非水系二次电池电极用粘合剂和非水系二次电池电极用浆料制造技术

本发明专利技术提供在抑制在集电体上所形成的电极活性物质层的龟裂发生的同时，可大幅提高电极活性物质层对集电体的剥离强度的非水系二次电池电极用粘合剂。一种非水系二次电池电极用粘合剂，其含有具有源自式(1)表示的单体(A)的结构单元(a)、源自选自(甲基)丙烯酸和其盐中的至少1种单体(B)的结构单元(b)，与源自作为芳香族醇的烯属不饱和羧酸酯化合物的单体(C)的结构单元(c)的共聚物(P)。(C)的结构单元(c)的共聚物(P)。(C)的结构单元(c)的共聚物(P)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】非水系二次电池电极用粘合剂和非水系二次电池电极用浆料


[0001]本专利技术涉及非水系二次电池电极用粘合剂和非水系二次电池电极用浆料。
[0002]本申请基于2020年6月5日于日本提出的专利申请特愿2020
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098514号而主张优先权，将其内容引入本文。

技术介绍

[0003]使用非水系电解质的二次电池(非水系二次电池)在高电压化、小型化、轻量化方面比使用水系电解质的二次电池更优异。因此，非水系二次电池，被广泛用作笔记本电脑、移动电话、电动工具、电子/通信机器的电源。此外，最近就环境车辆适用的观点而言，在电动车或混合动力车用途也使用非水系电池，但一直以来强烈要求高输出化、高容量化、长寿命化等。作为非水系二次电池，可列举锂离子二次电池作为代表例子。
[0004]非水系二次电池，具备以金属氧化物等作为活性物质的正极、以石墨等的碳材料作为活性物质的负极和以碳酸酯类或阻燃性的离子液体作为中心的非水系电解液溶剂。非水系二次电池，为通过使离子在正极与负极之间移动来进行电池的充放电的二次电池。具体而言，正极是通过将由金属氧化物与粘合剂所构成的浆料涂布在铝箔等的正极集电体表面并干燥后，切断为适当大小而得到。负极是通过将由碳材料与粘合剂所构成的浆料涂布在铜箔等的负极集电体表面并干燥后，切断为适当大小而得到。粘合剂有在正极及负极使活性物质彼此及活性物质与集电体之间粘接，防止活性物质从集电体剥离的作用。
[0005]作为粘合剂，广为人知的有以有机溶剂系的N
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甲基
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吡咯烷酮(NMP)为溶剂的聚偏二氟乙烯(PVDF)系粘合剂。但是，该粘合剂其活性物质彼此及活性物质与集电体之间的粘接性低，实际使用时必需要大量的粘合剂。因此，有非水系二次电池的容量降低的缺点。此外，在粘合剂中使用价格高昂的有机溶剂NMP，因此难以抑制制造成本。
[0006]作为解决这些问题的方法，进行水分散系粘合剂的开发。作为水分散系粘合剂，例如已知有并用羧基甲基纤维素(CMC)作为增粘剂的苯乙烯
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丁二烯橡胶(SBR)系的水分散体。
[0007]专利文献1中，公开了含有丙烯酸钠
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N
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乙烯基乙酰胺共聚物的贴附材用粘着剂组合物。此外，专利文献2中，公开了含有丙烯酸钠
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N
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乙烯基乙酰胺(55/45(摩尔比))共聚物的含水凝胶体用组合物。
[0008]专利文献3中，公开了含有N
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乙烯基乙酰胺
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丙烯酸钠共聚物(共聚合比：N
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乙烯基乙酰胺/丙烯酸钠＝10/90质量比)的非水系电池电极用粘合剂。
[0009]专利文献4中，记载了包含源自N
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乙烯基乙酰胺的结构单元、源自(甲基)丙烯酸钠的结构单元，与源自甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯的结构单元的非水系电池电极用粘合剂用共聚物。
[0010]现有技术文献
[0011][专利文献][0012][专利文献1]日本特开2005
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336166号公报
[0013][专利文献2]日本特开2006
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321792号公报
[0014][专利文献3]国际公开第2017/150200号
[0015][专利文献4]国际公开第2020/017442号

技术实现思路

[0016]但是，专利文献1记载的SBR系粘合剂，必需并用增粘剂羧基甲基纤维素，浆料制作步骤复杂。且该粘合剂中活性物质彼此和活性物质与集电体的粘接性也不足，以少量的粘合剂生产电极时，在切断集电体的步骤中有活性物质的一部分剥离的问题。
[0017]专利文献1及2所公开的丙烯酸钠
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N
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乙烯基乙酰胺共聚物，含有大量的源自N
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乙烯基乙酰胺的成分。将如此的聚合物与负极活性物质及水混合而作为电极用浆料时，在浆料容易产生凝集物。
[0018]专利文献3所公开的非水系电池电极用粘合剂中，如后述比较例1所示，对于膜厚厚，即单位面积的重量大的电极而言，有容易产生龟裂的课题。
[0019]专利文献4记载的非水系电池电极用粘合剂，如后述比较例2所示，电极活性物质层对集电体的剥离强度有提高的余地。
[0020]因而，本专利技术的目的为提供在抑制在集电体上所形成的电极活性物质层的龟裂发生的同时，可大幅提高电极活性物质层对集电体的剥离强度的非水系二次电池电极用粘合剂和非水系二次电池电极用浆料。
[0021]此外，本专利技术的目的为提供龟裂少，电极活性物质层对集电体的剥离强度高的非水系二次电池电极。
[0022]进一步地，本专利技术的目的为提供具备龟裂少，且电极活性物质层对集电体的剥离强度高的电极的非水系二次电池。
[0023][用以解决课题的手段][0024]为了解决上述课题，本专利技术如以下[1]～[14]所述。
[0025][1]一种非水系二次电池电极用粘合剂，其含有具有源自式(1)表示的单体(A)的结构单元(a)、源自选自(甲基)丙烯酸和其盐中的至少1种单体(B)的结构单元(b)，与源自作为芳香族醇的烯属不饱和羧酸酯化合物的单体(C)的结构单元(c)的共聚物(P)，其特征在于，
[0026]前述共聚物(P)中的各结构单元的含有率如以下所示；
[0027]结构单元(a)的含有率为0.5质量％以上20.0质量％以下、
[0028]结构单元(b)的含有率为50.0质量％以上98.0质量％以下、
[0029]结构单元(c)的含有率为0.3质量％以上28.0质量％以下、
[0030]结构单元(a)、结构单元(b)和结构单元(c)的含有率的合计为85质量％以上；
[0031][0032](式中，R1、R2各自独立地为氢原子或碳原子数1以上5以下的烷基)。
[0033][2]如[1]的非水系二次电池电极用粘合剂，其包含源自式(2)表示的单体(D)的结
构单元(d)，且该结构单元(d)的含有率为0.3质量％以上18.0质量％以下；
[0034][0035](式中，R3、R4、R6各自独立地为氢原子或碳原子数1以上5以下的烷基；R5为碳原子数1以上6以下的烷基，且比R4碳原子数更多；n为1以上的整数，m为0以上的整数，n+m≥20)。
[0036][3]如[2]的非水系二次电池电极用粘合剂，前述式(2)中，n+m≤500。
[0037][4]如[2]或[3]的非水系二次电池电极用粘合剂，前述式(2)中，n+m≥30。
[0038][5]如[1]～[4]中任一项的非水系二次电池电极用粘合剂，前述单体(A)为N
‑
乙烯基甲酰胺或N
‑
乙烯基乙酰胺。
[0039][6]如[1]～[5]中任一项的非水系二次电池电极用粘合剂，前述单体(B)为(甲基)丙烯酸盐。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种非水系二次电池电极用粘合剂，其特征在于，含有具有源自式(1)表示的单体A的结构单元a、源自单体B的结构单元b、以及源自单体C的结构单元c的共聚物P，所述单体B是选自(甲基)丙烯酸和其盐中的至少1种，所述单体C是芳香族醇的烯属不饱和羧酸酯化合物，所述共聚物P中的各结构单元的含有率如以下所示：结构单元a的含有率为0.5质量％以上且20.0质量％以下，结构单元b的含有率为50.0质量％以上且98.0质量％以下，结构单元c的含有率为0.3质量％以上且28.0质量％以下，结构单元a、结构单元b和结构单元c的含有率的合计为85质量％以上，式中，R1、R2是各自独立地为氢原子或碳原子数1以上且5以下的烷基。2.如权利要求1所述的非水系二次电池电极用粘合剂，其特征在于，包含源自式(2)表示的单体D的结构单元d，且该结构单元d的含有率为0.3质量％以上且18.0质量％以下，式中，R3、R4、R6各自独立地为氢原子或碳原子数1以上且5以下的烷基；R5为碳原子数1以上且6以下的烷基，且碳原子数比R4多；n为1以上的整数，m为0以上的整数，n+m≥20。3.如权利要求2所述的非水系二次电池电极用粘合剂，所述式(2)中，n+m≤500。4.如权利要求2或3所述的非水系二次电池电极用粘合剂，所述式(2)中，n+m≥30。5.如权利要求1～4中任一项所述的非水系二次电池电极用粘...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中悠真，高桥健太郎，深濑一成，仓田智规，花崎充，
申请(专利权)人：昭和电工株式会社，
类型：发明
国别省市：