非水电解质二次电池制造技术

一种负极混合物，所述混合物包含：含有碳系材料的负极活性材料；至少含有聚丙烯腈系树脂的粘合剂；和能够抑制氰基之间分子间相互作用并赋予位阻的聚合物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种非水电解质二次电池。本专利技术尤其涉及对集电体具有令人满意的粘合性并且能够显示出高的充放电特性的负极混合物、负极和包括所述负极的非水电解质 二次电池。
技术介绍
—般而言，用于锂离子二次电池等的电极具有其中电极材料层提供在由金属等制 成的集电体之上的结构。电极的制造方法通常包括将具有至少一种活性材料和分散或溶 解在溶液中的粘合剂的涂布溶液涂布在集电体上并且使之干燥。因为能够一次制造具有大 面积的电极，所以这样的制造方法具有高的工业生产力。 当使用碳基活性材料作为负极时，聚偏氟乙烯(PVDF，聚1，1-二氟乙烯)、聚丙烯 腈(PAN)、丁苯橡胶(SBR)等广泛用作粘合剂。 当使用碳基活性材料作为负极时，从实现高容量电池等的观点出发，使用高结晶 度的天然石墨或人造石墨。尽管天然石墨能获得的容量接近于石墨的理论容量，但其比表 面积比人造石墨的大；并且当PVDF、SBR等用作粘合剂时，其对负极集电体的粘合性通常不 足，导致诸如生产力降低和电极失效率增加的问题。就负极集电体的粘合而言，尽管通过提 高PVDF或SBR的添加量可以改善该粘合，但是也导致在充电时抑制锂离子的插入或者降低 容量。另一方面，由于人造石墨的比表面积通常低于天然石墨的比表面积，因此甚至当使用 PVDF等作为粘合剂时，其也能够确保对负极集电体的粘合，但是其容量低于天然石墨的容 量。尽管可能通过减少粘合剂的量来实现电池的高容量，但是对负极集电体粘合降低将导 致诸如生产力降低和电极失效率增加的问题。 另一方面，当使用PAN作为粘合剂时，即使对于天然石墨，也可以确保对负极集电体的粘合；并且对于人造石墨，即使减少粘合剂的量，也可以确保对负极集电体的粘合。因此，可能实现电池的高容量。 JP-T-2006-516795公开的内容如下。"本专利技术涉及用于锂二次电池的具有分散性增强的负极活性材料和导电剂的负极 活性材料浆料，并且涉及含有该浆料的锂二次电池。更具体地，本专利技术的特征在于向负极活 性材料浆料中加入少量的含有能够被表面吸附的主链和具有非离子表面活性剂特征的侧 链的分散剂，所述负极活性材料浆料含有能够使锂离子嵌入和脱嵌的碳基负极活性材料、 含有基于苯乙烯-丁二烯聚合物的树脂的粘合剂、含有基于纤维素或者基于丙烯酸酯的树 脂的增稠剂和水。" JP-A-2006-134777公开了锂电池的正极和使用该正极的锂电池，通过使用由含有 指定正极活性材料、由水可分散弹性体构成的粘合剂组分、作为增稠剂的水溶性聚合物、作 为分散介质的水和分散剂的正极糊料形成的正极，不会导致因集电体腐蚀等而使电池性能 降低的问题，并且在涂布表面上没有产生不规则现象。 JP-A-2003-331847公开了提供一种具有优异电特性并且即使在高温下也能稳定工作的非水二次电池，其包含至少一种平均初级粒子尺寸为10 100nm的正极碳材料、诸 如聚偏氟乙烯和偏氟乙烯_六氟丙烯共聚物的粘合剂和具有吡咯烷酮骨架的化合物，并且 其具有1. 20或更高的黑度；还公开了通过改善涂布材料的储存稳定性来提高制造效率。 JP-A-2003-157846公开了提供一种用于锂二次电池电极的炭黑浆料，其制备方法 包括使用N-甲基-2-吡咯烷酮作为分散剂，在其中悬浮比例为3 30质量％和平均粒 度为0. 1 1微米的炭黑，并且向其中加入0. 1 10质量％的基于乙烯基吡咯烷酮的聚合 物；还公开了所述炭黑浆料具有可控粒度和令人满意的随时间流逝的浆料稳定性以及诸如 测量和运输浆料的操作性，并且能够通过增大浓度降低运输成本。 JP-A-2004-63423公开了提供一种用于制造电极的具有高粘度稳定性和优异生产 稳定性的涂布溶液和使用该涂布溶液制造的电极和电池，所述涂布溶液是用于制造电池电 极的涂布溶液，该涂布溶液在溶液中包含粘合剂和碳系材料并且还包含lppm或以上但不 多于10000卯m(相对于涂布溶液的总质量)的在侧链上具有含氮5元环结构的聚合物。 目前，当使用PAN作为粘合剂时，涂布材料的稳定性明显变差，涂布溶液的固体内 容物(主要为碳系材料)凝结，并且在2 10小时后在容器底部形成硬沉积物，致使不能 实现涂布。即使在涂布溶液制备后立即进行涂布，由于涂布溶液随着时间流逝而凝结，在涂 布溶液中会产生粘合剂的分布，因此对负极集电体的粘合变差。或者会有诸如因负极涂布 量的离散而导致的负极容量降低的缺陷，并且可能无法实现稳定的涂布。因而，会遇到生产 力或电极特性显著降低这样的严重问题。 在JP-A-2004-63423中所公开的专利技术涉及一种通过向涂布溶液中加入在侧链具 有含氮5元环结构的聚合物来抑制涂布溶液固体内容物凝结或者降低涂布溶液粘度的技 术，其中在制备涂布溶液后较短时间内出现的碳系材料的凝结被抑制，由此抑制过滤器中 的堵塞。然而，JP-A-2004-63423中所公开的技术并未涉及抑制衍生自聚丙烯腈粘合剂的 凝结，例如，就在涂布溶液制备后过去了较长时间之后，在容器底部会产生硬沉积物(正如 本专利技术实施方案中所述)。当使用PVDF或丁苯橡胶作为粘合剂时，前述凝结并不发生。
技术实现思路
因此，期望提供一种在使用聚丙烯腈系树脂作为粘合剂的体系中具有负极混合物 对负极集电体的优异粘合和重复充放电后优异的放电容量保持率的非水电解质二次电池、 所述负极混合物、负极以及制造负极的方法。 已经发现，通过在浆料中加入能够抑制氰基之间分子间相互作用并且赋予位阻的 聚合物，不仅提高了浆料的稳定性，而且负极混合物对负极集电体的粘合也很优异。 根据本专利技术的实施方案，提供下面的非水电解质二次电池、负极混合物、负极和制 造负极的方法。 —种非水电解质二次电池，其包括负极，所述负极包括负极集电体和层叠于其上的负极混合物，其中所述负极混合物包含含有碳系材料的负极活性材料、至少含有聚丙烯腈系树脂的粘合剂和能够抑制氰基之间分子间相互作用并赋予位阻的聚合物。 —种负极混合物，其包含含有碳系材料的负极活性材料、至少含有聚丙烯腈系树脂的粘合剂和能够抑制氰基之间分子间相互作用并赋予位阻的聚合物。 —种负极，其包括负极集电体和层叠于其上的负极混合物，其中所述负极混合物包含含有碳系材料的负极活性材料、至少含有聚丙烯腈系树脂的粘合剂和能够抑制氰基 之间分子间相互作用并赋予位阻的聚合物。 —种制造负极的方法，其包括如下步骤在负极集电体上涂布负极混合物浆 料，所述浆料包含含有碳系材料的负极活性材料、溶剂、至少含有聚丙烯腈系树脂的粘合剂 和聚合物，该聚合物能够抑制氰基之间分子间相互作用并赋予位阻；以及在涂布后，蒸发除 去负极混合物浆料中的溶剂。 在该说明书中，"负极混合物"是指在负极的负极集电体上层叠以形成含有负极活性材料的层的混合物；并且所述"负极混合物浆料"(下文中也简称为"浆料")是指以浆料状态形成的用于涂布在集电体上的负极混合物。此外，能够抑制氰基之间分子间相互作用并赋予位阻的聚合物也被称为"根据本专利技术实施方案的功能性聚合物"。 根据本专利技术实施方案的功能性聚合物和含有聚丙烯腈系树脂的粘合剂一起使用。在聚丙烯腈系树脂的存在下，根据本专利技术实施方案的功能性聚合物一旦被极化就能被吸附到氰基上。 根据本专利技术的实施方案，可以提供具有稳定的材料性质的非水电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非水电解质二次电池，包括包含负极集电体和层叠于其上的负极混合物的负极，其中所述负极混合物包含：含有碳系材料的负极活性材料，至少含有聚丙烯腈系树脂的粘合剂，和能够抑制氰基之间分子间相互作用并赋予位阻的聚合物。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊藤博友，古贺景三，村上隆，
申请(专利权)人：索尼株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]