專利名稱：電池用粘結(jié)劑組合物、電池電極用漿料、固體電解質(zhì)組合物、電極和全固體型電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池用粘結(jié)劑組合物、電池電極用漿料、固體電解質(zhì)組合物、電極以及全固體型電池。
背景技術(shù)：
以電池為代表的電化學(xué)元件由弓丨起離子的移動(dòng)的電解質(zhì)和進(jìn)行電子對(duì)移動(dòng)的離子的授受的電極構(gòu)成。像以往的電池那樣，如果電解質(zhì)是在溶劑中溶解有支持鹽的液體，則由于需要容納該液體的容器，所以難以使電化學(xué)元件進(jìn)行小型化、薄型化。作為上述電化學(xué)元件尤其是鋰電池，由于鋰是原子量小、且離子化能量大的物質(zhì)，所以作為能夠得到高能量密度的電池而正在進(jìn)行積極地研究，以至現(xiàn)在作為便攜式設(shè)備的電源而廣泛使用。其另一方面，伴隨著鋰電池的通用化，由于活性物質(zhì)的含量增加而內(nèi)部能量增大，另外用于電解質(zhì)液體的可燃性有機(jī)溶劑的含量增大，所以對(duì)于電池的安全性的關(guān)心近年來被放大。今天，從小型化、薄型化和安全性的觀點(diǎn)考慮，正在開發(fā)使用作為不燃性物質(zhì)的固體電解質(zhì)材料的全固體型電池。用于該全固體型電池的電極是由如下等工序制造的，例如將含有電極活性物質(zhì)和在有機(jī)液態(tài)介質(zhì)中溶解有聚合物的電池用粘結(jié)劑組合物的電池電極用漿料涂布于集電體的表面并干燥，將得到的涂膜進(jìn)行加壓加工，從而在集電體上層疊電極層。在上述全固體型電池中，由上述電池電極用漿料形成的電極層不僅要求對(duì)集電體的密合性，而且對(duì)配置于一對(duì)電極間的固體電解質(zhì)層也要求高密合性。而且為了提高該固體電解質(zhì)層的導(dǎo)電性，還要求抑制固體電解質(zhì)層中的粘結(jié)劑對(duì)固體電解質(zhì)材料的使用量，進(jìn)而要求進(jìn)一步提高密合性。為了該密合性的提高，作為上述粘結(jié)劑，研究了使用具有比較高的極性的聚合物(參照專利文獻(xiàn)I 8)。為了溶解這樣的聚合物，需要使用N-甲基吡咯烷酮等高極性有機(jī)液態(tài)介質(zhì)。但是，這樣的高極性有機(jī)液態(tài)介質(zhì)使電極活性物質(zhì)變質(zhì)劣化，其結(jié)果，存在電極、使用其的電池的電氣性能降低這樣的不良情況。另一方面，當(dāng)使用使聚合物分散于對(duì)電極活性物質(zhì)的影響小的非極性有機(jī)液態(tài)介質(zhì)中而得到的物質(zhì)的情況下，在電極制造中，特別是通過刮刀法和旋涂法等方法在集電體表面涂布電池電極用漿料時(shí)，變得難以形成均勻的電極層，操作性降低。與此相對(duì)，為了回避上述不良情況，研究了作為形成粘結(jié)劑的聚合物，采用可溶于非極性或低極性的有機(jī)液態(tài)介質(zhì)的極性低的聚合物，并將該聚合物的結(jié)構(gòu)等進(jìn)行各種改良而提高密合性等(參照專利文獻(xiàn)8 11)，但在現(xiàn)有技術(shù)中，密合性的改善不那么大。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本特開2000-256616號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2:日本特開2000-200608號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)3:國際公開第99/8335號(hào)
專利文獻(xiàn)4:日本特開平11-21455號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)5:日本特開平11-102709號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)6:日本特開平10-279608號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)7:日本特開平10-3943號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)8:日本特開平9-63590號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)9:日本特開2009-80999號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)10:日本特開2000-123874號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)11:日本特開平11-86899號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是基于以上情況而進(jìn)行的，其目的是提供提高電極制造時(shí)的操作性、對(duì)固體電解質(zhì)材料和集電體的密合性優(yōu)異、能夠形成電特性優(yōu)異的電極等的電池用粘結(jié)劑組合物，含有該電池用粘結(jié)劑組合物的電池電極用漿料以及固體電解質(zhì)組合物、電極以及全固體型電池。
為了解決上述課題而完成的發(fā)明是一種電池用粘結(jié)劑組合物，含有[A]聚合物和[B]液態(tài)介質(zhì)，所述[A]聚合物具有選自由下述式(al) (a5)分別表示的多個(gè)結(jié)構(gòu)單元中的至少I種結(jié)構(gòu)單元、和含有選自氮原子、氧原子、硅原子、鍺原子和錫原子中的至少I種原子的官能團(tuán)(f)，并且在25°C、I大氣壓時(shí)對(duì)環(huán)己烷的溶解度為5g/100g以上。
權(quán)利要求
1.一種電池用粘結(jié)劑組合物，含有[A]聚合物以及[B]液態(tài)介質(zhì)， 所述[A]聚合物具有選自由下述式(al) (a5)分別表示的多個(gè)結(jié)構(gòu)單元中的至少I種結(jié)構(gòu)單元、和含有選自氮原子、氧原子、硅原子、鍺原子和錫原子中的至少I種原子的官能團(tuán)(f)，并且在25°C、1大氣壓時(shí)對(duì)環(huán)己烷的溶解度為5g/100g以上，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池用粘結(jié)劑組合物，其中，[A]聚合物是使含有選自氮原子、氧原子、硅原子、鍺原子和錫原子中的至少I種原子的改性劑(m)與具有選自由上述式(al) (a5)分別表示的多個(gè)結(jié)構(gòu)單元中的至少I種結(jié)構(gòu)單元的聚合物的活性末端反應(yīng)進(jìn)行成鍵而得到的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池用粘結(jié)劑組合物，其中，所述改性劑(m)由下述式(X)表示， R14-H1MX1nl(x) 式(X)中，R1為氫原子或I價(jià)的烴基…為硅原子、鍺原子或錫原子#為鹵素原子或烷氧基；nl為2 4的整數(shù)；R1和X1各自為多個(gè)時(shí)，多個(gè)R1和X1各自可以相同，也可以不同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池用粘結(jié)劑組合物，其中，[A]聚合物為下述式(P)表示的聚合物， LaMY4_a (P) 式(P)中，L是具有選自由所述式(al) (a5)分別表示的多個(gè)結(jié)構(gòu)單元中的至少I種結(jié)構(gòu)單元的聚合物鏈…為硅原子、鍺原子或錫原子；Y為氫原子、I價(jià)的烴基、鹵素原子或烷氧基；a為2 4的整數(shù)；L和Y各自為多個(gè)時(shí)，多個(gè)L和Y各自可以相同，也可以不同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池用粘結(jié)劑組合物，其中，[A]聚合物具有選自由上述式(al)和(a2)分別表示的多個(gè)結(jié)構(gòu)單元中的至少I種結(jié)構(gòu)單元， 上述式(al)和(a2)表示的結(jié)構(gòu)單元的合計(jì)含量的相對(duì)于上述式(al) (a5)表示的結(jié)構(gòu)單元的合計(jì)含量的比例為60摩爾％以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池用粘結(jié)劑組合物，其中，[A]聚合物中的官能團(tuán)(f)的含量為0.0005摩爾/kg 0.2摩爾/kgO
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池用粘結(jié)劑組合物，其中，所述官能團(tuán)(f)為選自氨基、羥基、羧基和烷氧基甲硅烷基中的至少I種基團(tuán)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池用粘結(jié)劑組合物，其中，[A]聚合物的重均分子量相對(duì)于數(shù)均分子量之比為3以下。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池用粘結(jié)劑組合物，其中，[A]聚合物是通過活性陰離子聚合而得到的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池用粘結(jié)劑組合物，其中，[B]液態(tài)介質(zhì)是非極性有機(jī)液態(tài)介質(zhì)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池用粘結(jié)劑組合物，其用于全固體型電池。
12.—種電池電極用漿料，含有電極活性物質(zhì)和權(quán)利要求11所述的電池用粘結(jié)劑組合物。
13.—種固體電解質(zhì)組合物，含有固體電解質(zhì)材料和權(quán)利要求11所述的電池用粘結(jié)劑組合物。
14.一種電極，具備集電體和層疊于該集電體的至少一部分的電極層， 所述電極層由權(quán)利要求12所述的電池電極用漿料形成。
15.一種全固體型電 池，具備: 以電極層對(duì)置的方式配置的一對(duì)權(quán)利要求14所述的電極，和 配置在這一對(duì)電極間的固體電解質(zhì)層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電池用粘結(jié)劑組合物，含有［A］聚合物和［B］液態(tài)介質(zhì)，上述［A］聚合物具有選自由下述式(a1)～(a5)分別表示的多個(gè)結(jié)構(gòu)單元中的至少1種結(jié)構(gòu)單元、和含有選自氮原子、氧原子、硅原子、鍺原子和錫原子中的至少1種原子的官能團(tuán)(f)，并且在25℃、1大氣壓時(shí)對(duì)環(huán)己烷的溶解度為5g/100g以上。
文檔編號(hào)H01M6/18GK103229339SQ20118005713
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2011年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月29日
發(fā)明者曾根卓男, 豐島司 申請(qǐng)人:Jsr株式會(huì)社