[发明专利]蓄电性橡胶及使用其的电双层电容器及锂电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种蓄电性橡胶及使用其的电双层电容器及锂电池，特别是涉及用于将橡胶作为电极发挥功能的蓄电性橡胶的技术。

背景技术

作为储蓄了电的设备有二次电池和电容器，以往，二次电池中的铅蓄电池(SLI、动力用、搁置用、移动用)、镍镉蓄电池(开放型袖珍式，开放型烧结式、密闭式)等，以及电容器中的电双层电容器、氧化还原电容器等已被实用化。

近年来，移动电话、移动信息终端等的移动电子设备的性能很大程度地依赖于能充放电的二次电池的性能，在期望装配的二次电池的容量提高的同时，还期望实现轻量化、小型化。

作为响应这些要求的二次电池，开发出了具有镍镉蓄电池的约2倍的能量密度的镍氢蓄电池，接着，超过了其的锂电池(锂离子电池)被开发出来，闪亮登场。

该锂离子电池是在非水类电解液中配设正极及负极，在各个极板上，将正极活性物质或负极活性物质粘结在集电体表面。在该电池上使用的正、负极板，一般是通过将活性物质(正极活性物质或负极活性物质)、导电材料(电子传导性分散剂)、粘接剂(binder)等混练分散在溶剂中做成合剂，涂敷在集电体的一面或两面并干燥后，根据需要进行挤压后切割成规定的形状来制造的。

而且，在该电池上以往作为粘接剂主要是使用聚氟化亚乙烯基(PVDF)，但由于其是非导电性聚合物，所以如果增量，则电极中的活性物质的量的比例会降低，不仅充放电容量降低，而且还有阻碍电子的移动、电极的内部电阻增大、电池的充放电循环寿命及电池的高负荷充放电能力恶化的问题。进而还有电极变硬变脆、电极剥离、发生龟裂的问题。

为了解决这些问题，开发了利用橡胶具有的柔软性、密接性、耐热老化性、耐候性、耐寒性等的特性，将橡胶作为电池的电极的粘合剂的技术，这些技术(发明)是周知的(例如，参照专利文献1～4)。

另外，关于电双层电容器，同样也有将橡胶作为电极的粘合剂使用的发明(例如，参照专利文献5)。

专利文献1：特开2000-133275号公报

专利文献2：特开2000-228197号公报

专利文献3：特开2002-110145号公报

专利文献4：特开2004-55493号公报

专利文献5：特开2004-288782号公报

这些发明是通过用橡胶(弹性材料、氟橡胶、改性丙烯、合成橡胶乳)作为粘接剂，起到：“由于电极用弹性材料粘接剂是非刚性的且富于延展性而不易劣化，可防止活性物质脱离，由此能够保持活性物质粒子的粒子间接触。”(专利文献1的[0036]段落)；“由于用富于柔软性的氟橡胶作为粘接剂的主要成分，所以正极合剂涂膜的柔软性提高，可抑制龟裂的发生和从导电性基体上剥离的发生。”(专利文献2的[0011段落])；“作为粘接剂，使其含有规定量的合成橡胶系胶乳型粘接剂及增粘剂，所以，能够提高柔软性及平滑性，能够防止电极剥离及破裂。”(专利文献4的[0012]段落)的效果，但是如果粘接剂相对于活性物质的重量比大，则在极板中会存在很多无助于电池反应的材料，由此，由于使电池容量低下(专利文献3的[0016]段落)、在形成正极合剂层时粘度显著上升而难以涂敷在正极集电体层上(专利文献4的[0023]段落)、电极的内部电阻易于增大(专利文献5的[0029]段落)等的原因，粘接剂(橡胶)在合剂中最多只能含有10质量％左右(专利文献1的权利要求23、专利文献2的[0030]段落、专利文献3的权利要求1～4、专利文献4的权利要求1及9、专利文献5的[0029]段落)。

另外，以提高电极活性物质的有效利用率并改善适用于Li电池(一次电池及二次电池)时的充放电性能为目的，进行了如下的发明：“一种Li电池用电极，其是将粉末状或粒状的电极活性物质粘结在集电体上的电极，其特征在于，通过由异氰酸盐化合物使包含非水电解液及导电性粉末、且具有平均分子量为60～600的2个以上的羟基的多元醇化合物进行了交联反应的橡胶状粘接剂，使上述电极活性物质彼此及该电极活性物质与集电体进行粘结。”(参照专利文献6)。

专利文献6：特开平11-97026号公报