特許ウォッチ

公開番号2025017492
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-06
出願番号2023120555
出願日2023-07-25
発明の名称リチウム二次電池の電極用結着剤、電極用結着剤組成物、負極、及びリチウム二次電池
出願人第一工業製薬株式会社
代理人弁理士法人蔦田特許事務所
主分類H01M 4/62 20060101AFI20250130BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】充放電による内部抵抗の上昇を抑えることができるリチウム二次電池の電極用結着剤を提供する。
【解決手段】実施形態に係るリチウム二次電池の電極用結着剤は、(A)ジフェニルメタンジイソシアネート及びその変性体からなる群から選択される少なくとも1種を含むポリイソシアネート成分、(B)水添ポリブタジエンポリオールを含むポリオール成分、(C)活性水素基含有カルボン酸、及び、(D)鎖伸長剤としての水を反応させて得られるポリウレタンの塩の水分散体を含み、上記ポリウレタンの塩はアミン系鎖伸長剤由来の構造を実質的に含まない。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
（Ａ）ジフェニルメタンジイソシアネート及びその変性体からなる群から選択される少なくとも１種を含むポリイソシアネート成分、（Ｂ）水添ポリブタジエンポリオールを含むポリオール成分、（Ｃ）活性水素基含有カルボン酸、及び、（Ｄ）鎖伸長剤としての水を反応させて得られるポリウレタンの塩の水分散体を含み、前記ポリウレタンの塩はアミン系鎖伸長剤由来の構造を含まないか、含むとしても含有量が０．０１ｍｏｌ／ｋｇ未満である、リチウム二次電池の電極用結着剤。
続きを表示（約 820 文字）【請求項２】
前記活性水素基含有カルボン酸が、２個のヒドロキシ基を有する脂肪族カルボン酸を含む、請求項１に記載のリチウム二次電池の電極用結着剤。
【請求項３】
前記ポリオール成分が、分子量５００以下の３官能以上のポリオールを更に含む、請求項１に記載のリチウム二次電池の電極用結着剤。
【請求項４】
前記ポリウレタンの酸価が８～３５ｍｇＫＯＨ／ｇである、請求項１に記載のリチウム二次電池の電極用結着剤。
【請求項５】
前記ポリウレタンの塩がアルカリ金属塩である、請求項１に記載のリチウム二次電池の電極用結着剤。
【請求項６】
負極活物質としてＳｉＯ、ＳｉＣ、Ｓｉ及びこれらにリチウムイオンをプレドープしたものからなる群から選択される少なくとも１種を含むリチウム二次電池の負極用である、請求項１に記載のリチウム二次電池の電極用結着剤。
【請求項７】
（Ａ）ジフェニルメタンジイソシアネート及びその変性体からなる群から選択される少なくとも１種を含むポリイソシアネート成分、（Ｂ）水添ポリブタジエンポリオールを含むポリオール成分、（Ｃ）活性水素基含有カルボン酸、及び、（Ｄ）鎖伸長剤としての水を反応させて得られ、アミン系鎖伸長剤由来の構造を含まないか、含むとしても含有量が０．０１ｍｏｌ／ｋｇ未満であるポリウレタンの塩、
導電剤、並びに、
水を含む、リチウム二次電池の電極用結着剤組成物。
【請求項８】
請求項１に記載の電極用結着剤又は請求項７に記載の電極用結着剤組成物の固形分と、
ＳｉＯ、ＳｉＣ、Ｓｉ及びこれらにリチウムイオンをプレドープしたものからなる群から選択される少なくとも１種を含む負極活物質と、
を含む、リチウム二次電池の負極。
【請求項９】
請求項８に記載の負極を備えるリチウム二次電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、リチウム二次電池の電極用結着剤、電極用結着剤組成物、負極、及びリチウム二次電池に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウム二次電池は、リチウムイオン二次電池とも称され、高電圧、高エネルギー密度の蓄電デバイスとして、例えば電子機器の駆動用電源に用いられている。リチウム二次電池の電極は、通常、電極活物質、導電剤及び結着剤の混合物を集電体表面へ塗布・乾燥することにより製造される。結着剤は、電極活物質と集電体との間に接着力を付与するために用いられる。そのため、結着剤がリチウム二次電池の特性に与える影響は大きい。
【０００３】
リチウム二次電池の電極用結着剤として、特許文献１には、脂肪族ポリイソシアネート及び脂環式ポリイソシアネートの少なくとも一方、水添ポリブタジエンポリオール、１個以上の活性水素基を有するカルボン酸、及び鎖伸長剤を反応させて得られるポリウレタンのナトリウム塩の水分散体を含むものが開示されている。特許文献１によれば、これにより、充放電による電極の膨張を低減して、充放電サイクル特性の向上が図られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第７１６１０７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば負極活物質としてＳｉＯ等のシリコン系活物質を用いた場合、充放電により内部抵抗が上昇し、充放電サイクル特性の低下につながる。そのため、充放電による内部抵抗の上昇を抑えることができる電極用結着剤が求められる。
【０００６】
上記特許文献１には、上記ポリウレタンの水分散体を構成する成分として水添ポリブタジエンポリオール及び活性水素基含有カルボン酸を用いることは開示されているが、ポリイソシアネートとして脂肪族又は脂環式ポリイソシアネートが用いられ、またアミン系鎖伸長剤で鎖伸長されている。そのため、ジフェニルメタンジイソシアネート及び／又はその変性体を水添ポリブタジエンポリオールとともに用い、水で鎖伸長させてなるポリウレタンの水分散体については、特許文献１には記載されていない。
【０００７】
本発明の実施形態は、充放電による内部抵抗の上昇を抑えることができるリチウム二次電池の電極用結着剤を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は以下に示される実施形態を含む。
［１］（Ａ）ジフェニルメタンジイソシアネート及びその変性体からなる群から選択される少なくとも１種を含むポリイソシアネート成分、（Ｂ）水添ポリブタジエンポリオールを含むポリオール成分、（Ｃ）活性水素基含有カルボン酸、及び、（Ｄ）鎖伸長剤としての水を反応させて得られるポリウレタンの塩の水分散体を含み、前記ポリウレタンの塩はアミン系鎖伸長剤由来の構造を含まないか、含むとしても含有量が０．０１ｍｏｌ／ｋｇ未満である、リチウム二次電池の電極用結着剤。
［２］前記活性水素基含有カルボン酸が、２個のヒドロキシ基を有する脂肪族カルボン酸を含む、［１］に記載のリチウム二次電池の電極用結着剤。
［３］前記ポリオール成分が、分子量５００以下の３官能以上のポリオールを更に含む、［１］又は［２］に記載のリチウム二次電池の電極用結着剤。
［４］前記ポリウレタンの酸価が８～３５ｍｇＫＯＨ／ｇである、［１］～［３］のいずれか１項に記載のリチウム二次電池の電極用結着剤。
［５］前記ポリウレタンの塩がアルカリ金属塩である、［１］～［４］のいずれか１項に記載のリチウム二次電池の電極用結着剤。
［６］負極活物質としてＳｉＯ、ＳｉＣ、Ｓｉ及びこれらにリチウムイオンをプレドープしたものからなる群から選択される少なくとも１種を含むリチウム二次電池の負極用である、［１］～［５］のいずれか１項に記載のリチウム二次電池の電極用結着剤。
【０００９】
［７］（Ａ）ジフェニルメタンジイソシアネート及びその変性体からなる群から選択される少なくとも１種を含むポリイソシアネート成分、（Ｂ）水添ポリブタジエンポリオールを含むポリオール成分、（Ｃ）活性水素基含有カルボン酸、及び、（Ｄ）鎖伸長剤としての水を反応させて得られ、アミン系鎖伸長剤由来の構造を含まないか、含むとしても含有量が０．０１ｍｏｌ／ｋｇ未満であるポリウレタンの塩、導電剤、並びに、水を含む、リチウム二次電池の電極用結着剤組成物。
［８］［１］～［６］のいずれか１項に記載の電極用結着剤又は［７］に記載の電極用結着剤組成物の固形分と、ＳｉＯ、ＳｉＣ、Ｓｉ及びこれらにリチウムイオンをプレドープしたものからなる群から選択される少なくとも１種を含む負極活物質と、を含む、リチウム二次電池の負極。
［９］［８］に記載の負極を備えるリチウム二次電池。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の実施形態によれば、リチウム二次電池の充放電による内部抵抗の上昇を抑えることができる。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許