[發(fā)明專利]高分子粘合劑和全固體二次電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202080026102.4
• 申請(qǐng)日: 2020-03-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113614145B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石井修人;戸賀崎潤(rùn)一;谷內(nèi)一輝;山本智義;大道高弘
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 帝人株式會(huì)社
• 主分類號(hào): C08G64/02
• 分類號(hào): C08G64/02;C08L69/00;H01M4/13;H01M4/62;H01M10/052;H01M10/0562;H01B1/06;C08K3/105
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張桂霞;林毅斌

本發(fā)明提供高分子粘合劑，其包含離子傳導(dǎo)性聚合物，該離子傳導(dǎo)性聚合物含有聚合物和金屬離子。聚合物優(yōu)選為選自聚酯、聚醚、陰離子性聚合物、聚碳酸酯和有機(jī)硅。本發(fā)明還提供全固體二次電池，其中，至少電極合劑層中或無(wú)機(jī)固體電解質(zhì)層中的無(wú)機(jī)固體電解質(zhì)通過(guò)高分子粘合劑進(jìn)行粘結(jié)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高分子粘合劑和全固體二次電池。

背景技術(shù)

鋰離子二次電池等在電解質(zhì)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(shí)現(xiàn)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(jī)、便攜式電話、筆記本型電腦等較小型的設(shè)備，還被有效用作電動(dòng)汽車等大型設(shè)備用電池。

然而，由于這些二次電池在電解質(zhì)中使用非水電解液，所以從安全性的觀點(diǎn)來(lái)看，正在積極進(jìn)行電解質(zhì)為固體的全固體二次電池的開(kāi)發(fā)。

通常，全固體二次電池由電極合劑層(正極層、負(fù)極層)、和介于它們之間的固體電解質(zhì)層構(gòu)成。作為固體電解質(zhì)，已知有高分子電解質(zhì)、或金屬氧化物或金屬硫化物等無(wú)機(jī)固體電解質(zhì)。

在有效利用金屬氧化物作為無(wú)機(jī)固體電解質(zhì)的情況下，已知有下述方法：通過(guò)燒結(jié)微粒狀的金屬氧化物形成固體電解質(zhì)層，將同樣得到的正極層和負(fù)極層層疊于固體電解質(zhì)層的兩面，之后再進(jìn)行燒結(jié)，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(wú)機(jī)固體電解質(zhì)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(jìn)行干燥并剝離基材，形成固體電解質(zhì)層，將同樣得到的正極層和負(fù)極層層疊于固體電解質(zhì)層的兩面，之后進(jìn)行加壓(壓制)，從而得到全固體二次電池。此時(shí)，為了維持全固體二次電池的形狀，需要使微粒彼此粘結(jié)的粘合劑。

例如，專利文獻(xiàn)1中公開(kāi)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(jié)全固體二次電池的固體電解質(zhì)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(zhì)層。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2014-137869號(hào)公報(bào)。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明所要解決的課題

通常，已知在將全固體二次電池進(jìn)行大面積化、大容量化時(shí)，為了抑制無(wú)機(jī)固體電解質(zhì)層的脆性破壞而使用粘合劑。然而，由于像專利文獻(xiàn)1中提出的現(xiàn)有的高分子粘合劑在離子傳導(dǎo)上是絕緣體，因此離子傳導(dǎo)不理想，所得的全固體二次電池存在達(dá)不到目標(biāo)放電容量的問(wèn)題。另外，在制造于固體電解質(zhì)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(fā)明的目的在于提供：在粘結(jié)無(wú)機(jī)固體電解質(zhì)的同時(shí)有助于提高離子傳導(dǎo)性的高分子粘合劑和使用其的全固體二次電池。本發(fā)明的另一目的在于提供：在分散于疏水性溶劑、并且粘結(jié)包含硫化物系化合物的固體電解質(zhì)的同時(shí)有助于提高離子傳導(dǎo)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(fā)明人著眼于全固體二次電池的固體電解質(zhì)層中的微粒間的界面、以及固體電解質(zhì)層與正極層或負(fù)極層的界面。發(fā)現(xiàn)了：若在這些界面存在離子傳導(dǎo)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(dòng)，全固體二次電池的性能提高，從而完成了本發(fā)明。

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

上述聚合物優(yōu)選為選自聚酯、聚醚、陰離子性聚合物、聚碳酸酯和有機(jī)硅的聚合物。

上述金屬離子優(yōu)選為鋰離子。

離子傳導(dǎo)度優(yōu)選為10^-8S/cm以上。