[发明专利]锂二次电池的电极用粘结剂、使用所述粘结剂制造的电极、使用所述电极的锂二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂二次电池的电极用粘结剂、使用所述粘结剂制造的电极、使用所述电极的锂二次电池。

背景技术

锂二次电池具有高电压及良好的能量密度，从而被广泛用作便携电子设备的电源。另外，随着小型化等要求，正在对性能提高进行研究。电池的特性极大地被所使用的电极、电解质及其他电池材料左右，特别是对于电极而言，特性是由电极活性物质、集电体及对它们之间赋予粘合力的粘结剂所决定。例如，所使用的活性物质的量及种类决定可与活性物质结合的锂离子的量，因此，活性物质的量越多、而且所使用的固有容量大的活性物质越多，越能够获得高容量的电池。另外，在粘结剂在所述活性物质间、及活性物质与集电体之间具有良好的粘合力的情况下，电极内电子及锂离子的移动变得顺畅，电极的内阻(internal resistance)减少，因此可进行高效的充放电。进而，为了长时间维持电池的充放电循环，粘结剂相对于电解液而言须为低膨润性。

而且，在高容量电池的情况下，需要阳极活性物质为碳及石墨、碳及硅之类的复合系电极，但在充放电时会引起活性物质的大的体积膨胀及收缩，因此，所述粘结剂除优异的粘合力以外，还需要具有优异的弹性，要求即便电极体积重复大幅度的膨胀及收缩，粘结剂仍维持原本的粘合力及复原力。另外，为了充分导出电池的容量而要求减小电极的内阻。

作为用以获得这种电极的粘结剂，己知有使聚四氟乙烯或聚偏二氟乙烯等氟树脂溶解于有机溶剂中而成的粘结剂，但具有因电极的内阻增大而在小型化方面存在极限等缺点。另一方面，作为可形成与构成集电体的金属的密接性高且柔软性高的电极层的粘结剂，已知有苯乙烯-丁二烯系乳胶(苯乙烯-丁二烯橡胶(styrene-butadiene rubber，SBR))(专利文献1、专利文献2、专利文献3)。

而且，近年来，因电池高容量化的要求，作为构成电极层的材料而有减少粘结剂成分的含量的倾向，另外，在电极的制造步骤中，进行对电极层的压制加工。然而，在粘结剂成分的含量低的电极层中，当进行压制加工时电极层容易从集电体剥离。因此指出了以下问题：不仅会因电极物质而产生压制加工机的污染，而且，电极是在电极层的一部分发生了剥离的状态下组装入电池中，电池性能的可靠性降低。如上述例子所述，减少粘结剂成分的含量成为使电极的性能降低、或使加工时的作业性降低的因素，因此，需要一种无须减少粘结剂成分的含量便可抑制电池的内阻的粘结剂。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平05-21068号公报

专利文献2：日本专利特开平11-7948号公报

专利文献3：日本专利特开2011-210318号公报

发明内容

发明所要解决的问题

但是，苯乙烯-丁二烯系乳胶(SBR)虽然弹性特性优异，但粘合力弱，随着反复进行充放电而无法维持电极的结构，电池的寿命称不上充分。另外，SBR是绝缘性的树脂，因此是会增大电极的内阻的成分，在电池的小型化方面存在极限。

本发明者等人鉴于上述情况而提供一种对集电体的密接性高、粘结性及耐电解液性优异、无须减少粘结剂成分的含量便可抑制电池的内阻的粘结剂，另外提供一种使用由所述粘结剂制造而成的电极的充放电特性优异的锂二次电池。

解决问题的技术手段

本发明的发明者等人为了解决所述问题而反复进行了努力研究，结果发现，可利用含有特定结构、特定酸值的聚氨基甲酸酯树脂的水分散体的锂二次电池的电极用粘结剂来解决所述问题，从而完成了本发明。

即，本发明涉及下述中揭示的发明。

(1)一种锂二次电池的电极用粘结剂，其至少含有：(A)聚异氰酸酯、(B)具有一个以上的活性氢基与亲水基的化合物及(C)使用扩链剂而得的聚氨基甲酸酯树脂(X)的水分散体，其中X的酸值或胺值为40mgKOH/g～200mgKOH/g。

(2)根据(1)所述的锂二次电池的电极用粘结剂，其中(B)具有一个以上的活性氢基与亲水基的化合物的含量为所述聚氨基甲酸酯树脂(X)的10质量％～60质量％。

(3)根据(1)或(2)所述的锂二次电池的电极用粘结剂，其中(A)聚异氰酸酯与(B)具有一个以上的活性氢基与亲水基的化合物的含量的比(重量比)为(A)/(B)＝1/0.2～1/1.5。

(4)根据权利要求(1)至(3)中任一项所述的锂二次电池的电极用粘结剂，其还含有(D)具有两个以上的活性氢基的化合物。