[发明专利]锂电池用粘结剂在制造包含含有硅的活性物质的锂电池用电极中的用途

说明书

本发明的课题在于提供一种锂电池用粘结剂在制造包含含有硅的活性物质的锂电池用电极中的用途，该锂电池用粘结剂包含仅以来自丙烯酸的单体单元和1种来自通式(I)或通式(II)所表示的化合物的单体单元作为构成成分，并利用1种交联剂进行交联而得到的聚合物，聚合物的粘度是以1重量％的浓度分散在水中的分散液中的粘度计，在旋转粘度计60rpm下为40mPa·S～10000mPa·S，或者在旋转粘度计0.6rpm下为10000mPa·S～400000mPa·S。

本申请是分案申请，其原申请的国际申请号为PCT/JP2015/062049，中国国家申请号为201580020942.9，申请日为2015年4月21日，发明名称为“锂电池用粘结剂”。

技术领域

本发明涉及锂电池用粘结剂在制造包含含有硅的活性物质的锂电池用电极中的用途、电极制作用组合物和电极。

背景技术

锂离子电池作为二次电池被用作移动电话等各种便携设备的电源，近年来，正在积极进行假定为汽车用途等的大型电池的研究开发。因此，进一步增大目前的锂离子电池的能量密度是必不可少的。因此，使用高容量的硅材料代替碳系材料作为活性物质备受瞩目。作为硅为高容量的原因，认为是缘于硅在室温下能够在电化学上与锂发生合金反应，因此与使用碳的情况相比，带来高的电容量。

但是，在使用硅作为活性物质的情况下，已知在充放电时产生较大的体积变化(增大至3倍以上)。并且，由于该体积变化，在充放电时引起电极结构的破坏，从而导致电极的破坏。作为结果，具有充放电容量降低等问题。

另一方面，以电池的高容量化、稳定性能的提高为目的，进行了使用粘结剂的各种尝试(专利文献1、2)。但是，这些对象活性物质主要为碳材料，目的并不在于消除使用硅时的上述问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-80971

专利文献2：日本专利4851092号

发明内容

发明所要解决的课题

本发明的课题在于提供一种解决上述问题的优异的粘结剂、使用了该粘结剂的电极。

用于解决课题的手段

为了解决使用硅作为活性物质时的上述问题，本发明人对于使用聚合物粘结剂的方法进行了各种研究。其结果发现，通过使用交联后的共聚物作为粘结剂，即使在使用含有硅的活性物质的情况下，也能够得到优异的充放电容量，从而完成了本发明。

即，本发明涉及“一种锂电池用粘结剂，其以来自丙烯酸的单体单元和1～2种来自下述通式(I)、通式(II)或通式(III)所表示的化合物的单体单元作为构成成分，包含利用选自下述通式[1]～[13]记载的化合物和下述通式[14]记载的聚合物中的交联剂进行交联而得到的聚合物”、“一种锂电池的电极制作用组合物，其包含1)含有硅的活性物质、2)导电助剂和3)上述电池用粘结剂而成”、“一种锂电池用的电极，其具有1)含有硅的活性物质、2)导电助剂、3)上述电池用粘结剂和4)集电体”。

[式中，R₁表示氢原子或甲基(其中，在R₂为氢原子的情况下，R₁表示甲基)，R₂表示氢原子、碳原子数为1～20的烷基、经氟原子、羟基或氰基取代的碳原子数为1～20的烷基、碳原子数为6～10的芳基、碳原子数为7～13的芳烷基、碳原子数为2～9的烷氧基烷基、碳原子数为3～9的烷氧基烷氧基烷基、碳原子数为7～13的芳氧基烷基、碳原子数为5～7的吗啉代烷基、碳原子数为3～9的三烷基甲硅烷基、具有氧或不具有氧的碳原子数为6～10的脂环式烃基、碳原子数为3～9的二烷基氨基烷基、碳原子数为9～15的六氢邻苯二甲酰亚胺-N-烷基、下述通式(IV)所表示的基团