[发明专利]电极用粘结剂树脂、电极合剂糊剂、电极和电极的制造方法

说明书

本发明涉及包含熔点为300℃以下的聚酰亚胺系树脂的电极用粘结剂树脂。本发明还涉及包含该电极用粘结剂树脂、电极活性物质和溶剂的电极合剂糊剂以及具有包含该电极用粘结剂树脂和电极活性物质的电极合剂层的电极和电极的制造方法。

技术领域

本发明涉及锂离子二次电池、双电层电容器等电化学元件的电极用的粘结剂树脂。

背景技术

锂离子二次电池具有高能量密度且为高容量，因此被广泛用作移动信息终端的驱动电源等。近年来，在搭载于需要大容量的电力/混合动力汽车等工业用途中的使用也在不断扩大，正在进行为了进一步的高容量化、高性能化的研究。作为其尝试之一，例如想要使用每单位体积的锂嵌入量多的硅或锡或者含硅或锡的合金作为负极活性物质来增大充放电容量。

但是，使用硅或锡或者含硅或锡的合金那样的充放电容量大的活性物质时，随着充放电，活性物质发生非常大的体积变化，因此在将目前为止使用碳作为活性物质的电极中广泛使用的聚偏二氟乙烯或橡胶系的树脂作为粘结剂树脂使用的情况下，活性物质层容易被破坏、或者在集电体与活性物质层的界面处容易产生剥离，因此存在电极内的集电结构被破坏、电极的电子传导性降低而使电池的循环特性容易降低的问题。

因此，期望开发一种即使活性物质发生非常大的体积变化也不容易引起电极的破坏或剥离的在电池环境下的韧性高的粘结剂树脂。

如专利文献1所述，公知有使用聚酰亚胺树脂作为锂离子二次电池的电极用的粘结剂。

在专利文献2中提出了对于含有硅或硅合金的活性物质使用具有特定的机械特性的聚酰亚胺作为粘结剂树脂。由此，表明了即使活性物质伴随着充放电而发生较大的体积变化，也能够抑制活性物质层的破坏、集电体与活性物质层的剥离。但是，此处虽公开了聚酰亚胺的机械特性、玻璃化转变温度、线膨胀系数和热分解开始温度，但未公开其具体的化学结构。

在专利文献3中作为韧性高的粘结剂树脂，提出了具有3,3’,4,4’-联苯四羧酸残基的聚酰亚胺等。

在专利文献4中公开了使用与固体电解质粘结且对于该固体电解质为非活性的第一粘结剂和对于负极集电体的粘结性比第一粘结剂优异的第二粘结剂作为具备固体电解质层的固态电池的负极的粘结剂，作为第二粘结剂，可以举出包含全芳香族聚酰亚胺的高弹性树脂。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平6-163031号公报

专利文献2：国际公开第2004/004031号

专利文献3：国际公开第2011/040308号

专利文献4：日本特开2014-116154号公报

发明内容

发明所要解决的课题

聚酰亚胺作为粘结剂树脂具有优异的特性，另一方面，对溶剂的溶解性不高，因此存在处理困难的问题。因此，大多情况下采用下述方法：使用作为聚酰亚胺前体的聚酰胺酸的溶液制作电极合剂糊剂，将其涂布于集电体上而形成电极合剂层，然后通过热处理进行酰亚胺化而形成聚酰亚胺。但是，酰亚胺化反应需要高温下的加热，并且反应会产生水，因此担心会给电极合剂层所含的电极活性物质或固体电解质等带来不良影响。另外，有时也采用下述方法：使用可溶性聚酰亚胺，使其溶解于溶剂而制作电极合剂糊剂，将该电极合剂糊剂涂布于集电体上，然后通过热处理除去溶剂而形成电极合剂层。但是，溶解聚酰亚胺的溶剂通常是N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)等极性溶剂，不优选使用。

本发明的目的在于提供一种包含聚酰亚胺系树脂的电极用粘结剂树脂，其中，能够不使用极性溶剂、通过比较低温的热处理形成集电体与电极合剂层的粘接性优异的电极，并且在电极制作时不需要进行伴随水的生成的酰亚胺化反应。

用于解决课题的手段