蓄电设备用粘结剂组合物、蓄电设备电极用浆料、蓄电设备电极和蓄电设备的制作方法

本发明涉及蓄电设备用粘结剂组合物、含有该粘结剂组合物和活性物质的蓄电设备电极用浆料、将该浆料涂布在集电体上并干燥而形成的蓄电设备电极、以及具备该蓄电设备电极的蓄电设备。

背景技术：

1、近年来，作为电子设备的驱动用电源，要求具有高电压且高能量密度的蓄电设备。作为这样的蓄电设备，可期待锂离子电池、锂离子电容器等。

2、这样的蓄电设备中使用的电极是通过将含有活性物质和作为粘结剂发挥功能的聚合物的组合物(蓄电设备电极用浆料)涂布在集电体的表面并干燥而制造的。作为用作粘结剂的聚合物所要求的特性，可举出活性物质彼此的结合能力以及活性物质与集电体的密合能力。另外，可举出在裁切经涂布·干燥而得的组合物涂膜(以下也称为“活性物质层”)时活性物质的微粉等不会从活性物质层脱落的抗掉粉性等。通过使这样的粘结剂材料展现良好的密合性，降低由该粘结剂材料引起的电池的内阻，能够对蓄电设备赋予良好的充放电特性。

3、应予说明，在经验上已知上述的活性物质彼此的结合能力、活性物质与集电体的密合能力、以及抗掉粉性是与性能的优劣大致成正比关系。因此，本说明书中，以下有时将这些概括使用“密合性”这一用语来表示。

4、进而，近年来，以降低环境负荷为目的，正在积极地进行搭载蓄电设备的电动汽车的研究。搭载蓄电设备作为电气汽车用驱动电源时，需要可以频繁反复充放电的高输入输出特性，因此降低电阻很重要。另外，由于在夏季有时车内的温度达到50℃以上的高温，所以对蓄电设备要求高温下的耐久性。

5、在这样的背景下，为了提高蓄电设备的低电阻化和充放电耐久特性，提出了各种粘结剂材料(例如，参照专利文献1～2)。

6、现有技术文献

7、专利文献

8、专利文献1:国际公开第2015/012366号

9、专利文献2:日本特开2017-126456号公报

技术实现思路

1、然而，上述专利文献1～2中公开的粘结剂材料的反复充放电特性、高温下的耐久性不充分，为了应用于作为电动汽车用驱动电源的蓄电设备，需要进一步的改进。

2、因此，本发明的几个方式提供一种蓄电设备用粘结剂组合物，能够制造通过减少内阻而使反复充放电特性优异且通过提高密合性而使高温下的充放电耐久特性优异的蓄电设备电极。另外，本发明的几个方式提供含有该粘结剂组合物的蓄电设备电极用浆料。另外，本发明的几个方式提供通过减少内阻而使反复充放电特性优异且高温下的充放电耐久特性优异的蓄电设备电极。进而，本发明的几个方式提供反复充放电特性优异且高温下的充放电耐久特性优异的蓄电设备。

3、本发明是为了解决上述课题的至少一部分而作出的，可以作为以下的任一方式来实现。

4、本发明的蓄电设备用粘结剂组合物的一个方式含有聚合物(a)和液态介质(b)，

5、将上述聚合物(a)中包含的重复单元的合计设为100质量％时，上述聚合物(a)含有15～60质量％的来自共轭二烯化合物的重复单元(a1)和1～30质量％的来自不饱和羧酸的重复单元(a2)，

6、上述聚合物(a)的动态粘弹性的tanδ(损耗弹性模量/储能弹性模量)的峰顶在-50℃以上且小于15℃的范围存在一个(tanδ1)，在15℃以上且小于85℃的范围存在一个(tanδ2)，在85℃～150℃的范围存在一个(tanδ3)。

7、在上述蓄电设备用粘结剂组合物的一个方式中，

8、上述三个tanδ的峰强度可以满足下述式(1)和下述式(2)的关系。

9、tanδ2的峰强度/tanδ1的峰强度≥1.0      (1)

10、tanδ3的峰强度/tanδ2的峰强度≥1.0(2)

11、在上述蓄电设备用粘结剂组合物的任一方式中，

12、上述聚合物(a)可以进一步含有35～75质量％的来自芳香族乙烯基化合物的重复单元(a3)，

13、上述重复单元(a1)、上述重复单元(a2)和上述重复单元(a3)的合计量可以为80质量％以上。

14、在上述蓄电设备用粘结剂组合物的任一方式中，

15、上述聚合物(a)可以进一步含有来自不饱和羧酸酯的重复单元(a4)和来自α,β-不饱和腈化合物的重复单元(a5)中的至少一者，

16、上述重复单元(a1)、上述重复单元(a2)、上述重复单元(a4)和上述重复单元(a5)的合计量可以为65质量％以上。

17、在上述蓄电设备用粘结剂组合物的任一方式中，

18、将上述聚合物(a)以70℃、24小时的条件浸渍于由体积分率1：1：1的碳酸亚乙酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯构成的溶剂时的电解液溶胀率可以为150％～450％。

19、在上述蓄电设备用粘结剂组合物的任一方式中，

20、上述聚合物(a)可以为聚合物粒子，

21、上述聚合物粒子的数均粒径可以为50nm～500nm。

22、在上述蓄电设备用粘结剂组合物的任一方式中，

23、上述液态介质(b)可以为水。

24、本发明的蓄电设备电极用浆料的一个方式含有上述任一方式的蓄电设备用粘结剂组合物和活性物质。

25、在上述蓄电设备电极用浆料的一个方式中，

26、可以含有硅材料作为上述活性物质。

27、本发明的蓄电设备电极的一个方式具备集电体、以及在上述集电体的表面涂布上述任一方式的蓄电设备电极用浆料并干燥而形成的活性物质层。

28、本发明的蓄电设备的一个方式具备上述方式的蓄电设备电极。

29、利用本发明的蓄电设备用粘结剂组合物，能够减少内阻，因此反复充放电特性优异。另外，利用本发明的蓄电设备用粘结剂组合物，能够提高密合性，因此能够制造高温下的充放电耐久特性优异的蓄电设备电极。本发明的蓄电设备用粘结剂组合物在蓄电设备电极含有锂吸留量大的材料、例如石墨这样的碳材料或硅材料作为活性物质时特别发挥上述的效果。如此，由于能够使用锂吸留量大的材料作为蓄电设备电极的活性物质，所以电池性能也提高。

技术特征：

1.一种蓄电设备用粘结剂组合物，含有聚合物a和液态介质b，

2.根据权利要求1所述的蓄电设备用粘结剂组合物，其中，所述三个tanδ的峰强度满足下述式(1)和下述式(2)的关系，

3.根据权利要求1或2所述的蓄电设备用粘结剂组合物，其中，所述聚合物a进一步含有35～75质量％的来自芳香族乙烯基化合物的重复单元a3，

4.根据权利要求1或2所述的蓄电设备用粘结剂组合物，其中，所述聚合物a进一步含有来自不饱和羧酸酯的重复单元a4和来自α,β-不饱和腈化合物的重复单元a5中的至少一者，

5.根据权利要求1～4中任一项所述的蓄电设备用粘结剂组合物，其中，将所述聚合物a以70℃、24小时的条件浸渍于由体积分率1：1：1的碳酸亚乙酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯构成的溶剂时的电解液溶胀率为150％～450％。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的蓄电设备用粘结剂组合物，其中，所述聚合物a为聚合物粒子，

7.根据权利要求1～6中任一项所述的蓄电设备用粘结剂组合物，其中，所述液态介质b为水。

8.一种蓄电设备电极用浆料，含有权利要求1～7中任一项所述的蓄电设备用粘结剂组合物和活性物质。

9.根据权利要求8所述的蓄电设备电极用浆料，其中，含有硅材料作为所述活性物质。

10.一种蓄电设备电极，具备集电体、以及在所述集电体的表面涂布权利要求8或9所述的蓄电设备电极用浆料并干燥而形成的活性物质层。

11.一种蓄电设备，具备权利要求10所述的蓄电设备电极。

技术总结
本发明提供一种蓄电设备用粘结剂组合物，能够制造通过减少内阻而使反复充放电特性优异且通过提高密合性而使高温下的充放电耐久特性优异的蓄电设备电极。本发明的蓄电设备用粘结剂组合物含有聚合物(A)和液态介质(B)，将上述聚合物(A)中包含的重复单元的合计设为100质量％时，上述聚合物(A)含有15～60质量％的来自共轭二烯化合物的重复单元(a1)和1～30质量％的来自不饱和羧酸的重复单元(a2)，上述聚合物(A)的动态粘弹性的tanδ(损耗弹性模量/储能弹性模量)的峰顶在‑50℃以上且小于15℃的范围存在一个(tanδ1)，在15℃以上且小于85℃的范围存在一个(tanδ2)，在85℃～150℃的范围存在一个(tanδ3)。

技术研发人员：中山卓哉,畴地基央
受保护的技术使用者：株式会社引能仕材料
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15