电化学元件用黏结剂组合物、电化学元件用导电材料分散液、电化学元件电极用浆料、电化学元件用电极以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、电化学元件用导电材料分散液、电化学元件电极用浆料、电化学元件用电极以及电化学元件。

背景技术：

1、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。因此，近年来，以电化学元件的进一步高性能化为目的，正在研究电极等电池构件的改良。

2、在此，用于电化学元件的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，该电极复合材料层例如通过将浆料涂敷在集流体上并使涂敷的浆料干燥来形成，该浆料包含电极活性物质以及包含黏结材料的黏结剂组合物等。

3、因此，为了实现电化学元件的进一步的性能提高，正在尝试改良用于形成电极复合材料层的黏结剂组合物。

4、例如在专利文献1中公开了一种非水系二次电池正极用黏结剂组合物，其包含第一黏结材料，该非水系二次电池正极用黏结剂组合物包含铁、以及钌和铑中的至少一者，铁、以及钌和铑的合计含量相对于100质量份的第一黏结材料为5×10-3质量份以下。根据专利文献1，通过使用上述黏结剂组合物，能够制作即使在低温和低充电深度条件下实施老化处理的情况下也具有优异寿命特性的非水系二次电池的正极。

5、现有技术文献

6、专利文献

7、专利文献1：国际公开第2016/103730号。

技术实现思路

1、发明要解决的问题

2、而且，近年来，在电极复合材料层的形成中正在使用导电材料。在此，在形成使用了导电材料的电极复合材料层时，使用将导电材料和黏结剂组合物混合而得到的导电材料分散液。

3、然而，从提高导电材料的分散性的观点出发，上述以往的电化学元件用黏结剂组合物还有改善的余地。此外，对于上述以往的电化学元件用黏结剂组合物，要求使使用该黏结剂组合物形成的电极复合材料层牢固地密合于集流体(即，使电极发挥优异的剥离强度)。进而，使用上述以往的电化学元件用黏结剂组合物制作的电极在减少伴随反复充放电而产生的气体量这一方面也有改善的余地。

4、因此，本发明的目的在于提供一种电化学元件用黏结剂组合物，其能够制备导电材料的分散性充分高的导电材料分散液，进而，能够制作剥离强度优异并且气体产生量减少的电极。

5、此外，本发明的目的在于提供能够制作导电材料的分散性充分高、进而剥离强度优异并且气体产生量减少的电极的电化学元件用导电材料分散液以及电化学元件电极用浆料。

6、进而，本发明的目的在于提供剥离强度优异并且气体产生量减少的电化学元件用电极以及具有该电化学元件用电极的电化学元件。

7、用于解决问题的方案

8、本发明人以解决上述问题为目的进行了深入研究。然后，本发明人新发现，通过使用包含聚合物、n-甲基-2-吡咯烷酮(以下有时简称为“nmp”)和三苯基硫化膦的黏结剂组合物能够充分地提高导电材料分散液中的导电材料的分散性，上述聚合物包含含腈基单体单元、亚烷基结构单元和含亲水性基团单体单元，三苯基硫化膦的含量在规定范围内，且三苯基硫化膦的含量与含亲水性基团单体单元的含量满足规定的关系。此外，新发现通过使用该黏结剂组合物，能够制作剥离强度优异且气体产生量减少的电极，从而完成了本发明。

9、即，本发明的目的在于有利地解决上述问题，[1]本发明的电化学元件用黏结剂组合物的特征在于包含聚合物、n-甲基-2-吡咯烷酮和三苯基硫化膦，上述聚合物包含含腈基单体单元、亚烷基结构单元和含亲水性基团单体单元，上述三苯基硫化膦的含量相对于上述聚合物的含量为2质量ppm以上且100质量ppm以下，在使上述三苯基硫化膦的含量相对于上述聚合物的含量为(a)、使上述含亲水性基团单体单元的含量相对于上述聚合物的含量为(b)时，满足下述关系式：0.004(％)≤{(a)/(b)}×100(％)≤0.150(％)。

10、像这样，根据包含具有规定的组成的聚合物、nmp、三苯基硫化膦，并且三苯基硫化膦的含量在规定范围内，且三苯基硫化膦的含量与含亲水性基团单体单元的含量满足规定的关系的电化学元件用黏结剂组合物，能够充分地提高导电材料分散液中的导电材料的分散性。此外，如果使用该电化学元件用黏结剂组合物，则能够制作剥离强度优异且气体产生量减少的电极。

11、另外，在本发明中，“包含单体单元”是指“在使用该单体得到的聚合物中包含来自单体的重复单元”的意思。此外，聚合物含有各个单体单元和/或结构单元的比例能够使用1h-nmr和13c-nmr等核磁共振(nmr)法测定。

12、而且，在本发明中，“三苯基硫化膦的含量”能够通过气相色谱法测定。

13、在此，[2]本发明的电化学元件用黏结剂组合物优选一价阳离子的含量相对于上述聚合物的含量为100质量ppm以下。如果使一价阳离子的含量相对于聚合物的含量为100质量ppm以下，则能够抑制聚合物中的含亲水性基团单体单元经由一价阳离子交联，因此能够使电化学元件用黏结剂组合物的黏度稳定化。

14、另外，在本发明中，“一价阳离子的含量”能够使用实施例中记载的方法测定。

15、此外，本发明以有利地解决上述问题为目的，[3]本发明的电化学元件用导电材料分散液的特征在于至少包含上述[1]或[2]记载的电化学元件用黏结剂组合物和导电材料。像这样，至少包含本发明的电化学元件用黏结剂组合物和导电材料的电化学元件用导电材料分散液的导电材料的分散性充分高。而且，通过使用该电化学元件用导电材料分散液，能够制作剥离强度优异且气体产生量减少的电极。

16、而且，[4]本发明的电化学元件用导电材料分散液优选上述导电材料为碳纳米管。如果使用碳纳米管作为导电材料，则能够降低电极复合材料层的电阻，提高电化学元件的元件特性。

17、此外，本发明以有利地解决上述问题为目的，[5]本发明的电化学元件电极用浆料的特征在于至少包含上述[3]或[4]记载的电化学元件用导电材料分散液和电极活性物质。如果使用至少包含上述电化学元件用导电材料分散液和电极活性物质的电化学元件电极用浆料，则能够制作剥离强度优异且气体产生量减少的电极。

18、此外，本发明以有利地解决上述问题为目的，[6]本发明的电化学元件用电极的特征在于具有使用上述电化学元件电极用浆料形成的电极复合材料层。具有使用上述电化学元件电极用浆料形成的电极复合材料层的电极的剥离强度优异，气体产生量减少。

19、而且，本发明以有利地解决上述问题为目的，[7]本发明的电化学元件的特征在于具有上述电化学元件用电极。具有上述电化学元件用电极的电化学元件的元件特性优异。

20、发明效果

21、根据本发明，能够提供一种电化学元件用黏结剂组合物，其能够制备导电材料的分散性充分高的导电材料分散液，进而，能够制作剥离强度优异并且气体产生量减少的电极。

22、此外，根据本发明，能够提供能够制作导电材料的分散性充分高、进而剥离强度优异并且气体产生量减少的电极的电化学元件用导电材料分散液以及电化学元件电极用浆料。

23、进而，根据本发明，能够提供剥离强度优异并且气体产生量减少的电化学元件用电极以及具有该电化学元件用电极的电化学元件。

技术特征：

1.一种电化学元件用黏结剂组合物，其包含：

2.根据权利要求1所述的电化学元件用黏结剂组合物，其中，一价阳离子的含量相对于所述聚合物的含量为100质量ppm以下。

3.一种电化学元件用导电材料分散液，其至少包含权利要求1所述的电化学元件用黏结剂组合物和导电材料。

4.根据权利要求3所述的电化学元件用导电材料分散液，其中，所述导电材料为碳纳米管。

5.一种电化学元件电极用浆料，其至少包含权利要求3所述的电化学元件用导电材料分散液和电极活性物质。

6.一种电化学元件用电极，其具有使用权利要求5所述的电化学元件电极用浆料形成的电极复合材料层。

7.一种电化学元件，其具有权利要求6所述的电化学元件用电极。

技术总结
本发明提供一种电化学元件用黏结剂组合物，其包含聚合物、N‑甲基‑2‑吡咯烷酮和三苯基硫化膦，上述聚合物包含含腈基单体单元、亚烷基结构单元和含亲水性基团单体单元，三苯基硫化膦的含量相对于聚合物的含量为2质量ppm以上且100质量ppm以下，在使三苯基硫化膦的含量相对于聚合物的含量为(a)、使含亲水性基团单体单元的含量相对于上述聚合物的含量为(b)时，满足关系式：0.004(％)≤{(a)/(b)}×100(％)≤0.150(％)。

技术研发人员：中井章人
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：2024/12/5