二次电池用正极的制造方法、二次电池、以及二次电池用叠层体的制造方法_4

文档序号:8367638阅读:来源:国知局
作为热交联性的交联性基团且具有烯烃性双键的交联性单体 的例子,可以举出:2_乙烯基-2-嗯唑啉、2-乙烯基-4-甲基-2-嗯唑啉、2-乙烯基-5-甲 基ff恶唑琳、2-异丙條基恶唑琳、2-异丙條基甲基卩恶唑琳、2 -异丙條 基-5-甲基-2-囉唑啉、及2-异丙烯基-5-乙基-2-嗯唑啉等。
[0134] 作为具有2个以上烯烃性双键的多官能性单体的例子,可以举出:(甲基)丙烯酸 烯丙酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基) 丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷-三(甲基)丙烯酸酯、二丙二醇 二烯丙基醚、聚乙二醇二烯丙基醚、三乙二醇二乙烯基醚、对苯二酚二烯丙基醚、四烯丙氧 基乙烷、三羟甲基丙烷-二烯丙基醚、上述以外的多官能性醇的烯丙基或乙烯基醚、三烯丙 基胺、亚甲基双丙烯酰胺、及二乙烯基苯。
[0135] 上述单体中,作为交联性单体,特别优选(甲基)丙烯酸烯丙基酯、乙二醇二甲基 丙烯酸酯、烯丙基缩水甘油醚、N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺及甲基丙烯酸缩水甘油酯。
[0136] 另外,交联性单体可以单独使用1种,也可以按照任意的比例组合使用2种以上。
[0137] 在丙烯酸类聚合物包含交联性单体单元的情况下,交联性单体单元的比例优选为 0. 1重量%以上、更优选为0. 2重量%以上、特别优选为0. 5重量%以上,优选为5重量% 以下、更优选为4重量%以下、特别优选为2重量%以下。通过使交联性单体单元的比例在 上述范围的下限值以上,可以提高丙烯酸类聚合物的重均分子量,防止溶胀度过度升高。另 外,通过在上限值以下,可以使丙烯酸类聚合物的分散性良好。因此,通过使交联性单体单 元的比例在上述范围内,可以使溶胀度及分散性两者均良好。由此,可以降低正极的电阻。 丙烯酸类聚合物中的交联性单体单元的比例通常与丙烯酸类聚合物的全部单体中的交联 性单体的比例(投料比)一致。
[0138] 另外,丙烯酸类聚合物也可以包含例如芳香族乙烯基单体单元或烯属不饱和羧酸 酰胺单体单元等中的任意的结构单元。
[0139] 所述芳香族乙烯基单体单元是指,具有由芳香族乙烯基单体聚合而形成的结构的 结构单元。作为芳香族乙烯基单体的例子,可以列举:苯乙烯、甲基苯乙烯、乙烯基甲 苯、氯苯乙烯、羟甲基苯乙烯等。另外,这些单体可以单独使用1种,也可以按照任意的比例 组合使用2种以上。
[0140] 上述烯属不饱和羧酸酰胺单体单元是指,具有由烯属不饱和羧酸酰胺单体聚合而 形成的结构的结构单元。作为烯属不饱和羧酸酰胺单体的例子,可以列举:(甲基)丙烯酰 胺、N-甲氧基甲基(甲基)丙烯酰胺等。另外,这些单体可以单独使用1种,也可以按照任 意的比例组合使用2种以上。
[0141] 通过含有这些任意的结构单元,可以提高正极合剂层用浆料中丙烯酸类聚合物的 分散性,形成均匀性高的正极合剂层,因此,可以降低正极的电阻。通常,这些任意的单体单 元的量在丙烯酸类聚合物中为10重量%以下。丙烯酸类聚合物中的任意的单体单元的比 例通常与丙烯酸类聚合物的全部单体中的任意的单体的比例(投料比)一致。
[0142] 丙烯酸类聚合物在非水电解液中的溶胀度优选为1.0倍以上、优选为3倍以下、更 优选为2. 8倍以下、进一步优选为2. 6倍以下。这里,丙烯酸类聚合物在非水电解液中的溶 胀度,可以与粒子状丙烯酸类聚合物在非水电解液中的溶胀度同样地进行测定。通过使丙 烯酸类聚合物在非水电解液中的的溶胀度在上述范围,即使反复进行充放电循环,也可以 保持正极合剂层相对于集电体的密合性,提高循环特性。在非水电解液中的溶胀度可以根 据例如上述各单体单元的比例来进行控制。具体来说,具有如下倾向:增加含腈基单体单元 的比例时,溶胀度增加,另外,增加烯属不饱和单体单元的比例时,溶胀度减小。
[0143] 另外,丙烯酸类聚合物的四氢呋喃(THF)不溶分率优选为30重量%以下、更优选 为25重量%以下、特别优选为20重量%以下。THF不溶分率是凝胶量的指标。因此,通过 减少THF不溶分率,能够防止丙烯酸类聚合物在使用了N-甲基吡咯烷酮等有机溶剂的正极 合剂层用浆料中成为粒子状,提高其在浆料中的分散性。THF不溶分率可以通过例如聚合反 应温度、单体的混合时间、聚合引发剂量等来进行控制。具体来说,通过提高聚合反应温度、 或增加聚合引发剂、链转移剂等的方法,有使不溶分率减少的倾向。
[0144] 对于丙烯酸类聚合物的制法没有特别地限定,例如,可以通过使包含构成丙烯酸 类聚合物的单体的单体混合物进行乳液聚合、并根据需要进行氢化来制造。作为乳液聚合 的方法,可采用公知的乳液聚合法。对于混合方法没有特别地限定,例如可以列举:使用搅 拌式、振荡式及旋转式等的混合装置的方法。另外,可举出使用均化器、球磨机、砂磨机、辊 磨机、行星式混合机及行星式混炼机等分散混炼装置的方法。此外,对于氢化方法没有特别 地限制,可以采用公知的方法。
[0145] 作为在乳液聚合中使用的聚合引发剂,例如可以列举:过硫酸钠、过硫酸钾、过硫 酸铵、过磷酸钾、过氧化氢等无机过氧化物;叔丁基过氧化物、氢过氧化枯烯、萜烷过氧化 氢、二叔丁基过氧化物、叔丁基过氧化异丙苯、过氧化乙酰、过氧化异丁酰、过氧化辛酰、过 氧化苯甲酰、过氧化3, 3, 5-三甲基己酰、过氧化异丁酸叔丁酯等有机过氧化物;偶氮二异 丁腈、偶氮二-2, 4-二甲基戊腈、偶氮二环己烷甲腈、偶氮二异丁酸甲酯等偶氮化合物等。 其中,优选无机过氧化物。另外,聚合引发剂可以单独使用1种,也可以按照任意的比例组 合使用2种以上。另外,过氧化物引发剂可以与亚硫酸氢钠等还原剂组合,作为氧化还原系 聚合引发剂使用。
[0146] 聚合引发剂的使用量相对于用于聚合的单体混合物的总量100重量份,优选为 0. 05重量份以上、更优选为0. 1重量份以上,优选为5重量份以下、更优选为2重量份以 下。通过在上述范围内使用聚合引发剂,可以适当地调节所得丙烯酸类聚合物的THF不溶 分率。
[0147] 另外,为了调节丙烯酸类聚合物的THF不溶分率,优选在乳液聚合时使用链转移 剂。作为链转移剂,例如可以列举:正己基硫醇、正辛基硫醇、叔辛基硫醇、正十二烷基硫醇、 叔十>烷基硫醇、正十八烷基硫醇等烷基硫醇;>硫代>甲基黄原酸醋、>硫代>异丙基黄 原酸酯等黄原酸基化合物;萜品油烯、二硫化四甲基秋兰姆、二硫化四乙基秋兰姆、一硫化 四甲基秋兰姆等秋兰姆类化合物;2, 6-二叔丁基-4-甲基苯酚、苯乙烯化酚等苯酚类化合 物;烯丙醇等烯丙基化合物;二氯甲烷、二溴甲烷、四溴化碳等卤代烃化合物;巯基乙酸、巯 基丁二酸、巯基乙酸2-乙基己酯、二苯基乙烯、a-甲基苯乙烯二聚物等。其中,优选烷基 硫醇,更优选叔十二烷基硫醇。另外,链转移剂可以单独使用1种,也可以按照任意的比例 组合使用2种以上。
[0148] 相对于单体混合物100重量份,链转移剂的使用量优选为0. 05重量份以上、更优 选为0. 1重量份以上,优选为2重量份以下、更优选为1重量份以下。
[0149] 此外,在乳液聚合时可以使用表面活性剂。表面活性剂可以使用阴离子型表面活 性剂、非离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、两性表面活性剂中的任意表面活性剂。 作为阴离子型表面活性剂的具体例,可以列举:月桂基硫酸钠、月桂基硫酸铵、十二烷基硫 酸钠、十二烷基硫酸铵、辛基硫酸钠、癸基硫酸钠、十四烷基硫酸钠、十六烷基硫酸钠、十八 烷基硫酸钠等高级醇的硫酸酯盐;十二烷基苯磺酸钠、月桂基苯磺酸钠、十六烷基苯磺酸钠 等烷基苯磺酸盐;月桂基磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十四烷基磺酸钠等脂肪族磺酸盐等。另 外,表面活性剂可以单独使用1种,也可以按照任意的比例组合使用2种以上。
[0150] 相对于单体混合物100重量份,表面活性剂的使用量优选为0. 5重量份以上、更优 选为1重量份以上,优选为10重量份以下、更优选为5重量份以下。
[0151] 进一步,在乳液聚合时也可以适宜地使用例如氢氧化钠、氨等pH调节剂;分散剂; 螯合剂;氧捕获剂;增效助剂;用于调节粒径的种子胶乳等添加剂。特别是,优选使用了种 子胶乳的乳液聚合。种子胶乳是指在乳液聚合时成为反应的核的微小粒子的分散液。微小 粒子的粒径大多为l〇〇nm以下。微小粒子的种类没有特别地限定,可使用二烯类聚合物等 通用的聚合物。根据使用了种子胶乳的种子聚合法,可得到粒径较为均一的共聚物粒子。
[0152] 进行聚合反应时的聚合温度通常为0°C以上、优选为40°C以上,通常为100°C以 下、优选为80°C以下。在这样的温度范围进行乳液聚合,并在给定的聚合转化率混合阻聚 剂或冷却聚合体系,从而终止聚合反应。终止聚合反应时的聚合转化率优选为93重量%以 上、更优选为95重量%以上。另外,通过使聚合温度为上述范围,可以适当地调节所得共聚 物的THF不溶分率。
[0153] 终止反应(聚合反应、或根据情况而在聚合反应后进行的氢化反应等任意的反 应)之后,根据需要除去未反应单体,并调节pH及固体成分浓度,从而以聚合物分散在分散 介质中的形态(胶乳)得到丙烯酸类聚合物。其后,也可以根据需要而置换分散介质。此 外,还可以蒸发分散介质,以粉末形状获得粒子状共聚物。
[0154] 丙烯酸类聚合物的分散液中也可以根据需要而包含例如分散剂、增粘剂、防老剂、 消泡剂、防腐剂、抗菌剂、防起泡剂、pH调节剂等。
[0155] 在组合使用含氟聚合物和丙烯酸类聚合物作为粘合剂的情况下,相对于粘合剂的 总量1〇〇重量%,丙烯酸类聚合物的量优选为5重量%以上,另外,优选为50重量%以下、 更优选为40重量%以下、特别优选为30重量%以下。在组合使用含氟聚合物和丙烯酸类 聚合物的情况下,通过使丙烯酸类聚合物的量在上述范围的下限值以上,能够利用丙烯酸 类聚合物充分地包覆正极活性物质,从而使高电位下的循环特性变得良好。另外,可以防止 电极过硬而变得容易开裂。此外,通过在上限值以下,可以使正极活性物质不会被丙烯酸类 聚合物过度地包覆,可以降低正极的电阻,提高二次电池的初期容量。
[0156] 此外,正极合剂层用浆料除上述的含氟聚合物及丙烯酸类聚合物之外,还可以含 有能够作为粘合剂使用的任意的聚合物。作为这样的任意的聚合物,例如可以列举:聚丙 烯酸衍生物、烯烃类软质聚合物、乙烯基类软质聚合物等软质聚合物等。这些聚合物可以单 独使用1种,也可以按照任意的比例组合使用2种以上。任意的聚合物的量相对于粘合剂 的总量100重量%,通常为30重量%以下、优选为20重量%以下、特别优选为10重量%以 下。此外,对于下限没有特别地限制,通常为0. 1重量%以上、优选为0.2重量%以上。
[0157](导电材料)
[0158] 正极合剂层用浆料也可以含有导电材料。通过使用导电材料,可以提高正极活性 物质之间的电接触,特别是,可以改善用于锂二次电池时的放电速率特性。
[0159] 作为导电材料,例如可以列举:炭黑、石墨、气相生长碳纤维、碳纳米管、碳片等导 电性碳;石墨等碳粉末;碳纤维;超短碳纤维;各种金属的纤维及箔等。其中,由于从导电 性、正极的高密度化、以及浆料性的观点来看优异,因此优选炭黑,特别地,更优选乙炔黑、 科琴黑、炉黑。这些导电材料可以单独使用1种,也可以按照任意的比例组合使用2种以上。
[0160] 导电材料的体积平均粒径优选为5nm以上、更优选为10nm以上,优选为40nm以 下、更优选为38nm以下。通过使导电材料的体积平均粒径为上述范围的下限值以上
当前第4页1 2 3 4 5 6 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1