负极活性材料层及其制造方法、蓄电装置负极用电极混合物糊剂、蓄电装置用负极和蓄电装置制造方法及图纸

该蓄电装置使用包含含有硅类颗粒的负极活性材料和聚酰亚胺类粘合剂的负极活性材料层，其中，所述负极活性材料层的孔隙率小于20％。该蓄电装置具有高充电/放电容量和优异的循环特性。的循环特性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】负极活性材料层及其制造方法、蓄电装置负极用电极混合物糊剂、蓄电装置用负极和蓄电装置


[0001]本专利技术涉及负极活性材料层及其制造方法、蓄电装置负极用电极混合物糊剂、蓄电装置用负极和蓄电装置。

技术介绍

[0002]蓄电装置是可以在需要时储存电能，并在需要时提取能量的装置。典型的蓄电装置包括二次电池，例如锂离子二次电池，其被广泛用作移动信息终端用驱动电源。近年来，随着如电动/混合动力汽车和无人机等工业应用的发展，推动了更高容量蓄电装置的发展。一种尝试是通过使用例如每单位体积的锂储存量大的硅、锡或包含它们的合金作为蓄电装置的负极活性材料来增加充电/放电容量。
[0003]然而，诸如硅、锡或包含它们的合金等具有大充电/放电容量的活性材料会导致随着充电/放电的非常大的体积变化。在含有这些活性材料的电极中使用如聚偏氟乙烯或橡胶类树脂等通用粘合剂时，活性材料层被破坏，或者集电体与活性材料层的界面由于体积变化而剥离，导致蓄电装置的循环特性劣化的问题。
[0004]作为改善该问题的方法，提出了包括使用机械特性优异的聚酰亚胺粘合平均粒径为1至10μm的硅类颗粒，并进行热
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压力处理而形成负极活性材料层的方法(专利文献1至5)。
[0005]已经指出，在上述专利文献中公开的使用聚酰亚胺作为粘合剂的负极中，由于充电/放电而在负极活性材料层中产生裂纹，并且形成具有能够吸收充电/放电时的体积膨胀的空间的岛状结构，从而改善反复充电/放电时的容量保持率(参见非专利文献1)。近来，还研究了着重于活性材料层的形状的负极(参见专利文献6)。
[0006]引文列表
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：WO 2004/004031
[0009]专利文献2：日本专利申请公报2004
‑
235057号
[0010]专利文献3：日本专利申请公报2003
‑
203637号
[0011]专利文献4：日本专利申请公报2004
‑
288520号
[0012]专利文献5：日本专利申请公报2004
‑
022433号
[0013]专利文献6：日本专利申请公报2017
‑
092048号
[0014]非专利文献
[0015]非专利文献1：第48届日本电池研讨会论文集，2B23，238页(2007)(高野靖男等)

技术实现思路

[0016]技术问题
[0017]然而，在某些情况下，在诸如使用先前公开的聚酰亚胺作为粘合剂的负极的电动/
混合动力汽车等工业应用中，难以同时实现高容量和优异的循环特性。
[0018]此外，本专利技术人对专利文献6进行了重复实验，发现专利文献6的负极在基于二次充电/放电容量的循环特性中，仅能将0.9的放电容量比保持10个循环。仅通过指定孔隙率尚未实现同时具有足以承受工业应用中的实际使用的高容量和优异的循环特性的负极。
[0019]因此，本专利技术解决了上述问题，其目的在于提供能够同时实现高充电/放电容量和优异的循环特性的蓄电装置负极用电极混合物糊剂、负极活性材料层、蓄电装置用负极和蓄电装置。
[0020]问题的解决方案
[0021]本专利技术特别涉及以下项目。
[0022]1.一种负极活性材料层，其包含：
[0023]包含硅作为成分并且能够吸收和释放锂离子的硅类颗粒，和
[0024]聚酰亚胺类粘合剂，其为在主链中具有酰亚胺键的有机聚合物；
[0025]其中，所述负极活性材料层的孔隙率小于20％。
[0026]2.如上述项目1所述的负极活性材料层，其中，所述硅类颗粒的平均粒径小于10μm。
[0027]3.如上述项目1或2所述的负极活性材料层，其中，相对于所述负极活性材料层的总质量，所述聚酰亚胺类粘合剂的量为30质量％以下。
[0028]4.如上述项目1至3中任一项所述的负极活性材料层，其中，形成所述聚酰亚胺类粘合剂的前体为包含下述化学式(I)表示的重复单元的聚酰胺酸。
[0029][0030](其中，A为选自由从芳香族四羧酸去除羧基得到的四价基团、从脂肪族四羧酸去除羧基得到的四价基团和从脂环族四羧酸去除羧基得到的四价基团组成的组中的一个或多个基团；B为选自由从芳香族二胺去除氨基得到的二价基团、从脂肪族二胺去除氨基得到的二价基团和从脂环族二胺去除氨基得到的二价基团组成的组中的一个或多个基团。)
[0031]5.一种蓄电装置负极用电极混合物糊剂，其用于形成上述项目1至4中任一项所述的负极活性材料层。
[0032]6.一种负极活性材料层的制造方法，其包括将上述项目5所述的蓄电装置负极用电极混合物糊剂流延或涂布在集电体上，并对所述糊剂进行热处理。
[0033]7.一种蓄电装置用负极，其包含上述项目1至4中任一项所述的负极活性材料层。
[0034]8.一种蓄电装置，其包含上述项目7所述的蓄电装置用负极。
[0035]专利技术的有益效果
[0036]根据本专利技术，提供了能够同时实现高充电/放电容量和优异的循环特性的负极活性材料层及其制造方法、蓄电装置负极用电极混合物糊剂、蓄电装置用负极和蓄电装置。
具体实施方式
[0037]<<负极活性材料层>>
[0038]作为本专利技术的实施方式之一的负极活性材料层包含含有硅作为成分并且能够吸收和释放锂离子的硅类颗粒，以及作为在其主链中具有酰亚胺键的有机聚合物的聚酰亚胺类粘合剂。此外，其特征在于负极活性材料层的孔隙率小于20％。
[0039](聚酰亚胺类粘合剂)
[0040]本专利技术的负极活性材料层中含有的聚酰亚胺类粘合剂是在主链中具有酰亚胺键的有机聚合物。聚酰亚胺类粘合剂没有特别限制，可以使用作为电极粘合剂使用的已知聚酰亚胺类粘合剂。其具体实例包括在主链中具有酰亚胺键的有机聚合物，例如聚酰亚胺、聚酰胺
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酰亚胺和聚酯酰亚胺。另外，在本专利技术中，将负极活性材料层中的用于形成“聚酰亚胺类粘合剂”的物质称为“前体”，将含有“前体”和溶剂以及必要时的其他化合物的物质称为“前体组合物”。前体组合物有时被称为“清漆”。
[0041]“前体”是在主链中具有酰亚胺键的有机聚合物，或者能够通过加热或化学反应形成在主链中具有酰亚胺键的有机聚合物的聚合物或化合物。作为在主链中具有酰亚胺键的有机聚合物的“前体”的实例包括聚酰亚胺、聚酰胺
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酰亚胺、聚酯酰亚胺等，它们通常以溶解在溶剂中的前体组合物(清漆)的形式使用。它们可以与作为“聚酰亚胺类粘合剂”的有机聚合物相同，可以具有较小的酰亚胺化率或较小的分子量。作为能够通过加热或化学反应形成在主链中具有酰亚胺键的有机聚合物的聚合物或化合物的“前体”的实例包括聚酰胺酸等。这些通常也以溶解在溶剂中的前体组合物(清漆)的形式使用。在聚酰胺酸中，部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种负极活性材料层，其包含：包含硅作为成分并且能够吸收和释放锂离子的硅类颗粒，和聚酰亚胺类粘合剂，其为在主链中具有酰亚胺键的有机聚合物；其中，所述负极活性材料层的孔隙率小于20％。2.如权利要求1所述的负极活性材料层，其中，所述硅类颗粒的平均粒径小于10μm。3.如权利要求1或2所述的负极活性材料层，其中，相对于所述负极活性材料层的总质量，所述聚酰亚胺类粘合剂的量为30质量％以下。4.如权利要求1至3中任一项所述的负极活性材料层，其中，形成所述聚酰亚胺类粘合剂的前体为包含下述化学式(I)表示的重复单元的聚酰胺酸；其中，A为选自由从芳香族四羧酸去除羧基得到的四价基团、从脂肪族四羧酸去除...

【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：