[发明专利]非水电解质二次电池用粘合剂、非水电解质二次电池用粘合剂溶液、非水电解质二次电池用负极合剂及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种非水电解质二次电池用粘合剂、非水电解质二次电池用粘合剂溶液、非水电解质二次电池用负极合剂及其用途。

背景技术

近年来电子技术发展突飞猛进，小型便携式设备的高功能化得到发展，并且需要这些设备使用的电源实现小型化和轻量化(高能量密度化)。作为具有高能量密度的电池，以锂离子二次电池等为代表的非水电解质二次电池被广泛使用。近年来随着小型便携式设备高功能化的发展，非水电解质二次电池进一步高能量密度化和耐久性的提升等备受期待。

另一方面，从地球环境问题和节能的观点出发，二次电池与发动机组合而成的混合动力汽车、以二次电池作为电源的电动汽车等得以开发，并且其实用化得到发展。

作为混合动力汽车和电动汽车等的电源而使用的车载用电源，与作为小型便携式设备用电源而使用的二次电池相比，大型且昂贵，而且作为汽车的主要零部件，因此难以在使用过程中更换电池，其需要具有高耐久性。此外，使用汽车的地区和季节多种多样，因此需要在高低温下具有耐久性且维持性能。而且，在这些汽车中为了降低油耗，而将刹车时的制动能量储存到电池中至关重要，因此需要具有优异的急速充电。提升汽车的加速性需要具有在短时间内释放能量的能力，即需要高输出密度化。综上所述，车载用非水电解质二次电池除了小型便携式设备用二次电池需要的性能外，还需要提高包括安全性在内的各种性能。

为获得具有这种特性的非水电解质二次电池，针对构成该电池的各构件进行了各种研究和开发。非水电解质二次电池主要由正极、负极、将正负极隔开的隔膜、以及电解液构成。正极和负极分别通过将粉末状活性物质粘合在集电板上而构成，为发挥活性物质的性能来作为电池性能，必须提高作为这些活性物质粘合剂的粘合剂性能。

过去作为粘合非水电解质二次电池负极活性物质的粘合剂树脂，由于具有优异的电气化学稳定性、机械物性及浆料特性等，因此多使用聚偏二氟乙烯(PVDF)。

非水电解质二次电池反复充放电后充放电容量降低得越少越优选，因此活性物质的结构需要反复充放电后依然保持稳定。而且，粘合剂在电极中长期使用后依然可将活性物质与活性物质、或者活性物质与集电板粘合是至关重要。车载用大型二次电池与小型便携式设备用二次电池相比，需要具有高耐久性，为提高耐久性还需要提高粘合剂的粘合性。

为提高粘合性，使用大量粘合剂即可，然而粘合剂使用量增加，会减少非水电解质二次电池内的活性物质量，导致非水电解质二次电池的充放电容量降低，因此不优选。

而且，使用的粘合剂量增加后，大量粘合剂会覆盖活性物质的表面，在需要高输入输出特性的车载用二次电池中活性物质表面的粘合剂层成为电阻成分，成为导致输入输出特性降低的原因，因此不优选。

另一方面，已知通过在负极活性物质表面利用电解液的还原分解形成被称为SEI(Solid Electrolyte Interface)膜的表面覆膜，可抑制负极活性物质表面的电解液分解，然而存在以下问题，即如果覆膜因电解液过度分解而变厚，则SEI覆膜成为电阻成分，导致容量降低和输入输出特性降低。

期望存在一种粘合剂树脂，其不增加粘合剂量便可提高粘合性，并将可抑制电解液过度分解的皮膜高效覆盖在负极表面。

过去作为正极活性物质或负极活性物质与集电体的粘合性、活性物质与活性物质的粘合性均优异的粘合剂树脂组合物，其以聚乙烯醇衍生物等(A)水溶性树脂及偏二氟乙烯类树脂等(B)含氟类树脂作为必须成分的粘合剂树脂组合物被提案(例如参考专利文献1)。然而，专利文献1记载的粘合剂树脂组合物的粘合性尚不充分。

此外，作为正极合剂层的均匀性、耐久性及生产性均优异的锂离子二次电池用正极，已提出一种锂离子二次电池用正极，其正极合剂层含有包含锂复合氧化物的正极活性物质、导电材料、以及主粘结剂即第1高分子和第2高分子(例如参考专利文献2)。专利文献2中，作为第1高分子可例举出聚偏二氟乙烯、偏二氟乙烯-氯三氟乙烯共聚物、聚偏二氟乙烯马来酸改性体、以及聚四氟乙烯，作为第2高分子可例举出聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮。专利文献2已公开为确保用于形成正极合剂层的正极合剂浆料的流动性而使用第2高分子，通过使用第2高分子，正极合剂浆料中分散介质的使用量不会过度增大。此外，已公开第2高分子的使用量相对于全部固形物优选为0.01～3％，如果超过3％，则所得正极的刚性过度增加，可能在缠绕时发生破裂。