[发明专利]用于非水系电池电极用粘合剂的共聚物及用于制造非水系电池电极的浆料

说明书

提供在活性物质彼此和活性物质与集电体之间确保充分的粘结性，抑制包含电极活性物质的浆料中的凝集物的产生，抑制电极活性物质层的裂缝的产生，同时可以充分地确保相对于集电体的剥离强度的用于非水系电池电极用粘合剂的共聚物。用于非水系电池电极用粘合剂的共聚物，其特征在于，是包含通式(1)所示的单体(A)、(甲基)丙烯酸单体(B)、和通式(2)所示的单体(C)的单体混合物(M)的共聚物(P)，上述共聚物(P)中的来源于上述单体(A)的结构为0.5～20.0质量％，上述共聚物(P)中的来源于上述单体(C)的结构为0.5～20.0质量％。

技术领域

本发明涉及用于非水系电池电极用粘合剂的共聚物、用于制造非水系电池电极的浆料、使用该用于制造非水系电池电极的浆料形成的非水系电池电极、以及具备该非水系电池电极的非水系电池。

本申请基于2018年7月19日在日本申请的特愿2018-136249号来主张优先权，将其内容援用到本文中。

背景技术

使用非水系电解质的非水系电池在高电压化、小型化、轻量化方面比水系电池优异。因此，非水系电池作为笔记本型个人电脑、便携电话、电动工具、电子/通信设备的电源而被广泛使用。此外，最近，从环保车辆应用的观点考虑，在电动汽车、混合动力汽车用途中也使用非水系电池，但强烈要求高输出化、高容量化、长寿命化等。作为非水系电池，举出锂离子二次电池作为代表例。

非水系电池具备以金属氧化物等作为活性物质的正极、以石墨等碳材料作为活性物质的负极、和以碳酸酯类或阻燃性的离子液体为中心的非水系电解液溶剂。非水系电池为通过离子在正极与负极之间移动而进行电池的充放电的二次电池。详细而言，正极通过将由金属氧化物和粘合剂构成的浆料涂布在铝箔等正极集电体表面，使其干燥后，切断成适当大小来获得。负极通过将由碳材料和粘合剂构成的浆料涂布在铜箔等负极集电体表面，使其干燥后，切断成适当大小来获得。

粘合剂具有在正极和负极中使活性物质彼此和活性物质与集电体粘结，防止活性物质从集电体剥离的作用。

作为粘合剂，以有机溶剂系的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)作为溶剂的聚1,1-二氟乙烯(PVDF)系粘合剂是众所周知的(专利文献1)。

然而，该粘合剂的活性物质彼此和活性物质与集电体的粘结性低，在实际使用时需要大量的粘合剂。因此，具有非水系电池的容量降低的缺点。此外，由于粘合剂使用作为昂贵的有机溶剂的NMP，因此最终制品的价格、和制作浆料或集电体时的作业环境保护也具有问题。

作为解决这些问题的方法，一直以来进行了水分散系粘合剂的开发，例如，已知并用了羧基甲基纤维素(CMC)作为增稠剂的丁苯橡胶(SBR)系的水分散体(专利文献2)。由于该SBR系分散体为水分散体因此便宜，从作业环境保护的观点考虑是有利的。此外，活性物质彼此和活性物质与集电体的粘结性比较良好。因此，与PVDF系粘合剂相比具有能够以少的使用量进行电极的生产，可以进行非水系电池的高输出化、和高容量化这样的优点。由此，SBR系分散体作为非水系电池电极用粘合剂而被广泛使用。

然而，SBR系粘合剂需要并用作为增稠剂的羧基甲基纤维素，浆料制作工序复杂。并且在该粘合剂中活性物质彼此、和活性物质与集电体的粘结性也不足，在以少量的粘合剂生产电极的情况下，在切断集电体的工序中具有活性物质的一部分剥离的问题。

在专利文献3中公开了包含丙烯酸钠-N-乙烯基乙酰胺共聚物(共聚比：丙烯酸钠/N-乙烯基乙酰胺＝40/60质量比)的粘贴材用粘着剂组合物。此外，在专利文献4中公开了包含丙烯酸钠-N-乙烯基乙酰胺(55/45(摩尔比))共聚物的含水凝胶体用组合物。对于这些丙烯酸钠-N-乙烯基乙酰胺共聚物，大量包含来源于N-乙烯基乙酰胺的成分。在将这样的聚合物与负极活性物质(难石墨化碳)和水混合而制成用于制造非水系电池电极的浆料的情况下，浆料中具有凝集物，不能减少作为电池的内阻。