[發明專利]鋰離子二次電池正極用漿料、正極、電池及其制造方法

有效

• 申請號: 201680045963.0
• 申請日: 2016-08-03
• 公開（公告）號: CN107851802B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 青木優介;花崎充
• 申請（專利權）人: 昭和電工株式會社
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;C08F220/04;C08F220/28;C08L31/06;C08L71/02;H01M4/13;H01M4/139;H01M10/052;H01M10/058
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 王磊;段承恩

本發明提供一種鋰離子二次電池的正極用漿料、使用鋰離子二次電池的正極用漿料而得的鋰離子二次電池用正極及其制造方法、以及具備鋰離子二次電池用正極的鋰離子二次電池及其制造方法，所述鋰離子二次電池的正極用漿料得到使正極活性物質的分散性提高、改善正極用漿料在集電體上的涂敷性、具有低初始電阻值的鋰離子二次電池。該鋰離子二次電池的正極用漿料，其特征在于，其包含正極活性物質(A)、導電助劑(B)、樹脂粘合劑(C)、增粘分散劑(D)和水(E)，增粘分散劑(D)包含在側鏈具有苯基的聚氧化烯。

技術領域

本發明涉及鋰離子二次電池正極用漿料、使用鋰離子二次電池正極用漿料而得的鋰離子二次電池用正極及其制造方法、以及具備鋰離子二次電池用正極的鋰離子二次電池及其制造方法。

本申請基于2015年8月11日在日本申請的日本特愿2015－158831號而主張優先權，并將其內容援引于此。

背景技術

鋰離子二次電池被廣泛用作移動電話、筆記本型個人電腦等便攜式設備的電源、電力儲藏用或電動汽車等要求高壽命的產業用裝置的驅動電源。今后，在民生用設備中要求輕質化或小型化，并且要求具有進一步的高能量密度的電池。另外，在產業用設備中，隨著進一步的電動汽車、定置型蓄電設備的普及，要求與大型電池對應的高輸出、高容量、長壽命性能。

作為實現鋰離子二次電池的高能量密度化、高輸出、高容量、長壽命化的手段，提升正極的工作電壓且實現電池的高容量化的方法受到注目。例如在鋰基準下能夠在4.3V以上的高電壓下穩定地儲藏、釋放鋰和電子的、LiMO₂(M為過渡金屬)所示的含鋰過渡金屬氧化物等正極活性物質的開發取得進展。

另外，鋰離子二次電池中所使用的正極通常具有將正極活性物質層層疊于鋁集電體的結構。在正極活性物質層中除正極活性物質外還包含用于使正極活性物質彼此粘結及使正極活性物質與集電體粘結的粘合劑。為了實現鋰離子二次電池的高容量、長壽命化，作為粘合劑，要求更少量且粘結力高的材料。

一般而言，在將鋰離子二次電池的正極用漿料涂敷于集電體上來制造正極的情況下，在正極用漿料的粘合劑中使用以有機溶劑系的N－甲基－2－吡咯烷酮(以下也稱作“NMP”。)作為溶劑的聚偏氟乙烯(以下也稱作“PVDF”。)(例如參照專利文獻1)。

但是，PVDF系粘合劑無法使正極活性物質彼此間及正極活性物質與集電體良好地粘結。因此，具有鋰離子二次電池的充放電循環特性降低的課題。在實際中使用時，為了確保正極活性物質之間及正極活性物質與集電體之間的充分的粘結性，需要大量的PVDF系粘合劑。

其結果導致鋰離子二次電池的容量降低。進而，對于PVDF系粘合劑的制造而言，由于NMP溶劑具有變異原性等原因所以環境負荷高，從而著眼于在溶劑中利用水的新的粘合劑。

另一方面，在正極用水系粘合劑的開發中，作為負極用水系粘合劑而廣泛使用的苯乙烯－丁二烯橡膠(以下也稱作“SBR”。)受到注目。另外，通過在水溶劑中并用羧基甲基纖維素(以下也稱作“CMC”。)作為增粘分散劑，從而可以進行環境負荷低的制造。另外，實現對正極活性物質之間及正極活性物質與集電體之間的良好的粘結性(例如參照專利文獻2)。

但是，作為SBR粘合劑結構的特征，可列舉耐氧化性低。由于在高電壓條件下反復充放電，因此若在要求耐氧化性的鋰離子二次電池的正極中使用SBR粘合劑，有時使鋰離子二次電池的長壽命特性降低。

進而，通過在水系溶劑下并用作為粘合劑的聚偏氟乙烯(PVDF)或聚四氟乙烯(以下也稱作“PTFE”。)等氟系樹脂和作為增粘分散劑的水溶性高分子，從而制作耐氧化性高的正極用水系漿料，可以改善鋰離子二次電池的長壽命特性(例如參照專利文獻3)。