電池電極或隔板用塗布劑組合物的製作方法
2023-06-30 00:10:01
電池電極或隔板用塗布劑組合物的製作方法
【專利摘要】本發明的目的是為了解決因電池電極或隔板用塗布劑組合物相對於電極或隔板的密合性較差所導致的電池的安全性低、壽命短這樣的問題。本發明為一種電池電極或隔板用塗布劑組合物，其特徵在於，該組合物含有：具有以通式(1)表示的結構單元的乙烯醇系共聚物；和將以丙烯酸系單體為主要成分的共聚性單體進行聚合而成的合成樹脂的水性乳液或者苯乙烯系熱塑性彈性體的水性乳液。通式(1)：。
【專利說明】電池電極或隔板用塗布劑組合物
【技術領域】
[0001]本發明涉及電池電極或隔板用塗布劑組合物、使用該組合物的電池電極或隔板表面保護方法、利用該組合物進行了塗布的電池電極或隔板、以及包含該電池電極或隔板的電池。該電池的耐熱性高、安全性優異、內阻低、充放電循環特性優異、充電和放電容量大、充放電循環壽命長。
【背景技術】
[0002]作為輕質且電壓高、容量也大的蓄電池，已知有鋰離子二次電池，其作為手機、筆記本電腦等行動裝置；車或電動工具等的電源正在被實用化。但是，對於以往的鋰離子二次電池來說，充放電循環壽命不足夠長、內阻高，由此特別是在高速率時會導致充放電特性較低。另外，其能量密度高，因此在熱失控時，連鎖性的失控反應爆發性地發生，有可能會導致搭載設備的損壞及人身傷害。
[0003]如上所述，作為無法提供充分的安全性的一個理由，可以舉出由導電性異物的混入、樹枝狀晶體的產生、或者電池的破損等導致隔板的絕緣性被破壞、短路而發熱時，防止熱失控性的破壞進行的結構不充分。
[0004]作為上述問題的改善方法，正研究有下述方法:使用下述隔板來防止伴隨樹枝狀晶體的產生所引起的短路(專利文獻I)，上述隔板是通過浸透將表面活性劑和陶瓷顆粒分散於水中而成的物質並進行乾燥而得到的。
[0005]另外，還研究有如下方法:以PVA作為接合劑在電極的表面上形成由二氧化鈦顆粒構成的多孔質層，從而同樣地防止伴隨樹枝狀晶體的產生所引起的短路(專利文獻2)。另外，還研究有如下方法:以合成二分子膜為鑄模製備多層金屬氧化物膜，由此製作出比表面積較大的金屬氧化物的膜，將其配置在正負極間，從而防止樹枝狀晶體的產生所引起的短路(專利文獻3)。
[0006]另外，還研究有如下方法:在電極的表面上形成由高分子顆粒形成的多孔性樹脂層，由此來防止樹枝狀晶體所引起的短路或事故等所導致的爆發性的電池失控(專利文獻4)。
[0007]另外，還研究有如下方法:在電極材料表面上形成高分子固體電解質膜層，由此來抑制由於電解液和電極材料的電化學反應所導致的電解液的分解，從而改善充放電容量和循環特性(專利文獻5)。
[0008]另外，還研究有如下方法:在隔板、電極表面上形成由氧化鋁或二氧化矽的顆粒與接合劑構成的塗布膜由此形成離子傳導性的多孔質膜，從而防止因製造工序中混入的異物所引起的短路(專利文獻6)。
[0009]但是，在這些方法中存在如下問題:塗布劑相對隔板、電極表面的密合性並不充分；並且，相對於充放電所伴隨的活性物質等電池構成材料的膨脹/收縮應力並不具備充分的緩和效果，因此導緻密合力、機械強度等降低。
[0010]現有技術文獻[0011]專利文獻
[0012]專利文獻1:日本特開昭50-60733號
[0013]專利文獻2:日本特開昭57-126068號
[0014]專利文獻3:日本特開平6-196199 [0015]專利文獻4:日本特願平2-61246號
[0016]專利文獻5:日本特開平7-134989號
[0017]專利文獻6:日本專利第3371301號
【發明內容】
[0018]發明所要解決的課題
[0019]本發明的課題在於解決如下所述的以往技術的問題點:對於用於保護電極或隔板表面以提高電池的安全性，或者用於以電解液浸透層的方式形成離子源並且使電池特性提高的電池電極或隔板用塗布劑來說，相對於電極或隔板不具有為了提高安全性而所需的密合力、不具有實用上充分的離子傳導性、無法達成高速率充電和放電循環特性、由內阻高所引起的充電和放電損耗大。
[0020]解決課題的手段
[0021]本發明人為了解決以往技術的上述問題點而進行了研究，發現了由於塗布劑相對於隔板、電極表面的密合性較差，因此進行充放電會導致電池電極或隔板的塗布層的起皮剝離產生，離子無法連續移動，電池電極或隔板的塗布層的離子傳導性變差；或者在熱失控時或壓壞時無法體現出充分的保護功能。
[0022]本發明如下所述。
[0023]1.一種電池電極或隔板用塗布劑組合物，其特徵在於，該組合物含有:具有以通式(I)表示的結構單元的乙烯醇系共聚物；和將以丙烯酸系單體為主要成分的共聚性單體進行聚合而成的合成樹脂的水性乳液或者苯乙烯系熱塑性彈性體的水性乳液。
[0024]通式(I):
[0025]
R1 R3
{ I I ,
—C+ R4 R5
I2 III6 ⑴
R2 X-C-C ——R6
I I
OH OH
[0026][式中，R1、R2和R3各自獨立地表示氫原子或有機基團；X表示單鍵或鍵合鏈；R4、R5和R6各自獨立地表示氫原子或有機基團。]
[0027]2.如上述I所述的電池電極或隔板用塗布劑組合物，其特徵在於，該乙烯醇系共聚物使該乳液的分散穩定化。
[0028]3.如上述I或2所述的電池電極或隔板用塗布劑組合物，其特徵在於，該乙烯醇系共聚物的至少一部分在該合成樹脂的至少一部分表觀接枝化而存在。
[0029]4.如上述I~3任一項所述的電池電極或隔板用塗布劑組合物，其特徵在於，該組合物進一步含有具有活性氫基團的無機顆粒。
[0030]5.如上述I~4任一項所述的電池電極或隔板用塗布劑組合物，其特徵在於，該組合物進一步含有在所適用的電池中使用的電解質的抗衡陰離子和/或抗衡陽離子。
[0031]發明效果
[0032]本發明的電池電極或隔板用塗布劑組合物通過含有上述乙烯醇系共聚物；和將以丙烯酸系單體為主要成分的共聚性單體進行聚合而成的合成樹脂的水性乳液或者苯乙烯系熱塑性彈性體的水性乳液，從而可以提高相對於電池電極或隔板的密合性，在熱失控時或壓壞時可以體現出充分的保護功能。即，通過將本發明的電池電極或隔板用塗布劑組合物塗布在電池電極和/或隔板上，由此發揮如下效果:可以防止伴隨樹枝狀晶體的產生所引起的內部短路、伴隨事故所導致的電池的壓壞或導電性的異物的混入或熱失控等所引起的隔板的熔解等的正負極的短路；可以緩和伴隨充放電的活性物質的膨脹收縮所引起的應力；並且通過形成電極或隔板表面的電解液的保持層、電解液中的離子的去溶劑化層來降低離子傳導電阻；可以防止長時間多循環充電和放電後、或在充電後的狀態下高溫放置時的電池特性的劣化。
[0033]進一步，本發明的電池電極或隔板用塗布劑組合物由於被膜的柔軟性優異，因此相對於撓曲或離子的脫附所伴隨的電極膨脹收集應力的耐受性優異、並且離子傳導性也優異。即，根據本發明，離子傳導性和/或柔軟性高的上述合成樹脂、和機械強度及相對於電極和/或隔板的密合性高的乙烯醇系共聚物形成相分離結構，各自體現出離子傳導性和密合性，因此可以提供一種應力鬆弛能力優異、內阻低且密合性高的塗布劑組合物。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0034]圖1是利用電池電極或隔板用塗布劑組合物塗布後的電池用電極的截面圖。
[0035]圖2是利用電池電極或隔板用塗布劑組合物塗布後的隔板的截面圖。
【具體實施方式】
[0036][乙烯醇系共聚物]
[0037]本發明的電池電極或隔板用塗布劑組合物的特徵在於，其含有具有以通式⑴:
[0038]
【權利要求】
1.一種電池電極或隔板用塗布劑組合物，其特徵在於，該組合物含有:具有以通式(I)表示的結構單元的乙烯醇系共聚物；和對以丙烯酸系單體為主要成分的共聚性單體進行聚合而成的合成樹脂的水性乳液或者苯乙烯系熱塑性彈性體的水性乳液， 通式⑴:
2.如權利要求1所述的電池電極或隔板用塗布劑組合物，其特徵在於，該乙烯醇系共聚物使該乳液的分散穩定化。
3.如權利要求1或2所述的電池電極或隔板用塗布劑組合物，其特徵在於，該乙烯醇系共聚物的至少一部分在該合成樹 脂的至少一部分上表觀接枝化而存在。
4.如權利要求1~3任一項所述的電池電極或隔板用塗布劑組合物，其特徵在於，該組合物進一步含有無機顆粒。
5.如權利要求1~4任一項所述的電池電極或隔板用塗布劑組合物，其特徵在於，該組合物進一步含有在所適用的電池中所使用的電解質的抗衡陰離子和/或抗衡陽離子。
【文檔編號】H01M2/16GK103563130SQ201280026740
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2012年5月31日 優先權日:2011年6月2日
【發明者】上村太一, 山崎哲, 涉谷光夫, 相場一雄 申請人:協立化學產業株式會社, 日本合成化學工業株式會社