全固体二次电池用粘结剂、全固体二次电池用粘结剂组合物、全固体二次电池用浆料、全固体二次电池用固体电解质片及其制造方法、以及全固体二次电池及其制造方法技术

本发明专利技术提供在密合性和柔软性优异的同时具有良好的循环寿命特性且能够实现高良品率的全固体二次电池用粘结剂和含有该粘结剂的全固体二次电池用粘结剂组合物。本发明专利技术的全固体二次电池用粘结剂含有共轭二烯系共聚物(A)，所述共轭二烯系共聚物(A)具有基于芳香族乙烯基化合物的芳香族乙烯基单元和基于共轭二烯化合物的共轭二烯单元，使用动态粘弹性测定装置，在测定温度25℃、频率0.1Hz、应变量1％的条件下测定的储能弹性模量(G')为4.0

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】全固体二次电池用粘结剂、全固体二次电池用粘结剂组合物、全固体二次电池用浆料、全固体二次电池用固体电解质片及其制造方法、以及全固体二次电池及其制造方法


[0001]本专利技术涉及全固体二次电池用粘结剂、含有该粘结剂的全固体二次电池用粘结剂组合物、含有该组合物和固体电解质的全固体二次电池用浆料、将该浆料在基材上涂布并干燥而形成的全固体二次电池用固体电解质片及其制造方法、以及具备该片的全固体二次电池及其制造方法。

技术介绍

[0002]广泛用于汽车等的驱动电源、家庭用蓄电池等的锂离子二次电池中，大多使用电解液。现在，将该电解液换成固体电解质而使全部构成材料为固体的全固体二次电池作为兼具安全性和高能量密度且长寿命的终极电池，正在进行其开发。
[0003]全固体二次电池由于使用表现出高离子传导性的固体电解质，因此不存在漏液、起火的危险性，安全性、可靠性优异。另外，全固体二次电池还通过电极的堆叠而适于高能量密度化。具体而言，可以制成具有将活性物质层和固体电解质层排列并串联化而成的结构的电池。此时，由于可以省略密封电池单元的金属封装体、连接电池单元的铜线、汇流排，因此能够大幅提高电池的能量密度。另外，还可举出与可高电位化的正极材料的相容性良好等作为优点。
[0004]另一方面，制造全固体二次电池时的课题也不断突显。具体而言，为了增大作为电解质的固体电解质与活性物质的接触面积而制成将它们混合的混合物的加压成型体的情况下，该加压成型体变得硬且脆而缺乏加工性。另外，活性物质由于因锂离子的吸留和放出而伴随着体积变化，因此上述加压成型体中存在伴随着充放电循环而活性物质剥离等、发生明显容量降低等的问题。
[0005]因此，为了提高成型性，研究了在上述混合物中进一步加入由高分子化合物构成的粘结剂成分来提高成型性的技术(例如，参照专利文献1～4)。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：日本特开平11－86899号公报
[0009]专利文献2：日本特公平7－87045号公报
[0010]专利文献3：国际公开第2009/107784号
[0011]专利文献4：日本专利第5120522号公报

技术实现思路

[0012]由于成型性的提高，含固体电解质的片(具有固体电解质层和电极活性物质层的片)能够从以往的单张处理方式变成以生产率高的卷对卷方式制造，正在进行面向工业性生产的开发。
[0013]然而，使用以往的粘结剂，在含固体电解质的片的卷绕工序、卷绕形态的含固体电解质的片的保存、转移工序中有时发生掉粉、裂纹，存在得不到具有所期望的性能、良品率的全固体二次电池的风险，要求进一步的改善。
[0014]本专利技术的一些方式提供在密合性和柔软性优异的同时具有良好的循环寿命特性且能够实现高良品率的全固体二次电池用粘结剂和含有该粘结剂的全固体二次电池用粘结剂组合物。
[0015]本专利技术是为了解决上述课题的至少一部分而完成的，能够作为以下的任一方式而实现。
[0016]本专利技术的全固体二次电池用粘结剂的一个方式含有共轭二烯系共聚物(A)，
[0017]上述共轭二烯系共聚物(A)具有基于芳香族乙烯基化合物的芳香族乙烯基单元、以及基于共轭二烯化合物的共轭二烯单元，
[0018]使用动态粘弹性测定装置，在测定温度25℃、频率0.1Hz、应变量1％的条件下测定的储能弹性模量(G
’
)为4.0
×
104Pa～2.0
×
105Pa以下且损耗角正切(tanδ)为0.10～0.80。
[0019]上述全固体二次电池用粘结剂的一个方式中，
[0020]将上述共轭二烯系共聚物(A)中下述式(1)表示的结构单元、下述式(2)表示的结构单元、下述式(3)表示的结构单元和下述式(4)表示的结构单元在聚合物中的构成比(摩尔比)分别设为p、q、r、s时，下述数学式(i)表示的值α可以小于0.7。
[0021]α＝(p+(0.5
×
r))/(p+q+(0.5
×
r)+s)
···
(i)
[0022][0023]上述全固体二次电池用粘结剂的任一方式中，
[0024]上述共轭二烯系共聚物(A)的键合苯乙烯含量可以为5～45％。
[0025]上述全固体二次电池用粘结剂的任一方式中，
[0026]上述共轭二烯系共聚物(A)可以具有基于含有选自氮原子、氧原子、硅原子、锗原子和锡原子中的至少1种原子的改性剂的单元。
[0027]本专利技术的全固体二次电池用粘结剂组合物的一个方式含有上述任一方式的全固体二次电池用粘结剂、以及液体介质(B)。
[0028]上述全固体二次电池用粘结剂组合物的一个方式中，
[0029]上述液体介质(B)可以为选自脂肪族烃、脂环式烃、芳香族烃、酮类、酯类和醚类中的至少1种。
[0030]上述全固体二次电池用粘结剂组合物的任一方式中，
[0031]上述共轭二烯系共聚物(A)可以溶解于上述液体介质(B)。
[0032]本专利技术的全固体二次电池用浆料的一个方式含有上述任一方式的全固体二次电池用粘结剂组合物、以及固体电解质。
[0033]上述全固体二次电池用浆料的一个方式中，
[0034]可以含有硫化物系固体电解质或氧化物系固体电解质作为上述固体电解质。
[0035]本专利技术的全固体二次电池的一个方式至少具备正极活性物质层、固体电解质层和负极活性物质层，
[0036]上述正极活性物质层、上述固体电解质层和上述负极活性物质层中的至少任1层为将上述任一方式的全固体二次电池用浆料涂布并干燥而形成的层。
[0037]本专利技术的全固体二次电池用固体电解质片的一个方式具有将上述任一方式的全固体二次电池用浆料涂布在基材上并干燥而形成的层。
[0038]本专利技术的全固体二次电池用固体电解质片的制造方法的一个方式包括：将上述任一方式的全固体二次电池用浆料涂布在基材上并干燥的工序。
[0039]本专利技术的全固体二次电池的制造方法的一个方式是介由上述方式的全固体二次电池用固体电解质片的制造方法来制造全固体二次电池。
[0040]根据本专利技术的全固体二次电池用粘结剂，在作为全固体二次电池的固体电解质层和/或活性物质层的材料使用时，能够充分提高密合性和柔软性。由此，由于加压成型时的成型性变得良好，因此可取得如下优异的效果，即，得到锂离子传导性优异且具有良好的循环寿命特性的全固体二次电池，进而能够实现高良品率。
具体实施方式
[0041]以下，对本专利技术的优选实施方式进行详细说明。应予说明，应该理解为本专利技术并不仅限定于下述记载的实施方式，还包含可在不变更本专利技术的主旨的范围实施的各种变形例。应予说明，本说明书中的“(甲基)丙烯酸～”是指包括“丙烯酸～”和“甲基丙烯酸～”这两者的概念。
[0042]本说明书中，如“X～Y”所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种全固体二次电池用粘结剂，含有共轭二烯系共聚物(A)，所述共轭二烯系共聚物(A)具有基于芳香族乙烯基化合物的芳香族乙烯基单元和基于共轭二烯化合物的共轭二烯单元，使用动态粘弹性测定装置，在测定温度25℃、频率0.1Hz、应变量1％的条件下测定的储能弹性模量即G
’
为4.0
×
104Pa～2.0
×
105Pa且损耗角正切即tanδ为0.10～0.80。2.根据权利要求1所述的全固体二次电池用粘结剂，其中，将所述共轭二烯系共聚物(A)中下述式(1)表示的结构单元、下述式(2)表示的结构单元、下述式(3)表示的结构单元和下述式(4)表示的结构单元在聚合物中的构成比分别设为p、q、r、s时，下述数学式(i)表示的值α小于0.7，其中，所述构成比为摩尔比，α＝(p+(0.5
×
r))/(p+q+(0.5
×
r)+s)
···
(i)3.根据权利要求1或2所述的全固体二次电池用粘结剂，其中，所述共轭二烯系共聚物(A)的键合苯乙烯含量为5～45％。4.根据权利要求1～3中任一项所述的全固体二次电池用粘结剂，其中，所述共轭二烯系共聚物(A)具有基于含有选自氮原子、氧原子、硅原子、锗原子和锡原子中的至少1种原子的改性剂的单元。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：板井信吾，麻生圭吾，饭田雅史，阿部达也，
申请(专利权)人：株式会社引能仕材料，
类型：发明
国别省市：