[发明专利]电极用浆料、电极及其制造方法、以及二次电池

说明书

本发明涉及一种电极用浆料，其包含(A)纤维素纤维、(B)含羧甲基的纤维素醚或其盐、及至少包含(C)电极活性物质的粒状物质，其中，(A)纤维素纤维的平均纤维长度为1～750μm。相对于(A)纤维素纤维、(B)含羧甲基的纤维素醚或其盐及(C)电极活性物质的总量100重量份，(B)含羧甲基的纤维素醚或其盐的比例以固体成分换算为0.1～3重量份。本发明提供能够改善电极的表面平滑性(涂膜均匀性)和涂敷性的电极用浆料及其制造方法、电极及其制造方法、以及非水二次电池及锂离子二次电池。

技术领域

本发明涉及对于形成锂离子电池等非水二次电池的电极而言有用的电极用浆料(或浆料组合物)及其制备方法、使用了该浆料组合物的非水二次电池用电极及其制造方法、以及非水二次电池。

背景技术

近年来，作为手机、笔记本型或平板型电脑等移动终端设备的驱动电源，具有高能量密度且高容量的以锂离子电池为代表的非水电解质二次电池(非水二次电池)已得到了广泛利用。进一步，上述移动终端设备的高性能化、小型化及轻质化得到发展，在电动汽车(EV)、插电式混合动力汽车(PHEV)、混合动力汽车(HEV)、电动工具、家庭用蓄电用途、功率均衡用蓄电池等中也开始使用了非水二次电池，已展开了针对非水二次电池的进一步的高容量化、高功率化、长寿命化的研究。另一方面，伴随非水二次电池的高度发展，存在电极涂膜在电极板制造工序中从集电体剥离、电极活性物质粒子间由于反复充放电引起的电极的膨胀/收缩而分离、或者电极涂膜从集电体剥离而导致电池特性下降的问题，要求电极活性物质粒子间以及电极涂膜(电极活性物质层)与集电体间具有更高的密合性。

迄今为止，作为锂离子电池的电极材料，已利用的有不必担心由树枝状的电沉积锂的成长引起的内部短路的碳粉末。作为能够吸留和放出锂离子的碳粉末，已经提出的有例如焦炭、石墨、有机物的烧结体等。其中，使用了石墨粒子作为负极活性物质的锂离子二次电池，因具有高安全性和高容量而得到了广泛使用。最近，特别是提高橄榄石型正极活性物质的导电性，已报道了大量对正极活性物质进行碳包覆的研究。

在使用碳粉末制造电极的情况下，通常采用下述方法：将碳粉末、粘合剂及有机溶剂进行混炼而制成浆料，并涂布在电极集电体上，进行干燥凝固，由此使碳粉末结合于集电体。因此，对于结合剂，要求其具有即使在电极的膨胀收缩下也不发生破裂的机械强度、使碳粉体彼此间以及碳粉末与集电体间结合的结合力、耐电压特性、作为涂敷油墨的适当粘度等。作为结合剂，通常使用的是PVDF(聚偏氟乙烯)、PTFE(聚四氟乙烯)等。然而，就PVDF等结合剂而言，需要将其溶解在N-甲基吡咯烷酮(NMP)等有机溶剂中而使用，这会在导致高成本的同时，对环境造成严重的不良影响。因此，还提出了代替PVDF-NMP体系而使用苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)胶乳的水性分散体作为结合剂、并组合使用具有高亲水性的羧甲基纤维素(CMC)作为增稠剂的方法。

然而，已发现，特别是在负极的增稠剂中使用了CMC的情况下，负极活性物质层与集电体间的密合性主要由CMC确保，例如，在日本特开2009-43641号公报(专利文献1)公开了一种非水电解质电池用负极，其是在负极集电体的表面形成有包含负极活性物质和水溶液类的负极活性物质层用结合剂的负极活性物质层的非水电解质电池用负极，其中，在上述负极活性物质层的表面，形成有包含无机微粒和非水溶液类的多孔层用结合剂的多孔层，并且上述负极活性物质层用结合剂包含醚化度为0.5以上且0.75以下的CMC。在该文献的实施例中，将CMC和SBR组合作为负极用结合剂。

然而，就CMC或其盐与SBR的组合而言，在近年来高度发展的要求下，电极活性物质层和集电体间的密合性不足。并且，也无法提高放电容量。

此外，还研究了使用纤维素作为锂离子二次电池的电极活性物质即碳粉末的结合剂的方法，在日本特开2000-100439号公报(专利文献2)中公开了包含再生纤维素等纤维素的结合剂。

然而，该文献并没有记载纤维素的纤维直径及纤维长度。