[发明专利]锂离子电池用粘合剂及使用该粘合剂的电极和隔膜

说明书

提供高温时的循环寿命特性优异的锂离子电池中使用的非水类的电极或隔膜用粘合剂。一种将纤维素纳米纤维和热塑性氟类树脂复合化而成的锂离子电池用电极或隔膜中的非水类粘合剂，其特征在于，所述纤维素纳米纤维为纤维直径(直径)为0.002μm以上且1μm以下、纤维的长度为0.5μm以上且10mm以下、长径比(纤维素纳米纤维的纤维长度/纤维素纳米纤维的纤维直径)为2以上且100000以下的纤维素。

技术领域

本发明涉及锂离子电池的电极或隔膜中使用的粘合剂、使用该粘合剂的电极和隔膜。

背景技术

二次电池的应用领域从电子设备向汽车、大型蓄电系统等推广，其市场规模有望成长为10兆日元以上的产业。尤其，手机、智能手机、平板型终端等信息通信设备实现了惊人的普及，全世界的普及率超过了30％。

而且，二次电池的应用范围还扩展到以电动汽车(EV)、插电式混合动力电动汽车(PHEV)、混合动力电动汽车(HEV)等为代表的新一代汽车的电源。另外，二次电池以2011年东日本大地震为契机，开始用于家庭用备用电源、自然能量的蓄电、负载均衡化等，二次电池的用途有扩大的趋势。如此，可以说二次电池在节能技术、新能源技术的引入中也是不可欠缺的。

以往，二次电池以镍镉(Ni-Cd)电池、镍氢(Ni-MH)电池等碱性二次电池为主流，但是由于小型、轻量、高电压、无记忆效应的特征，作为非水电解质二次电池的锂离子电池的使用正在增加。锂离子电池包含正极、负极、隔膜、电解液或电解质、电池槽体(电池壳)。

正极、负极等电极包含活性材料、导电助剂、粘合剂和集电器。通常，电极通过如下方式制造：将活性材料、导电助剂、粘合剂一起混合在有机溶剂、水等溶剂中而制成浆料状，将其涂覆在集电器上(对正极而言主要为铝，对负极而言主要为铜、镍)，进行干燥，然后利用辊压等进行压延。

对于正极活性材料而言，主要的钴酸锂(LiCoO₂)、三元类材料(Li(Ni,Co,Mn)O₂)、镍钴铝酸锂(Li(Ni,Co,Al)O₂)等已经作为实用电池的正极材料被广泛普及。最近，对锂过量固溶体类材料(Li₂MnO₃-LiMO₂)、锂硅酸盐类材料(Li₂MSiO₄)等正极材料也在积极地进行研究开发。

LiCoO₂由于能够显示出3.7V(vs.Li/Li⁺)以上的放电电压，有效放电容量能够为约150mAh/g，能够得到稳定的循环寿命特性，因此主要用于移动设备用途。然而，在车载用(EV、PHEV、HEV)、电力储存用等的大型电池中，存在容易大幅受到钴(Co)的市场价格的影响的问题，因此采用减少了Co量的三元类(Li(Ni,Co,Mn)O₂；下面记载为NCM)正极、镍钴铝酸锂(Li(Ni,Co,Al)O₂；下面记载为NCA)正极等。

NCM可以通过改变包含镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)的三种过渡金属元素的摩尔比率来调节充放电特性。