電化學元件功能層用組合物、電化學元件用層疊體以及電化學元件的制作方法

本發明涉及電化學元件功能層用組合物、電化學元件用層疊體以及電化學元件。

背景技術：

1、鋰離子二次電池、雙電層電容器等電化學元件具有小型、輕質且能量密度高、進而能夠反復充放電的特性，已在廣泛的用途中使用。

2、在此，例如鋰離子二次電池通常具有正極、負極以及將正極與負極隔離而防止正極與負極之間的短路的間隔件等電池構件。

3、在鋰離子二次電池等電化學元件中，使用著具有以提高構成構件的耐熱性為目的的耐熱層、以提高構成構件間的黏合性為目的的黏合層等功能層的構成構件。具體而言，在將電極復合材料層設置于集流體上而成的電極基材上進一步形成功能層而成的電極、在間隔件基材上形成功能層而成的間隔件作為電池構件使用。這樣的功能層通過將二次電池功能層用組合物涂敷在間隔件基材等基材上并將基材上的涂膜干燥而形成。而且，近年來，以鋰離子二次電池等電化學元件的進一步的高性能化為目的，正在研究功能層的進一步改良。具體而言，在例如專利文獻1～3中，提出了包含粒徑不同的兩種顆粒狀聚合物的功能層的方案。根據專利文獻1～3報告了在兩種顆粒狀聚合物中，粒徑大的第一顆粒狀聚合物能夠作為用于經由功能層將構成構件彼此黏合的黏合顆粒發揮功能，粒徑小的第二顆粒狀聚合物能夠作為用于將功能層所包含的第一顆粒狀聚合物和非導電性耐熱顆粒等成分彼此黏結以防止脫落的黏結材料發揮功能。

4、現有技術文獻

5、專利文獻

6、專利文獻1：國際公開第2020/175292號；

7、專利文獻2：國際公開第2020/246394號；

8、專利文獻3：國際公開第2021/085144號。

技術實現思路

1、發明要解決的問題

2、然而，上述現有技術的功能層在黏合性方面依然存在改善的余地。另外，作為功能層所要求的黏合性，可舉出例如電解液浸漬前的黏合性(以下，有時稱為“干黏合性”)以及電解液浸漬后的黏合性(以下，有時稱為“濕黏合性”)等。

3、因此，本發明的目的在于提供一種能夠形成黏合性優異的功能層的電化學元件功能層用組合物。

4、此外，本發明的目的在于提供具有使用該電化學元件功能層用組合物而成的功能層的電化學元件用層疊體、以及具有該電化學元件用層疊體的電化學元件。

5、用于解決問題的方案

6、本發明人為了實現上述目的而進行了深入研究。然后，本發明人新發現，如果使用包含顆粒狀聚合物(x)和具有比顆粒狀聚合物(x)的體積平均粒徑小的體積平均粒徑的顆粒狀聚合物(y)、且顆粒狀聚合物(x)和顆粒狀聚合物(y)中的一者含有規定的反應性單體單元a、另一者含有規定的反應性單體單元b的功能層用組合物，則能夠形成黏合性優異的功能層，從而完成了本發明。

7、即，本發明的目的在于有利地解決上述問題，本發明為[1]一種電化學元件功能層用組合物，其包含顆粒狀聚合物(x)和顆粒狀聚合物(y)，上述顆粒狀聚合物(y)的體積平均粒徑比上述顆粒狀聚合物(x)的體積平均粒徑小，上述顆粒狀聚合物(x)和上述顆粒狀聚合物(y)中，一者含有反應性單體單元a，另一者含有反應性單體單元b，上述反應性單體單元a為含環氧基單體單元或含羥基單體單元，在上述反應性單體單元a為含環氧基單體單元的情況下，上述反應性單體單元b含有選自含(甲基)丙烯酰胺基單體單元、酸酐單體單元、含磺酸基單體單元、含磷酸基單體單元和含氨基單體單元中的至少一種，在上述反應性單體單元a為含羥基單體單元的情況下，上述反應性單體單元b含有選自含(甲基)丙烯酰胺基單體單元、含羧酸基單體單元、酸酐單體單元、含磺酸基單體單元、含磷酸基單體單元和含環氧基單體單元中的至少一種。

8、如果像這樣使用包含顆粒狀聚合物(x)和具有比顆粒狀聚合物(x)的體積平均粒徑小的體積平均粒徑的顆粒狀聚合物(y)、且顆粒狀聚合物(x)和顆粒狀聚合物(y)中的一者含有上述規定的反應性單體單元a、另一者含有上述規定的反應性單體單元b的功能層用組合物，則能夠形成黏合性優異的功能層。

9、另外，在本發明中，只要沒有另外說明，聚合物“含有單體單元”意為“在使用該單體得到的聚合物中包含來自該單體的結構單元”。

10、此外，在本發明中，“(甲基)丙烯酰胺”意為丙烯酰胺和/或甲基丙烯酰胺。

11、在本發明中，就顆粒狀聚合物(x)和顆粒狀聚合物(y)中的一者的顆粒狀聚合物所含有的“含環氧基單體單元”而言，在另一者的顆粒狀聚合物不含有作為反應性單體單元a的含羥基單體單元的情況下，作為“反應性單體單元a”來處理，在另一者的顆粒狀聚合物含有作為反應性單體單元a的含羥基單體單元的情況下，作為“反應性單體單元b”來處理。

12、在本發明中，顆粒狀聚合物(x)和(y)的體積平均粒徑能夠使用本說明書的實施例中記載的方法進行測定。而且，關于功能層用組合物包含顆粒狀聚合物(x)和具有比顆粒狀聚合物(x)的體積平均粒徑小的體積平均粒徑的顆粒狀聚合物(y)這一情況能夠通過例如在利用激光衍射法測定的粒徑分布(體積基準)中觀測到與粒徑大的一側的顆粒狀聚合物(x)對應的峰和與粒徑小的一側的顆粒狀聚合物(y)對應的峰來判斷。

13、[2]在上述[1]的電化學元件功能層用組合物中，優選上述顆粒狀聚合物(x)的體積平均粒徑為1μm以上且10μm以下。

14、如果顆粒狀聚合物(x)的體積平均粒徑在上述規定的范圍內，則能夠進一步提高使用功能層用組合物形成的功能層的黏合性，并且能夠提高該功能層的耐熱性。

15、[3]在上述[1]或[2]的電化學元件功能層用組合物中，優選上述顆粒狀聚合物(x)含有選自芳香族單乙烯基單體單元、(甲基)丙烯酸環烷基酯單體單元和(甲基)丙烯酸烷基酯單體單元中的至少一種。

16、需要說明的是，在本發明中，“(甲基)丙烯酸烷基酯”中不包含“(甲基)丙烯酸環烷基酯”。即，(甲基)丙烯酸烷基酯所具有的“烷基”意為鏈狀(直鏈狀或支鏈狀)的飽和烴基，作為(甲基)丙烯酸環烷基酯所具有的環狀的飽和烴基的“環烷基”不包含在“烷基”中。

17、[4]在上述[1]～[3]中任一項的電化學元件功能層用組合物中，優選上述顆粒狀聚合物(y)含有芳香族單乙烯基單體單元和(甲基)丙烯酸烷基酯單體單元中的至少一者。

18、[5]在上述[1]～[4]中任一項的電化學元件功能層用組合物中，優選上述顆粒狀聚合物(y)的含量相對于100質量份的上述顆粒狀聚合物(x)為10質量份以上且200質量份以下。

19、如果顆粒狀聚合物(y)的含量在上述規定的范圍內，則能夠進一步提高使用功能層用組合物形成的功能層的黏合性，并且，能夠充分確保該功能層中的成分間的空隙而提高該功能層的透氣度，提高離子傳導性，由此能夠提高具有該功能層的電化學元件的輸出特性。

20、[6]上述[1]～[5]中任一項的電化學元件功能層用組合物優選進一步包含非導電性耐熱顆粒。

21、如果功能層用組合物進一步包含非導電性耐熱顆粒，則能夠使用功能層用組合物來提高功能層的耐熱性。

22、[7]在上述[6]的電化學元件功能層用組合物中，優選上述顆粒狀聚合物(y)的含量相對于100質量份的上述非導電性耐熱顆粒為0.5質量份以上且6質量份以下。

23、如果顆粒狀聚合物(y)的含量在上述規定的范圍內，則能夠進一步提高使用功能層用組合物形成的功能層的黏合性，并且，能夠充分確保該功能層中的成分間的空隙而提高該功能層的透氣度，提高離子傳導性，由此能夠提高具有該功能層的電化學元件的輸出特性。

24、此外，本發明的目的在于有利地解決上述問題，本發明為[8]一種電化學元件用層疊體，其具有基材和形成在上述基材上的電化學元件用功能層，上述電化學元件用功能層使用上述[1]～[7]中任一項的電化學元件功能層用組合物而成。

25、如果是這樣的電化學元件用層疊體，則能夠提高具有該電化學元件用層疊體的電化學元件的電化學特性(例如循環特性和輸出特性等)。

26、[9]在上述[8]的電化學元件用層疊體中，優選上述顆粒狀聚合物(x)的體積平均粒徑相對于由非導電性耐熱顆粒形成的非導電性耐熱顆粒層的厚度的比為0.8以上且10以下。

27、另外，在本發明中，非導電性耐熱顆粒層的厚度能夠使用本說明書的實施例中記載的方法進行測定。

28、而且，本發明的目的在于有利地解決上述問題，本發明為[10]一種電化學元件，其具有上述[8]或[9]的電化學元件用層疊體。

29、如果是這樣的電化學元件，則能夠發揮優異的電化學特性(例如循環特性和輸出特性等)。

30、發明效果

31、根據本發明，能夠提供一種能夠形成黏合性優異的功能層的電化學元件功能層用組合物。

32、此外，根據本發明，能夠提供具有使用該電化學元件功能層用組合物而成的功能層的電化學元件用層疊體、以及具有該電化學元件用層疊體的電化學元件。