非水电解质二次电池的利记博彩app_3

文档序号:9439284阅读:来源:国知局
物(PFA)、乙締?四氣乙締共聚物巧T阳)、 聚氯S氣乙締(PCTFE)、乙締?氯S氣乙締共聚物巧CTFE)、聚氣乙締(PV巧等氣树脂、偏二 氣乙締-六氣丙締系氣橡胶(VDF-HFP系氣橡胶)、偏二氣乙締-六氣丙締-四氣乙締系氣 橡胶(VDF-HFP-TFE系氣橡胶)、偏二氣乙締-五氣丙締系氣橡胶(VDF-PFP系氣橡胶)、偏 二氣乙締-五氣丙締-四氣乙締系氣橡胶(VDF-PFP-TFE系氣橡胶)、偏二氣乙締-全氣甲 基乙締基酸-四氣乙締系氣橡胶(VDF-PFMVE-TFE系氣橡胶)、偏二氣乙締-氯立氣乙締系 氣橡胶(VDF-CTFE系氣橡胶)等偏二氣乙締系氣橡胶、环氧树脂等。运些粘结剂可W单独 使用,也可W组合使用2种W上。
[0061] 正极活性物质层中所含的粘结剂量只要是能够将活性物质粘结的量,就没有特别 限定,相对于活性物质层,优选为0. 5~15重量%,更优选为I~10重量%。
[0062] 正极活性物质层根据需要进一步含有导电助剂、电解质(聚合物基质、离子传导 性聚合物、电解液等)、用于提高离子传导性的裡盐等其它添加剂。
[0063] 导电助剂是指为了提高正极活性物质层或负极活性物质层的导电性而配混的添 加物。作为导电助剂,可W举出科琴黑、乙烘黑等炭黑、石墨、碳纤维等碳材料。活性物质层 含有导电助剂时,有效地形成活性物质层的内部的电子网络,能有助于电池的功率特性的 提局。
[0064] 作为电解质盐(裡盐),可W举出Li(CzFsSOz)2N、LiPFe、LiBF*、LiCl〇4、LiAsFe、 LiCFsSOs等。
[0065] 作为离子传导性聚合物,可W举出例如聚环氧乙烧(阳0)系和聚环氧丙烷(PPO) 系的聚合物。
[0066] 正极活性物质层和后述负极活性物质层中所含的成分的配混比没有特别限定。对 于配混比,可W通过适当参照关于裡离子二次电池的公知的知识来进行调节。对于各活性 物质层的厚度,也没有特别限制,可W适当参照关于电池的现有公知的知识。若列举一例, 则各活性物质层的厚度为2~100ym左右。
[0067] [负极活性物质层]
[0068] 负极活性物质层包含活性物质,根据需要进一步含有导电助剂、粘结剂、电解质 (聚合物基质、离子传导性聚合物、电解液等)、用于提高离子传导性的裡盐等其它添加剂。 关于导电助剂、粘结剂、电解质(聚合物基质、离子传导性聚合物、电解液等)、用于提高离 子传导性的裡盐等其它添加剂,与上述正极活性物质层的栏中叙述过的物质相同。
[0069] 作为负极活性物质,例如可W举出石墨(graphite)、软碳、硬碳等碳材料、裡-过 渡金属复合氧化物(例如LiJie〇i2)、金属材料、裡合金系负极材料等。根据情况,可W组合 使用2种W上的负极活性物质。从容量、功率特性的观点出发,优选使用碳材料或裡-过渡 金属复合氧化物作为负极活性物质。需要说明的是,当然也可W使用上述W外的负极活性 物质。
[0070] 负极活性物质的平均粒径没有特别限制,从高功率化的观点出发,优选为1~ 100Jim、更优选为1~20Jim。
[0071] 负极活性物质层中,优选至少包含水系粘结剂。水系粘结剂的粘结力高。另外,作 为原料的水的供应容易,此外,干燥时产生的是水蒸气,因此具有下述优点:能够显著抑制 对生产线的设备投资,能够实现环境负荷的减少。
[0072] 水系粘结剂是指W水作为溶剂或分散介质的粘结剂,具体而言,相当于热塑性树 月旨、具有橡胶弹性的聚合物、水溶性高分子等、或它们的混合物。此处,W水作为分散介质的 粘结剂包括表现为胶乳或乳液的全部种类,是指与水发生乳化或悬浮在水中的聚合物,例 如可W举出在自乳化那样的体系中进行乳液聚合而得到的聚合物胶乳类。
[0073] 作为水系粘结剂,具体而言,可W举出苯乙締系高分子(苯乙締-下二締橡胶、苯 乙締-乙酸乙締醋共聚物、苯乙締-丙締酸类共聚物等)、丙締腊-下二締橡胶、甲基丙締酸 甲醋-下二締橡胶、(甲基)丙締酸类高分子(聚丙締酸乙醋、聚甲基丙締酸乙醋、聚丙締酸 丙醋、聚甲基丙締酸甲醋(甲基丙締酸甲醋橡胶)、聚甲基丙締酸丙醋、聚丙締酸异丙醋、聚 甲基丙締酸异丙醋、聚丙締酸下醋、聚甲基丙締酸下醋、聚丙締酸己醋、聚甲基丙締酸己醋、 聚丙締酸乙基己醋、聚甲基丙締酸乙基己醋、聚丙締酸月桂醋、聚甲基丙締酸月桂醋等)、聚 四氣乙締、聚乙締、聚丙締、乙締-丙締共聚物、聚T二締、T基橡胶、氣橡胶、聚环氧乙烧、 聚环氧氯丙烷、聚憐腊、聚丙締腊、聚苯乙締、乙締-丙締-二締共聚物、聚乙締基化晚、氯横 化聚乙締、聚醋树脂、酪醒树脂、环氧树脂;聚乙締醇(平均聚合度优选为200~4000,更优 选为1000~3000,皂化度优选为80摩尔% ^上,更优选为90摩尔% ^上)及其改性体(乙 締/乙酸乙締醋=2/98~30/70摩尔比的共聚物的乙酸乙締醋单元中的1~80摩尔%皂 化物、聚乙締醇的1~50摩尔%部分缩醒化物等)、淀粉及其改性体(氧化淀粉、憐酸醋化 淀粉、阳离子化淀粉等)、纤维素衍生物(簇甲基纤维素、甲基纤维素、径丙基纤维素、径乙 基纤维素、及它们的盐等)、聚乙締基化咯烧酬、聚丙締酸(盐)、聚乙二醇、(甲基)丙締酷 胺和/或(甲基)丙締酸盐的共聚物[(甲基)丙締酷胺聚合物、(甲基)丙締酷胺-(甲 基)丙締酸盐共聚物、(甲基)丙締酸烷基(碳数1~4)醋-(甲基)丙締酸盐共聚物等]、 苯乙締-马来酸盐共聚物、聚丙締酷胺的曼尼希改性体、甲醒缩合型树脂(尿素-甲醒树 月旨、=聚氯胺-甲醒树脂等)、聚酷胺多胺或二烷基胺-环氧氯丙烷共聚物、聚乙締亚胺、酪 蛋白、大豆蛋白、合成蛋白、W及甘露半乳聚糖衍生物等水溶性高分子等。运些水系粘结剂 可W单独使用1种,也可W组合使用2种W上。
[0074] 从粘结性的观点出发,上述水系粘结剂优选包含选自由苯乙締-下二締橡胶、丙 締腊-下二締橡胶、甲基丙締酸甲醋-下二締橡胶、及甲基丙締酸甲醋橡胶组成的组中的至 少1种橡胶系粘结剂。进而,从粘结性良好的方面出发,水系粘结剂优选包含苯乙締-下二 締橡胶。
[0075] 使用苯乙締-下二締橡胶作为水系粘结剂时,从涂覆性提高的观点出发,优选组 合使用上述水溶性高分子。作为适合与苯乙締-下二締橡胶组合使用的水溶性高分子, 可W举出聚乙締醇及其改性体、淀粉及其改性体、纤维素衍生物(簇甲基纤维素、甲基纤维 素、径乙基纤维素、及它们的盐等)、聚乙締基化咯烧酬、聚丙締酸(盐)、或聚乙二醇。其中, 作为粘结剂,优选组合苯乙締-下二締橡胶和簇甲基纤维素(盐)。苯乙締-下二締橡胶和 水溶性高分子的含有重量比没有特别限制,优选苯乙締-下二締橡胶:水溶性高分子=1 : 0. 1~10,更优选为0. 5~2。
[0076] 负极活性物质层所使用的粘结剂中,水系粘结剂的含量优选为80~100重量%, 优选为90~100重量%,优选为100重量%。
[0077] 需要说明的是,负极活性物质层的单位面积重量(单面涂覆量)没有特别限制,从 充分发挥本发明的效果的观点出发,优选为7. 4~9. 2mg/cm2、更优选为7. 8~8. 3mg/cm2。
[0078] [隔膜(电解质层)]
[0079] 隔膜具有保持电解质而确保正极和负极之间的裡离子传导性的功能、W及作为正 极和负极之间的分隔壁的功能。
[0080] 作为隔膜的形态,例如可W举出由吸收保持上述电解质的聚合物和/或纤维形成 的多孔性片的隔膜、无纺布隔膜等。
[0081] 作为由聚合物和/或纤维形成的多孔性片的隔膜,例如可W使用微多孔质(微多 孔膜)。作为由该聚合物和/或纤维形成的多孔性片的具体的形态,例如可W举出由下述物 质形成的微多孔质(微多孔膜)隔膜:聚乙締(P巧、聚丙締(P巧等聚締控;层叠多层上述 聚締控而得到的层叠体(例如制成PP/PE/PP的3层结构的层叠体等)、聚酷亚胺、芳绝、聚 偏二氣乙締-六氣丙締(PVdF-HF巧等控系树脂、玻璃纤维等。
[0082] 作为微多孔质(微多孔膜)隔膜的厚度,根据使用用途而异,因此不能一概地规 定。若示出1例,则在电动汽车巧V)、混合动力电动汽车化EV)、燃料电池汽车(FCV)等的发 动机驱动用二次电池等用途中,理想的是,单层或多层且为4~60ym。前述微多孔质(微 多孔膜)隔膜的微细孔径最大为1ymW下(通常为几十nm左右的孔径)是理想的。
[0083] 作为无纺布隔膜,单独或混合使用棉、人造丝、醋酸醋、尼龙、聚醋;PP、PE等聚締 控;聚酷亚胺、芳绝等现有公知的物质。另外,关于无纺布的体积密度,只要能够利用浸渗的 高分子凝胶电解质而得到充分的电池特性,就没有特别限制。进而,无纺布隔膜的厚度只要 与电解质层相同即可,优选为5~200ym,特别优选为10~IOOiim。
[0084] 另外,如上所述,隔膜包含电解质。作为电解质,只要能够发挥上述功能即可,没有 特别限制,可W使用液体电解质或凝胶聚合物电解质。通过使用凝胶聚合物电解质,能够实 现电极间距离的稳定化,抑制极化的产生,耐久性(循环特性)提高。
[0085] 液体电解质具有作为裡离子的载体的功能。构成电解液层的液体电解质具有下述 形态:作为增塑剂的有机溶剂中溶解有作为支持盐的裡盐。作为使用的有机溶剂,例如可 W例示出碳酸亚乙醋巧C)、碳酸亚丙醋(PC)、碳酸二甲醋值MC)、碳酸二乙醋值EC)、碳酸甲 乙醋等碳酸醋类。另外,作为裡盐,同样可采用Li (CF3S02)2N、Li (C2FsS〇2)2N、LiPFe、LiBF4、 LiCl〇4、LiAsFe、LiTaFe、LiCFsSOs等能够添加到电极的活性物质层中的化合物。液体电解质 可W进一步含有除上述成分W外的添加剂。作为运样的化合物的具体例,例如可W举出碳 酸亚乙締醋、碳酸甲基亚乙締醋、碳酸二甲基亚乙締醋、碳酸苯基亚乙締醋、碳酸二苯基亚 乙締醋、碳酸乙基亚乙締醋、碳酸二乙基亚乙締醋、碳酸乙締基亚乙醋、碳酸1,2-二乙締基 亚乙醋、碳酸1-甲基-1-乙締基亚乙醋、碳酸1-甲基-2-乙締基亚乙醋、碳酸1-乙基-1-乙 締基亚乙醋、碳酸1-乙基-2-乙締基亚乙醋、碳酸乙締基亚乙締醋、碳酸締丙基亚乙醋、碳 酸乙締氧基甲基亚乙醋、碳酸締丙氧基甲基亚乙醋、碳酸丙締酷氧基甲基亚乙醋、碳酸甲基 丙締酷氧基甲基亚乙醋、碳酸乙烘基亚乙醋、碳酸烘丙基亚乙醋、碳酸乙烘氧基甲基亚乙 醋、碳酸烘丙氧基亚乙醋、碳酸亚甲基亚乙醋、碳酸1,1-二甲基-2-亚甲基亚乙醋等。其 中,优选碳酸亚乙締醋、碳酸甲基亚乙締醋、碳酸乙締基亚乙醋,更优选碳酸亚乙締醋、碳酸 乙締基亚乙醋。运些环式碳酸醋可W仅单独使用1种,也可W组合使用2种W上。
[0086] 凝胶聚合物电解质具有在包含离子传导性聚合物的基质聚合物(主聚合物)中 注入上述液体电解质而形成的结构。通过使用凝胶聚合物电解质作为电解质,电解质不再 有流动性,在遮断各层间的离子传导性变得容易的方面优异。作为用作基质聚合物(主聚 合物)的离子传导性聚合物,例如可W举出聚环氧乙烧(PEO)、聚环氧丙烷(PPO)、聚乙二醇 (PEG)、聚丙締腊(PAN)、聚偏二氣乙締-六氣丙締(PVdF-HEP)、聚(甲基丙締酸甲醋(PMMA) 及它们的共聚物等。
[0087] 凝胶电解质的基质聚合物通过形成交联结构,能够显现优异的机械强度。为了形 成交联结构,可W使用适当的聚合引发剂,对高分子电解质形成用的聚合性聚合物(例如 PE0、PP0)实施热聚合、紫外线聚合、福射线聚合、电子束聚合等聚合处理。
[0088] 另外,作为隔膜,优选为在多孔基体上层叠耐热绝缘层而得到的隔膜(带耐热绝 缘层的隔膜)。耐热绝缘层为包含无机颗粒和粘结剂的陶瓷层。带耐热绝缘
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