锂离子二次电池负极用浆料组合物、锂离子二次电池负极及锂离子二次电池制造技术

本发明专利技术提供一种可以得到具有优异的循环特性及输出特性的二次电池及具有优异的密合性的电极的锂离子二次电池负极浆料组合物。本发明专利技术的锂离子二次电池负极用浆料组合物为含有负极活性物质、水分散性粘合剂及水的锂离子二次电池负极用浆料组合物，其特征在于，负极活性物质的比表面积为3.0～20.0m2/g，水分散性粘合剂由含有含二羧酸基的单体单元及含磺酸基的单体单元的聚合物构成，所述聚合物中的含二羧酸基的单体单元的含有比例为2～10质量%，含磺酸基的单体单元的含有比例为0.1～1.5质量%，所述浆料组合物中的钾离子的含量相对于浆料组合物100质量%为1000ppm以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锂离子二次电池负极用浆料组合物、锂离子二次电池负极及锂离子二次电池
本专利技术涉及一种锂离子二次电池负极用浆料组合物、锂离子二次电池负极及锂离子二次电池。
技术介绍
近年来，笔记本电脑、手机、PDA(PersonalDigitalAssiatant)等便携终端的普及显著。可用于这些便携终端的电源的二次电池多使用例如镍氢二次电池、锂离子二次电池等。便携终端要求更舒适的携带性且小型化、薄型化、轻量化、高性能化急速推进，其结果，便携终端被利用于各种各样的场所。另外，对于电池，与对于便携终端同样也要求小型化、薄型化、轻量化、高性能化。目前，锂离子二次电池可使用石墨等碳类活性物质作为负极活性物质。例如，在专利文献1中记载了如下负极：使用含有碳类活性物质和在过硫酸钾的存在下将衣康酸等进行聚合而得到的粘合剂组合物的浆料组合物，将该浆料涂布在集电体上并进行干燥而制作的负极。另外，以锂离子二次电池的高容量化为目的，开发了使用含有Si等的合金类活性物质的锂离子二次电池。然而，合金类活性物质若掺杂、脱掺杂锂离子，则其体积发生膨胀、收缩。其结果，产生负极活性物质从电极上脱离(落粉)，有可能使循环特性及输出特性等电池特性变差。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平9-213337号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术人进行了研究，结果，在专利文献1记载的浆料组合物中存在源自作为聚合引发剂的过硫酸钾的钾离子，由于钾离子的离子半径大，因此，钾离子不易在负极活性物质层间进行掺杂和脱掺杂。可知其结果是抑制锂离子在负极活性物质中的掺杂和脱掺杂。本专利技术是鉴于上述情况而完成的。即，通过使用钾离子的含有比例少的浆料组合物，可良好地进行锂离子在负极活性物质中的掺杂和脱掺杂，其结果，可得到输出特性及循环特性等电池特性优异的二次电池。另外，可知通过使用具有特定范围的比表面积的物质作为负极活性物质，可以提高二次电池的输出特性。进而，还可知通过使用包含特定量的含有二羧酸基的单体单元及特定量的含有磺酸基的单体单元的水分散性粘合剂，可以提高负极活性物质彼此之间或者负极活性物质和集电体的粘结力，即使使用容易膨胀、收缩的合金类活性物质，也可以抑制落粉，提高电极的密合性。因此，本专利技术的目的在于，提供一种可以得到具有优异的循环特性及输出特性的二次电池及具有优异的密合性的电极的锂离子二次电池负极用浆料组合物。解决问题的方法以解决这样的问题为目的的本专利技术的主旨如下所述。[1]一种锂离子二次电池负极用浆料组合物，其含有负极活性物质、水分散性粘合剂以及水，其中，负极活性物质的比表面积为3.0～20.0m2/g，水分散性粘合剂包含聚合物，所述聚合物含有：含二羧酸基的单体单元及含磺酸基的单体单元，含二羧酸基的单体单元在所述聚合物中的含有比例为2～10质量%，含磺酸基的单体单元在所述聚合物中的含有比例为0.1～1.5质量%，所述浆料组合物中的钾离子含量相对于浆料组合物100质量%为1000ppm以下。[2]如[1]所述的锂离子二次电池负极用浆料组合物，其中，在将该水分散性粘合剂干燥并膜化时的拉伸试验中，从拉伸100%的时刻经过6分钟后，该膜的残余应力为5～30%。[3]如[1]或[2]所述的锂离子二次电池负极用浆料组合物，其含有水溶性高分子，该水溶性高分子的1%水溶液的粘度为100～3000mPa·s。[4]如[1]～[3]中任一项所述的锂离子二次电池负极用浆料组合物，其中，所述负极活性物质含有合金类活性物质及碳类活性物质，合金类活性物质和碳类活性物质的含有比例为合金类活性物质/碳类活性物质＝20/80～50/50(质量比)。[5]一种锂离子二次电池负极，其是在集电体上涂布[1]～[4]中任一项所述的锂离子二次电池负极用浆料组合物并进行干燥而得到的。[6]一种锂离子二次电池，其具有正极、负极、隔板以及电解液，其中，所述负极为[5]所述的锂离子二次电池负极。专利技术效果根据本专利技术，通过使用含有具有特定范围的比表面积的负极活性物质、包括含有特定量的含二羧酸的单体单元及含磺酸单体单元的聚合物的水分散性粘合剂以及水，且钾离子含量为特定范围的锂离子二次电池负极用浆料组合物，即使负极活性物质反复膨胀、收缩，仍可以抑制自电极的落粉，可以得到密合性良好的电极。另外，由于浆料组合物中的钾离子含有比例小，因此，可良好地进行锂离子在负极活性物质中的掺杂、脱掺杂，其结果，可以得到循环特性及输出特性等电池特性优异的二次电池。具体实施方式下面，按照(1)锂离子二次电池负极用浆料组合物、(2)锂离子二次电池负极及(3)锂离子二次电池的顺序进行说明。(1)锂离子二次电池负极用浆料组合物本专利技术的锂离子二次电池负极用浆料组合物含有特定的负极活性物质，特定的水分散性粘合剂以及水。<负极活性物质>用于本专利技术的负极活性物质为在锂离子二次电池负极内转移电子(锂离子)的物质。负极活性物质优选含有合金类活性物质和碳类活性物质。通过使用合金类活性物质和碳类活性物质作为负极活性物质，可得到容量大于现有的仅使用碳类活性物质得到的电极的电池，且也可以解决电极的密合强度低、循环特性降低这样的问题。[合金类活性物质]本专利技术中使用的合金类活性物质是指在结构中含有可插入锂的元素，且插入了锂时的单位重量的理论电容量为500mAh/g以上(该理论电容量的上限没有特别限定，例如可以设为5000mAh/g以下)的活性物质，具体而言，可使用锂金属、形成锂合金的单质金属及其合金、及它们的氧化物、硫化物、氮化物、硅化物、碳化物、磷化物等。作为形成锂合金的单质金属及合金，可列举含有Ag、Al、Ba、Bi、Cu、Ga、Ge、In、Ni、P、Pb、Sb、Si、Sn、Sr、Zn等金属的化合物。其中，可使用硅(Si)、锡(Sn)或铅(Pb)的单质金属或者含有这些原子的合金或这些金属的化合物。本专利技术中使用的合金类活性物质还可以含有一种以上的非金属元素。具体而言，可以举出例如SiC、SiOxCy(以下，称为“Si-O-C”)(0<x≤3、0<y≤5)、Si3N4、Si2N2O、SiOx(0<x≤2)、SnOx(0<x≤2)、LiSiO、LiSnO等，其中，优选可在低电位插入脱离锂的SiOxCy、SiOx及SiC。例如，SiOxCy可以对含有硅的高分子材料进行烧制来得到。SiOxCy中，从容量和循环特性的平衡的方面考虑，可优选使用0.8≤X≤3、2≤y≤4的范围。作为氧化物、硫化物、氮化物、硅化物、碳化物、磷化物，可以举出可插入锂的元素的氧化物、硫化物、氮化物、硅化物、碳化物、磷化物等，其中，特别优选氧化物。具体而言，可使用氧化锡、氧化锰、氧化钛、氧化铌、氧化钒等氧化物、含有选自由Si、Sn、Pb及Ti原子构成的组中的金属元素的含锂金属复合氧化物。作为含锂金属复合氧化物，可以进一步举出：LixTiyMzO4所示的锂钛复合氧化物(0.7≤x≤1.5、1.5≤y≤2.3、0≤z≤1.6、M为Na、K、Co、Al、Fe、Ti、Mg、Cr、Ga、Cu、Zn及Nb)，其中，可使用Li4/3Ti5/3O4、Li1Ti2O4、Li4/5Ti11/5O4。其中，优选含有硅的材料，其中，进一步优选Si-O-C等SiOxCy、SiOx及SiC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】2011.03.18 JP 2011-0609171.一种锂离子二次电池负极用浆料组合物，其含有负极活性物质、水分散性粘合剂以及水，其中，负极活性物质的比表面积为3.0～20.0m2/g，水分散性粘合剂包含聚合物，该聚合物含有：含二羧酸基的单体单元及含磺酸基的单体单元，含二羧酸基的单体单元在所述聚合物中的含有比例为2～10质量％，含磺酸基的单体单元在所述聚合物中的含有比例为0.1～1.5质量％，所述聚合物还含有苯乙烯类单体单元及二烯类单体单元，所述苯乙烯类单体单元及所述二烯类单体单元的含有比例以总量计为70～96重量％，所述浆料组合物中的钾离子含量相对于浆料组合物100质量％为1000ppm以下。2.如权利要求1所述的锂离子二次电池负极用浆料组合物，其中，在将该水分散性粘合剂干燥并膜化后进行的拉伸试验中，从拉伸100％的...

【专利技术属性】
技术研发人员：小林佳，荒井健次，
申请(专利权)人：日本瑞翁株式会社，
类型：
国别省市：