电池电极用粘合剂、以及使用了该粘合剂的电极及电池的制作方法
【专利摘要】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。
【专利说明】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-甲基吡咯烷酮用于分散溶剂的聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯用作粘合 齐!J，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、共辄二烯、（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（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，弓丨 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
[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11-025989
[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 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]
【权利要求】
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（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⑴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⑶为 下述式所示的化合物，
式中，Rn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，
式中，R31为氢或甲基。
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⑶为0. 5?60重量份、结构单元（C)为0?200重量份、结构单元⑶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. -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。
【文档编号】H01M4/62GK104285322SQ201380024029
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2013年5月28日 优先权日:2012年5月31日
【发明者】松尾孝, 矢野伦之, 三木康史, 三浦克人 申请人:大曹株式会社