电化学元件电极用导电材料分散液、电化学元件电极用浆料组合物及其制造方法、电化学元件用电极以及电化学元件技术

本发明专利技术的目的在于提供电化学元件电极用导电材料分散液，其为导电材料的分散性良好的导电材料分散液，且能够制备电极复合材料层与集流体的粘结性良好的电极、以及能够得到循环特性优异的电化学元件的浆料组合物。本发明专利技术的电化学元件电极用导电材料分散液包含导电性碳、聚合物和有机溶剂，所述聚合物为含有10质量％以上且60质量％以下的芳香族乙烯基单体单元和0.1质量％以上且30质量％以下的烯属不饱和腈基单体单元的共聚物。

Conductive material dispersion for electrode of electrochemical element, slurry composition for electrode of electrochemical element and its manufacturing method, electrode for electrochemical element and electrochemical element

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电化学元件电极用导电材料分散液、电化学元件电极用浆料组合物及其制造方法、电化学元件用电极以及电化学元件
本专利技术涉及电化学元件电极用导电材料分散液、电化学元件电极用浆料组合物、电化学元件用电极、电化学元件、以及电化学元件电极用浆料组合物的制造方法。
技术介绍
锂离子二次电池、镁电池和双电层电容器等电化学元件具有小型轻质且能量密度高、还能够反复充放电的特性，已被用于广泛的用途。因此，近年，以电化学元件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。其中，例如锂离子二次电池等电化学元件的电极通常具有集流体、以及形成在集流体上的电极复合材料层(正极复合材料层、负极复合材料层)。并且，电极复合材料层通过例如以下的方式形成：在集流体上涂敷使电极活性物质、作为导电材料的碳材料(导电性碳)和担负作为粘结材料的作用的聚合物分散在溶剂中所形成的浆料组合物，使其干燥。于是，近年来，为了实现电化学元件的进一步的性能提高，正在尝试改良用于电极复合材料层的形成的浆料组合物。例如，专利文献1在锂离子二次电池正极用浆料组合物的制备中，首先准备将聚合物和包含氢氧化锂的水溶液与N-甲基吡咯烷酮混合的粘结材料组合物,该聚合物是将丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和丙烯腈进行聚合所得到的。并且，对于准备的粘结材料组合物，混合正极活性物质和作为导电材料的乙炔炭黑，得到浆料组合物，由此提高浆料组合物的分散性，并且提高锂离子二次电池的循环特性等电特性。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2014/185072号。
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，对于专利文献1等所记载的以往的浆料组合物，在兼顾导电材料的良好的分散性和具有使用浆料组合物制作的电极的锂离子二次电池等电化学元件的优异的循环特性这点上，存在进一步改善的余地。此外，为了电化学元件的性能提高，一般要求：在使用浆料组合物制作的电极中，集流体和形成在集流体上的电极复合材料层良好地粘结。于是，本专利技术的目的在于提供：电极复合材料层与集流体的粘结性良好的电极、及能够得到循环特性优异的电化学元件的电化学元件电极用浆料组合物、以及导电材料的分散性良好且能够制备上述浆料组合物的电化学元件电极用导电材料分散液。此外，本专利技术的目的在于提供：电极复合材料层与集流体的粘结性良好且能够使电化学元件发挥优异的循环特性的电化学元件用电极、以及循环特性优异的电化学元件。进而，本专利技术的目的在于提供：电极复合材料层与集流体的粘结性良好的电极和能够得到循环特性优异的电化学元件的浆料组合物的制造方法。用于解决问题的方案本专利技术人为了解决上述问题进行了深入研究。并且，本专利技术人在制备电极用的浆料组合物时不是总括起来配合电极活性物质和导电材料，而是着眼于首先使用作为导电材料的导电性碳、聚合物和有机溶剂来制备导电材料分散液，而且作为上述聚合物使用具有规定的组成的共聚物。并且，本专利技术人发现：上述导电材料分散液中的导电材料的分散性良好、而且使用包含上述导电材料分散液和电极活性物质的浆料组合物制作的电极中的集流体和电极复合材料层的粘结性良好。进而，本专利技术人确认具有上述电极的电化学元件循环特性优异，使本专利技术完成。即，该专利技术的目的在于有利地解决上述问题，本专利技术的电化学元件电极用导电材料分散液的特征在于包含：导电性碳、聚合物和有机溶剂，所述聚合物为含有10质量％以上且60质量％以下的芳香族乙烯基单体单元和0.1质量％以上且30质量％以下的烯属不饱和腈基单体单元的共聚物。如果像这样使用作为导电材料的导电性碳、具有规定的组成的聚合物和有机溶剂，则能够得到导电材料的分散性良好的导电材料分散液。并且，该导电材料分散液能够用于电极复合材料层与集流体的粘结性良好的电极的制作、以及循环特性优异的电化学元件的制造。另外，在本专利技术中，“单体单元的含有比例”能够使用1H-NMR等核磁共振(NMR)法测定。在此，本专利技术的电化学元件电极用导电材料分散液优选所述导电性碳为导电性碳纤维。这是因为如果作为导电材料使用导电性碳纤维，则能够进一步提高具有使用包含导电材料分散液的浆料组合物形成的电极的电化学元件的循环特性。此外，本专利技术的电化学元件电极用导电材料分散液优选所述聚合物含含有0.1质量％以上且15质量％以下的烯属不饱和羧酸单体单元。这是因为如果使聚合物还含有上述规定范围的比例的烯属不饱和羧酸单体单元，则可进一步提高导电材料分散液的分散性，并且可进一步提高具有使用包含导电材料分散液的浆料组合物形成的电极的电化学元件的循环特性。并且，本专利技术的电化学元件电极用导电材料分散液优选所述聚合物为碱金属盐。这是因为如果使用为碱金属盐的聚合物，则能够进一步提高导电材料分散液的分散性，并且进一步提高具有使用包含导电材料分散液的浆料组合物形成的电极的电化学元件的循环特性。此外，该专利技术的目的在于有利地解决上述问题，本专利技术的电化学元件电极用浆料组合物的特征在于包含：电极活性物质、以及任一种上述的电化学元件电极用导电材料分散液。如果像这样使用电极活性物质和上述的导电材料分散液，则能够得到电极复合材料层与集流体的粘结性良好的电极、以及可在循环特性优异的电化学元件的制造中使用的浆料组合物。此外，包含电极活性物质和上述的导电材料分散液的浆料组合物通常分散性良好。此外，该专利技术的目的在于有利地解决上述问题，本专利技术的电化学元件用电极的特征在于具有：集流体、以及使用任一种上述的电化学元件电极用浆料组合物形成在所述集流体的至少一个表面上而成的电极复合材料层。如果像这样使用上述的浆料组合物在集流体上形成电极复合材料层，则可得到电极复合材料层与集流体的粘结性良好的电极。并且，该电极能够用于发挥优异的循环特性的电化学元件的制造。此外，该专利技术的目的在于有利地解决上述问题，本专利技术的电化学元件的特征在于具有：正极、负极、电解液和间隔件，所述正极和所述负极的至少一者为上述的电化学元件用电极。如果像这样将上述的电化学元件用电极用作正极和负极的至少一者，则能够制造循环特性优异的电化学元件。并且，该专利技术的目的在于有利地解决上述问题，本专利技术的电化学元件电极用浆料组合物的制造方法的特征在于为包含电极活性物质、导电性碳、聚合物和有机溶剂的电化学元件电极用浆料组合物的制造方法，所述聚合物为含有10质量％以上且60质量％以下的芳香族乙烯基单体单元和0.1质量％以上且30质量％以下的烯属不饱和腈基单体单元的共聚物，其包括以下工序：工序A，混合所述导电性碳、所述聚合物和所述有机溶剂而得到导电材料分散液；以及工序B，在通过所述工序A得到的导电材料分散液中混合所述电极活性物质而得到电化学元件电极用浆料组合物。如果像这样包括：工序A，混合导电性碳、具有规定的组成的聚合物和有机溶剂而得到导电材料分散液；以及工序B，使用该导电材料分散液而得到浆料组合物，则能够得到电极复合材料层与集流体的粘结性良好的电极和可在循环特性优异的电化学元件的制造中使用的浆料组合物。此外，经过上述工序A和工序B得到的浆料组合物通常分散性良好。专利技术效果根据本专利技术，可得到电极复合材料层与集流体的粘结性良好的电极、和能够得到循环特性优异的电化学元件的电化学元件电极用浆料组合物、以及导电材料的分散性良好且能够制备上述浆料组合物的电化学元件电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电化学元件电极用导电材料分散液，其包含导电性碳、聚合物和有机溶剂，所述聚合物为含有10质量％以上且60质量％以下的芳香族乙烯基单体单元和0.1质量％以上且30质量％以下的烯属不饱和腈基单体单元的共聚物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.03.13 JP 2017-0469581.一种电化学元件电极用导电材料分散液，其包含导电性碳、聚合物和有机溶剂，所述聚合物为含有10质量％以上且60质量％以下的芳香族乙烯基单体单元和0.1质量％以上且30质量％以下的烯属不饱和腈基单体单元的共聚物。2.如权利要求1所述的电化学元件电极用导电材料分散液，其中，所述导电性碳为导电性碳纤维。3.如权利要求1或2所述的电化学元件电极用导电材料分散液，其中，所述聚合物还含有0.1质量％以上且15质量％以下的烯属不饱和羧酸单体单元。4.如权利要求3所述的电化学元件电极用导电材料分散液，其中，所述聚合物为碱金属盐。5.一种电化学元件电极用浆料组合物，其包含：电极活性物质、以及权利要求1至4中任一项所述的电化学元件电极用导电材...

【专利技术属性】
技术研发人员：村濑智也，杉本拓己，
申请(专利权)人：日本瑞翁株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP