[发明专利]电极用粘结剂组合物、电极用涂料组合物、蓄电装置用电极以及蓄电装置

说明书

本发明提供即使在使用体积变化大的活性物质的情况下也能够得到显示出高耐久性的电极的电极用粘结剂组合物、含有该电极用粘结剂组合物的电极用涂布液组合物、在电极合材层中含有该固体成分的蓄电装置用电极以及具备该蓄电装置用电极的蓄电装置。电极用粘结剂组合物的特征在于，含有(A)聚氨酯、(B)平均纤维长度为0.5μm以上的纤维状纳米碳材料和(c)水，所述聚氨酯通过使(a)多异氰酸酯、(b)多元醇、(c)具有亲水基和1个以上活性氢的化合物以及(d)扩链剂反应而得到，所述(b)多元醇含有具有1.5个以上活性氢的烯烃系多元醇和/或碳酸酯键链间的碳数小于6的碳酸酯二醇。

技术领域

本发明涉及电极用粘结剂组合物、含有该电极用粘结剂组合物的电极用涂料组合物、在电极合材层中含有该电极用涂料组合物的固体成分的蓄电装置用电极以及具备该电极的蓄电装置。

背景技术

近年来，作为电子仪器的驱动用电源，要求电压高且具有高能量密度的蓄电装置。特别是锂离子二次电池、锂离子电容器等作为高电压、高能量密度的蓄电装置而备受期待。这样用在蓄电装置中的电极通常通过将电极活性物质颗粒、导电材料颗粒和粘结剂的混合物向集电体表面涂布并干燥来制造。作为蓄电装置的一例，可以列举出：锂离子二次电池、双电层电容器、锂离子电容器等。这些蓄电装置主要由电极、非水电解液以及隔膜等部件构成。

其中，蓄电装置用电极例如通过将使电极活性物质和导电材料与粘结剂一起分散于有机溶剂或水中而成的蓄电装置用电极合剂液涂布于作为集电体表面的金属箔上并使其干燥从而形成。蓄电装置的特性当然会很大程度上受到所使用的电极颗粒材料、电解质、集电体等主要构成材料的影响，但也会很大程度上受到被用作添加剂的粘结剂、增粘稳定剂、分散剂的影响。

特别是在电极的情况下，电极活性物质、集电体和对它们之间赋予粘接力的粘结剂对特性产生的影响大。例如，由于所使用的活性物质的量和种类决定能够与活性物质结合的锂离子的量，因此活性物质的量越多，而且越使用固有容量大的活性物质，越能够得到高容量的电池。另外，如果粘结剂在上述活性物质之间以及在活性物质与集电体之间具有优异的粘接力，则电子和锂离子在电极内的移动变得顺畅，电极的内部电阻减少，因此能够进行高效率的充放电。而且，在高容量电池的情况下，作为阳极活性物质，需要碳和石墨、碳和硅、氧化硅这样的复合电极，在充放电时，活性物质的体积会发生较大的膨胀和收缩，因此上述粘结剂不仅具有优异的粘接力，而且具有优异的弹性，即使电极体积反复进行相当大的膨胀和收缩，也必须能够维持本来的粘接力和复原力。并且，为了即使发生电极体积的变化也能够保持电子传导路径，优选使导电剂均匀地分散。

在使用含有Si的体积变化大的活性物质的情况下，公开了使用专利文献1所示的丙烯酸类聚合物作为粘结剂的例子。通常，使用了这些强度高的粘合剂的电极具有即使活性物质的体积发生变化电极也不会断裂的特征，但难以保持电极的柔软性，存在容易引起电极加工时的剥离等这样的问题。另外，一般而言，电极材料的分散性、流变控制性仅用丙烯酸类聚合物是难以实现的。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2015/163302号公报

发明内容

发明欲解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种即使在使用体积变化大的活性物质的情况下也显示出高的耐久性的电极用粘结剂组合物、以及使用该组合物制作而成的电极用涂料组合物、以及使用该组合物制作而成的蓄电装置用电极、以及具备该蓄电装置用电极的蓄电装置。

用于解决问题的技术手段

本发明人等为了实现上述目的而反复进行了深入研究。在该研究的过程中，着眼于满足规定的要求的聚氨酯和纤维状纳米碳，发现通过含有该聚氨酯和纤维状纳米碳材料的分散体能够解决所期望的课题，至此完成了本发明。

即，本发明提供以下的[1]至[10]。