集电体,电极结构体,蓄电部件,以及用于集电体的组合物的制作方法
【专利说明】集电体，电极结构体，蓄电部件，从及用于集电体的组合物 【技术领域】
[0001] 本发明设及集电体，电极结构体，蓄电部件（包括非水电解质电池，双电层电容， 裡离子电容等）W及用于集电体的组合物。 【【背景技术】】
[0002] 用于车载等方面的裡离子电池在通常使用下遇到故障等意外情况时，对于高 倍率（hi曲rate)充放电特性来说，要求具有自发性且安全地停止充放电的所谓关闭 (化utdown)功能（即PTC功能）。对于前者来说，现有技术中有；将活性物质小粒径 化或于集电体上形成导电层等技术；对于后者来说，作为提高电池安全性的手段有；使 用保险阀防止内部压力上升、装上随温度上升电阻增加的PTC任〇SitiveTemperature Coefficient)组件、或设置在发热时阻止电流的装置。有人提出方案，其设计思路为；将电 池PTC功能用于分离器是公知技术，高温下烙融导致分离器的细微孔阻塞，通过阻止Li离 子从而在异常发热时阻止电极反应。但是有时候出现的情况是：由于分离器的不完全关闭 导致温度进一步上升至分离器烙点温度之上，或是外部温度上升导致分离器融化从而发生 内部短路。在该些情况下，已经不能期待分离器的关闭功能，电池会陷于热破坏。
[0003] 因此，有人提出技术方案，在通常使用时赋予充放电特性，在故障等意外情况时提 高安全性的技术。例如专利文献1中记载了；导电层融化的开始温度在13(TCW上且小于 155°C，使用a结晶和P结晶的质量比（a/P)为0.35~0.56的聚偏氣己締，让温度升 高时电阻增加。
[0004] 专利文献2中记载了：使用一种导电层，所述导电层中含有烙点为100°C~120°C的聚締姪系的结晶性热可塑性树脂，温度升高时电阻达到100Qcm。 【【背景技术】文献】 【专利文献】
[0005] 【专利文献1】日本公开专利特开2012-104422号公报 【专利文献2】日本公开专利特开2001-357854号公报 【
【发明内容】
】 【发明要解决的课题】
[0006] 不过上述文献记载的现有技术，就W下几点仍有改进的余地，存在着"确保赋予安 全性"的问题。
[0007] 第一，在专利文献1中，有赖于用于导电层之树脂的结晶状态，由于涂布活性物质 层时的加热温度或除去水分的干燥工序等过程中电极的热历史（Thermalhistory),有时 候结晶状态变化，电阻难W升高。
[000引第二，在专利文献2中，高倍率充放电的所谓高倍率特性不足，不适合通常的高倍 率充放电。另外，因为所用的树脂为热可塑性树脂，涂布活性物质时等情况下达到i00°cw 上的话，不管有没有电解质，电极层膨胀而导致电阻增加，进而导致树脂烙融时其与烙融前 的状态不同，因此生产时温度不能提高到100 °cw上，生产率显著降低的情况有时候会出 现。
[0009] 进而，专利文献1，2相关的电极层，当PTC功能表现后电极层的电阻先上升，可W 发挥PTC功能，不过继续升温的话电阻反而降低，PTC功能难W维持，从而存在安全性问题。
[0010] 本发明的目的是；鉴于上述情况，提供一种高安全性集电体，电极结构体，蓄电部 件，W及用于集电体的组合物，在用于非水电解质电池，双电层电容，裡离子电容等蓄电部 件的电极结构体时，其PTC功能表现后温度进一步上升时可W稳定持续地维持PTC功能。 【为了解决课题的技术手段】
[0011] 本发明人对于如何解决上述课题进行了认真研究后，认识到如下问题，从而做出 本发明：即，在导电性基材至少一面上设置具有导电性的树脂层，在构成集电体用组合物的 树脂中使用特殊聚締姪系乳胶粒子，W交联剂（含有硬化剂，W下相同）交联（包括硬化过 程，W下相同）所述聚締姪系乳胶粒子，得到集电体；该集电体和W往的集电体不同，其作 为裡离子电池等的蓄电部件时，表现PTC功能后温度上升时仍然保持乳胶状态，从而可W 稳定持续的维持PTC功能。
[0012] 因此，根据本发明提供一种具备导电性基材和树脂层的集电体，上述树脂层被设 置于上述导电性基材的至少一面上。所述树脂层是由包括聚締姪系乳胶粒子，导电材和交 联剂的糊（Paste)所形成的。另外，上述聚締姪系乳胶粒子含有聚締姪系树脂，所述聚締姪 系树脂的两末端被駿酸（Carbo;sylicacid)或駿酸酢（Carbo;sylicanhy化ide)修饰。
[0013] 所述集电体因为使用了特殊的聚締姪系乳胶粒子，其被用于非水电解质电池，双 电层电容，裡离子电容等蓄电部件的电极结构体上时，表现PTC功能后温度即使上升仍然 可W使之保持乳胶状态，稳定持续地维持PTC功能。
[0014] 本发明提供一种电极结构体，其具备上述集电体、于该集电体的树脂层上形成的 活性物质层或电极材层。
[0015] 所述电极结构体，因为使用了上述集电体，其被用于非水电解质电池，双电层电 容，裡离子电容等蓄电部件时，表现PTC功能后温度即使上升仍然可W使之保持乳胶状态， 安定持续的维持PTC功能。
[0016] 另外本发明提供一种使用上述电极结构体的蓄电部件。
[0017] 所述蓄电部件，因为使用了上述电极结构体，表现PTC功能后温度即使上升仍然 可W使之保持乳胶状态，稳定持续的维持PTC功能。
[0018] 本发明提供一种用于集电体的组合物，用于涂布在导电性基材后进行交联而得到 集电体。所述集电体组合物含有聚締姪系乳胶粒子，导电材和交联剂。并且所述聚締姪系 乳胶粒子含有聚締姪系树脂，所述聚締姪系树脂的两末端被駿酸或駿酸酢修饰。
[0019] 所述用于集电体的组合物，因为使用了特殊的聚締姪系乳胶粒子，涂布于导电性 基材后经过交联而得到集电体，如果在用为非水电解质电池，双电层电容，裡离子电容等蓄 电部件的电极结构体时，表现PTC功能后如果温度上升使之保持乳胶的状态，能稳定地持 续维持PTC功能。 【发明效果】
[0020] 通过本发明，表现PTC功能后温度上升时仍然可W保持乳胶状态，稳定持续的维 持PTC功能。 【【附图说明】】
[0021] 【图1】表示；本发明一个实施方式中集电体结构的剖视图。 【图2】表示；本发明一个实施方式中电极结构体的结构的剖视图。 【图3】表示；本发明一个实施方式中使用的聚締姪系乳胶粒子的结构的模式图。 【图4】表示；本发明一个实施方式中电极结构体常温时其树脂层内部情况的模式图。 【图5】表示；本发明一个实施方式中电极结构体高温时其树脂层内部情况的模式图。 【图6】表示；和图5不同，聚締姪系乳胶粒子在没有被交联的情况下，电极结构体高温 时其树脂层内部情况的模式图。 【【具体实施方式】】
[0022] W下结合【附图说明】本发明的实施方式。另外，在所有的附图中，相同的结构单元W 相同符号表示，所化会适当省略其说明。
[0023] <整体结构> 图1是本实施方式中集电体结构的剖视图。如图1所示，本实施方式的集电体100于 导电性基材103的至少一面上具有导电性树脂层105。
[0024] 图2表示；使用本实施方式集电体而形成之电极结构体的结构剖视图。如图2所 示，于本实施方式的集电体100的树脂层105上，形成活性物质层或电极材层115,从而可W 形成电极结构体117W用于裡离子电池等非水电解质用电池，双电层电容，或裡离子电容。
[0025] <维持PTC功能的机制> 图3表示本发明的一个实施方式中所使用的聚締姪系乳胶粒子结构的模式图。本实施 方式中使用的聚締姪系乳胶粒子125属于水系乳胶粒子，含有聚締姪系树脂129,所述聚締 姪系树脂129的两末端被駿酸或駿酸酢修饰。所述聚締姪系树脂129的疏水部主要分布于 聚締姪系乳胶粒子125中屯、部。另一方面，位于所述聚締姪系树脂129两末端的亲水性交 联基123主要露出于聚締姪系乳胶粒子125的表面。该些亲水性交联基123被駿酸或駿酸 酢修饰时被添加于聚締姪系树脂129两末端。由駿酸或駿酸酢而来的交联基123 (例如駿 基等）因为亲水性好，交联基123于聚締姪系乳胶粒子125外侧暴露的取向是稳定的。并 且，所述聚締姪系乳胶粒子125表面上附着有碳粉末等导电材121。
[0026]图4表示本发明一个实施方式中电极结构体常温时其树脂层内部情况的模式图。 本实施方式的集电体100的树脂层105含有；聚締姪系乳胶粒子125、交联剂131和导电材 121。所述导电材121在通常使用时分布于聚締姪系乳胶粒子125的表面或间隙，互相连接 形成贯通树脂层105的导通路从而导通电流。目P，如图3所示，聚締姪系乳胶粒子125互相 重迭的分布，导电材121形成网络，表现出导电性。并且所述交联剂131和交联基123交联， 所述交联基123来自露出于聚締姪系乳胶粒子125的表面的駿酸或駿酸酢。另外露出于聚 締姪系乳胶粒子125表面之駿基等的交联基123,因交联剂131而交联。不过因为交联剂 131不能进入到聚締姪系乳胶粒子125之内部