锂离子电池用粘合剂水溶液、锂离子电池用电极浆料、锂离子电池用电极以及锂离子电池制造技术

[技术问题]提供锂离子电池用热交联性粘合剂水溶液、锂离子电池用电极热交联性浆料及其制造方法、锂离子电池用电极以及锂离子电池。[技术手段]本公开提供含有水溶性聚(甲基)丙烯酰胺(A)和水溶性多元醇(B)的锂离子电池用热交联性粘合剂水溶液，所述水溶性聚(甲基)丙烯酰胺(A)含有来自含(甲基)丙烯酰胺基的化合物(a)的结构单元。

Adhesives for lithium-ion batteries, aqueous solutions, electrode pastes for lithium-ion batteries, electrodes for lithium-ion batteries and lithium-ion batteries

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池用粘合剂水溶液、锂离子电池用电极浆料、锂离子电池用电极以及锂离子电池
本专利技术涉及锂离子电池用热交联性粘合剂水溶液、锂离子电池用电极热交联性浆料及其制造方法、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系乳液(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。因此，在该领域中，为了满足上述要求性能，进行了向粘合剂树脂导入交联结构的开发研究，例如，提出了通过将N-羟甲基丙烯酰胺用于单体而使其交联(专利文献1)。此外，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2)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2015-185530号公报专利文献2：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但是，在专利文献1公开的技术中，由于树脂自身具有交联性，因此如果提高交联度，则存在胶凝化的问题。因此不能提高交联度。在专利文献2公开的技术中，通过使其交联而收缩来使树脂变硬，存在在之后的电池制造工序中在电极上产生不能用于锂离子电池的程度的破裂(裂纹)这样的技术问题。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时的贮藏期间中劣化，存在无法发挥所期望的性能的情况。例如，在制备后的贮藏期间中，存在观察到进行非预期的交联、粘度上升、交联剂的反应性降低等现象的情况。因此，本专利技术所要解决的技术问题是提供锂离子电池用粘合剂水溶液，所述锂离子电池用粘合剂水溶液能够制备贮藏稳定性高的浆料，并且在制造锂离子电池时能够制造具有高密合性且不产生裂纹或即使在产生裂纹的情况下也仅产生可用于锂离子电池的程度的裂纹的电极。此外，本专利技术还要解决的技术问题是提供能够制造锂离子电池用电极的锂离子电池用电极浆料，所述锂离子电池用电极浆料能够制造具有高密合性且不产生裂纹或即使在产生裂纹的情况下也仅产生可用于锂离子电池的程度的裂纹的电极。解决技术问题的技术手段本专利技术人为了解决上述技术问题进行了深入研究，结果发现，通过使用含有特定成分的锂离子电池用电极热交联性粘合剂水溶液，能够解决上述技术问题，从而完成了本专利技术。通过本公开提供以下项目。(项目1)一种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水溶性聚(甲基)丙烯酰胺(A)和水溶性多元醇(B)，所述水溶性聚(甲基)丙烯酰胺(A)含有来自含(甲基)丙烯酰胺基的化合物(a)的结构单元。(项目2)一种锂离子电池用电极热交联性浆料，所述锂离子电池用电极热交联性浆料含有水溶性聚(甲基)丙烯酰胺(A)、水溶性多元醇(B)和电极活性物质(C)，所述水溶性聚(甲基)丙烯酰胺(A)含有来自含(甲基)丙烯酰胺基的化合物(a)的结构单元。(项目3)如上述项目所述的锂离子电池用电极热交联性浆料，所述水溶性聚(甲基)丙烯酰胺(A)中的来自含(甲基)丙烯酰胺基的化合物(a)的结构单元与所述水溶性多元醇(B)的摩尔比[(a)/(B)]为1.0以上。(项目4)如上述项目中任一项所述的锂离子电池用电极热交联性浆料，将混合所述水溶性聚(甲基)丙烯酰胺(A)和所述水溶性多元醇(B)的水溶液干燥而得到的膜厚100μm的膜的HAZE为10％以下。(项目5)如上述项目中任一项所述的锂离子电池用电极热交联性浆料，所述水溶性多元醇(B)由以下通式(B1)表示：[化2]式中，R为亚甲基、亚乙基或亚丙基，n为1以上的整数。(项目6)如上述项目中任一项所述的锂离子电池用电极热交联性浆料，所述水溶性聚(甲基)丙烯酰胺(A)和所述水溶性多元醇(B)的合计与所述电极活性物质(C)的质量比[{(A)+(B)}/(C)]为0.01～0.15。(项目7)如上述项目中任一项所述的锂离子电池用电极热交联性浆料，所述电极活性物质(C)是含有5质量％以上的被碳层覆盖的硅和/或硅氧化物的负极活性物质。(项目8)如上述项目中任一项所述的锂离子电池用电极热交联性浆料，所述电极活性物质(C)是含有磷酸铁和/或镍锰氧化物的正极活性物质。(项目9)如上述项目中任一项所述的锂离子电池用电极热交联性浆料的制造方法，所述制造方法包括混合所述水溶性聚(甲基)丙烯酰胺(A)、所述水溶性多元醇(B)和所述电极活性物质(C)的工序。(项目10)通过将如上述项目中任一项所述的锂离子电池用电极热交联性浆料涂布在集电体上使其干燥并使其热交联而得到的锂离子电池用电极。(项目11)如上述项目所述的锂离子电池用电极，所述集电体为铜箔或铝箔。(项目12)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。在本公开中，除了明确说明的组合之外，还可以进一步地组合提供上述一个或多个特征。有益效果通过本专利技术的锂离子电池用粘合剂水溶液，可以制备贮藏稳定性高的浆料。此外，通过本专利技术的锂离子电池用粘合剂水溶液和锂离子电池用电极浆料，在制造锂离子电池时，能够制造具有高密合性且不产生裂纹或即使在产生裂纹的情况下也仅产生可用于锂离子电池的程度的裂纹的锂离子电池用电极。具体实施方式在本公开的全文中，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的上限举例示出A1、A2、A3等，数值α的下限举例示出B1、B2、B3等，在此情况下，数值α的范围举例示出A1以下、A2以下、A3以下、B1以上、B2以上、B3以上、B1～A1、B2～A1、B3～A1、B1～A2、B2～A2、B3～A2、B1～A3、B2～A3、B3～A3等。[锂离子电池用热交联性粘合剂水溶液：以下也称为水溶液]本公开提供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水溶性聚(甲基)丙烯酰本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池用热交联性粘合剂水溶液，其中，所述锂离子电池用热交联性粘合剂水溶液含有水溶性聚(甲基)丙烯酰胺(A)和水溶性多元醇(B)，所述水溶性聚(甲基)丙烯酰胺(A)含有来自含(甲基)丙烯酰胺基的化合物(a)的结构单元。/n

【技术特征摘要】
20181005 JP 2018-1898571.一种锂离子电池用热交联性粘合剂水溶液，其中，所述锂离子电池用热交联性粘合剂水溶液含有水溶性聚(甲基)丙烯酰胺(A)和水溶性多元醇(B)，所述水溶性聚(甲基)丙烯酰胺(A)含有来自含(甲基)丙烯酰胺基的化合物(a)的结构单元。


2.一种锂离子电池用电极热交联性浆料，其中，所述锂离子电池用电极热交联性浆料含有水溶性聚(甲基)丙烯酰胺(A)、水溶性多元醇(B)和电极活性物质(C)，所述水溶性聚(甲基)丙烯酰胺(A)含有来自含(甲基)丙烯酰胺基的化合物(a)的结构单元。


3.如权利要求2所述的锂离子电池用电极热交联性浆料，其中，所述水溶性聚(甲基)丙烯酰胺(A)中的来自含(甲基)丙烯酰胺基的化合物(a)的结构单元与所述水溶性多元醇(B)的摩尔比[(a)/(B)]为1.0以上。


4.如权利要求2或3所述的锂离子电池用电极热交联性浆料，其中，将混合所述水溶性聚(甲基)丙烯酰胺(A)和所述水溶性多元醇(B)的水溶液干燥而得到的膜厚100μm的膜的HAZE为10％以下。


5.如权利要求2～4中任一项所述的锂离子电池用电极热交联性浆料，其中，所述水溶性多元醇(B)由以下通式(B1)表示：
[化1]

<...

【专利技术属性】
技术研发人员：青山悟，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