进行非预期的交联、粘度上升、交联剂的反应性降低等现象的情况，因此还有进一步改善的余地。因此，本专利技术要解决的技术问题在于，提供能够赋予锂离子电池良好的电极粘着性和耐回弹等电池特性的锂离子电池用浆料以及能够制造上述浆料的锂离子电池用热交联性粘合剂水溶液。解决技术问题的技术手段本专利技术者为了解决上述技术问题而潜心研究的结果发现，通过使用以规定的不饱和单体作为构成成分并且以具有规定物理性质的聚(甲基)丙烯酰胺作为主要成分的粘合剂水溶液，可以解决上述技术问题，从而完成了本专利技术。通过本申请提供以下项目。(项目1)锂离子电池用热交联性粘合剂水溶液，所述锂离子电池用热交联性粘合剂水溶液含有含羟基的水溶性聚(甲基)丙烯酰胺(A)，所述含羟基的水溶性聚(甲基)丙烯酰胺(A)的固化物胶凝分率(ゲル分率)为20％以上并且是下述单体组的聚合物：相对于单体组100摩尔％，所述单体组含有30摩尔％-95摩尔％的含(甲基)丙烯酰胺基的化合物(a)、5摩尔％-50摩尔％的含羟基的(甲基)丙烯酸酯(b)。(项目2)如上述项目所述的锂离子电池用热交联性粘合剂水溶液，其中，所述含羟基的(甲基)丙烯酸酯(b)由下述通式(1)表示：通式(1)：[化4]式中，R1表示氢原子或甲基；R2表示取代或未取代的碳数1-5的氧化亚烷基，由通式(2)表示的聚氧化亚烷基，通式(2)：[化5]式中，q为1-3的整数，n为1以上的整数，[化6]或它们的组合。(项目3)含有如上述项目中任一项所述的锂离子电池用热交联性粘合剂水溶液和电极活性物质(B)的锂离子电池用电极浆料。(项目4)如上述项目所述的锂离子电池用电极浆料，其中，相对于所述电极活性物质(B)100质量％，所述锂离子电池用热交联性粘合剂水溶液中含有的含羟基的水溶性聚(甲基)丙烯酰胺(A)为1质量％-15质量％。(项目5)如上述项目中任一项所述的锂离子电池用电极浆料，其中，所述电极活性物质(B)含有5质量％以上的碳层覆盖的硅或氧化硅。(项目6)如上述项目中任一项所述的锂离子电池用电极浆料的制造方法，所述方法包括将含羟基的水溶性聚(甲基)丙烯酰胺(A)以及电极活性物质(B)混合的步骤，其中，所述含羟基的水溶性聚(甲基)丙烯酰胺(A)的固化物胶凝分率为20％以上并且是下述单体组的聚合物：相对于单体组100摩尔％，所述单体组含有30摩尔％-95摩尔％的含(甲基)丙烯酰胺基的化合物(a)、5摩尔％-50摩尔％的含羟基的(甲基)丙烯酸酯(b)。(项目7)通过将如上述项目中任一项所述的锂离子电池用电极浆料涂布在集电体上并使其干燥而得到的锂离子电池用电极。(项目8)如上述项目所述的锂离子电池用电极，其中，所述集电体为铜箔。(项目9)如上述项目中任一项所述的锂离子电池用电极，其中，所述锂离子电池用电极通过在80℃-200℃下的干燥步骤得到。(项目10)包含如上述项目中任一项所述的锂离子电池用电极的锂离子电池。有益效果本专利技术的锂离子电池用电极浆料由于含有含羟基的水溶性聚(甲基)丙烯酰胺(A)，因此贮藏稳定性优异。此外，由于具有热交联性，通过使用由上述浆料得到的电极，可以得到耐回弹性提高的锂离子电池。本专利技术的锂离子电池用电极是使用含有含羟基的水溶性聚(甲基)丙烯酰胺(A)的上述浆料得到的，因此即使在进行热交联、提高电池容量的情况下，也提供耐回弹性优异的锂离子电池。本专利技术的锂离子电池由于搭载有本专利技术所述的电极，因此耐回弹性优异。具体实施方式在本申请的全文中，各物理性质的值、含量等数值的范围可以适当(例如从下述各项目所记载的上限和下限的值中选择)设定。具体而言，对于数值α，数值α的上限例如是A1、A2、A3等，数值α的下限例如是B1、B2、B3等，在此情况下，数值α的范围例如是A1以下、A2以下、A3以下、B1以上、B2以上、B3以上、A1～B1、A1～B2、A1～B3、A2～B1、A2～B2、A2～B3、A3～B1、A3～B2、A3～B3等。[1.锂离子电池用热交联性粘合剂水溶液(也称为水溶液(1))]本申请提供了锂离子电池用热交联性粘合剂水溶液，所述锂离子电池用热交联性粘合剂水溶液含有含羟基的水溶性聚(甲基)丙烯酰胺(A)，所述含羟基的水溶性聚(甲基)丙烯酰胺(A)的固化物胶凝分率为20％以上并且是下述单体组的聚合物：相对于单体组100摩尔％，所述单体组含有30摩尔％-95摩尔％的含(甲基)丙烯酰胺基的化合物(a)、5摩尔％-50摩尔％的含羟基的(甲基)丙烯酸酯(b)。<含(甲基)丙烯酰胺基的化合物(a)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.锂离子电池用热交联性粘合剂水溶液，所述锂离子电池用热交联性粘合剂水溶液含有含羟基的水溶性聚(甲基)丙烯酰胺(A)，所述含羟基的水溶性聚(甲基)丙烯酰胺(A)的固化物胶凝分率为20％以上并且是下述单体组的聚合物：相对于单体组100摩尔％，所述单体组含有30摩尔％‑95摩尔％的含(甲基)丙烯酰胺基的化合物(a)、5摩尔％‑50摩尔％的含羟基的(甲基)丙烯酸酯(b)。

【技术特征摘要】
2017.12.18 JP 2017-241497;2018.07.27 JP 2018-141761.锂离子电池用热交联性粘合剂水溶液，所述锂离子电池用热交联性粘合剂水溶液含有含羟基的水溶性聚(甲基)丙烯酰胺(A)，所述含羟基的水溶性聚(甲基)丙烯酰胺(A)的固化物胶凝分率为20％以上并且是下述单体组的聚合物：相对于单体组100摩尔％，所述单体组含有30摩尔％-95摩尔％的含(甲基)丙烯酰胺基的化合物(a)、5摩尔％-50摩尔％的含羟基的(甲基)丙烯酸酯(b)。2.如权利要求1中所述的锂离子电池用热交联性粘合剂水溶液，其中，所述含羟基的(甲基)丙烯酸酯(b)由下述通式(1)表示：通式(1)：[化1]式中，R1表示氢原子或甲基；R2表示取代或未取代的碳数1-5的氧化亚烷基，由通式(2)表示的聚氧化亚烷基，通式(2)：[化2]式中，q为1-3的整数，n为1以上的整数，[化3]或它们的组合。3.含有如权利要求1或2所述的锂离子电池用热交联性粘合剂水溶液和电极活性物质(B)的锂离子电池用电极浆料。4.如权利要求3中所述的锂离子电池用电极...

【专利技术属性】
技术研发人员：池谷克彦，尾崎真仁，合田英生，
申请(专利权)人：荒川化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP