二次电池用粘合剂组合物制造技术

本发明专利技术的目的是提供一种二次电池用粘合剂组合物，其改善电池的充放电效率和循环特性。这种二次电池用粘合剂组合物的特征在于包含聚酰胺‑酰亚胺或其前体，所述聚酰胺‑酰亚胺包含由化学式(1)表示的重复单元

Adhesive composition for secondary battery

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】二次电池用粘合剂组合物
本专利技术涉及一种二次电池用粘合剂组合物和包含它的二次电池。
技术介绍
具有小尺寸和大容量特征的锂离子二次电池已经被广泛用作诸如移动电话和笔记本电脑的电子装置的电源，并且有助于提高移动IT装置的便利性。近年来，诸如用于驱动汽车的电源以及用于智能电网的蓄电池的更大型化的用途引起了关注。随着对锂离子二次电池的需求增加并且电池被用于更多种多样的领域中，需要诸如更高的电池能量密度、能够长期使用的寿命特性以及在宽范围温度条件下的可用性的特性。通常将碳材料用于锂离子二次电池的负极中，但是已经研究将每单位体积具有大的吸收和释放锂离子能力的硅材料用于负极中，以提高电池的能量密度。然而，存在的问题是硅材料因重复充电和放电而膨胀和收缩，导致活性材料层破裂和活性材料从电池集电器剥离，这使得电池的循环特性劣化。为了解决这个问题，将具有高机械强度的聚酰胺-酰亚胺树脂在包含所述硅材料的负极中用作粘合剂。专利文献1公开了通过使用从芳族羧酸衍生物例如偏苯三甲酸酐和芳族二胺或芳族二异氰酸酯例如联邻甲苯胺、联邻甲苯胺二异氰酸酯、萘二胺或萘二异氰酸酯制备的聚酰胺-酰亚胺作为粘合剂，能够减少电极材料的机械损伤。引文列表专利文献专利文献1：日本特开2011-48969号公报
技术实现思路
技术问题然而，即使是对于在上面提到的现有技术中所描述的包含从芳族羧酸衍生物和芳族二胺(或芳族二异氰酸酯)制备的聚酰胺-酰亚胺作为粘合剂的电池来说，仍然渴望充放电效率和循环特性的进一步改善。有鉴于上述问题，本专利技术的目的是提供一种改善电池的充放电效率和循环特性的二次电池用粘合剂组合物。解决问题的方案本专利技术的第一种二次电池用粘合剂组合物的特征在于包含含有由化学式(1)表示的重复单元的聚酰胺-酰亚胺或其前体。在化学式(1)中，A是通过从三羧酸除去羧基而得到的三价基团，B是通过从二胺除去氨基而得到的二价基团，并且A和B中的至少一者是脂族基团。专利技术的有益效果根据本专利技术的一个实施方式，可以提供一种改善电池的充放电效率和循环特性的二次电池用粘合剂组合物。附图说明图1是显示了膜包装电池的基本结构的分解透视图。图2是示意性显示了图1的电池的横截面的横截面图。具体实施方式(1)二次电池用粘合剂组合物在本实施方式中，所述二次电池用粘合剂组合物包含聚酰胺-酰亚胺或其前体。所述二次电池用粘合剂组合物能够用作二次电池的电极中的粘合剂。所述二次电池用粘合剂组合物还可以含有溶剂、添加剂等。所述聚酰胺-酰亚胺包含由下述化学式(1)表示的重复单元。在化学式(1)中，A是通过从三羧酸除去羧基而得到的三价基团，B是通过从二胺除去氨基而得到的二价基团，并且A和B中的至少一者是脂族基团。所述聚酰胺-酰亚胺前体是通过热处理产生上述聚酰胺-酰亚胺的聚合物。所述聚酰胺-酰亚胺前体的实例包括包含由下述化学式(2)表示的重复单元的聚酰胺酸。在化学式(2)中，A和B具有与化学式(1)中相同的意义。这些重复单元由作为原料的三羧酸和二胺的结构决定。因此，这样的重复单元也可以使用原料名称以“由基于三羧酸的骨架和基于二胺的骨架构成的重复单元”的形式表示。所述脂族基团没有特别限制，可以是直链或支链的，并且可以是饱和或未饱和的。所述脂族基团的碳数可以是例如1至27或2至18。所述脂族基团可以包含碳和氢之外的元素，例如氧、硫和卤素。所述脂族基团优选为具有至少一个环的脂环族基团。当聚合物主链具有环时，所述粘合剂可以具有高强度，改善电池的循环特性。脂环族基团优选包含具有3至10个碳原子的脂族环，更优选具有5至7个碳原子的脂族环。这样的脂族环的实例包括环丙烷、环丁烷、环戊烷、环己烷、环庚烷等。脂族环可以含有双键。这样的脂族环的实例包括环丙烯、环丁烯、环戊烯、环戊二烯、环己烯、环己二烯、环庚烯、环庚二烯等。脂族环上的一部分或全部氢原子可以被氟基、甲基、甲氧基、三氟甲基、三氟甲氧基等取代。作为亚甲基(-CH2-)的替代，可以在脂族环上设置诸如-C(＝O)-或-O-的基团。可以设置将脂族环交联的基团。脂环族基团可以包含多个脂族环，并且可以是稠合多环脂族基团或其中环脂族基团直接或通过桥联单元(crosslinkingmember)(例如-O-、-S-、-CH2-、-C(CH3)2-等)彼此连接的非稠合多环脂族基团。其中，特别优选包含环己烷环的脂环族基团。这样的脂环族基团的实例包括包含交联的环己烷环的基团，如降冰片烷。脂族环可以直接与羧基(-COOH)和酰胺基(-C(＝O)NH-)键合，并且可以通过连接基团如具有1至5个碳原子的亚烷基(例如亚甲基和亚乙基)与羧基(-COOH)和酰胺基(-C(＝O)NH-)键合。当A是脂环族基团时，用于形成A的脂环族三羧酸优选地由化学式(3)表示。在化学式(3)中，R1表示单环脂族基团、稠合多环脂族基团或其中环脂族基团直接地或通过桥联单元彼此连接的非稠合多环脂族基团。所述脂环族三羧酸的实例包括环丁烷三羧酸、环戊烷三羧酸、环己烷三羧酸、降冰片烷三羧酸等。所述降冰片烷三羧酸优选地具有由下述化学式(4)表示的结构。当A是直链或支链脂族基团时，用于形成A的脂族三羧酸的实例包括三羧基丁烷、三羧基戊烷、三羧基己烷等。在这些化合物中，两个羧基优选地各自在彼此相邻的两个碳上。当B是脂环族基团时，用于形成B的脂环族二胺的实例包括环丁烷二胺、环己烷二胺、双(氨基甲基)环己烷、二氨基二环庚烷、二氨基甲基二环庚烷(包括降冰片烷二胺类，例如降冰片烷二胺)、二氨基氧基二环庚烷、二氨基甲氧基二环庚烷(包括氧杂降冰片烷二胺)、异佛尔酮二胺、二氨基三环癸烷、二氨基甲基三环癸烷、双(氨基环己基)甲烷(或亚甲基双(环己胺))和双(氨基环己基)异亚丙基。在一方面，所述脂环族二胺可具有由化学式(5)表示的结构。NH2-(CH2)n-R2-(CH2)m-NH2化学式(5)在化学式(5)中，R2表示脂环族基团，并且n和m各自独立地表示选自1至5的重复单元数目。在化学式(5)中，n和m优选各自独立地为1或2，最优选1。尽管原因尚不清楚，但认为其中直链烃基团如亚甲基键合到环上的结构改善了粘合剂的柔性，使粘合剂可以承受由于活性材料在循环期间的膨胀和收缩而产生的应力，并且所述结构还降低了在粘合剂中或在粘合剂之间电荷转移络合物的形成能力和Li的扩散能力，防止由Li吸藏和扩散到粘合剂中引起的酰亚胺环的开环。在化学式(5)中，R2优选为单环脂族基团、稠合多环脂族基团或其中环脂族基团直接或通过桥联单元彼此连接的非稠合多环脂族基团。R2的碳数优选为3至27，更优选4至10。R2可以具有取代基，例如：烃基如甲基或乙基；卤素如氟或氯等。诸如O或S的杂原子可以存在于环的一部分中，并且可以是桥联单元或桥联单元的一部分。优选地，R2具有包含环己烷环的结构。尽管优选这种结构的原因尚不清楚，但认为环己烷结构使得粘合剂可以承受由于活性材料在循环期间的膨胀和收缩而产生的应力，并且所述结构还降低了在粘合剂中或在粘合剂之间形成电荷转移络合物的能力，防止由Li吸藏和扩散到粘合剂中引起的酰亚胺环的开环。由化学式(5)表示的脂环族二胺的实例包括二(氨基甲基)环己烷、二氨基甲基二环庚烷(包括降冰片烷二胺类，如降冰片烷二胺)、二氨基甲氧基二环庚烷(包括氧杂降冰片烷二胺)、二氨基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二次电池用粘合剂组合物，包含含有由化学式(1)表示的重复单元的聚酰胺‑酰亚胺或其前体，

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.03.15 JP 2017-0493761.一种二次电池用粘合剂组合物，包含含有由化学式(1)表示的重复单元的聚酰胺-酰亚胺或其前体，其中A是通过从三羧酸除去羧基而得到的三价基团，B是通过从二胺除去氨基而得到的二价基团，并且A和B中的至少一者是脂族基团。2.根据权利要求1所述的二次电池用粘合剂组合物，其中所述脂族基团包含环。3.根据权利要求1或2所述的二次电池用粘合剂组合物，其中所述脂族基团包含环己烷环。4.根据权利要求1至3中任一项所述的二次电池用粘合剂组合物，其中A和B中的一者是芳族基团。5.根据权利要求1至4中任一项所述的二次电池用粘合剂组合物，其中A是脂环族基团并且B是芳族基团。6.根据权利要求1至5中任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：芹泽慎，
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