負極漿料、負極電極及其製造方法、以及非水電解質二次電池的製作方法

2023-04-30 12:44:56

專利名稱：負極漿料、負極電極及其製造方法、以及非水電解質二次電池的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種負極漿料、使用該負極漿料的負極電極及其製造方法、以及非水電解質二次電池。
背景技術：
近年來，伴隨移動機器的迅速發展或電動汽車的興起等，對增大二次電元件的容量、小型輕量化、提高安全性的要求越發強烈。尤其是鋰離子二次電池(鋰離子充電電池)，由於重量輕且電壓高、容量大，因此廣泛用作二次電元件。現在，鋰離子二次電池的負極材料主要使用石墨材料。但是由於石墨負極材料的 單位重量的電池容量較小，無法完全滿足如上所述的增加電池容量的要求，因此電池製造商等正在研究替換成與石墨不同的負極材料。其中，與石墨相比，矽系負極活性物質的單位重量的容量非常大，因此作為代替石墨的負極材料而受到重視。作為在負極中使用矽系負極活性物質即氧化矽的方法，已知例如專利文獻I。並且，作為利用化學蒸鍍法在氧化矽粒子表面覆蓋碳層的方法，已知例如專利文獻2。但是，難以提供一種防止製造電極時的卷邊(curling)的方法，所述方法在不破壞電池特性或提高電池特性的狀態下，緩和由於溶劑乾燥、硬化所引起的收縮較為激烈的粘結劑的尺寸變化，尤其是緩和當使用聚醯亞胺樹脂或聚醯胺醯亞胺樹脂作為粘結劑時(專利文獻3)的尺寸變化。現有技術文獻專利文獻專利文獻1:日本特許第2997741號公報專利文獻2 日本特開第2002-42806號公報專利文獻3 :日本特開第2011-60676號公報專利文獻4 :日本特開第2009-231829號公報專利文獻5 :日本特開第2010-153375號公報

發明內容
發明要解決的課題一般，將包含負極活性物質及粘結劑的負極漿料塗布於集電體上，並進行乾燥等，由此來製作負極電極。但是，存在以下循環特性上的問題由於與石墨相比，矽系負極活性物質由充放電所引起的體積膨脹較大，因此利用聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)樹脂或丁苯橡膠(styrene-butadiene rubber,SBR)等石墨中有實效的粘結劑,無法壓制矽系負極活性物質的體積膨脹，且每一次反覆充放電，負極活性物質自集電體離散，從而無法作為二次電池而發揮作用。因此，開發一種使用聚醯亞胺樹脂及聚醯胺醯亞胺樹脂作為高強度粘結劑的方法，所述高強度粘結劑，可以提高通常用作負極集電體的電解銅箔及負極活性物質的粘結性，並壓制體積膨脹。根據此方法，通過將聚醯亞胺樹脂以及聚醯胺醯亞胺樹脂用於粘結齊U，可以看到循環特性得以提高。然而，不論是使用先前所利用的PVDF這種熱收縮性較小的粘結劑，並利用連續塗布機製造負極電極時，還是使用熱收縮性較大的聚醯亞胺樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂作為粘結劑，並利用連續塗布機製造負極電極時，所塗布的負極漿料的熱收縮而導致負極電極變形，負極電極出現較大的褶皺(所謂的卷邊)。如果有卷邊，則難以纏繞負極電極或雙面塗布負極漿料。因此，當在連續塗布機的軋輥上纏繞塗布有負極漿料的負極電極時，需要在連續塗布機方面下功夫，降低連續乾燥機的溫度，降低塗布速度，延長乾燥區域等，以免塗布於集電體表面的負極漿料附著在所纏繞的集電體的背面。並且，批量生產時必須微調每個裝置的乾燥條件，從而產生巨大的設備成本、作業負擔。因此，為了提高生產率，期望抑制卷邊。本發明是為了解決上述課題而完成，目的在於提供一種負極漿料，用於製造非水電解質二次電池的負極電極，且可以抑制在將負極漿料塗布於集電體上並使其乾燥時的負極電極的卷邊，並且用於製造具有良好的循環特性及大容量的電池容量的負極電極。並且，目的在於提供一種負極電極的卷邊得以被抑制，並具有良好的循環特性及大容量的電池容量的負極電極及其製造方法、以及具有該負極電極的非水電解質二次電池。解決課題的方法為了解決上述課題，本發明提供一種負極漿料，用於製造非水電解質二次電池的負極電極，所述負極漿料的特徵在於，含有(A)矽系負極活性物質；(B)粘結劑，包含由下述通式(I)所表示的聚醯亞胺樹脂和由下述通式(2)所表示的聚醯胺醯亞胺樹脂中的至少一種，
權利要求
1.一種負極漿料，其用於製造非水電解質二次電池的負極電極，所述負極漿料的特徵在於，含有 (A)矽系負極活性物質； (B)粘結劑，包含由下述通式(I)所表示的聚醯亞胺樹脂和由下述通式(2)所表示的聚醯胺醯亞胺樹脂中的至少一種，
2.如權利要求1所述的負極漿料，其中，上述(C)離子液體的熔點為30°C以下。
3.如權利要求1所述的負極漿料，其中，將上述(B)粘結劑設為100質量％，上述(C)尚子液體包含O.1 50質量％。
4.如權利要求2所述的負極漿料，其中，將上述(B)粘結劑設為100質量％，上述(C)尚子液體包含O.1 50質量％。
5.一種負極電極，其特徵在於將權利要求1至權利要求4中的任一項所述的負極漿料塗布於集電體上，並使其乾燥而成。
6.一種非水電解質二次電池，其特徵在於將權利要求5所述的負極電極作為負極。
7.一種負極電極的製造方法，是製造作為非水電解質二次電池的負極來使用的負極電極的方法，將負極漿料塗布於集電體上，並使其乾燥而製造，所述負極電極的製造方法的特徵在於，將權利要求1至權利要求4中的任一項所述的負極漿料塗布於上述集電體上，並使塗布於上述集電體上的負極漿料乾燥。
全文摘要
本發明的課題在於提供一種負極漿料，可以抑制在將負極漿料塗布於集電體上並使其乾燥時的負極電極整體的卷邊，並且用於製造具有良好的循環特性及大容量的電池容量的負極電極。為了解決此課題，本發明提供一種負極漿料，用於製造非水電解質二次電池的負極電極，所述負極漿料的特徵在於，含有(A)矽系負極活性物質；(B)粘結劑，包含聚醯亞胺樹脂、或聚醯胺醯亞胺樹脂；及，(C)離子液體。
文檔編號H01M4/13GK103022498SQ20121035680
公開日2013年4月3日 申請日期2012年9月21日 優先權日2011年9月22日
發明者池田達彥, 宮脅悟 申請人:信越化學工業株式會社