电化学元件用黏结剂组合物、电化学元件电极用浆料组合物、电化学元件用电极及电化学元件的制作方法

本发明涉及电化学元件用黏结剂组合物、电化学元件电极用浆料组合物、电化学元件用电极及电化学元件。

背景技术：

1、锂离子二次电池、双电层电容器以及锂离子电容器等电化学元件具有小型、轻质且能量密度高、进而能够反复充放电的特性，已在广泛的用途中被使用。

2、电化学元件所使用的电极通常具有集流体和在集流体上形成的电极复合材料层。而且，该电极复合材料层通过例如以下方式而形成：将包含电极活性物质和含有黏结材料的黏结剂组合物等的浆料组合物涂敷在集流体上，使涂敷的浆料组合物干燥。

3、在此，电化学元件有时因电极间的内部短路而引起热失控。因此，从以前开始进行着用于即使在发生了电极间的内部短路的情况下也抑制电化学元件的发热来确保安全性的尝试。

4、例如，在专利文献1中公开了一种正极，其具有集流体和正极复合材料层，正极复合材料层含有正极活性物质和三聚氰胺-酸盐，该三聚氰胺-酸盐是由三聚氰胺和酸构成的盐。而且，根据专利文献1，通过使用该正极，能够在确保非水电解液的安全性的同时，提高输入输出特性和充放电效率。

5、现有技术文献

6、专利文献

7、专利文献1：国际公开第2014/119315号。

技术实现思路

1、发明要解决的问题

2、然而，在上述现有技术中，在更进一步抑制电化学元件在内部短路时的发热、并且在降低在低温下的iv电阻(以下有时简称为“低温iv电阻”)的同时提高高温保存特性这点上，尚有进一步改善的余地。

3、因此，本发明的目的在于，提供一种能够在充分地抑制电化学元件在内部短路时的发热的同时，能够降低该电化学元件在低温下的iv电阻并且提高高温保存特性的新技术。

4、用于解决问题的方案

5、本发明人为了解决上述问题而进行了深入研究。而且，本发明人发现如果使用除了黏结材料以外还包含具有规定范围内的热分解温度和规定的颗粒性状的热分解性材料的黏结剂组合物来形成电极等电池部件，则能够充分地抑制电化学元件在内部短路时的发热，而且能够在降低该电化学元件的低温iv电阻的同时提高高温保存特性，由此完成了本发明。

6、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用黏结剂组合物的特征在于是包含黏结材料和热分解性材料的电化学元件用黏结剂组合物，上述热分解性材料含有发泡剂，并且上述热分解性材料的热分解温度为150℃以上且400℃以下，数均粒径为0.01μm以上且10μm以下，上述数均粒径相对于体积平均粒径的比为0.05以上且1以下，圆形度为0.05以上且0.95以下。像这样，如果使用包含热分解温度、数均粒径、数均粒径相对于体积平均粒径的比(以下，有时简称为“粒径比”)以及圆形度分别在上述的范围内的热分解性材料和黏结材料的黏结剂组合物，则能够制造充分地抑制内部短路时的发热、并且低温iv电阻低且高温保存特性优异的电化学元件。

7、在本发明中，热分解性材料所含有的“发泡剂”是指通过热分解而产生氮、二氧化碳、氨、水蒸气等不燃性气体的化合物。

8、在本发明中，热分解性材料的“热分解温度”能够使用实施例中记载的方法来测定。

9、在本发明中，热分解性材料的“数均粒径”是指使用激光衍射式粒度分布测定装置而测定的粒度分布(个数基准)中的累计值为50％时的粒径。

10、在本发明中，热分解性材料的“体积平均粒径”是指使用激光衍射式粒度分布测定装置而测定的粒度分布(体积基准)中的累计值为50％时的粒径。

11、在本发明中，热分解性材料的“圆形度”是在将该热分解性材料的二维图像的面积设为s、周长设为l时，用公式：圆形度＝4πs/l2来计算的。另外，圆形度取大于0且1以下的值，正圆的圆形度为1。而且，二维图像越复杂，圆形度的值越小。

12、在此，在本发明的电化学元件用黏结剂组合物中，优选：上述热分解性材料还含有表面活性剂，并且上述热分解性材料具有核壳结构，上述核壳结构具有由上述发泡剂形成的核和由覆盖上述核的外表面的至少一部分的上述表面活性剂形成的壳。如果热分解性材料具有发泡剂被表面活性剂被覆的上述核壳结构，则能够在进一步降低电化学元件的低温iv电阻的同时，进一步提高高温保存特性。

13、而且，在本发明的电化学元件用黏结剂组合物中，优选上述表面活性剂的量在上述发泡剂和上述表面活性剂的合计量中所占的比例为0.01质量％以上且10质量％以下。如果形成上述核壳结构的发泡剂与表面活性剂的量比在上述范围内，则能够使使用黏结剂组合物形成的电极复合材料层与集流体良好地密合(即，提高电极的剥离强度)，并且能够进一步抑制电化学元件在内部短路时的发热。此外，能够在进一步降低电化学元件的低温iv电阻的同时，进一步提高高温保存特性。

14、另外，在本发明中，热分解性材料的“表面活性剂在发泡剂和表面活性剂的合计量中所占的比例”能够通过热重分析、热分解gc-ms等进行测定。

15、而且，在本发明的电化学元件用黏结剂组合物中，优选上述表面活性剂的熔点为50℃以上且350℃以下。如果表面活性剂的熔点在上述范围内，则能够进一步抑制电化学元件在内部短路时的发热。此外，能够在进一步降低电化学元件的低温iv电阻的同时，进一步提高高温保存特性。

16、在此，在本发明的电化学元件用黏结剂组合物中，优选上述表面活性剂为阴离子表面活性剂。如果使用阴离子表面活性剂作为表面活性剂，则能够提高电极的剥离强度，并且进一步降低电化学元件的低温iv电阻。

17、而且，在本发明的电化学元件用黏结剂组合物中，优选上述表面活性剂为脂肪族羧酸及其盐的至少一者。如果使用脂肪族羧酸和/或脂肪族羧酸的盐(以下，有时将它们统一简称为“脂肪族羧酸(盐)”。)作为表面活性剂，则能够进一步提高电极的剥离强度，并且能够更进一步降低电化学元件的低温iv电阻。

18、此外，本发明的电化学元件用黏结剂组合物中，优选上述黏结材料为具有选自羧酸基、羟基、腈基、氨基、环氧基、唑啉基、磺酸基、酯基以及酰胺基中的至少一种官能团的聚合物。如果使用具有上述官能团的至少任一种的聚合物作为黏结材料，则能够进一步提高电极的剥离强度，并且能够进一步降低电化学元件的低温iv电阻。

19、在此，在本发明的电化学元件用黏结剂组合物中，优选上述发泡剂为氮系发泡剂。如果使用氮系发泡剂作为热分解性材料所含有的发泡剂，则能够进一步抑制电化学元件在内部短路时的发热。此外，能够在进一步降低电化学元件的低温iv电阻的同时，进一步提高高温保存特性。

20、另外，在本发明中，“氮系发泡剂”是指通过热分解产生作为不燃性气体的氮气的发泡剂。

21、而且，本发明的电化学元件用黏结剂组合物还可以包含溶剂。

22、此外，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电极用浆料组合物的特征在于包含电极活性物质和含有溶剂的上述电化学元件用黏结剂组合物。根据使用包含上述本发明的黏结剂组合物的浆料组合物而得到的电极，能够充分地抑制内部短路时的发热，且能够制造低温iv电阻低并且高温保存特性优异的电化学元件。

23、此外，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电极的特征在于具有使用上述的电化学元件电极用浆料组合物而形成的电极复合材料层。根据具有由上述本发明的浆料组合物形成的电极复合材料层的电极，能够制造充分地抑制内部短路时的发热、并且低温iv电阻低且高温保存特性优异的电化学元件。

24、而且，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本发明的电化学元件用电极。具有上述本发明的电极的电化学元件由于充分地抑制内部短路时的发热，所以安全性优异。此外，该电化学元件的低温iv电阻低，并且高温保存特性优异。

25、发明效果

26、根据本发明，能够提供一种能够充分地抑制电化学元件在内部短路时的发热、降低低温下的iv电阻、并且使该电化学元件发挥优异的高温保存特性的电化学元件用黏结剂组合物、电化学元件电极用浆料组合物以及电化学元件用电极。

27、此外，根据本发明，能够提供一种充分地抑制内部短路时的发热、并且低温下的iv电阻低、且高温保存特性优异的电化学元件。