[发明专利]蓄电设备用组合物、蓄电设备电极用浆料、蓄电设备电极和蓄电设备

说明书

本发明提供能够制造柔软性和密合性优异且显示良好的充放电耐久特性的蓄电设备电极的蓄电设备用组合物。本发明的蓄电设备用组合物含有聚合物粒子(A)和液态介质(B)，上述聚合物粒子(A)的数均粒径为50nm～500nm，在将上述聚合物粒子(A)中所含的重复单元的合计设为100质量份时，上述聚合物粒子(A)含有来自共轭二烯化合物的重复单元(a1)1～50质量份、来自不饱和羧酸的重复单元(a2)5～90质量份和来自(甲基)丙烯酰胺的重复单元(a3)5～90质量份，上述重复单元(a2)和上述重复单元(a3)的合计量为50质量份以上。

技术领域

本发明涉及蓄电设备用组合物、含有该组合物和活性物质的蓄电设备电极用浆料，将该浆料涂布于集电体并干燥而形成的蓄电设备电极以及具备该电极的蓄电设备。

背景技术

近年来，作为电子设备的驱动用电源，要求高电压且具有高能量密度的蓄电设备。作为这样的蓄电设备，一直期待锂离子电池、锂离子电容器等。

这样的蓄电设备中使用的电极通过如下操作制造：将含有活性物质和作为粘合剂发挥功能的聚合物的组合物(电极用浆料)涂布在集电体的表面并干燥。作为用作粘合剂的聚合物所要求的特性，可举出活性物质彼此的结合能力和活性物质与集电体的密合能力；卷绕电极的工序中的耐擦性；即便经过其后的裁断等，活性物质的微粉等也会从经涂布·干燥的组合物涂膜(以下，也称为“活性物质层”)脱落的耐落粉性等。

应予说明，从经验上清楚对于上述的活性物质彼此的结合能力和活性物质与集电体的密合能力以及耐落粉性，性能的优劣大致呈比例关系。因此，在本说明书中，以下，有时将这些特性概括地使用“密合性”这样的用语来表示。

然而，最近，从实现蓄电设备的高输出化和高能量密度化的要求的观点考虑，利用锂吸留量大的材料作为活性物质的研究不断推进。例如，如专利文献1中公开所示，有效利用锂的理论吸留量最大约为4200mAh/g的硅材料作为活性物质的手法被认为有前途。

然而，利用了这样的锂吸留量大的材料的活性物质因锂的吸留、放出而伴有大的体积变化。因此，如果将以往使用的电极用粘合剂应用于这样的锂吸留量大的材料，则无法维持密合性，活性物质发生剥离等，随着充放电而产生显著的容量降低。

作为用于改良电极用粘合剂的密合性的技术，提出了控制粒子状的粘合剂粒子的表面酸量的技术(参照专利文献2和3)；使用具有环氧基、羟基的粘合剂来提高上述特性的技术(参照专利文献4和5)等。另外，提出了通过聚酰亚胺的刚直的分子结构来束缚活性物质，抑制活性物质的体积变化的技术(参照专利文献6)。另外，也提出了使用聚丙烯酸这样的水溶性聚合物的技术(参照专利文献7)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004－185810号公报

专利文献2：国际公开第2011/096463号

专利文献3：国际公开第2013/191080号

专利文献4：日本特开2010－205722号公报

专利文献5：日本特开2010－3703号公报

专利文献6：日本特开2011－204592号公报

专利文献7：国际公开第2015/098050号

发明内容

然而，对于上述专利文献1～7中公开这样的电极用粘合剂，在将锂吸留量大而且伴随锂的吸留、放出的体积变化大的硅材料所代表的新的活性物质实用化时，不能说密合性是充分的。如果使用这样的电极用粘合剂，则因反复充放电导致活性物质发生脱落等而电极劣化，因此，存在不能充分得到实用化所需的耐久性的课题。