电极用粘合剂树脂组合物、电极合剂糊剂及电极制造技术

公开了一种电极用粘合剂树脂组合物，其包含聚酰胺酸、聚酰胺酸以外的水溶性聚合物和溶剂。使用该电极用粘合剂树脂组合物时，循环特性得到改善。性得到改善。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电极用粘合剂树脂组合物、电极合剂糊剂及电极


[0001]本专利技术涉及锂离子二次电池、双电层电容器等电化学元件的电极用粘合剂树脂组合物。

技术介绍

[0002]锂离子二次电池具有高能量密度且为高容量，因此被广泛用作移动信息终端的驱动电源等。近年来，在搭载于需要大容量的电力/混合动力汽车等工业用途中的使用也在不断扩大，正在进行为了进一步的高容量化、高性能化的研究。作为其尝试之一，例如想要使用每单位体积的锂嵌入量多的硅或锡或者含硅或锡的合金来增大充放电容量。
[0003]但是，如硅或锡或者含硅或锡的合金那样的充放电容量大的活性物质伴随着充放电会发生非常大的体积变化。若在包含这样的活性物质的电极中使用聚偏二氟乙烯或橡胶系树脂等通用的粘合剂，则由于体积变化而发生活性物质层的破坏或集电体与活性物质层的界面剥离，存在电池的循环特性降低的问题。为了开发具有高能量密度和优异的循环特性的电池，期望一种可解决上述问题的粘合剂。
[0004]如专利文献1所述，公知的是，使用由芳香族四羧酸二酐和芳香族二胺得到的芳香族聚酰亚胺作为锂离子二次电池的电极用粘合剂。芳香族聚酰亚胺在有机溶剂中的溶解性差，因此通常使用作为聚酰亚胺前体的聚酰胺酸的有机溶剂溶液(在专利文献1中也是如此)，制备与电极活性物质混合的电极合剂糊剂，涂布在集电体上，接着在高温(专利文献1中为350℃)下加热而进行脱水闭环(酰亚胺化)，形成电极层。
[0005]另一方面，也开发了考虑到环境方面的水溶性粘结剂。专利文献2中记载了一种聚酰亚胺粘结剂，其由含咪唑类的聚酰胺酸水溶液得到。另外，专利文献3中记载了一种包含聚丙烯酸、羧甲基纤维素等水溶性聚合物的粘结剂。
[0006]此外，专利文献4中记载了一种负极合剂，其是使用将聚酰胺酸与聚丙烯酸溶解于N-甲基-2-吡咯烷酮而得到的粘合剂溶液而制备得到的。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1：日本特开平6-163031号公报
[0010]专利文献2：日本特开2014-78416号公报
[0011]专利文献3：日本特开2000-348730号公报
[0012]专利文献4：日本特开2007-95670号公报

技术实现思路

[0013]专利技术所要解决的课题
[0014]如上所述，提出了各种粘结剂的方案，但为了实现更优异的循环特性，要求进一步改良适于引起大的体积变化的电极活性物质的粘结剂。本专利技术是鉴于以上情况而完成的，其目的在于提供一种改善循环特性的电极用粘合剂树脂组合物。
[0015]用于解决课题的手段
[0016]本专利技术特别涉及以下各项。
[0017]1.一种电极用粘合剂树脂组合物，其包含：聚酰胺酸、聚酰胺酸以外的水溶性聚合物和包含水的溶剂。
[0018]2.一种电极用粘合剂树脂组合物，其包含：聚酰胺酸、除聚酰胺酸以外的水溶性聚合物(但不包括聚丙烯酸)和溶剂。
[0019]3.如上述项1或2所述的电极用粘合剂树脂组合物，其中，上述聚酰胺酸由下述化学式(I)表示的重复单元构成。
[0020][化1][0021][0022](在化学式(I)中，
[0023]A为选自由从不含有氟基的芳香族四羧酸除去羧基后的4价基团、从脂肪族四羧酸除去羧基后的4价基团以及从含有氟基的芳香族四羧酸除去羧基后的4价基团组成的组中的1种以上，
[0024]B为选自由从不含有氟基的芳香族二胺除去氨基后的2价基团、从脂肪族二胺除去氨基后的2价基团以及从含有氟基的芳香族二胺除去氨基后的2价基团组成的组中的1种以上。)
[0025]4.如上述项3所述的电极用粘合剂树脂组合物，其中，上述聚酰胺酸由下述化学式(II)表示的重复单元构成。
[0026][化2][0027][0028](在化学式(II)中，
[0029]A为选自由从不含有氟基的芳香族四羧酸除去羧基后的4价基团、从脂肪族四羧酸除去羧基后的4价基团以及从含有氟基的芳香族四羧酸除去羧基后的4价基团组成的组中的1种以上，
[0030]B为选自由从在25℃的水中的溶解度为0.1g/L以上的不含有氟基的芳香族二胺除去氨基后的2价基团、从分子量为500以下的脂肪族二胺除去氨基后的2价基团以及从含有氟基的芳香族二胺除去氨基后的2价基团组成的组中的1种以上。)
[0031]5.如上述项1～3中任一项所述的电极用粘合剂树脂组合物，其中，上述聚酰胺酸
由下述化学式(III)表示的重复单元构成。
[0032][化3][0033][0034](在化学式(III)中，A为从芳香族四羧酸除去羧基后的4价基团，包括1种以上的由下述化学式(III-2)～(III-4)中的任一个所示的4价基团；B为具有1个～4个芳香环的2价基团。)
[0035][化4][0036][0037]6.如上述项2所述的电极用粘合剂树脂组合物，其中，上述溶剂为有机溶剂。
[0038]7.如上述项1所述的电极用粘合剂树脂组合物，其中，上述水溶性聚合物选自由水溶性纤维素衍生物、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚乙烯醇、聚亚烷基二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚磺酸、它们的盐以及海藻酸盐组成的组。
[0039]8.如上述项2所述的电极用粘合剂树脂组合物，其中，上述水溶性聚合物选自由水溶性纤维素衍生物、聚乙烯醇、聚亚烷基二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚磺酸、它们的盐以及海藻酸盐组成的组。
[0040]9.如上述项1～8中任一项所述的电极用粘合剂树脂组合物，其中，上述聚酰胺酸与上述水溶性聚合物的质量比率(聚酰胺酸：水溶性聚合物)在10：90～90：10的范围内。
[0041]10.一种电极，其包含聚酰亚胺、除聚酰胺酸以外的水溶性聚合物(但不包括聚丙烯酸)以及电极活性物质。
[0042]11.如上述项10所述的电极，其中，上述聚酰亚胺是由下述聚酰胺酸得到的聚酰亚胺，上述聚酰胺酸由下述化学式(I)表示的重复单元构成。
[0043][化5][0044][0045](在化学式(I)中，
[0046]A为选自由从不含有氟基的芳香族四羧酸除去羧基后的4价基团、从脂肪族四羧酸除去羧基后的4价基团以及从含有氟基的芳香族四羧酸除去羧基后的4价基团组成的组中的1种以上，
[0047]B为选自由从不含有氟基的芳香族二胺除去氨基后的2价基团、从脂肪族二胺除去氨基后的2价基团以及从含有氟基的芳香族二胺除去氨基后的2价基团组成的组中的1种以上。)
[0048]12.如上述项10或11所述的电极，其中，上述电极活性物质为碳粉末、硅粉末、锡粉末、硅或锡的氧化物粉末、或包含硅或锡的合金粉末。
[0049]13.一种锂离子二次电池，其包含上述项10～12中任一项所述的电极。
[0050]14.一种电极的制造方法，其中，将包含上述项1～9中任一项所述的电极用粘合剂树脂组合物和电极活性物质的电极合剂糊剂涂布在集电体，接着在200℃以下的温度下对上述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电极用粘合剂树脂组合物，其包含：聚酰胺酸、聚酰胺酸以外的水溶性聚合物和包含水的溶剂。2.一种电极用粘合剂树脂组合物，其包含：聚酰胺酸、除聚酰胺酸以外的水溶性聚合物和溶剂，其中，所述水溶性聚合物不包括聚丙烯酸。3.如权利要求1或2所述的电极用粘合剂树脂组合物，其中，所述聚酰胺酸由下述化学式(I)表示的重复单元构成，[化1]在化学式(I)中，A为选自由从不含有氟基的芳香族四羧酸除去羧基后的4价基团、从脂肪族四羧酸除去羧基后的4价基团以及从含有氟基的芳香族四羧酸除去羧基后的4价基团组成的组中的1种以上，B为选自由从不含有氟基的芳香族二胺除去氨基后的2价基团、从脂肪族二胺除去氨基后的2价基团以及从含有氟基的芳香族二胺除去氨基后的2价基团组成的组中的1种以上。4.如权利要求3所述的电极用粘合剂树脂组合物，其中，所述聚酰胺酸由下述化学式(II)表示的重复单元构成，[化2]在化学式(II)中，A为选自由从不含有氟基的芳香族四羧酸除去羧基后的4价基团、从脂肪族四羧酸除去羧基后的4价基团以及从含有氟基的芳香族四羧酸除去羧基后的4价基团组成的组中的1种以上，B为选自由从在25℃的水中的溶解度为0.1g/L以上的不含有氟基的芳香族二胺除去氨基后的2价基团、从分子量为500以下的脂肪族二胺除去氨基后的2价基团以及从含有氟基的芳香族二胺除去氨基后的2价基团组成的组中的1种以上。5.如权利要求1～3中任一项所述的电极用粘合剂树脂组合物，其中，所述聚酰胺酸由下述化学式(III)表示的重复单元构成，[化3]
在化学式(III)中，A为从芳香族四羧酸除去羧基后的4价基团，包括1种以上的由下述化学式(III-2)～(III-4)中的任一个所示的4价基团；B为具有1个～4个芳香环的2价基团，[化4]6.如权利要求2所述的电极用粘合剂树脂组合物，其中，所述溶剂为有机溶剂。7.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：中山刚成，境哲男，森下正典，
申请(专利权)人：宇部兴产株式会社，
类型：发明
国别省市：