[发明专利]锂二次电池用电极粘合剂及其制造方法、锂二次电池用负极、锂二次电池及其制造方法及汽车

说明书

本发明提供：锂二次电池用电极粘合剂，其抑制因水解造成酰亚胺基分解而造成的粘合力、强度和拉伸性的降低，所述酰亚胺基包含在用作电极活性物质用粘合剂的聚酰胺酰亚胺中，且所述电极粘合剂通过即使在由于重复充放电而产生水的情况下仍抑制电极的劣化而能够延长锂二次电池的使用寿命；锂二次电池用负极；锂二次电池；制造具有长使用寿命的锂二次电池的方法，所述锂二次电池即使在由于重复充放电而产生水的情况下仍抑制电极的劣化；制造锂二次电池用电极粘合剂的方法；以及汽车。这种锂二次电池用电极粘合剂包含聚酰胺酰亚胺和碳化二亚胺。通过使用包含电极活性物质、聚酰胺酰亚胺、碳化二亚胺和溶剂的涂布液形成电极层而制造锂二次电池。

技术领域

本发明涉及锂二次电池用电极粘合剂、使用所述电极粘合剂的锂二次电池用负极、锂二次电池、汽车、制造锂二次电池用电极粘合剂的方法和制造锂二次电池的方法。更特别地，本发明涉及能够延长锂二次电池的使用寿命的锂二次电池用电极粘合剂、使用所述电极粘合剂的锂二次电池用负极、锂二次电池、汽车、制造锂二次电池用电极粘合剂的方法和制造锂二次电池的方法。

背景技术

使用有机溶剂、在正极和负极中可逆地吸藏和放出锂离子且使得可重复充放电的锂二次电池已经广泛用于诸如便携式电子装置或个人计算机的应用、以及用于驱动需要高容量的汽车中的电动机或用于使智能电网通电。在这种锂二次电池方面需要小型化和轻重量化，且还存在主要问题如提高在正极和负极中可逆地吸藏和放出的锂离子的量、进一步提高能量密度、降低充放电中的循环劣化以及延长使用寿命。

这种锂二次电池具有通过如下构造的结构：在外包装内隔着隔膜相对设置负极活性物质层和正极活性物质层，填充电解液以对其进行浸渍，并对所述外包装进行密封，所述负极活性物质层具有形成在集电器上的负极活性物质且所述正极活性物质层具有形成在集电器上的正极活性物质，其中所述负极活性物质和正极活性物质能够在充放电期间可逆地吸藏和放出锂离子。负极活性物质层和正极活性物质层由与粘合剂混合的电极活性物质粉末形成并粘合到集电器上。

这种粘合剂应相对于锂离子和电解液稳定，并应具有高强度、良好的拉伸性、以及强的粘合力以将电极活性物质相互粘合并粘合到集电器上而使得即使电极活性物质在充放电期间具有大体积变化仍不从电极活性物质层剥离。作为这种粘合剂，优选将聚酰胺酰亚胺用于包含体积变化大的活性物质的电极活性物质层，且已经报道了在电极活性物质层中使用聚酰胺酰亚胺的锂二次电池。例如，已知如下项：使用由聚酰亚胺或聚酰胺酰亚胺例示的粘合剂的锂二次电池(专利文献1)；使用以特定比例包含酰胺基和酰亚胺基的聚酰胺酰亚胺树脂作为负极活性物质用粘合剂，其中将硅分散在硅氧化物中以提高初始充放电效率和循环性能(专利文献2)；以特定比例使用具有离子基团的聚酰胺酰亚胺作为碳质负极活性物质用粘合剂以提高活性物质的分散性、提高活性物质的填充量、提高柔韧性并减少由卷绕造成的裂纹或剥离(专利文献3)等。

然而，由于聚酰胺酰亚胺具有易于水解的酰亚胺基，所以在电池组分中存在水作为杂质或者由于重复充放电、过充电等而产生水的情况下，这些酰亚胺基易于与水反应且发生分解。酰亚胺基的分解降低粘合剂的强度、拉伸性和粘合力，并导致在重复充放电期间电极快速劣化。特别地，关于需要长使用寿命的汽车的电动机驱动用电池或智能电网的电源用电池，使用聚酰胺酰亚胺作为粘合剂存在问题。因此，关于锂二次电池存在如下需要：即使当使用在充放电期间具有大体积变化的电极活性物质时拉伸性仍足以追随体积的变化；粘合力良好；强度高；即使当因重复充放电而产生水时仍抑制电极的劣化；以及延长使用寿命。

专利文献1：日本特开2010-135336号公报

专利文献2：日本特开2011-060676号公报

专利文献3：日本特许第3589321号

发明内容