[发明专利]含有纤维素纤维作为粘合剂的锂二次电池电极形成用浆料组合物和锂二次电池用电极

说明书

技术领域

本发明涉及在使用纤维素纤维制造锂二次电池用电极时使用的水系粘合剂、含有该粘合剂的的锂二次电池电极形成用浆料组合物、使用该浆料组合物的锂二次电池用电极、和具有该电极的锂二次电池。

背景技术

近年来，在以笔记本电脑、手机为代表的便携终端、混合动力汽车、电动汽车和电动助力车中使用的电池得到急速普及，与此同时，要求这种电池进一步小型化、轻量化。在这些各种产品中使用的电池(充电式电池)，逐渐开始使用具有能量密度高、重量轻的优点的锂离子二次电池。

锂离子二次电池，通常由含有能够吸藏和释放锂离子的正极活性物质的正极、和能够吸藏和释放锂离子的负极活性物质的负极、和电解质构建，锂离子二次电池用电极的制作，通常采用将电极形成用浆料涂布到电极集电体上、并使其干燥的方法。

作为电极形成用浆料，可以列举出由正极活性物质、负极活性物质等的电极活性物质、粘合剂和分散介质混合、混炼而成的。一直以来，作为粘合剂和分散介质主要使用有机溶剂系粘合剂，例如、使用聚1,1-二氟乙烯(PVdF)或聚四氟乙烯(PTFE)作为粘合剂、使用N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)等极性溶剂作为分散介质的粘合剂是具有代表性的。

纤维素，由于在分子内具有大量能够形成氢键的羟基，所以被认为能够成为与电极集电体、电极活性物质的粘接性优异的电极用粘合剂。即、在使用纤维素作为电极用粘合剂的情况，即使在电极制造过程中相对于电极产生应力、或通过在充放电循环中发生的锂离子吸收、释放、和温度变化而造成电极自身发生体积变化，也可以使应力缓和，能够防止电极集电体与电极活性物质剥离、脱落，抑制密着性降低。(参照专利文献1)

另一方面，过去研究的上述有机溶剂系粘合剂，虽然将集电体和电极活性物质粘接的粘接性优异，但另一方面，在电极形成用浆料混炼、涂布之际需要使用有机溶剂，这无论是从成本方面还是从环境保护的观点都是问题。因此，作为不使用有机溶剂的新的粘合剂组成，研究尝试了使用能够在水中溶解或分散的树脂作为粘合剂。在使用这样的水系浆料作为粘合剂之际，为了电极活性物质等在浆料中的分散性提高、充放电循环特性的提高、电池容量保持率提高，所以研究了将其与前述的纤维素系化合物并用。(参照专利文献2)

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2000-100439号公报

专利文献2:日本特开2010-170993号公报

发明内容

发明要解决的课题

迄今为止研究过的现有技术，为了使锂离子二次电池表现出所期待的电池容量、或所期待的充放电循环特性，需要使用昂贵的粘合剂，此外同前所述，需要使用有机溶剂，这无论是从成本方面还是环境保护的观点都是大的问题。

另一方面，使用水系粘合剂的情况，与有机溶剂系粘合剂相比较，电极集电体和活性物质之间的粘接性低、得不到充分的电池容量、等等，从实用性的观点希望得到进一步改善。

本发明是鉴于上述现状而完成的，其目的在于提供，不使用有机溶剂地、能够提高电极活性物质和导电助剂的均匀性、此外还能够提高电极集电体与电极活性物质、导电助剂之间的粘接性的、新的锂二次电池电极形成用浆料组合物。

此外本发明的目的还在于，提供具有使用所述锂二次电池电极形成用浆料组合物获得的电极的、充放电循环特性和电池容量提高的锂二次电池。

解决课题的手段

本发明者为了实现上述目的进行了深入研究，结果关注到，如果从被微细化了的纤维素纤维的水分散液中除去水，则纤维素纤维会形成网状的结构。并且通过采用该被微细化了的纤维素纤维代替过去研究过的纤维素系化合物作为锂二次电池的电极形成用浆料组合物的粘合剂，发现了，这样不仅能够解决使用有机溶剂的以往的问题(成本、环境安全性)，而且对于迄今为止研究的水系粘合剂来说为不充分的、电极集电体和活性物质的粘接性、以及电池容量之类的实用方面的课题也能够得到改善，从而完成了本发明。

即、本发明涉及一种锂二次电池电极形成用浆料组合物，其特征在于，含有电极活性物质(A)、导电助剂(B)、和作为水系粘合剂的被微细化了的纤维素纤维(C)。

所述被微细化了的纤维素纤维(C)，优选使用激光衍射/散射式粒度分布计、以水作为分散介质测定出的体积累计50%时的粒径为0.01μm～40μm。

此外，所述被微细化了的纤维素纤维(C)优选是通过选自高压均质机、研磨机(石臼式磨碎机)和介质搅拌磨中的任一种湿式粉碎方法调制的。

进而所述被微细化了的纤维素纤维(C)优选由植物来源纤维素或细菌纤维素调制。