[發明專利]非水電解質二次電池的電極用組合物、電極和二次電池

有效

• 申請號: 201010608610.1
• 申請日: 2010-12-23
• 公開（公告）號: CN102110817A
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發明（設計）人: 田中忠佳;南博之;井町直希;安村和成;巖井邦浩;今井大資
• 申請（專利權）人: 三洋電機株式會社;株式會社日本觸媒
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/13
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳

技術領域

本發明涉及非水電解質二次電池的電極用組合物、使用該組合物的非水電解質二次電池用電極和非水電解質二次電池。

背景技術

近年來，隨著手機、筆記本電腦、PDA(Personal?Data?Assistant：個人數字助理)等移動信息終端的小型化、輕量化的急速進展，對于作為驅動源使用的電池的高容量化的要求越來越高。另外，非水電解質二次電池在HEV(Hybrid?Electric?Vehicle：混合動力汽車)或電動工具等要求高輸出的用途中的應用也逐步進展，非水電解質二次電池的開發方向性逐漸向高容量化和高輸出化兩極化發展。

關于電池的高容量化，正在進行著替代鈷酸鋰的高容量正極材料的開發、和替代石墨的高容量負極材料的開發。但是，使用作為目前的鋰二次電池的主流材料的鈷酸鋰和石墨的正極和負極，其性能的均衡性優異，并且，各種便攜式機器的動作適應于使用這些材料的電池的特性進行設計，所以在目前的狀況下，替代鈷酸鋰和石墨的高容量電極材料的開發沒有太大進展。特別是關于負極材料，由于一旦變更負極材料，充放電曲線就會大幅變化，電池的工作電壓大幅變化，因此處于難以由石墨向其它的高容量負極材料替換的狀況。

但是，便攜式機器等消耗電力呈逐年增加的趨勢，強烈需求電池的高容量化，在目前的狀況下，不得不通過提高使用石墨的負極的充電密度、或增大負極合劑層的厚度等來應對高容量化的期望。

但是，近年來，從減輕制造非水電解質二次電池時的環境負荷的觀點等出發，提出了制作負極時使用水系漿料的方案。作為制作負極時所使用的水系漿料，已知有使用苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)等膠乳類粘合劑的水系漿料。但是，利用使用膠乳類粘合劑的水系漿料，厚膜涂敷困難，因此如日本特開2002-175807號公報所公開的那樣，通常在使用膠乳類粘合劑的水系漿料中添加羧甲基纖維素(CMC)等增粘劑。

使用CMC和膠乳類粘合劑的水系漿料，其涂敷性優異，通過使用該水系漿料，厚膜涂敷變得容易。因此，通過一次涂敷就能夠形成厚的合劑層。

但是，在應用使用CMC和膠乳類粘合劑的水系漿料的情況下，存在集電體與合劑層之間難以得到高的粘附強度的問題。

另外，如后所述，在本發明中，使用乙烯基吡咯烷酮類聚合物作為粘合劑樹脂。在日本特開平10-106542號公報中，使用乙烯基吡咯烷酮(PVP)作為增粘劑，使用與蒙脫石混合而成的漿料制作電極。另外，在日本特開平9-213306號公報中，使用聚醋酸乙烯酯和PVP作為粘合劑樹脂。但是，在這些專利文獻中，完全沒有公開本發明特定的乙烯基吡咯烷酮類聚合物以及通過使用該聚合物所帶來的作用效果。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠制造集電體與活性物質層之間的粘合強度高、且柔軟性優異的電極的非水電解質二次電池的電極用組合物，使用該組合物的非水電解質二次電池用電極以及非水電解質二次電池。

本發明的電極用組合物是含有活性物質和粘合劑樹脂的非水電解質二次電池的電極用組合物，含有乙烯基吡咯烷酮類聚合物作為粘合劑樹脂。乙烯基吡咯烷酮類聚合物的羥基當量在250～2500的范圍內。

在本發明中，作為粘合劑樹脂，含有羥基當量在250～2500范圍內的乙烯基吡咯烷酮類聚合物(以下，有時稱為“含有羥基的PVP”)。通過粘合劑樹脂采用乙烯基吡咯烷酮類聚合物，能夠得到與非水電解質二次電池的電極用組合物的電極的粘附性高、且通過導入上述范圍的羥基而具備柔軟性的電極。羥基當量的更優選的范圍是250～800的范圍。羥基當量過低的話，存在吡咯烷酮當量相對升高、粘附性下降的傾向。另外，羥基當量過高的話，存在電極變硬的傾向。

在本發明中，羥基當量是指聚合物中每一個羥基的分子量，可以利用以下的式子算出。

羥基當量＝{Hf×(100/Hw)}/Hn

在上述的式子中，Hf表示提供聚合物中的羥基的單體的分子量，Hn表示該單體中所含有的羥基數，Hw表示作為聚合物中的上述羥基源的單體的入料重量比率(％)。

作為將羥基導入乙烯基吡咯烷酮類聚合物的具體例子，有(i)使乙烯基吡咯烷酮和含有羥基的單體共聚的方法；(ii)使乙烯基吡咯烷酮和能夠生成羥基的單體共聚，之后在聚合物中生成羥基的方法。方法(i)和方法(ii)可以單獨使用或組合使用。