[發明專利]高分子粘合劑和全固體二次電池

有效

• 申請號: 202080026102.4
• 申請日: 2020-03-27
• 公開（公告）號: CN113614145B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發明（設計）人: 石井修人;戸賀崎潤一;谷內一輝;山本智義;大道高弘
• 申請（專利權）人: 帝人株式會社
• 主分類號: C08G64/02
• 分類號: C08G64/02;C08L69/00;H01M4/13;H01M4/62;H01M10/052;H01M10/0562;H01B1/06;C08K3/105
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張桂霞;林毅斌

本發明提供高分子粘合劑，其包含離子傳導性聚合物，該離子傳導性聚合物含有聚合物和金屬離子。聚合物優選為選自聚酯、聚醚、陰離子性聚合物、聚碳酸酯和有機硅。本發明還提供全固體二次電池，其中，至少電極合劑層中或無機固體電解質層中的無機固體電解質通過高分子粘合劑進行粘結。

技術領域

本發明涉及高分子粘合劑和全固體二次電池。

背景技術

鋰離子二次電池等在電解質中使用非水電解液的二次電池具有高電壓、高能量密度的特性，因此可實現電池的小型化、大容量化。有效利用這樣的特性，非水電解液系的二次電池不僅限于相機、便攜式電話、筆記本型電腦等較小型的設備，還被有效用作電動汽車等大型設備用電池。

然而，由于這些二次電池在電解質中使用非水電解液，所以從安全性的觀點來看，正在積極進行電解質為固體的全固體二次電池的開發。

通常，全固體二次電池由電極合劑層(正極層、負極層)、和介于它們之間的固體電解質層構成。作為固體電解質，已知有高分子電解質、或金屬氧化物或金屬硫化物等無機固體電解質。

在有效利用金屬氧化物作為無機固體電解質的情況下，已知有下述方法：通過燒結微粒狀的金屬氧化物形成固體電解質層，將同樣得到的正極層和負極層層疊于固體電解質層的兩面，之后再進行燒結，從而得到全固體二次電池。另一方面，在有效利用金屬硫化物等硫化物系化合物作為無機固體電解質的情況下，已知有下述方法：將包含微粒狀的硫化物系化合物的溶劑漿料涂布在基材上，之后進行干燥并剝離基材，形成固體電解質層，將同樣得到的正極層和負極層層疊于固體電解質層的兩面，之后進行加壓(壓制)，從而得到全固體二次電池。此時，為了維持全固體二次電池的形狀，需要使微粒彼此粘結的粘合劑。

例如，專利文獻1中公開了：使用聚偏二氟乙烯(通用名：PVDF)、丁烯橡膠、丙烯腈丁二烯橡膠等作為粘結全固體二次電池的固體電解質層中使用的硫化物系化合物的高分子粘合劑，形成固體電解質層。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2014-137869號公報。

發明內容

發明所要解決的課題

通常，已知在將全固體二次電池進行大面積化、大容量化時，為了抑制無機固體電解質層的脆性破壞而使用粘合劑。然而，由于像專利文獻1中提出的現有的高分子粘合劑在離子傳導上是絕緣體，因此離子傳導不理想，所得的全固體二次電池存在達不到目標放電容量的問題。另外，在制造于固體電解質層中使用硫化物系化合物的全固體二次電池的情況下，由于在制造工序中使用疏水性溶劑，所以要求可分散于疏水性溶劑的粘合劑。

因此，本發明的目的在于提供：在粘結無機固體電解質的同時有助于提高離子傳導性的高分子粘合劑和使用其的全固體二次電池。本發明的另一目的在于提供：在分散于疏水性溶劑、并且粘結包含硫化物系化合物的固體電解質的同時有助于提高離子傳導性的高分子粘合劑和使用其的全固體二次電池。

用于解決課題的手段

本發明人著眼于全固體二次電池的固體電解質層中的微粒間的界面、以及固體電解質層與正極層或負極層的界面。發現了：若在這些界面存在離子傳導性的高分子粘合劑，則可降低界面的電阻，金屬離子更容易移動，全固體二次電池的性能提高，從而完成了本發明。

本發明的第一觀點所涉及的高分子粘合劑包含離子傳導性聚合物，該離子傳導性聚合物含有聚合物和金屬離子。

上述聚合物優選為選自聚酯、聚醚、陰離子性聚合物、聚碳酸酯和有機硅的聚合物。

上述金屬離子優選為鋰離子。

離子傳導度優選為10^-8S/cm以上。