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1、(10)申请公布号 CN 104285322 A (43)申请公布日 2015.01.14 CN 104285322 A (21)申请号 201380024029.7 (22)申请日 2013.05.28 2012-123824 2012.05.31 JP 2013-009929 2013.01.23 JP H01M 4/62(2006.01) C08F 8/00(2006.01) C08F 20/26(2006.01) C08F 265/06(2006.01) (71)申请人 大曹株式会社 地址 日本大阪府 (72)发明人 松尾孝 矢野伦之 三木康史 三浦克人 (74)专利代理机构 北京路浩。
2、知识产权代理有限 公司 11002 代理人 谢顺星 张晶 (54) 发明名称 电池电极用粘合剂、 以及使用了该粘合剂的 电极及电池 (57) 摘要 本发明的目的在于提供一种水系粘合剂以及 使用了该粘合剂的电极和电池, 上述水系粘合剂 粘合性高, 且尤其在电极环境下不会发生氧化劣 化, 对环境的负荷小。本发明公开的电池电极用 粘合剂中, 含有包括 (A) 由含羟基单体衍生而成 的结构单元以及 (B) 由 5 个官能团以下的多官能 (甲基)丙烯酸酯衍生而成的结构单元的聚合物。 本发明使用该粘合剂制作电极, 用于锂离子蓄电 池等电池中。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 20。
3、14.11.06 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/JP2013/064720 2013.05.28 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/180103 JA 2013.12.05 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 18 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书18页 (10)申请公布号 CN 104285322 A CN 104285322 A 1/2 页 2 1.一种电池电极用粘合剂, 其特征在于, 含有具有(A)通式(1)所示的由含羟基单体衍 生而成的结构单元、 以及 (B) 由 5 个官能团以下的多官能 。
4、( 甲基 ) 丙烯酸酯衍生而成的结 构单元的聚合物, 式中, R1为氢或碳原子数 1 4 的直链或支链烷基, R2及 R3各自为氢、 碳原子数 1 4 的直链或支链烷基, n 为 2 30 的整数。 2. 如权利要求 1 所述的电池电极用粘合剂, 式 (1) 中的 n 为 4 20 的整数。 3. 如权利要求 1 或 2 所述的电池电极用粘合剂, 多官能 ( 甲基 ) 丙烯酸酯单体 (B) 为 下述式所示的化合物, 式中, R11各自相同或不同, 为氢或甲基, R12为 5 价以下的碳原子数 2 100 的有机基 团, m 为 5 以下的整数。 4. 如权利要求 1 3 中任意一项所述的电池电。
5、极用粘合剂, 多官能 ( 甲基 ) 丙烯酸酯 (B) 为 3 5 个官能团的 ( 甲基 ) 丙烯酸酯。 5. 如权利要求 1 4 中任意一项所述的电池电极用粘合剂, 聚合物中进一步具有由 ( 甲基 ) 丙烯酸酯单体衍生而成的结构单元 (C) 及由 ( 甲基 ) 丙烯酸单体衍生而成的结构 单元 (D) 中的一种或两种。 6. 如权利要求 5 所述的电池电极用粘合剂, ( 甲基 ) 丙烯酸酯单体 (C) 为下述式所述 的化合物, 式中, R21为氢或甲基, R22为碳原子数 1 50 的烃基。 7. 如权利要求 5 所述的电池电极用粘合剂, ( 甲基 ) 丙烯酸单体 (D) 为下述式所述的 化合物。
6、, 式中, R31为氢或甲基。 权 利 要 求 书 CN 104285322 A 2 2/2 页 3 8. 如权利要求 5 7 中任意一项所述的电池电极用粘合剂, 聚合物中, 结构单元 (A)、 结构单元 (B)、 结构单元 (C) 及结构单元 (D) 的量为, 相对于 100 重量份的结构单元 (A), 结 构单元 (B) 为 0.5 60 重量份、 结构单元 (C) 为 0 200 重量份、 结构单元 (D) 为 0 60 重量份。 9. 一种权利要求 1 8 中任意一项所述的电池用电极, 其中, 电池为蓄电池。 10. 一种电池用电极, 其特征在于, 含有如权利要求 1 9 中任意一项所。
7、述的粘合剂和 活性物质。 11. 一种电池, 其特征在于, 该电池具有权利要求 10 所述的电极。 权 利 要 求 书 CN 104285322 A 3 1/18 页 4 电池电极用粘合剂、 以及使用了该粘合剂的电极及电池 技术领域 0001 本发明涉及一种用于电池电极中的粘合剂、 使用该粘合剂制造的电极、 以及使用 该电极制造的电池。在本发明书中, 电池包含有电化学电容器, 为原电池或蓄电池。电池的 具体例子为锂离子蓄电池及镍氢蓄电池。 背景技术 0002 在电池的电极中使用粘合剂是众所周知的。 作为具有使用了粘合剂的电极的电池 的代表例, 可列举出锂离子蓄电池。 0003 由于锂离子蓄电池。
8、能量密度高、 高电压, 因此被使用在手机或笔记本电脑、 便携式 摄像机等电子设备中。 最近, 由于环保意识的提高、 相关法律的完善, 其作为电动汽车、 混合 动力电动汽车等车载用途或家用电力储存用的蓄电池的应用也在进步。 0004 锂离子蓄电池一般由负极、 正极、 分隔物、 电解液、 集电体构成。关于电极, 负极通 过将由可插入脱离锂离子的石墨或硬碳等负极活性物质与导电助剂、 粘合剂、 溶剂所构成 的涂布液, 涂布并干燥于以铜箔为代表的集电体上而得到。 现在一般地, 作为粘合剂使用将 丁苯橡胶 ( 以下略称为 “SBR” ) 分散在水中形成的物质。 0005 另一方面, 正极通过将层状钴酸锂或。
9、尖晶石型锰酸锂等正极活性物质与碳黑等导 电助剂、 聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯等粘合剂混合、 并将分散于 N- 甲基吡咯烷酮等极性溶剂 中的涂布液与负极相同地涂布于以铝箔为代表的集电体箔上并干燥而得到。 0006 这些锂离子电池的粘合剂为了确保粘合力, 需要增多粘合剂的添加量, 作为技术 问题, 可列举因此而导致的性能下降。此外, 已将 N- 甲基吡咯烷酮用于浆液状溶剂中, 从 回收、 成本、 毒性及环境负荷的观点考虑, 人们还是寄希望于水系粘合剂。然而, 在使用水 系 SBR 系粘合剂的情况下, 可列举出在正极环境下氧化劣化的技术问题。因此, 正极的粘合 剂中依然是将现行的 N- 甲基吡咯烷酮用于。
10、分散溶剂的聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯用作粘合 剂, 开发一种集电体与活性物质或活性物质相互之间粘着性优异、 环境负荷低的水系的、 且 适用于耐氧化性高的蓄电池用电极的制造的粘合剂成为了当务之急。 0007 为解决上述技术问题, 专利文献1及2中, 提出了含有由芳香族乙烯酯、 共轭二烯、 乙烯类不饱和羧酸酯及不饱和羧酸构成的共聚物的粘合剂 ( 专利文献 1), 以及含有选自苯 乙烯 - 丁二烯聚合物乳胶及丙烯酸乳液中的聚合物水分散体的粘合剂 ( 专利文献 2)。 0008 此外, 专利文献3及4中提出了含有由芳香族乙烯酯、 共轭二烯、 (甲基)丙烯酸酯 以及乙烯类不饱和羧酸构成的共聚物的粘合剂 ( 。
11、专利文献 3), 以及含有包含双官能性 ( 甲 基 ) 丙烯酸酯的聚合物的粘合剂 ( 专利文献 4)。 0009 然而, 在将这些粘合剂用于电极 ( 正极及 / 或负极 ) 的情况下, 在高温条件下, 引 起充放电循环下降, 特别是用于正极的情况下, 高电压条件下在抗氧化性方面出现问题, 担 心电池特性变差。 0010 现有技术文献 0011 专利文献 说 明 书 CN 104285322 A 4 2/18 页 5 0012 专利文献 1: 日本特开 2006-66400 0013 专利文献 2: 日本特开 2006-260782 号公报 0014 专利文献 3: 日本特开平 11-02598。
12、9 0015 专利文献 4: 日本特开 2001-256980 号公报 发明内容 0016 本发明要解决的技术问题 0017 本发明是鉴于上述情况而进行的, 其目的在于提供一种粘结性高、 且在电极环境 下(特别是正极环境下)不会发生氧化劣化、 对环境负荷小的水系粘合剂, 以及使用了该粘 合剂的电极及电池。 0018 解决技术问题的技术手段 0019 本发明的发明人等为了实现上述目的, 经过反复研究后发现, 通过使用含有具有 由含羟基单体衍生而成的结构单元以及由多官能 ( 甲基 ) 丙烯酸酯单体衍生而成的结构 单元的聚合物的粘合剂, 可解决上述技术问题, 进而完成了本发明。即, 本发明涉及内容如。
13、 下 : 0020 1 一种电池电极用粘合剂, 其特征在于, 该粘合剂含有下述聚合物, 所述聚合物 具有 (A) 通式 (1) 所示的由含羟基单体衍生而成的结构单元、 以及 (B) 由 5 个官能团以下 的多官能 ( 甲基 ) 丙烯酸酯单体衍生而成的结构单元, 0021 化学式 1 0022 0023 式中, R1为氢或碳原子数 1 4 的直链或支链的烷基, R2及 R3各自为氢、 碳原子数 1 4 的直链或支链烷基, n 为 2 30 的整数。 0024 2 如 1 所述的电池电极用粘合剂, 其中, 式 (1) 中的 n 为 4 20 的整数。 0025 3如1或2所述的电池电极用粘合剂, 。
14、其中, 多官能(甲基)丙烯酸酯单体(B) 为下述式所示的化合物, 0026 化学式 2 0027 0028 式中, R11各自相同或不同, 为氢或甲基, R12为 5 价以下的碳原子数 2 100 的有 机基团, m 为 5 以下的整数。 0029 4 如 1 3 中任意一项所述的电池电极用粘合剂, 其中, 多官能 ( 甲基 ) 丙 烯酸酯 (B) 为 3 5 个官能团的 ( 甲基 ) 丙烯酸酯。 0030 5 如 1 4 中任意一项所述的电池电极用粘合剂, 其中, 聚合物中进一步具 有由 ( 甲基 ) 丙烯酸酯单体衍生而成的结构单元 (C) 及由 ( 甲基 ) 丙烯酸单体衍生而成的 说 明 。
15、书 CN 104285322 A 5 3/18 页 6 结构单元 (D) 中的一种或两种。 0031 6 如 5 所述的电池电极用粘合剂, 其中, ( 甲基 ) 丙烯酸酯单体 (C) 为下述式 所述的化合物, 0032 化学式 3 0033 0034 式中, R21为氢或甲基, R22为碳原子数 1 50 的烃基。 0035 7 如 5 所述的电池电极用粘合剂, 其中, ( 甲基 ) 丙烯酸单体 (D) 为下述式所 述的化合物, 0036 化学式 4 0037 0038 式中, R31为氢或甲基。 0039 8如57中任意一项所述的电池电极用粘合剂, 其中, 聚合物中, 结构单元 (A)、 结。
16、构单元 (B)、 结构单元 (C) 及结构单元 (D) 的量为 : 相对于 100 重量份结构单元 (A), 结构单元 (B) 为 0.5 60 重量份、 结构单元 (C) 为 0 200 重量份、 结构单元 (D) 为 0 60 重量份。 0040 9 一种 1 8 中任意一项所述的电池用电极, 其中, 电池为蓄电池。 0041 10一种电池用电极, 其特征在于, 该电池用电极含有19中任意一项所述 的粘合剂和活性物质。 0042 11 一种电池, 其特征在于, 该电池具有 10 所述的电极。 0043 发明效果 0044 本发明的粘合剂使活性物质及导电助剂牢固粘接, 电极与集电体的粘接性优。
17、异。 可认为优异的粘接性(强粘接性)的原因在于, 分散于水的聚合物的微粒的表面积大, 以及 使用了由具有羟基的单体衍生而成的结构单元。 0045 本发明的粘合剂提供弯曲性优异的电极。 0046 本发明的粘合剂能够抑制被电解液溶解, 实质上不溶解于电解液。认为该非溶解 性是由于通过将多官能 ( 甲基 ) 丙烯酸酯单体衍生而成的结构单元用于交联剂成分, 形成 高度交联结构。 0047 本发明能够提供一种具有高容量、 电池寿命长的电池, 特别是蓄电池。 蓄电池充放 电循环特性优异。特别是蓄电池的长期循环寿命和高温 ( 例如, 在 60 ) 下的循环充放电 特性优异。 0048 本发明的蓄电池, 可以。
18、在高电压下使用, 并且具有优异的耐热性。 0049 粘合剂由于是水系 ( 介质为水。), 因此对环境的负荷少, 不需要有机溶剂回收装 置。 说 明 书 CN 104285322 A 6 4/18 页 7 具体实施方式 0050 本发明的粘合剂为一种锂离子蓄电池电极用粘合剂, 其特征在于, 该粘合剂含有 具有 (A) 通式 (1) 所示的由含羟基单体衍生而成的结构单元, 以及 (B) 由 5 个官能团以下 的多官能 ( 甲基 ) 丙烯酸酯单体衍生而成的结构单元的聚合物, 0051 化学式 5 0052 0053 式中, R1为氢或碳原子数 1 4 的直链或支链烷基, R2和 R3各自为氢、 碳原。
19、子数 1 4 的直链或支链烷基, n 为 2 30 的整数。 0054 以下, 对本发明的聚合物的结构单元进行详细说明。 0055 在含羟基单体 (A) 的通式 (1) 中, R1为氢或碳原子数 1 4 的直链或支链烷基, R2 及 R3各自选自氢、 碳原子数 1 4 的直链或支链烷基。R1可列举为氢、 甲基、 乙基、 丙基、 异 丙基、 正丁基及异丁基等。优选氢或甲基。即, 具有羟基的单体 (A) 优选 (R1为氢或甲基 ) ( 甲基 ) 丙烯酸酯单体。R2及 R3可列举为氢、 甲基、 乙基、 丙基、 异丙基、 正丁基及异丁基等。 优选氢或甲基。n 为 2 30 的整数。n 优选为 3 25。
20、 的整数, 进一步优选为 4 20 的整 数。 0056 作为具有羟基的单体 (A) 的具体例, 可列举二乙二醇单 ( 甲基 ) 丙烯酸酯、 三乙二 醇单 ( 甲基 ) 丙烯酸酯、 四乙二醇单 ( 甲基 ) 丙烯酸酯以及聚乙二醇单 ( 甲基 ) 丙烯酸酯、 二丙二醇单 ( 甲基 ) 丙烯酸酯、 三丙二醇单 ( 甲基 ) 丙烯酸酯、 四丙二醇单 ( 甲基 ) 丙烯酸 酯以及聚丙二醇单 ( 甲基 ) 丙烯酸酯等。这些可以同时使用一种或两种以上。这些中, 优 选四乙二醇单 ( 甲基 ) 丙烯酸酯、 聚乙二醇单 ( 甲基 ) 丙烯酸酯、 四丙二醇单 ( 甲基 ) 丙烯 酸酯、 聚丙二醇单 ( 甲基 )。
21、 丙烯酸酯。 0057 多官能 ( 甲基 ) 丙烯酸酯单体 (B) 起到交联剂的作用。作为多官能 ( 甲基 ) 丙烯 酸酯单体 (B), 可列举为 2 官能团 5 官能团 ( 特别是 3 官能团 5 官能团 ) 的 ( 甲基 ) 丙 烯酸酯。多官能 ( 甲基 ) 丙烯酸酯单体 (B) 优选为 3 官能团或 4 官能团 ( 甲基 ) 丙烯酸酯。 若 ( 甲基 ) 丙烯酸酯为 6 官能团以上, 则交联剂本身的粘度变高, 通过乳化聚合无法很好地 分散, 并且作为粘合剂的物理性质 ( 弯曲性、 粘接性 ) 变差。 0058 多官能 ( 甲基 ) 丙烯酸酯单体 (B) 优选为下述式所示的化合物, 005。
22、9 化学式 6 0060 0061 式中, R11各自相同或不同, 为氢或甲基, R12为 5 价以下的碳原子数 2 100 的有 机基团, m 为 5 以下的整数。 0062 优选 R12为 2 5 价的有机基团, m 为 2 5 的整数。进一步优选 R12为 3 5 价 的有机基团, 特别是 3 4 价的有机基团, m 为 3 5 的整数, 特别是 3 4 的整数。 说 明 书 CN 104285322 A 7 5/18 页 8 0063 R12可为烃基、 氧亚烷基 (-(O-A1)-、 A1为碳原子数 2 4 的亚烷基 )、 聚氧亚烷基 (-(O-A2)p-、 A2为碳原子数 2 4 的。
23、亚烷基, p 为 2 30), 或可同时含有它们中的两种以 上。R12可含有取代基。作为取代基的具体例, 可列举为羟基、 羧酸基、 腈基、 氟原子、 氨基、 磺酸基、 磷酸基、 酰胺基、 异氰尿酸基、 氧亚烷基 (-(O-A3)-H、 A3为碳原子数 2 4 的亚烷 基 )、 聚氧亚烷基 (-(O-A4)q-H、 A4为碳原子数 2 4 的亚烷基, q 为 2 30)、 烷氧基氧亚烷 基 (-(A5-O)-B1, A5为碳原子数 2 4 的亚烷基, B1为碳原子数 1 4 的烷基 )、 烷氧基聚氧 亚烷基 (-(A6-O)r-B2, A6为碳原子数 2 4 的亚烷基, r 为 1 30, B2。
24、为碳原子数 1 4 的 烷基 )。 0064 R12中, 烃基为直链或支链的烃基, 优选支链的烃基。烃基的碳原子数为 2 100, 例如为 3 50, 特别为 4 30。 0065 作为 2 官能团 ( 甲基 ) 丙烯酸酯的具体例, 可列举为三乙二醇二 ( 甲基 ) 丙烯酸 酯、 四乙二醇二 ( 甲基 ) 丙烯酸酯、 聚乙二醇二 ( 甲基 ) 丙烯酸酯、 三丙二醇二 ( 甲基 ) 丙 烯酸酯、 四丙二醇二 ( 甲基 ) 丙烯酸酯、 聚丙二醇二 ( 甲基 ) 丙烯酸酯、 聚丁二醇二 ( 甲基 ) 丙烯酸酯、 二恶烷二醇二 ( 甲基 ) 丙烯酸酯、 双 ( 甲基 ) 丙烯酰氧乙基磷酸酯等。 006。
25、6 作为3官能团(甲基)丙烯酸酯的具体例, 可列举为三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯 酸酯、 三羟甲基丙烷 EO 加成三 ( 甲基 ) 丙烯酸酯、 季戊四醇三 ( 甲基 ) 丙烯酸酯、 2,2,2- 三 ( 甲基 ) 丙烯酰氧基甲基乙基琥珀酸、 乙氧基化异氰尿酸三 ( 甲基 ) 丙烯酸酯、 - 乙内酯 改性三-(2-(甲基)丙烯酰氧基乙基)异氰尿酸酯、 甘油EO加成三(甲基)丙烯酸酯、 甘油 PO 加成三 ( 甲基 ) 丙烯酸酯以及三 ( 甲基 ) 丙烯酰氧乙基磷酸酯等。这些中, 优选三羟甲 基丙烷三 ( 甲基 ) 丙烯酸酯、 三羟甲基丙烷 EO 加成三 ( 甲基 ) 丙烯酸酯、 季戊四醇三 ( 甲。
26、 基 ) 丙烯酸酯。 0067 作为 4 官能团 ( 甲基 ) 丙烯酸酯的具体例, 可列举为双三羟甲基丙烷四 ( 甲基 ) 丙烯酸酯、 季戊四醇四 ( 甲基 ) 丙烯酸酯以及季戊四醇 EO 加成四 ( 甲基 ) 丙烯酸酯等。 0068 作为 5 官能团 ( 甲基 ) 丙烯酸酯的具体例, 可列举为二季戊四醇五 ( 甲基 ) 丙烯 酸酯。 0069 多官能团 ( 甲基 ) 丙烯酸酯可以为一种, 也可以两种以上同时使用。 0070 本发明的聚合物除了通式 (1) 所示的由具有羟基的单体衍生而成的结构单元 (A)、 由多官能团 ( 甲基 ) 丙烯酸酯单体衍生而成的结构单元 (B) 以外, 还可以具有由。
27、 ( 甲 基 ) 丙烯酸酯单体衍生而成的结构单元 (C) 及由 ( 甲基 ) 丙烯酸单体衍生而成的结构单元 (D) 中的一种或两种。 0071 即, 本发明的聚合物可以具有如下结构单元 : 0072 结构单元 (A)+(B) 0073 结构单元 (A)+(B)+(C) 0074 结构单元 (A)+(B)+(D) 0075 结构单元 (A)+(B)+(C)+(D) 0076 ( 甲基 ) 丙烯酸酯单体 (C) 优选为下述式所示的化合物, 0077 化学式 7 0078 说 明 书 CN 104285322 A 8 6/18 页 9 0079 式中, R21为氢或甲基, R22为碳原子数 1 50。
28、 的烃基。 0080 R22为一价的有机基团, 可以是饱和或不饱和脂肪族基团 ( 例如, 链状脂肪族基团 或环状脂肪族基团)、 芳香族基团或芳香脂肪族基团。 R22优选饱和的烃基, 特别是饱和的脂 肪族基团。R22更优选为支链或直链的烷基。R22的碳原子数为 1 50, 例如 1 30, 特别为 1 20。 0081 作为由 ( 甲基 ) 丙烯酸酯单体衍生而成的结构单元 (C) 的具体例, 可列举为 ( 甲 基 ) 丙烯酸甲酯、 ( 甲基 ) 丙烯酸乙酯、 ( 甲基 ) 丙烯酸丙酯、 ( 甲基 ) 丙烯酸异丙酯、 ( 甲 基 ) 丙烯酸正丁酯、 ( 甲基 ) 丙烯酸异丁酯、 ( 甲基 ) 丙烯。
29、酸正戊酯、 ( 甲基 ) 丙烯酸异戊 酯、 ( 甲基 ) 丙烯酸正己酯、 ( 甲基 ) 丙烯酸 2- 乙基己酯以及 ( 甲基 ) 丙烯酸月桂酯等 ( 甲 基 ) 丙烯酸烷基酯。优选 ( 甲基 ) 丙烯酸甲酯、 ( 甲基 ) 丙烯酸乙酯、 ( 甲基 ) 丙烯酸丙酯、 ( 甲基 ) 丙烯酸异丙酯。这些 ( 甲基 ) 丙烯酸酯单体可以同时使用一种或两种以上。 0082 ( 甲基 ) 丙烯酸单体 (D) 优选为下述式所示的化合物, 0083 化学式 8 0084 0085 式中, R31为氢或甲基。 0086 作为由 ( 甲基 ) 丙烯酸单体衍生而成的结构单元 (D) 的具体例, 可列举为甲基丙 烯酸。
30、、 丙烯酸, 可以同时使用一种或两种以上。可以以重量比为 1:99 99:1、 例如 5:95 95:5、 尤其是 20:80 80:20 使用甲基丙烯酸与丙烯酸的两种的组合。 0087 也可以使用单体(A)、 (B)、 (C)及(D)以外的其他单体, 例如, 可进一步使用乙烯单 体。作为乙烯单体的例子, 可以例举标准状态下为气体的单体, 具体如乙烯、 丙烯、 氯乙烯, 以及标准状态下为液体或固体的单体, 特别是单体 (A)、 (B)、 (C) 及 (D) 以外的 ( 甲基 ) 丙 烯类单体, 例如作为取代基具有羟基、 腈基、 酰胺基、 氟原子、 磺酸基等的 ( 甲基 ) 丙烯类单 体。 00。
31、88 在本发明中, 使用单体 ( 即, 单体 (A)、 (B)、 (C) 及 (D) 以及其他单体 ), 除了 ( 甲 基 ) 丙烯基所含有的乙烯类不饱和双键以外, 优选不含有包含芳香族碳 - 碳双键的碳 - 碳 双键 ( 以及碳 - 碳三键 )。 0089 在聚合物中, 由具有羟基的单体衍生而成的结构单元 (A)、 由多官能 ( 甲基 ) 丙烯 酸酯单体衍生而成的结构单元 (B)、 由 ( 甲基 ) 丙烯酸酯单体衍生而成的结构单元 (C)、 由 ( 甲基 ) 丙烯酸单体衍生而成的结构单元 (D) 的比为 (A)1 99.9 重量、 (B)20 0.1 重量、 (C)69 0 重量以及 (D)。
32、15 0 重量, 优选 (A)10 94 重量、 (B)18 1 重 量、 (C)60 5 重量以及 (D)13 0 重量, 进一步优选 (A)25 90 重量、 (B)16 2 重量、 (C)49 10以及 (D)10 0.5 重量。 0090 或者, 在聚合物中, 结构单元 (A)、 结构单元 (B)、 结构单元 (C) 及结构单元 (D) 的 说 明 书 CN 104285322 A 9 7/18 页 10 量如下, 0091 相对于 100 重量份结构单元 (A), 0092 结构单元 (B) 可以为 0.5 60 重量份、 如 1 40 重量份、 特别是 2 15 重量份, 0093。
33、 结构单元 (C) 可以为 0 200 重量份、 1 150 重量份、 特别是 2 120 重量份, 以 及 0094 结构单元 (D) 可以为 0 60 重量份、 如 0.5 40 重量份、 特别是 1 15 重量份。 0095 聚合物的重均分子量可以为 1000 10000000, 例如为 2000 5000000, 特别为 3000 500000。重均分子量可通过动态光散射法、 色谱法或粘度法测定。 0096 作为获得本发明聚合物的方法, 可以使用一般的乳液聚合法、 无皂乳液聚合法、 种 子聚合法、 在种子粒子上使单体等膨胀后进行聚合的方法等。具体来说, 室温下, 在带有搅 拌机及加热装。
34、置的密闭容器中, 将含有单体、 乳化剂、 聚合引发剂、 水、 根据需要的分散剂、 链转移剂、 pH 调整剂等的组合物, 在不活泼气体氛围下搅拌, 使单体等在水中乳化。乳化方 法可适用搅拌、 剪切、 超声波等方法, 可以使用搅拌翼、 均质器等。 然后, 边搅拌边升温, 开始 聚合, 由此可获得聚合物分散于水中的球形聚合物乳胶。 另外, 将生成的球形聚合体经过其 他途径分离后, 使用分散剂等将其分散于 N- 甲基吡咯烷酮等有机溶剂中而使用。此外, 也 有再次使用单体、 乳化剂和分散剂等使其分散于水中, 得到聚合物的乳胶的方法。 聚合时单 体的添加方法除了一次性添加以外, 还可以进行滴入单体或滴入预。
35、聚乳液等, 也可以同时 使用这些方法中的两种以上。 0097 另外, 对本发明粘合剂中的聚合物的粒子结构无特殊限定。 例如, 可以使用包括通 过种子聚合制得的核 - 壳结构的复合聚合物粒子的聚合物乳液。种子聚合法例如可以使用 分散、 乳化系化学 ( 发行 : 工学图书 ( 株 ) 中记载的方法。具体地, 向分散有上述方法制 得的种子粒子的体系中添加单体、 引发剂、 乳化剂, 使核粒子生长的方法, 上述方法可以重 复 1 次以上。 0098 在种子聚合中, 可以采用使用了本发明的聚合物或公知的聚合物的粒子。作为公 知的聚合物, 可列举聚乙烯、 聚丙烯、 聚乙烯醇、 聚苯乙烯、 聚(甲基)丙烯酸酯。
36、以及聚醚等, 但并不限于此, 可使用其他公知的聚合物。 此外, 也可使用一种均聚物或两种以上的共聚物 或混合体。 0099 作为本发明粘合剂中的聚合物的粒子形状, 除球形以外, 可列举板状、 中空结构、 复合结构、 局域结构、 不倒翁状结构、 短蛸状结构、 山莓状结构等, 在不脱离本发明的范围 内, 可以使用两种以上的结构及组成的粒子。 0100 对本发明中所使用的乳化剂无特殊限定, 可以使用在乳液聚合法中一般使用的非 离子型乳化剂及阴离子型乳化剂等。 作为非离子乳化剂, 例如可列举聚氧乙烯烷基醚、 聚氧 乙烯醇醚、 聚氧乙烯烷基苯基醚、 聚氧乙烯多环苯基醚、 聚氧亚烷基烷基醚、 山梨醇脂肪酸。
37、 酯、 聚氧乙烯脂肪酸酯及聚氧乙烯山梨醇脂肪酸酯等, 作为阴离子型乳化剂, 可列举烷基苯 磺酸盐、 烷基硫酸酯盐、 聚氧乙烯烷基醚硫酸酯盐、 脂肪酸盐等, 这些可以使用一种或两种 以上。作为阴离子型乳化剂的代表例, 可列举十二烷基硫酸钠、 十二烷基苯磺酸钠、 月桂基 硫酸三乙醇胺。 0101 本发明中所使用的乳化剂的用量只要是在乳液聚合法中的一般用量即可。具体 地, 相对加入的单体量, 为 0.01 10 重量的范围, 优选 0.05 5 重量, 进一步优选 说 明 书 CN 104285322 A 10 8/18 页 11 0.05 3 重量。 0102 对本发明中所使用的聚合引发剂无特殊限。
38、定, 可使用在乳液聚合法中一般使用 的聚合引发剂。作为具体例, 可列举以过硫酸钾、 过硫酸钠及过硫酸铵等过硫酸盐为代表 的水溶性聚合引发剂, 以过氧化氢异丙苯、 过氧化氢二异丙基苯为代表的油溶性聚合引发 剂, 过氧化氢、 4-4 - 偶氮双 (4- 氰基戊酸 )、 2-2 - 偶氮双 2(2- 咪唑啉 -2- 基 ) 丙烷、 2-2 - 偶氮双 ( 丙烷 -2- 甲脒 )2-2 - 偶氮双 N(2- 羰基乙基 )-2- 甲基丙酰胺、 2-2 - 偶 氮双 2-1-(2- 羟基乙基 )-2- 咪唑啉 -2- 基 丙烷 、 2-2 - 偶氮双 (1- 亚氨基 -1- 吡咯 烷基 -2- 甲基丙烷 。
39、) 以及 2-2 - 偶氮双 2- 甲基 -N-1,1- 双 ( 羟基甲基 )-2- 羟基乙基 丙酰胺 等偶氮类引发剂, 氧化还原引发剂等。这些聚合引发剂可以使用一种或两种以上 组合使用。 0103 本发明中所使用的聚合引发剂的用量只要是在乳液聚合法中的一般用量即可。 具 体地, 相对加入的单体量, 为 0.01 5 重量的范围, 优选 0.05 3 重量, 进一步优选 0.1 1 重量。 0104 对制备本发明粘合剂时所用的水无特殊限定, 可使用一般用水。 作为其具体例, 可 列举为自来水、 蒸馏水、 离子交换水及超纯水等。其中, 优选为蒸馏水、 离子交换水及超纯 水。 0105 在本发明中。
40、, 可根据需要使用分散剂, 其种类及用量无特殊限定, 可以任意的量自 由使用一般分散剂。作为其具体例, 可列举六偏磷酸钠、 三聚磷酸钠、 焦磷酸钠及聚丙烯酸 钠等。 0106 在本发明中, 可根据需要使用链转移剂。 作为链转移剂的具体例, 可列举正己基硫 醇、 正辛基硫醇、 叔辛基硫醇、 正十二烷基硫醇、 叔十二烷基硫醇、 正十八烷基硫醇等烷基硫 醇, 2,4- 二苯基 -4- 甲基 -1- 戊烯、 2,4- 二苯基 -4- 甲基 -2- 戊烯、 二甲基黄原酸二硫醚、 二异丙基黄原酸二硫醚等黄原酸化合物, 萜品油烯、 二硫化四甲基秋兰姆、 二硫化四乙基秋 兰姆、 一硫化四甲基秋兰姆等秋兰姆类化。
41、合物, 2,6- 二 - 叔丁基 -4- 甲基苯酚、 乙烯化苯 酚等酚类化合物, 烯丙醇等烯丙基化合物, 二氯甲烷、 二溴甲烷、 四溴化碳等卤代烃化合物, - 苄氧基苯乙烯、 - 苄氧基丙烯腈、 - 苄氧基丙烯酰胺等乙烯基醚, 三苯乙烷、 五苯基 乙烷、 丙烯醛、 甲基丙烯醛、 巯基乙酸、 硫代苹果酸、 2- 乙基己基巯基乙酯等, 这些可以使用 一种或两种以上。对这些链转移剂的量无特殊限定, 相对于 100 重量份加入的单体量, 通常 使用 0 5 重量份。 0107 对聚合时间及聚合温度无特殊限定, 可根据使用的聚合引发剂的种类等进行适当 选择, 一般来说聚合温度为 20 100, 聚合时间。
42、为 0.5 100 小时。 0108 此外, 通过上述方法得到的聚合物, 可以根据需要使用碱作为 pH 调整剂来调整 pH。作为碱的具体例子, 可列举碱金属 (Li、 Na、 K、 Rb、 Cs) 氢氧化物、 氨、 无机铵化合物、 有 机胺化合物等。pH 范围为 pH1 11, 优选 pH2 11, 进一步优选 pH2 10, 例如 pH3 10, 特别是 pH5 9 的范围。 0109 本发明的粘合剂一般可以是含有聚合物和水的粘合剂组合物, 特别是聚合物分散 在水中的粘合剂组合物。本发明的粘合剂组合物中的上述聚合物的含量 ( 固体成分浓度 ) 为 0.2 80 重量, 优选为 0.5 70 。
43、重量, 进一步优选为 0.5 60 重量。 0110 本发明的粘合剂中的上述聚合物的粒子直径可以通过动态光散射法、 透射电子显 说 明 书 CN 104285322 A 11 9/18 页 12 微镜法或光学显微镜法等进行测定。 通过由使用动态光散射法得到的散射强度算出的平均 粒径为 0.001m 1m, 优选 0.001m 0.500m。作为具体的测定装置。可列举为思 百吉 (Spectris) 制造的 zetasizer-nano 等。 0111 电池电极用浆液的调整方法 0112 作为使用了本发明粘合剂的电池电极用浆液的调整方法, 无特殊限定, 将本发明 的粘合剂、 活性物质、 导电助剂。
44、、 水、 根据需要的增稠剂等, 使用通常的搅拌机、 分散机、 混炼 机、 行星型球磨机、 均质器等进行分散即可。为了提高分散效率, 可以在不对材料造成影响 的范围内进行加温。 0113 电池用电极的制造方法 0114 对电池用电极的制造方法无特殊限定, 可以使用一般的方法。 例如, 将由正极活性 物质或负极活性物质、 导电助剂、 粘合剂、 水、 根据需要的增稠剂等组成的糊液 ( 涂布液 ), 通过刮刀法或丝网法, 以适当的厚度均匀地涂布在集电体表面上。 0115 例如在刮刀法中, 将负极活性物质粉末或正极活性物质粉末、 导电助剂、 粘合剂等 分散于水中使其成为浆液状, 将其涂布在金属电极基板上。
45、后, 通过具有规定缝隙宽度的刀 片使其均匀成适当的厚度。电极在涂布活性物质后, 为了去除多余的水或有机溶剂, 例如, 通过 100的热风或 80真空状态进行干燥。干燥后的电极通过冲压装置冲压成型, 由此 制造电极材料。可以在冲压后再次实施热处理去除水、 溶剂、 乳化剂等。 0116 正极材料可以与例如作为电极材料基板的金属电极基板、 金属电极基板上的正极 活性物质以及电解质层之间进行良好的离子授受, 且由导电助剂和用于将正极活性物质固 定于金属基板的粘合剂构成。金属电极基板例如可以使用铝, 但并不限于此, 也可以是镍、 不锈钢、 金、 铂、 钛等。 0117 本发明中使用的正极活性物质为由 L。
46、iMO2、 LiM2O4、 Li2MO3、 LiMEO4的任意组合构成 的含有锂金属的复合氧化物粉末。在这里, 式中的 M 主要由过渡金属构成, 含有 Co、 Mn、 Ni、 Cr、 Fe、 Ti 中的至少一种。M 由过渡金属构成, 但除过渡金属以外也可以添加 Al、 Ga、 Ge、 Sn、 Pb、 Sb、 Bi、 Si、 P、 B 等。E 含有 P、 Si 中的至少一种。正极活性物质的粒子直径优选 50m 以下, 进一步优选为 20m 以下。这些活性物质具有 3V(vs.Li/Li+) 以上的电动势。 0118 作为正极活性物质的具体例, 可列举为钴酸锂、 镍酸锂、 镍 / 锰 / 钴酸锂 。
47、( 三元 素 )、 尖晶石型锰酸锂、 磷酸铁锂等。 0119 负极材料可以与例如将作为电极材料基板的金属电极基板、 金属电极基板上的负 极活性物质以及电解质层之间进行良好的离子授受, 且由导电助剂和用于将负极活性物质 固定于金属基板的粘合剂构成。 该情况下的金属电极基板例如可以使用铜, 但并不限于此, 也可以是镍、 不锈钢, 金、 铂、 钛等。 0120 作为本发明使用的负极活性物质, 为具有可吸收和释放锂离子的结构 ( 多孔结 构 ) 的碳材料 ( 天然石墨、 人造石墨、 无定形碳等 )、 或可吸收和释放锂离子的锂、 铝类化合 物、 锡类化合物、 硅类化合物、 钛类化合物等金属构成的粉末。粒子直径优选为 10nm 以上 100m 以下, 进一步优选为 20nm 以上 20m 以下。此外, 可以作为金属与碳材料之间的混 合活性物质。此外, 负极活性物质的气孔率希望在 70左右 0121 作为导电助剂, 具体可列举石墨、 炉黑、 乙炔黑、 导电炭黑等导电性碳黑或金属粉 末等。这些导电助剂可使用其中一种或两种以上。 说 明 书 CN 104285322 A 12 10/18 页 13 0122 作为增稠剂, 可列举羧甲基纤维素、 甲基纤维素、 羟甲基纤维素、 乙基纤维素及它 们的钠盐、 铵盐、 聚乙烯醇、 聚丙烯酸盐等。这些增稠剂可以使用一种或两种以上。 0123 以下的电池的制造法。