电化学元件正极用组合物、电化学元件正极用浆料组合物、电化学元件用正极以及电化学元件的制作方法

本发明涉及电化学元件正极用组合物、电化学元件正极用浆料组合物、电化学元件用正极以及电化学元件。

背景技术：

1、一直以来，锂离子二次电池、锂离子电容器以及双电层电容器等电化学元件具有小型、轻质且能量密度高、还能够反复充放电的特性，已被用于广泛的用途。例如，锂离子二次电池通常具有电极(正极和负极)以及隔离正极与负极的间隔件等电池部件。这里，电极通常具有集流体和形成在集流体上的电极复合材料层。而且，电极复合材料层例如正极复合材料层通常通过将正极用浆料涂敷在集流体上并进行干燥而形成，该正极用浆料是在分散介质中包含正极活性物质、用于提高导电性的导电材料、以及用于将这些成分进行黏结的黏结材料(黏结剂)而成的。另外，一直以来，作为形成正极复合材料层所使用的黏结材料，使用有聚偏二氟乙烯(pvdf)等。

2、因此，近年来，为了实现电化学元件的性能提升，尝试对形成电极复合材料层所使用的电极用黏结剂组合物和电极用浆料组合物进行改良(例如，专利文献1～3)。

3、现有技术文献

4、专利文献

5、专利文献1：日本特开2012-185974号公报；

6、专利文献2：日本特开2009-004222号公报；

7、专利文献3：国际公开2014/185072号。

技术实现思路

1、发明要解决的问题

2、但是，在锂离子电池等中存在以下问题：由于充放电循环导致正极活性物质劣化；由于来源于pvdf的氟化氢因而从正极活性物质溶出的镍、钴、锰等过渡金属在电解液中作为离子溶出并在负极上析出等，使锂离子二次电池等的电特性恶化。

3、因此，本发明的目的在于提供一种电化学元件正极用组合物，其能够得到能够捕获正极复合材料层内的金属、能够提高电化学元件的电特性的正极。

4、另外，本发明的目的在于提供一种能够提高电化学元件的电特性的电化学元件正极用浆料组合物。

5、进而，本发明的目的在于提供一种能够提高电化学元件的电特性的电化学元件用正极和电特性优异的电化学元件。

6、用于解决问题的方案

7、本发明人以解决上述问题为目的进行了深入研究。然后，本发明人发现，如果将含磺酸基单体单元和含腈基单体单元的含量分别在特定范围内的共聚物a配合在正极复合材料层中，则能够保护正极活性物质并且能够良好地捕获来源于正极活性物质的过渡金属离子，能够使电化学元件的电特性提高，从而完成了本发明。

8、即，本发明的目的在于有利地解决上述问题，本发明的电化学元件正极用组合物的特征在于，含有共聚物a，该共聚物a包含10质量％以上且40质量％以下的含磺酸基单体单元以及10质量％以上且45质量％以下的含腈基单体单元。如果像这样，使用含有共聚物a的电化学元件正极用组合物来制造电化学元件的正极，且该共聚物a包含10质量％以上且40质量％以下的含磺酸基单体单元以及10质量％以上且45质量％以下的含腈基单体单元，则能够在正极复合材料层中保护正极活性物质并且能够良好地捕获来源于正极活性物质的过渡金属离子，能够使电化学元件的高温循环特性和高温保存特性这些电特性提高。

9、本发明的电化学元件正极用组合物优选上述共聚物a的玻璃化转变温度为-5℃以上。如果上述共聚物a的玻璃化转变温度为-5℃以上，则能够进一步提高电化学元件的高温循环特性。

10、此外，在本发明中，能够通过实施例所记载的方法来测量共聚物a的玻璃化转变温度。

11、本发明的电化学元件正极用组合物优选上述共聚物a还包含30质量％以上且65质量％以下的具有碳原子数为4以上且10以下的烷基链的(甲基)丙烯酸烷基酯单体单元。如果上述共聚物a还包含30质量％以上且65质量％以下的具有碳原子数为4以上且10以下的烷基链的(甲基)丙烯酸烷基酯单体单元，则能够进一步提高电化学元件的高温保存特性。

12、此外，在本发明中，“(甲基)丙烯酸”的意思是丙烯酸和/或甲基丙烯酸。

13、本发明的电化学元件正极用组合物优选还包含水且ph小于7。如果本发明的电化学元件正极用组合物的ph小于7，则能够进一步提高电化学元件的高温循环特性。

14、本发明的电化学元件正极用组合物优选上述共聚物的上述含磺酸基单体单元是2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸单体单元。如果上述含磺酸基单体单元是2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸单体单元，则能够进一步提高电化学元件的高温循环特性。

15、另外，本发明的目的在于有利地解决上述问题，本发明的电化学元件正极用浆料组合物的特征在于，包含上述的任一种电化学元件正极用组合物、含氟聚合物、正极活性物质以及导电材料。如果像这样使用包含上述的电化学元件正极用组合物的电化学元件正极用浆料组合物，则能够得到能够使电化学元件发挥优异的高温循环特性和高温保存特性的正极。

16、本发明的电化学元件正极用浆料组合物优选相对于100质量份的上述正极活性物质，上述共聚物a的含量为0.05质量份以上且0.5质量份以下。如果上述共聚物a的含量在上述范围内，则能够进一步提高电化学元件的高温循环特性和高温保存特性。

17、另外，本发明的目的在于有利地解决上述问题，本发明的电化学元件用正极的特征在于，具有使用上述任一种电化学元件正极用浆料组合物而形成的正极复合材料层。像这样，具有使用上述任一种电化学元件正极用浆料组合物而形成的正极复合材料层的正极能够使电化学元件发挥优异的高温循环特性和高温保存特性。

18、另外，本发明的目的在于有利地解决上述问题，本发明的电化学元件的特征在于，具有上述的电化学元件用正极。如果像这样使用上述的电化学元件用正极，则可得到高温循环特性和高温保存特性优异的电化学元件。

19、发明效果

20、根据本发明，能够提供一种电化学元件正极用组合物，其能够得到能够捕获正极复合材料层内的金属、能够提高电化学元件的电特性的正极。

21、另外，根据本发明，能够提供一种能够提高电化学元件的电特性的电化学元件正极用浆料组合物。

22、进而，根据本发明，能够提供一种能够提高电化学元件的电特性的电化学元件用正极以及电特性优异的电化学元件。

技术特征：

1.一种电化学元件正极用组合物，其含有共聚物a，所述共聚物a包含10质量％以上且40质量％以下的含磺酸基单体单元以及10质量％以上且45质量％以下的含腈基单体单元。

2.根据权利要求1所述的电化学元件正极用组合物，其中，所述共聚物a的玻璃化转变温度为-5℃以上。

3.根据权利要求1或2所述的电化学元件正极用组合物，其中，所述共聚物a还包含30质量％以上且65质量％以下的具有碳原子数为4以上且10以下的烷基链的(甲基)丙烯酸烷基酯单体单元。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的电化学元件正极用组合物，其还包含水，ph小于7。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的电化学元件正极用组合物，其中，所述含磺酸基单体单元是2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸单体单元。

6.一种电化学元件正极用浆料组合物，其包含权利要求1至5中的任一项所述的电化学元件正极用组合物、含氟聚合物、正极活性物质以及导电材料。

7.根据权利要求6所述的电化学元件正极用浆料组合物，其中，相对于100质量份的所述正极活性物质，所述共聚物a的含量为0.05质量份以上且0.5质量份以下。

8.一种电化学元件用正极，其具有使用权利要求6或7所述的电化学元件正极用浆料组合物而形成的正极复合材料层。

9.一种电化学元件，其具有权利要求8所述的电化学元件用正极。

技术总结
本发明的目的在于提供一种电化学元件正极用组合物，该电化学元件正极用组合物可得到能够捕获正极复合材料层内的金属、能够提高电化学元件的电特性的正极。本发明的电化学元件正极用组合物的特征在于，含有共聚物A，该共聚物A包含10质量％以上且40质量％以下的含磺酸基单体单元以及10质量％以上且45质量％以下的含腈基单体单元。

技术研发人员：中井章人,浅井一辉
受保护的技术使用者：日本瑞翁株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15