[發(fā)明專(zhuān)利]鋰二次電池的電極用粘結(jié)劑、使用所述粘結(jié)劑制造的電極、使用所述電極的鋰二次電池

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580076249.3
• 申請(qǐng)日: 2015-10-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107251288A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高橋克夫;金子文彌;宮村岳志;伊藤修一
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 第一工業(yè)制藥株式會(huì)社
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/62
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/62
• 代理公司: 北京同立鈞成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11205
• 代理人: 馬爽,臧建明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋰二次電池的電極用粘結(jié)劑、使用所述粘結(jié)劑制造的電極、使用所述電極的鋰二次電池。

背景技術(shù)

鋰二次電池具有高電壓及良好的能量密度，從而被廣泛用作便攜電子設(shè)備的電源。另外，隨著小型化等要求，正在對(duì)性能提高進(jìn)行研究。電池的特性極大地被所使用的電極、電解質(zhì)及其他電池材料左右，特別是對(duì)于電極而言，特性是由電極活性物質(zhì)、集電體及對(duì)它們之間賦予粘合力的粘結(jié)劑所決定。例如，所使用的活性物質(zhì)的量及種類(lèi)決定可與活性物質(zhì)結(jié)合的鋰離子的量，因此，活性物質(zhì)的量越多、而且所使用的固有容量大的活性物質(zhì)越多，越能夠獲得高容量的電池。另外，在粘結(jié)劑在所述活性物質(zhì)間、及活性物質(zhì)與集電體之間具有良好的粘合力的情況下，電極內(nèi)電子及鋰離子的移動(dòng)變得順暢，電極的內(nèi)阻(internal resistance)減少，因此可進(jìn)行高效的充放電。進(jìn)而，為了長(zhǎng)時(shí)間維持電池的充放電循環(huán)，粘結(jié)劑相對(duì)于電解液而言須為低膨潤(rùn)性。

而且，在高容量電池的情況下，需要陽(yáng)極活性物質(zhì)為碳及石墨、碳及硅之類(lèi)的復(fù)合系電極，但在充放電時(shí)會(huì)引起活性物質(zhì)的大的體積膨脹及收縮，因此，所述粘結(jié)劑除優(yōu)異的粘合力以外，還需要具有優(yōu)異的彈性，要求即便電極體積重復(fù)大幅度的膨脹及收縮，粘結(jié)劑仍維持原本的粘合力及復(fù)原力。另外，為了充分導(dǎo)出電池的容量而要求減小電極的內(nèi)阻。

作為用以獲得這種電極的粘結(jié)劑，己知有使聚四氟乙烯或聚偏二氟乙烯等氟樹(shù)脂溶解于有機(jī)溶劑中而成的粘結(jié)劑，但具有因電極的內(nèi)阻增大而在小型化方面存在極限等缺點(diǎn)。另一方面，作為可形成與構(gòu)成集電體的金屬的密接性高且柔軟性高的電極層的粘結(jié)劑，已知有苯乙烯-丁二烯系乳膠(苯乙烯-丁二烯橡膠(styrene-butadiene rubber，SBR))(專(zhuān)利文獻(xiàn)1、專(zhuān)利文獻(xiàn)2、專(zhuān)利文獻(xiàn)3)。

而且，近年來(lái)，因電池高容量化的要求，作為構(gòu)成電極層的材料而有減少粘結(jié)劑成分的含量的傾向，另外，在電極的制造步驟中，進(jìn)行對(duì)電極層的壓制加工。然而，在粘結(jié)劑成分的含量低的電極層中，當(dāng)進(jìn)行壓制加工時(shí)電極層容易從集電體剝離。因此指出了以下問(wèn)題：不僅會(huì)因電極物質(zhì)而產(chǎn)生壓制加工機(jī)的污染，而且，電極是在電極層的一部分發(fā)生了剝離的狀態(tài)下組裝入電池中，電池性能的可靠性降低。如上述例子所述，減少粘結(jié)劑成分的含量成為使電極的性能降低、或使加工時(shí)的作業(yè)性降低的因素，因此，需要一種無(wú)須減少粘結(jié)劑成分的含量便可抑制電池的內(nèi)阻的粘結(jié)劑。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本專(zhuān)利特開(kāi)平05-21068號(hào)公報(bào)

專(zhuān)利文獻(xiàn)2：日本專(zhuān)利特開(kāi)平11-7948號(hào)公報(bào)

專(zhuān)利文獻(xiàn)3：日本專(zhuān)利特開(kāi)2011-210318號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明所要解決的問(wèn)題

但是，苯乙烯-丁二烯系乳膠(SBR)雖然彈性特性?xún)?yōu)異，但粘合力弱，隨著反復(fù)進(jìn)行充放電而無(wú)法維持電極的結(jié)構(gòu)，電池的壽命稱(chēng)不上充分。另外，SBR是絕緣性的樹(shù)脂，因此是會(huì)增大電極的內(nèi)阻的成分，在電池的小型化方面存在極限。

本發(fā)明者等人鑒于上述情況而提供一種對(duì)集電體的密接性高、粘結(jié)性及耐電解液性?xún)?yōu)異、無(wú)須減少粘結(jié)劑成分的含量便可抑制電池的內(nèi)阻的粘結(jié)劑，另外提供一種使用由所述粘結(jié)劑制造而成的電極的充放電特性?xún)?yōu)異的鋰二次電池。

解決問(wèn)題的技術(shù)手段

本發(fā)明的發(fā)明者等人為了解決所述問(wèn)題而反復(fù)進(jìn)行了努力研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，可利用含有特定結(jié)構(gòu)、特定酸值的聚氨基甲酸酯樹(shù)脂的水分散體的鋰二次電池的電極用粘結(jié)劑來(lái)解決所述問(wèn)題，從而完成了本發(fā)明。

即，本發(fā)明涉及下述中揭示的發(fā)明。

(1)一種鋰二次電池的電極用粘結(jié)劑，其至少含有：(A)聚異氰酸酯、(B)具有一個(gè)以上的活性氫基與親水基的化合物及(C)使用擴(kuò)鏈劑而得的聚氨基甲酸酯樹(shù)脂(X)的水分散體，其中X的酸值或胺值為40mgKOH/g～200mgKOH/g。

(2)根據(jù)(1)所述的鋰二次電池的電極用粘結(jié)劑，其中(B)具有一個(gè)以上的活性氫基與親水基的化合物的含量為所述聚氨基甲酸酯樹(shù)脂(X)的10質(zhì)量％～60質(zhì)量％。

(3)根據(jù)(1)或(2)所述的鋰二次電池的電極用粘結(jié)劑，其中(A)聚異氰酸酯與(B)具有一個(gè)以上的活性氫基與親水基的化合物的含量的比(重量比)為(A)/(B)＝1/0.2～1/1.5。

(4)根據(jù)權(quán)利要求(1)至(3)中任一項(xiàng)所述的鋰二次電池的電極用粘結(jié)劑，其還含有(D)具有兩個(gè)以上的活性氫基的化合物。