CN103238243B - 电极用粘结剂组合物、电极用浆料、电极、电化学设备以及电极用粘结剂组合物的制造方法及保管方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的电极用粘结剂组合物的特征在于,含有聚合物粒子,凝胶含有率为90~99%,电解液溶胀率为110~400%,所述聚合物粒子含有(A)来源于α,β-不饱和腈化合物的构成单元5~40质量份和(B)来源于不饱和羧酸的构成单元0.3~10质量份并且数均粒径为50~400nm。
Description
技术领域
本发明涉及电极用粘结剂组合物、含有该粘结剂组合物和活性物质的电极用浆料、将该浆料涂布于集电体而成的电极、具备该电极的电化学设备以及该粘结剂组合物的制造方法及保管方法。
背景技术
近年,作为电子装置的驱动用电源需要具有高电压、高能量密度的蓄电设备。尤其期待锂离子二次电池、锂离子电容器作为具有高电压、高能量密度的蓄电设备。
在这种蓄电设备中使用的电极通过将活性物质与电极用粘结剂的混合物在集电体上涂布·干燥而制作。作为这种电极用粘结剂所要求的特性,有提高活性物质彼此的结合能力以及活性物质与集电体的粘接能力(以下,也总括地简称为“粘合性”)、卷绕电极的工序中的耐擦性、在之后的截断等时也不会从涂布得到的电极用组合物层(以下,也简称为“活性物质层”)产生活性物质的微粉等的抗掉粉性(耐粉落ち適性)等。电极用粘结剂通过满足这些要求特性,从而电极的折叠方法、缠卷半径等的设计的自由度变高,能够实现蓄电设备的小型化。此外,可举出使电极用粘结剂所致的电池的内部电阻降低。由此,能够实现良好的充放电特性。
例如,在日本特开2000-299109号公报中,研究了通过控制电极用粘结剂的组成而提高上述特性的技术。另外,在日本特开2010-205722号公报、日本特开2010-3703号公报中,研究了利用具有环氧基、羟基的粘结剂来提高上述特性的技术。并且,在日本特开2010-245035号公报中研究出控制残留杂质的含量的技术。
发明内容
然而,在这种现有的粘结剂组合物中,由于粘结剂自身成为电极的电阻成分,所以难以兼得良好的充放电特性和良好的粘合性。另外,更加难以长期维持良好的充放电特性和良好的粘合性。
进而,由于电极用粘结剂组合物是有机粒子分散于分散溶剂的状态,所以有时因制造后的处理或保管环境的变化而产生凝聚体。这样产生的凝聚体在制作电极时成为短路的原因。进而,使用产生这样的凝聚体的粘结剂组合物而制作成的电化学设备,可能在电极中产生不良情况而引起起火等的问题。因此,迫切期望开发出能制造极少产生上述不良情况的电极的减少异物的新粘结剂。另外,也要求不产生异物的电极粘结剂组合物的保管方法。
因此,本发明的几个方式是通过解决上述课题来提供具有良好的粘合性且能够制作充放电特性优异的电极的电极用粘结剂组合物。进而,提供能够制作可长期维持良好的粘合性和良好的充放电特性的电极的电极用粘结剂组合物。
进而,本发明的另一方式是为了解决上述的现有技术课题而完成的,提供一种能够用作隔离件破损这种不良情况的产生率极小且极难发生起火等问题的安全性高的电化学设备的电极材料的电极用粘结剂组合物。此外,本发明的再一方式是提供一种从提高电极的成品率的观点出发,在保管这样的电极用粘结剂组合物时不产生异物的保管方法。
本发明是用于解决上述课题的至少一部分而完成的,能够以以下方式或者应用例来实现。
[应用例1]
本发明的电极用粘结剂组合物的一个方式,其特征在于,含有聚合物粒子,凝胶含有率为90~99%,电解液溶胀率为110~400%,
所述聚合物粒子含有(A)来源于α,β-不饱和腈化合物的构成单元5~40质量份和(B)来源于不饱和羧酸的构成单元0.3~10质量份,并且数均粒径为50~400nm。
[应用例2]
在应用例1的电极用粘结剂组合物中,上述聚合物粒子还可进一步含有来源于下述通式(1)表示的化合物的构成单元。
(式中,R1为氢原子或者一价的烃基,R2为二价的烃基。)
[应用例3]
在应用例2的电极用粘结剂组合物中,上述通式(1)表示的化合物可以为甲基丙烯酸羟乙酯。
[应用例4]
在应用例1~应用例3中任一个例子的电极用粘结剂组合物中,上述聚合物粒子可进一步含有来源于(C)共轭二烯化合物的构成单元。
[应用例5]
在应用例1~应用例4中任一个例子的电极用粘结剂组合物中,pH可以为6~8。
[应用例6]
在应用例1~应用例5中任一个例子的电极用粘结剂组合物中,用粒子计数器测定时每1mL的粒径20μm以上的粒子数可以为0个。
[应用例7]
本发明的电极用粘结剂组合物的制造方法的一个方式,其特征在于,包括利用过滤处理使用粒子计数器测定时的每1mL的粒径20μm以上的粒子数为0个的工序。
[应用例8]
本发明的电极用浆料的一个方式,其特征在于,含有活性物质和应用例1~应用例6中任一个例子的电极用粘结剂组合物。
[应用例9]
本发明的电极的一个方式,其特征在于,具备集电体和在上述集电体的表面上涂布应用例8的电极用浆料并干燥而形成的活性物质层。
[应用例10]
本发明的电化学设备的一个方式,其特征在于,具备应用例9的电极。
[应用例11]
本发明的电极用粘结剂组合物的保管方法的一个方式,其特征在于,将应用例1~应用例6中任一个例子的电极粘结剂组合物填充到控制在2℃~30℃的温度的容器中,将除上述电极用粘结剂组合物所占的容积以外的空隙部的容积与上述容器的内容积的比率设为1~20%。
[应用例12]
在应用例11的电极用粘结剂组合物的保管方法中,上述空隙部环境的氧浓度可以为1%以下。
[应用例13]
在应用例11或应用例12的电极用粘结剂组合物的保管方法中,金属离子从上述容器中溶出的浓度为50ppm以下。
根据本发明的电极用粘结剂组合物,能够制作粘合性优异且充放电特性优异的电极。另外,根据本发明的电极用粘结剂组合物,能够制作长期间维持良好的粘合性和良好的充放电特性的电极。
根据本发明的电极用粘结剂组合物的保管方法,能够抑制异物的产生,其结果能够实现电极成品率的提高。
附图说明
图1是示意地表示本发明的电极用粘结剂组合物的制造方法的一个实施方式中使用的过滤装置的说明图。
具体实施方式
以下,对本发明的实施方式进行说明,但本发明并不限定于以下的实施方式,在不脱离本发明的主旨的范围内,基于本领域技术人员的通常的知识,对以下实施方式进行适当地变更、改进等的内容也应纳入本发明的范围。
1.电极用粘结剂组合物
本实施方式的电极用粘结剂组合物,其特征在于,含有聚合物粒子,将该聚合物粒子凝固而得的聚合物对甲苯的不溶物含量(凝胶含有率)为90~99%,将该聚合物粒子干燥而得的连续膜浸渍于标准电解液时的溶胀率(电解液溶胀率)为110~400%,所述聚合物粒子含有(A)来源于α,β-不饱和腈化合物的构成单元5~40质量份和(B)来源于不饱和羧酸的构成单元0.3~10质量份并且数均粒径为50~400nm。
本实施方式的电极用粘结剂组合物可用作活性物质的粘结剂,具体而言,作为正极活性物质的粒子彼此和正极活性物质与集电体金属箔的粘结剂、或负极活性物质的粒子彼此和负极活性物质与集电体金属箔的粘结剂发挥作用。此时,通过相对于正极活性物质或负极活性物质100质量份,以固体成分计,以0.1~10质量份、优选以0.5~5质量份的比例含有上述聚合物粒子,从而能够制备电极用浆料。如果上述聚合物粒子的含量小于0.1质量份,则粘合性下降,如果超过10质量份,则有对组装成电池时的电池各个特性带来负面影响的趋势。以下,对本实施方式的电极用粘结剂组合物所含的各成分进行详细说明。
1.1.聚合物粒子
本实施方式的电极用粘结剂所含的聚合物粒子含有(A)来源于α,β-不饱和腈化合物的构成单元(以下,也称为“(A)构成单元”)和(B)来源于不饱和羧酸的构成单元(以下,也称为“(B)构成单元”)。应予说明,本发明中,“构成单元”是指单体聚合而形成聚合物,该单体构成重复单元的该重复单元。
1.1.1.(A)来源于α,β-不饱和腈化合物的构成单元
通过含有(A)构成单元,从而聚合物粒子能够利用电解液适度溶胀。即,由于溶剂侵入由聚合物链形成的网络结构中,网络间隔变宽,因此,溶剂化的锂离子易于穿过该网络结构地移动。其结果,认为锂离子的扩散性提高。由此,能降低电极电阻,所以可实现电极的良好的充放电特性。
作为用于构成(A)构成单元的α,β-不饱和腈化合物的具体例,可举出丙烯腈、甲基丙烯腈、α-氯丙烯腈、α-乙基丙烯腈、偏二氰乙烯等。它们中,优选丙烯腈、甲基丙烯腈,特别优选丙烯腈。应予说明,这些(A)构成单元可以单独使用一种或者组合二种以上使用。
(A)构成单元的含有比例在全部构成单元为100质量份时为5~40质量份,优选为7~35质量份,更优选为10~30质量份。如果(A)构成单元的含有比例在上述范围,则与使用的电解液的亲和性优异,且溶胀率不会变得过大,可有助于电池特性的提高。
1.1.2.(B)来源于不饱和羧酸的构成单元
聚合物粒子通过含有(B)构成单元,从而在将活性物质与本申请发明的电极用粘结剂组合物混合时,不会使活性物质凝聚,能够制作活性物质良好分散的混合物(浆料)。由此,涂布混合物而制作的电极呈近似均匀的分布。其结果,能够制作粘合缺陷少的电极。即,认为粘合性提高。
作为用于构成(B)构成单元的不饱和羧酸的具体例,可举出丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、马来酸、富马酸、衣康酸等单或二羧酸(酸酐)等。它们中,特别优选丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸。应予说明,这些(B)构成单元可以单独使用一种或者组合二种以上使用。
(B)构成单元的含有比例在全部构成单元为100质量份时为0.3~10质量份,优选为0.3~6质量份。如果(B)构成单元的含有比例在上述范围,则在制备电极用浆料时,聚合物粒子的分散稳定性优异,难以产生凝聚物。而且,还可抑制浆料粘度的经时上升。
1.1.3.(C)来源于共轭二烯化合物的构成单元
本实施方式的电极用粘结剂组合物所含的聚合物粒子优选进一步含有(C)来源于共轭二烯化合物的构成单元(以下,也称为“(C)构成单元”)。
通过含有(C)构成单元,从而聚合物粒子可以具有强的粘合力。即,由于对聚合物粒子赋予来源于共轭二烯化合物的橡胶弹性,所以可以追随电极的体积收缩、扩大等变化。由此,认为使粘合性提高、进而具有长期维持充放电特性的耐久性。
作为用于构成(C)构成单元的共轭二烯化合物的具体例,可举出1,3-丁二烯、2-甲基-1,3-丁二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯、2-氯-1,3-丁二烯、取代直链共轭戊二烯类、取代以及侧链共轭己二烯类等。它们中,特别优选为1,3-丁二烯。应予说明,这些(C)构成单元,可以单独使用一种或者组合二种以上使用。
(C)构成单元的含有比例在全部构成单元为100质量份时优选为60质量份以下,更优选为25~55质量份,特别优选为35~50质量份。如果(C)构成单元的含有比例在上述范围,则粘合性可以进一步提高。
1.1.4.(D)来源于芳香族乙烯基化合物的构成单元
本实施方式的电极用粘结剂组合物所含的聚合物粒子优选进一步含有(D)来源于芳香族乙烯基化合物的构成单元(以下,也称为“(D)构成单元”)。
作为用于构成(D)构成单元的芳香族乙烯基化合物的具体例,可举出苯乙烯、α-甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、氯苯乙烯、二乙烯基苯等。它们中,特别优选为苯乙烯。应予说明,这些(D)构成单元可以单独使用一种或者组合二种以上使用。
(D)构成单元的含有比例在全部构成单元为100质量份时优选为60质量份以下,更优选为10~55质量份,特别优选为20~50质量份。如果(D)构成单元的含有比例在上述范围,则聚合物粒子对用作电极活性物质的石墨具有适度的粘合性。而且,得到的电极层的柔软性、对集电体的粘合性良好。
1.1.5.(E)来源于(甲基)丙烯酸酯化合物的构成单元
本实施方式的电极用粘结剂组合物所含的聚合物粒子优选进一步含有(E)来源于(甲基)丙烯酸酯化合物的构成单元(以下,也称为“(E)构成单元”)。应予说明,本说明书中称为“~(甲基)丙烯酸酯”时,是指“~丙烯酸酯”和“~甲基丙烯酸酯”任一种。
使用包含含有(A)构成单元且不含有(E)构成单元的聚合物粒子的电极用粘结剂组合物时,该聚合物粒子对电解液的溶胀度变大电极电阻降低,另一方面,活性物质彼此以及活性物质层与集电体的界面的粘合性降低,而无法充分保持电极构造,有时充放电特性差。然而,通过使用包含含有(A)构成单元和(E)构成单元的聚合物粒子的电极用粘结剂组合物,从而利用它们的协同效果而使该聚合物粒子对电解液的溶胀度增大电极电阻降低,同时能够充分保持活性物质。
作为用于构成(E)构成单元的(甲基)丙烯酸酯化合物,优选为下述通式(1)表示的化合物。
上述通式(1)中,R1为氢原子或一价的烃基,但优选为一价的烃基,更优选碳原子数为1~6的取代或非取代的烷基,特别优选为甲基。另外,R2为二价的烃基,但优选碳原子数为1~6的取代或非取代的亚烷基。作为用于构成(E)构成单元的上述通式(1)表示的化合物的具体例,可举出甲基丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸2-羟丙酯、甲基丙烯酸3-羟丙酯、甲基丙烯酸4-羟丁酯、甲基丙烯酸5-羟戊酯、甲基丙烯酸6-羟己酯等。它们中,优选甲基丙烯酸2-羟乙酯。应予说明,这些(E)构成单元可以单独使用一种或者组合二种以上使用。
另外,本实施方式的电极用粘结剂组合物所含的聚合物粒子可以含有上述通式(1)表示的化合物以外的(E)来源于(甲基)丙烯酸酯化合物的构成单元。作为这种(甲基)丙烯酸酯化合物的具体例,可举出(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸正戊酯、(甲基)丙烯酸异戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸2-己酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸异壬酯、(甲基)丙烯酸癸酯等。它们中,优选(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯,更优选为(甲基)丙烯酸甲酯。应予说明,这些(E)构成单元可以单独使用一种或者组合二种以上使用。
(E)构成单元的含有比例在全部构成单元为100质量份时优选为40质量份以下,更优选为5~35质量份,特别优选为10~30质量份。特别是(E)构成单元为上述通式(1)表示的化合物的情况下,优选为20质量份以下,更优选为1~10质量份,特别优选为2~5质量份。如果(E)构成单元的含有比例在上述范围,则得到的聚合物粒子与电解液的亲和性适度,可抑制在电池中电极用粘结剂组合物成为电阻成分而导致内部电阻的上升,而且可防止过多吸收电解液而导致的粘合性下降。
1.1.6.来源于其它共聚单体的构成单元
本实施方式的电极用粘结剂组合物所含的聚合物粒子,除上述构成单元以外,还可含有来源于能够与它们共聚的单体化合物(以下,简称为“其它共聚单体”)的构成单元。
作为其它共聚单体的具体例,可举出(甲基)丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺等烯键式不饱和羧酸的烷基酰胺;乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯等羧酸乙烯酯;烯键式不饱和二羧酸的酸酐;单烷基酯;单酰胺类;氨基乙基丙烯酰胺、二甲基氨基甲基甲基丙烯酰胺、甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺等烯键式不饱和羧酸的氨基烷基酰胺等。应予说明,这些共聚单体可以单独使用一种或组合二种使用,并且还可并用交联性的共聚单体。
1.1.7.聚合物粒子的数均粒径
聚合物粒子的数均粒径在50~400nm的范围,优选在70~350nm的范围。如果聚合物粒子的数均粒径在上述范围,则在形成电极时的干燥工序中,有粘合性提高的趋势。另外,由于得到的电极有在活性物质·聚合物粒子·集电体的彼此相互间形成足够个数的有效粘接点的趋势,因而优选。应予说明,聚合物粒子的数均粒径是使用以动态光散射法为测定原理的粒度分布测定装置而求得的。
作为这种粒度分布测定装置,例如可举出库尔特仪LS230、LS100、LS13320(以上,Beckman Coulter.Inc制)、ALV5000(ALV公司制)、FPAR-1000(大塚电子(株)制)等。这些的粒度分布测定装置不是仅以聚合物粒子的一次粒子作为评价对象,也能够以一次粒子凝聚而形成的二次粒子作为评价对象。因此,利用这些粒度分布测定装置测定的粒度分布能够作为电极用浆料中所含有的聚合物粒子的分散状态的指标。应予说明,聚合物粒子的数均粒径也能够通过如下方式测定:将电极用浆料离心分离而使电极活性物质沉降后,采用利用上述粒度分布测定装置测定其上清液的方法来测定。
1.1.8.聚合物粒子的玻璃化转变温度(Tg)
聚合物粒子的玻璃化转变温度(Tg)采用基于JIS K7121的差示扫描量热测定(DSC)进行测定时,优选为-50~25℃,更优选为-30~5℃。玻璃化转变温度在上述范围时,聚合物粒子可以对活性物质层赋予更良好的柔软性和粘着性,因此能进一步提高粘合性,因而优选。
1.2.聚合物粒子的制作方法
对本实施方式的电极用粘结剂组合物所含的聚合物粒子的合成方法没有特别限定,可利用两步乳化聚合工序而容易地制作。
1.2.1.第1步的聚合工序
在第1步的乳化聚合工序中使用的(I)单体成分中,可含有例如α,β-不饱和腈化合物、共轭二烯化合物、芳香族乙烯基化合物、(甲基)丙烯酸酯化合物以及其它共聚单体等非羧酸系单体,以及不饱和羧酸等羧酸系单体。(I)单体成分所含的非羧酸系单体的含有比例在非羧酸系单体和羧酸系单体的总计100质量%中,优选为80~92质量%,更优选为82~92质量%。如果非羧酸系单体的含有比例为80~92质量%,则在制备电极用浆料时,聚合物粒子的分散稳定性优异,难以产生凝聚物。而且,还可抑制浆料粘度的经时上升。
在(I)单体成分中,上述非羧酸系单体中的(甲基)丙烯酸酯化合物的含有比例优选为14~30质量%。如果(甲基)丙烯酸酯化合物的含有比例在上述范围,则在制备电极用浆料时,聚合物粒子的分散稳定性优异,难以产生凝聚物。另外,得到的聚合物粒子与电解液的亲和性适度,可防止过多吸收电解液而导致的粘合性下降。
在(I)单体成分中,非羧酸系单体中的共轭二烯化合物的含有比例优选为10~60质量%,芳香族乙烯基化合物的比例优选为20~50质量%。另外,羧酸系单体中的衣康酸的比例优选为50~85质量%。
1.2.2.第2步的聚合工序
在第2步的乳化聚合工序中使用的(II)单体成分中可含有例如α,β-不饱和腈化合物、共轭二烯化合物、芳香族乙烯基化合物、(甲基)丙烯酸酯化合物和其它共聚单体等的非羧酸系单体以及不饱和羧酸等羧酸系单体。(II)单体成分所含的非羧酸系单体的含有比例在非羧酸系单体与羧酸系单体的总计100质量%中优选为94~99质量%,更优选为96~98质量%。如果非羧酸系单体的含有比例在上述范围,则制备电极用浆料时,聚合物粒子的分散稳定性优异,难以产生凝聚物。而且,还可抑制浆料粘度的经时上升。
在(II)单体中,非羧酸系单体中的(甲基)丙烯酸酯化合物的含有比例优选为11.5质量%以下。如果(甲基)丙烯酸酯化合物的含有比例为11.5质量%以下,则得到的聚合物粒子与电解液的亲和性适度,可防止过多吸收电解液而导致的粘合性下降。
另外,在聚合物粒子构成单体中,(I)单体成分与(II)单体成分的质量比((I)/(II)比)优选为0.05~0.5,更优选为0.1~0.4。如果(I)/(II)比在上述范围,则制备电极用浆料时,聚合物粒子的分散稳定性优异,难以产生凝聚物。而且,还可抑制浆料粘度的经时上升。
1.2.3.乳化聚合
乳化聚合工序是在水性介质中在乳化剂、聚合引发剂及分子量调节剂的存在下进行的。以下,对乳化聚合工序中使用的各材料进行说明。
1.2.3.1.乳化剂
作为乳化剂的具体例,可举出高级醇的硫酸酯盐、烷基苯磺酸盐、烷基二苯基醚二磺酸盐、脂肪族磺酸盐、脂肪族羧酸盐、脱氢枞酸盐、萘磺酸的甲醛缩合物、非离子性表面活性剂的硫酸酯盐等阴离子性表面活性剂;聚乙二醇的烷基酯型、烷基苯基醚型、烷基醚型等非离子性表面活性剂;全氟丁基磺酸盐、含有全氟烷基的磷酸酯、含有全氟烷基的羧酸盐、全氟烷基环氧乙烷加成物等氟类表面活性剂。应予说明,在乳化聚合工序中,这些乳化剂可以单独使用一种或者组合二种以上使用。
1.2.3.2.聚合引发剂
作为聚合引发剂的具体例,可举出过硫酸锂、过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵等水溶性聚合引发剂;氢过氧化枯烯、过氧化苯甲酰、叔丁基过氧化氢、过氧化乙酰、过氧化氢二异丙苯、1,1,3,3-四甲基丁基过氧化氢等油溶性聚合引发剂。它们中,优选过硫酸钾、过硫酸钠、氢过氧化枯烯、叔丁基过氧化氢。应予说明,在乳化聚合工序中,这些聚合引发剂可以单独使用一种或者组合二种以上使用。聚合引发剂的使用量没有特别限制,可考虑单体组成、聚合反应系的pH、其它添加剂等的组合而适当地调整。
1.2.3.3.分子量调节剂
作为分子量调节剂的具体例,可举出正己硫醇、正辛硫醇、叔辛硫醇、正十二烷基硫醇、叔十二烷基硫醇、正十八烷硫醇等烷基硫醇;二硫化二甲基黄原酸酯、二硫化二异丙基黄原酸酯等的黄原酸酯化合物;萜品油烯、二硫化四甲基秋兰姆、二硫化四乙基秋兰姆、单硫化四甲基秋兰姆等秋兰姆系化合物;2,6-二-叔丁基-4-甲基苯酚、苯乙烯化苯酚等酚系化合物;烯丙醇等烯丙基化合物;二氯甲烷、二溴甲烷、四溴化碳等卤代烃化合物;α-苄氧基苯乙烯、α-苄氧基丙烯腈、α-苄氧基丙烯酰胺等乙烯基醚;三苯基乙烷、五苯基乙烷、丙烯醛、甲基丙烯醛、巯基乙酸、硫代苹果酸、巯基乙酸2-乙基己酯、α-甲基苯乙烯二聚物等。应予说明,在乳化聚合工序中,这些分子量调节剂可以单独使用一种或者组合二种以上使用。
1.2.4.乳化聚合的条件
第1步的乳化聚合工序优选在聚合温度为40~80℃、聚合时间为2~4小时的条件下进行。在第1步的乳化聚合工序中,优选聚合转化率为50%以上,更优选为60%以上。另外,第2步的乳化聚合工序优选在聚合温度为40~80℃,聚合时间为2~6小时的条件下进行。
乳化聚合结束后优选通过添加中和剂来进行中和处理以使得分散液的pH达到5~10左右。作为使用的中和剂,没有特别限定,通常可举出氢氧化钠、氢氧化钾等金属氢氧化物、氨。通过将分散液的pH设定在5~10的范围从而使分散液的配合稳定性良好,优选为6~9,更优选为6~8,进一步优选为7~8.5。如果乳化聚合工序中的总固体成分浓度为50质量%以下,则能够分散稳定性良好地使反应进行,优选为45质量%以下,更优选为40质量%以下。另外,可以在进行中和处理后通过进行浓缩而使粒子的稳定性更加良好且使其高固体成分化。
1.3.其它添加剂
本实施方式的电极用粘结剂组合物可以根据需要添加水溶性增粘剂等各种添加剂。作为添加剂的具体例,可举出羧甲基纤维素、甲基纤维素、羟甲基纤维素、乙基纤维素、聚乙烯醇、聚丙烯酸(盐)、氧化淀粉、磷酸化淀粉、酪蛋白等水溶性增粘剂;六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、焦磷酸钠、聚丙烯酸钠等分散剂;非离子性、阴离子性表面活性剂等胶乳稳定化剂。
1.4.凝胶含有率
本实施方式的电极用粘结剂组合物的凝胶含有率为90~99%,优选为92~99%,更优选为94~99%。如果凝胶含有率在上述范围,则聚合物粒子难以在电解液中溶解,能够长期抑制因过电压的上升而导致的对电池特性带来的负面影响。如果凝胶含有率低于上述范围,则作为用于长期固定活性物质的电极用粘结剂的能力不足,因而不优选。另外,如果凝胶含量超出上述范围,则对集电体的密合力下降,因而不优选。
本实施方式的电极用粘结剂组合物的凝胶含有率可通过以下顺序计算。
首先,在电极用粘结剂组合物中添加甲醇使其凝固,将该得到的凝固物真空干燥而除去水分。在这样得到的凝固物(W0(g))中加入甲苯使其溶胀溶解。其后,用已秤量的300目的金属丝网将其过滤,从该滤液中使甲苯蒸发干燥,测定其干燥物的质量(W1(g))。凝胶含有率(%)可根据下述式(2)由上述得到的值进行计算。
凝胶含有率(%)=((W0-W1)/W0)×100…(2)
1.5.电解液溶胀率
本实施方式的电极用粘结剂组合物的电解液溶胀率为110~400%,优选为130~350%,更优选为150~300%。如果电解液溶胀率在上述范围,则聚合物粒子能够对电解液适度溶胀。其结果,溶剂化的锂离子可容易地到达活性物质,使电极电阻有效地降低,能够实现更良好的充放电特性。并且,由于体积不发生大的变化,因此粘合性也优异。另一方面,电解液溶胀率低于上述范围时,虽然粘合性良好,但阻碍锂离子到达活性物质,电极电阻增大,因而不优选。如果电解液溶胀率超出上述范围,则电极电阻降低,但粘合性劣化,因而不优选。
本实施方式的电极用粘结剂组合物的电解液溶胀率可通过以下顺序计算。
首先,将电极用粘结剂组合物注入到规定的框内,在常温下干燥得到干燥膜。其后,将干燥膜从框中取出,进而以80℃×3小时使其加热干燥得到试验用膜。接下来,将得到的试验用膜(W0’(g))浸渍于标准电解液中进行1天的80℃加温使其溶胀。其后,从标准电解液中取出试验用膜,擦拭附着于膜表面的电解液后测定试验后的浸渍后质量(W1’(g))。电解液溶胀率(%)可根据下述式(3)由上述得到的值进行计算。
电解液溶胀率(%)=(W1’/W0’)×100…(3)
应予说明,本说明书中,“标准电解液”是指如下的电解液,即相对于将碳酸亚乙酯(EC)与碳酸二乙酯(DEC)以体积比计混合成5:5的混合溶剂,溶解作为电解质的LiPF6使得成为1M的浓度。
1.6.其它特征
本实施方式的电极用粘结剂组合物可使用上述的电极用粘结剂组合物,但优选用粒子计数器测定时的每1mL的粒径20μm以上的粒子个数为0个。依照这种电极用粘结剂组合物,用粒子计数器测定时的每1mL的粒径20μm以上的粒子个数为0个,因此可用作构成因粘结剂中所含的粒子而导致的隔离件破损(即,隔离件被粒子贯通)的不良情况的产生率极小且安全性高的电化学设备的电极材料。
由于现有的电极用粘结剂组合物不进行除去比规定的粒径大的粒子的操作,所以认为含有大于规定粒径的粒子。于是,电流流通时如果上述大的粒子带电,则上述大的粒子被吸引到穿过隔离件的电极侧,可能贯通隔离件,或者产生贯通隔离件的龟裂。这样现有的电极用粘结剂组合物可能发生隔离件破损的不良情况(具体而言,上述大的粒子贯通隔离件或产生贯通隔离件的龟裂的不良情况)。而且,如果隔离件破损,则通电时可能引起电化学设备硬短路(ハードショート),存在引起硬短路时电化学设备起火等问题。另一方面,根据本实施方式的电极用粘结剂组合物,由于不含有贯通隔离件或产生贯通隔离件的龟裂的粒子(比规定的粒径大的粒子),因此能够制作不存在上述问题且安全性高的电化学设备的电极。这里,比规定的粒径大的粒子,具体而言,是具有与分隔正极和负极的隔离件的厚度相同程度的大小的粒径的粒子。应予说明,隔离件的厚度通常为10~30μm。隔离件的厚度如果与10μm相比过薄,则容易破损有可能成为电化学设备不良的原因。
本实施方式的电极用粘结剂组合物只要满足上述条件,就没有特别限制,但在上述条件基础上,优选用粒子计数器测定时的每1mL的粒径为15μm以上且小于20μm的粒子个数为0~35000个,更优选为0~4000个。并且,更优选用粒子计数器测定时的每1mL的粒径超过10μm且小于15μm的粒子个数为0~500000个,更优选为0~200000个。这样规定的粒径的粒子如果在上述范围内,则能够进一步降低因这些粒子引起隔离件破损的可能性。另外,粘结剂容易成为电阻成分,如果该粘结剂局部存在,则有电阻容易增大这种不良现象,但通过使规定的粒径的粒子在上述范围内,从而使粘结剂难以局部存在。因此,具有上述电阻难以增大的优点。
应予说明,本实施方式的电极用粘结剂组合物中,用粒子计数器测定每1mL的粒子的个数,分为规定的粒径来规定粒子个数。
如上所述本实施方式的电极用粘结剂组合物通过使聚合性的单体聚合而得到。换句话说,是包含具有来源于上述聚合性的单体的结构单元的聚合物粒子的组合物,利用该聚合物粒子来实现作为粘结剂的功能。
本实施方式的电极用粘结剂组合物中,上述聚合物粒子的(固体成分换算)浓度优选为20~56质量%,更优选为23~55质量%,特别优选为25~54质量%。如果上述浓度在上述范围内,则聚合物粒子在粘结剂中稳定(以良好的分散的状态存在),因此具有能够得到长期稳定性优异的粘结剂组合物的优点。如果上述浓度小于20质量%,则有生产率下降这种不良情况。即,将通过聚合得到的反应液直接用作粘结剂时需要降低通过聚合而得的聚合物粒子的浓度。因此,生产率下降。另一方面,如果超过56质量%,则粘结剂的粘度过于增加,可能无法充分得到长期稳定性。
1.7.电极用粘结剂组合物的制造方法
本实施方式的电极用粘结剂组合物的制造方法的特征在于,根据需要在如上述那样合成聚合物粒子而得的反应液中添加上述添加剂后,用深度型或者折叠型的过滤器过滤,来得到用粒子计数器测定时的每1mL的粒径为20μm以上的粒子个数为0个的滤液。根据本实施方式的电极用粘结剂组合物的制造方法,能够得到可制作出构成因粘结剂中所含的粒子而使隔离件破损(即,隔离件被粒子贯通)的不良情况产生率极低且安全性高的电化学设备的电极的电极用粘结剂组合物。
这里,本说明书中,深度型的过滤器是也被称为深层过滤或体积过滤型的过滤器的高精度过滤过滤器。这样的深度型的过滤器有:形成层叠多个形成有孔的过滤膜而成的层叠构造的过滤器、卷起纤维束而成的过滤器等。作为深度型的过滤器,具体而言,可举出Profile II、NexisNXA、Nexis NXT、Poly Fine XLD、Ultipleat Profile等(全部为日本Pall公司制)、Depth cartridge filter、Wind cartridge filter等(全部为Advantech公司制)、CP filter、BM filter等(全部为Chisso公司制)、Slope Pure、Dia、Micro Serial等(全部为ROKI TECHNO公司制)等。
作为深度型的过滤器,优选使用额定过滤精度为1.0~20μm的过滤器,更优选使用额定过滤精度为5.0~10μm的过滤器。通过使用额定过滤精度为上述范围的过滤器,能够高效地得到用粒子计数器测定时的每1mL的粒径20μm以上的粒子个数为0个的滤液。另外,因为使过滤器所捕捉的粗大粒子个数为最小限,所以可延长过滤器的使用期。
另外,折叠型的过滤器是如下得到的筒状的高精度过滤器,即,对由无纺布、滤纸、金属网等构成的精密过滤膜片进行打褶加工后,成型成筒状同时将上述片的褶缝液密地密封并且将筒的两端液密地密封而得。
作为折叠型的过滤器,优选使用额定过滤精度为1.0~20μm的过滤器,更优选使用额定过滤精度为5.0~10μm的过滤器。通过使用额定过滤精度为上述范围的过滤器,从而能够高效得到用粒子计数器测定时的每1mL的粒径20μm以上的粒子个数为0个的滤液。另外,因为使过滤器所捕捉的粗大粒子个数为最小限,所以可以延长过滤器的使用期。
作为折叠型的过滤器,具体而言可举出HDCII、Poly FineII等(全部为日本Pall公司制)、PP Pleat cartridge filter(Advantech公司制)、Porous Fine(Chisso公司制)、Sarton Pore、MicroPure等(全部为ROKITECHNO公司制)等。
只要能够得到用粒子计数器测定时的每1mL的粒径20μm以上的粒子个数为0个的滤液,过滤时的条件(过滤器前后的压力差(压差)、液温等)没有特别限制,例如,压差在不超过使用的过滤器的最大耐压差的范围内适当地设定即可,具体而言优选为0.2~0.4MPaG。另外,液温优选为10~50℃。
过滤工序例如可使用图1所示的过滤装置100进行。过滤装置100具备:储藏并供给异物除去前的电极用粘结剂组合物的供给罐1、用于以一定流量使异物除去前的电极用粘结剂组合物流动的定量泵2、具有滤芯式过滤器(未图示)和收容有(安装)该滤芯式过滤器的壳体的过滤器4、位于定量泵2和过滤器4的中间的防脉动器3、配置于防脉动器3与过滤器4之间的第一压力计7a、配置于过滤器4的下游的第二压力计7b。而且,过滤装置100具备:将粘结剂从过滤器4返回供给罐1的返回导管6、将利用过滤器4过滤的电极用粘结剂组合物排出的排出导管5。
过滤装置100中,上述聚合工序中得到的反应液从供给罐1供给到利用定量泵2升压的防脉动器3。由定量泵2引起脉动时,可通过防脉动器3减少脉动。从防脉动器3排出的反应液被供给到过滤器4,异物除去后,通过排出导管5回收。该回收的回收液为电极用粘结剂组合物。这里,本说明书中,“异物”是指粒径为20μm以上的粒子。
通过排出导管5回收的液体的异物的除去并不充分的情况下,也可以不将回收液作为电极用粘结剂组合物,通过返回导管6回到供给罐1,再次利用过滤器4过滤。另外,不产生由定量泵2引起的脉动的情况下,可以不配置防脉动器3。进而,在反应液的粘度高的情况下,通过对供给罐、导管、或者它们二者进行加温,从而能够降低反应液的粘度。即,可以进一步具备能够对供给罐、导管或者它们二者进行加温的加温装置。这样,在反应液的粘度高的情况下能够提高生产率。
应予说明,过滤装置100具备第一压力计7a和第二压力计7b,但也可以使用不具备压力计的过滤装置。其中,通过具备第一压力计7a和第二压力计7b,从而能够对过滤器产生的压差进行管理以使得过滤器正常发挥功能。另外,可以代替供给罐1,从搬运用的容器直接供给异物除去前的电极用粘结剂组合物。而且,过滤装置100是使用一个过滤器4的例子,但也可以使用多个过滤器。使用多个过滤器时,可以以串联的方式连接多个过滤器,也可以并联配置。
1.8.电极用粘结剂组合物的保管方法
本实施方式的电极用粘结剂的保管方法(以下,也简称为“保管方法”),可适合用于上述方法制作的且每1mL的粒径20μm以上的粒子个数为0个的电极用粘结剂组合物。特别是,电极用粘结剂组合物所含的聚合物粒子含有有容易凝聚的趋势的氟类聚合物时,本申请的方法可发挥效果。
本实施方式的保管方法必须将所述电极用粘结剂组合物在2~30℃的温度下保管,优选为10~25℃。超出上述范围时,在长期间保存期间,有聚合物粒子在容器的壁面的气液界面凝聚,产生异物的趋势,无法稳定保管。如果低于上述范围,则有聚合物粒子在溶液中凝聚,生成凝胶状物和异物的趋势,无法稳定保管。
对于本实施方式的保管方法而言,在填充并保存上述电极用粘结剂组合物的容器中,除电极用粘结剂组合物所占的容积以外的空隙部的容积与该容器的内容积的比率(%)(以下,也称为“空隙率”)必须为1~20%,优选为3~15%,更优选为5~10%。如果空隙率超出上述范围,则保管温度变化时水分的挥发变大,其结果在气液界面发生聚合物粒子的凝聚而产生异物,所以无法稳定保管。如果空隙率低于上述范围,则由温度变化而引起电极用粘结剂组合物的体积变化时,产生容器的变形、容器的破裂,因此无法稳定保管。
本实施方式的保管方法优选该空隙部环境的氧浓度为1%以下。如果该空隙部环境的氧浓度在上述范围,则在长期间保存期间,不会发生粘结剂成分氧化、变质,能够抑制聚合物粒子的凝聚,能够有效抑制异物的产生。
在本实施方式的保管方法中,来自保管上述电极用粘结剂组合物的容器的金属离子的溶出浓度优选为50ppm以下。如果金属离子在组合物中溶出,则分散在组合物中的聚合物粒子表面的电动电位(Zeta电位)平衡破坏,因此易于产生凝聚。这样凝聚而成的粒子形成活性物质层时形成致命的导电总线的可能性高,因而不优选。
应予说明,这样的金属溶出少的容器,优选由玻璃制、树脂制的材质构成。例如,可优选使用利用日本特开昭59-035043号方法等制造的洁净容器。
根据本实施方式的保管方法,保存期间在保管6个月中,优选在12个月中,进一步优选在18个月中,电极用粘结剂组合物的品质也几乎没有发生变化。另外,也不会生成凝胶状物。因此,在与使用刚刚制造后的电极用粘结剂组合物来形成活性物质层相同的条件下,能够形成同样的活性物质层。另外,能够提高电极用粘结剂组合物的生产率的效果随着保存期间为6个月、12个月、18个月地增加而变大。
2.电极用浆料
本实施方式的电极用浆料含有活性物质和上述电极用粘结剂组合物。根据本实施方式的电极用浆料,由于含有上述电极用粘结剂组合物,因此能够制作具有良好的粘合性,充放电特性优异的电极。另外,能够制作因上述粘结剂中所含的粒子而隔离件破损(即,隔离件被粒子贯通)的不良情况的产生率极小且安全性高的电极。
2.1.活性物质
活性物质没有特别限定。用于锂离子二次电池电极中时,作为负极活性物质,可使用碳。作为碳的具体例,可举出通过烧制酚醛树脂、聚丙烯腈、纤维素等有机高分子化合物而得到的碳材料;通过烧制焦炭、沥青而得到的碳材料;人造石墨;天然石墨等。作为正极活性物质,例如,可举出磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元系镍钴锰酸锂、锂镍钴铝复合氧化物等。另外,用于电气双层电容器电极中时,可使用活性炭、活性炭纤维、二氧化硅、氧化铝等。另外,用于锂离子电容器电极中时,可使用石墨、难石墨化碳、硬碳、焦炭等碳材料、多并苯系有机半导体(PAS)等。
2.2.添加剂
可以在本实施方式的电极用浆料中添加增粘剂、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、聚丙烯酸钠等分散剂,作为胶乳的稳定化剂的非离子性或阴离子性表面活性剂、消泡剂等添加剂。
2.3.电极用浆料的制备
在本实施方式的电极用浆料中,相对于活性物质100质量份,上述电极用粘结剂组合物优选以固体成分换算计含有0.1~10质量份,更优选含有0.5~5质量份。如果电极用粘结剂组合物的含量在上述范围,则电极用粘结剂组合物难以溶解于电解液中,能够抑制因过电压的上升而引起的对电池特性的负面影响。
在本实施方式的电极用浆料的制备中,为了将电极用粘结剂组合物、活性物质、根据需要使用的添加剂混合,可利用搅拌机、脱泡机、珠磨机、高压均化器等。另外,电极用浆料的制备优选在减压下进行。由此,能够防止在得到的活性物质层内产生气泡。
3.电极
本实施方式的电极具备集电体和在上述集电体的表面上涂布上述电极用浆料并干燥而形成的活性物质层。应予说明,本实施方式的电极可在集电体的一侧的表面形成活性物质层,也可以在集电体的两侧的表面形成活性物质层。根据本实施方式的电极,由于具备将上述电极用浆料涂布于集电体的表面并干燥而得的活性物质层,因此粘合性良好、充放电特性也优异。另外,可形成因上述粘结剂中所含的粒子而使隔离件破损(即,隔离件被粒子贯通)的不良情况的产生率极小且安全性高的电极。
3.1.集电体
作为集电体的具体例,可举出金属箔、蚀刻金属箔、网状金属等。作为构成集电体的材料的具体例,可举出铝、铜、镍、钽、不锈钢、钛等金属材料,可根据目标蓄电设备的种类而进行适当地选择地使用。在构成锂离子二次电池用的电极时,集电体的厚度优选为5~30μm,更优选为8~25μm。另外,构成电气双层电容器用的电极时,集电体的厚度优选为5~100μm,更优选为10~70μm,特别优选为15~30μm。
3.2.活性物质层的制作
作为涂布电极用浆料的方法的具体例,可举出刮刀法、逆辊法、逗点棒涂法、凹版法、气刀法等。另外,作为电极用浆料的涂布膜的干燥处理的条件,处理温度优选为20~250℃,更优选为50~150℃。另外,处理时间优选为1~120分钟,更优选为5~60分钟。
作为进行加压加工的装置的具体例,可举出高压超级加压机、软压光机、1吨位加压机等。加压加工的条件可根据使用的加工机器而适当地设定。这样形成的活性物质层的厚度为40~100μm,密度为1.3~2.0g/cm3。这样得到的电极可适用于锂离子二次电池、电气双层电容器、锂离子电容器等蓄电设备的电极。
4.蓄电设备
可使用本实施方式的电极来制作锂离子二次电池、电气双层电容器、锂离子电容器等蓄电设备。例如,构成锂离子二次电池时,可使用将由锂化合物构成的电解质溶解于溶剂中而成的电解液。
作为电解质的具体例,可举出LiClO4、LiBF4、LiI、LiPF6、LiCF3SO3、LiAsF6、LiSbF6、LiAlCl4、LiCl、LiBr、LiB(C2H5)4、LiCH3SO3、LiC4F9SO3、Li(CF3SO2)2N等。
作为溶剂的具体例,可举出碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯、碳酸亚丁酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯等碳酸酯类;γ-丁内酯等内酯类;三甲氧基硅烷、1,2-二甲氧基乙烷、二乙基醚、2-乙氧基乙烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃等醚类;二甲基亚砜等亚砜类;1,3-二氧戊环、4-甲基-1,3-二氧戊环等氧杂环戊烷类;乙腈、硝基甲烷等含氮化合物;甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、磷酸三酯等酯类;二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚等乙二醇二甲醚类;丙酮、二乙基酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮等酮类;环丁砜等砜类;2-甲基-2-唑烷酮等唑烷酮类;1,3-丙烷磺酸内酯、1,4-丁烷磺酸内酯、2,4-丁烷磺酸内酯、1,8-萘磺酸内酯等磺酸内酯类等。
使用本实施方式的电极构成电气双层电容器时,可使用在上述溶剂中溶解了四乙基四氟硼酸铵、三乙基甲基四氟硼酸铵、四乙基六氟磷酸铵等电解质而成的电解液。另外,使用本实施方式的电极来构成锂离子电容器时,可使用与构成上述锂离子二次电池时同样的电解液。
5.实施例
以下,基于实施例对本发明进行具体说明,但本发明并不限定于这些实施例。应予说明,实施例、比较例中的“份”和“%”只要无特别说明则为质量基准。
5.1.实施例1
5.1.1.电极用粘结剂组合物的制备
在具备搅拌机的可进行温度调节的高压釜中一并投入水200份、十二烷基苯磺酸钠0.6份、过硫酸钾1.0份、亚硫酸氢钠0.5份、α-甲基苯乙烯二聚物0.2份、十二烷基硫醇0.1份、以及表1所示的第1步聚合成分,升温至70℃,聚合反应2小时。确认聚合添加率为80%以上后,将反应温度维持在70℃,用6小时添加表1所示的第2步聚合成分。在从添加第2步聚合成分开始经过3小时的时刻,添加α-甲基苯乙烯二聚物0.5份以及十二烷基硫醇0.1份。第2步聚合成分添加结束后,将温度升温至80℃,继续反应2小时。聚合反应结束后,将胶乳的pH调节为7.5,添加三聚磷酸钠5份(固体成分换算)。其后,用水蒸气蒸馏处理残留单体,在减压下进行浓缩至固体成分50%,从而得到电极用粘结剂组合物。
对得到的电极用粘结剂组合物测定以下的各物性值。将其结果一并示于表1。
(1)聚合物粒子的数均粒径
利用以动态光散射法为测定原理的测定装置来测定得到的电极用粘结剂组合物所含的聚合物粒子的数均粒径,结果为150nm。该测定装置使用以22mW的He-Ne激光(λ=632.8nm)为光源的光散射测定装置(ALV公司制,商品名“ALV5000”)。
(2)凝胶含有率
将得到的电极用粘结剂组合物的水分散体2.0g投入甲醇100g中使其凝固,用300目的金属丝网过滤来取出水分散体凝固物。取出的水分散体凝固物用甲醇清洗后,在60℃进行真空干燥5小时而得到干燥水分散体凝固物。测定得到的干燥水分散体凝固物的质量(W0(g)),将该干燥水分散体凝固物投入50mL的甲苯,在50℃搅拌3小时后,冷却至25℃用300目的金属丝网过滤。采取10mL滤液,用120℃的热板使其干燥至其质量恒定为止,测定该干燥物的质量(W1(g))。凝胶含有率(%)按下述式(2)计算。
凝胶含有率(%)=((W0-W1)/W0)×100…(2)
(3)电解液溶胀率
在电极用粘结剂组合物中加入水来制备固体成分浓度30%的分散液,向8cm×14cm的框内注入以固体成分换算计为25g的得到的分散液,在常温下干燥5天得到干燥膜。其后,从框中取出干燥膜,继续干燥80℃×3小时得到试验用膜。接下来,将得到的试验用膜切割成多个2cm×2cm的大小,测定初始质量(W0’(g))。其后,在加入了标准电解液的螺口瓶中在80℃浸渍试验用膜24小时。其后,将试验用膜从标准电解液中取出,擦拭附着于膜表面的电解液后测定试验后的浸渍后质量(W1’(g))。根据下述式(3),由得到的初始质量(W0’(g))和浸渍后质量(W1’(g))计算电解液溶胀率。
电解液溶胀率(%)=(W1’/W0’)×100…(3)
(4)pH
使用pH计(东亚TDK株式会社制,“HM-7J”)测定得到的电极用粘结剂组合物的pH,结果为7.5。
5.1.2.锂离子二次电池负极的制作
(1)制作方法
在二轴型行星式混合器(PRIMIX株式会社制,商品名“TKHIVISMIX2P-03”)中投入增粘剂(商品名“CMC2200”,DAICEL化学工业株式会社制)1份(固体成分换算)、作为负极活性物质的石墨100份(固体成分换算)、水68份,以60rpm进行1小时搅拌。其后,加入上述中制备的电极用粘结剂组合物1份(固体成分换算),继续搅拌1小时得到糊料。在得到的糊料中投入水将固体成分调整到50%后,使用搅拌脱泡机(株式会社THINKY制,商品名“Awa Tori练太郎”)以200rpm搅拌混合2分钟,以1800rpm搅拌混合5分钟,进而在真空下以1800rpm搅拌混合1.5分钟,由此制备电极用浆料。采用刮刀法在由铜箔形成的集电体的表面均匀地涂布制成的电极用浆料以使得干燥后的膜厚为80μm,在120℃干燥处理20分钟。其后,利用辊压机进行加压加工以使得活性物质层的密度为1.8g/cm3,由此得到锂离子二次电池负极。
(2)粘合性评价(剥离强度的测定)
从制成的负极中切出宽度2cm×长度12cm的试验片,使用双面胶带将该试验片的活性物质层侧的表面贴附于铝板。另一方面,在试验片的集电体的表面贴附宽度18mm胶带(NICHIBAN株式会社制,商品名“Cellotape(注册商标)”,JIS Z1522的规定)。测定6次将该宽度18mm胶带在90°方向以50mm/min的速度剥离2cm时的力(mN/2cm),计算其平均值作为密合强度(剥离强度,mN/2cm)。应予说明,剥离强度的值越大,集电体与活性物质层的密合强度越高,评价为难以从集电体剥离电极层,但剥离强度的值为20mN/2cm以上时,可判断为良好。
5.1.3.锂离子二次电池正极的制作
在二轴型行星式混合器(PRIMIX株式会社制,商品名“TKHIVISMIX2P-03”)中投入电极用粘结剂(株式会社KUREHA制,商品名“KFPOLYMER#1120”)4.0份(固体成分换算)、导电助剂(电气化学工业株式会社制,商品名“DENKA BLACK50%压制品”)3.0份、作为正极活性物质的粒径为5μm的LiCoO2(HAYASHI化成株式会社制)100份(固体成分换算)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)36份,以60rpm进行2小时搅拌。在得到的糊料中投入NMP,将固体成分调整到65%后,使用搅拌脱泡机(株式会社THINKY制,商品名“Awa Tori练太郎”),以200rpm搅拌混合2分钟,以1800rpm搅拌混合5分钟,进一步在真空下以1800rpm搅拌混合1.5分钟,由此制成电极用浆料。采用刮刀法在由铝箔形成的集电体的表面上均匀地涂布所制成的电极用浆料并使得干燥后的膜厚为80μm,在120℃干燥处理20分钟。其后,利用辊压机进行加压加工以使得电极层的密度为3.0g/cm3,由此得到锂离子二次电池正极。
5.1.4.锂离子二次电池(硬币型)的制作
(1)制作方法
在Ar置换成露点为-80℃以下的手套箱内,将上述制成的负极冲孔成型成直径为15.95mm的成型品,将该成型品载置于2极式硬币电池(宝泉株式会社制,商品名“HS FLAT CELL”)。然后,载置冲孔成型成直径为24mm的由聚丙烯制多孔膜形成的隔离件(CELGARD株式会社制,商品名“CELGARD#2400”),进而,不使空气进入地注入500μL电解液。其后,载置将上述制成的正极冲孔成型成直径为16.16mm的成型品,用螺丝拧紧上述2极式硬币电池的外装体并封装,由此制作本申请发明的二次电池。应予说明,使用的电解液是在碳酸亚乙酯/碳酸乙基甲基酯=1/1的溶剂中以1摩尔/升的浓度溶解有LiPF6的溶液。
(2)充电倍率和放电倍率的评价
以恒定电流(0.2C)对上述制成的锂离子二次电池开始充电,在电压为4.2V的时刻继续以恒定电压(4.2V)进行充电,将电流值为0.01C的时刻作为充电结束(Cut off)来测定0.2C时的充电容量。其后,以恒定电流(0.2C)开始放电,将电压为2.7V的时刻作为放电结束(Cutoff)来测定0.2C时的放电容量。计算3C时的放电容量与0.2C时的放电容量的比例(%),作为放电倍率特性(%)。
接下来,以恒定电流(3C)对相同的电池开始充电,在电压为4.2V的时刻继续以恒定电压(4.2V)进行充电,将电流值为0.01C的时刻作为充电结束(Cut off)来测定3C时的充电容量。其后,以恒定电流(3C)开始放电,将电压为2.7V的时刻作为放电结束(Cut off)来测定3C时的放电容量。计算3C时的充电容量与0.2C时的充电容量的比例(%),作为充电倍率特性(%)。放电倍率特性和充电倍率特性为80%以上时,由于形成在负极表面的被膜电阻低且能够高速放电,因此可判断为良好。
应予说明,本实施例的测定条件中,“1C”表示对具有一定的电容量的电池进行恒定电流放电经1小时放电结束的电流值。例如“0.1C”是经10小时放电结束的电流值,“10C”是指经0.1小时放电结束的电流值。
(3)循环特性的评价
将上述制成的锂离子二次电池以恒定电流(1C)开始充电,在电压为4.2V的时刻继续以恒定电压(4.2V)进行充电,将电流值为0.01C的时刻作为充电结束(Cut off)。其后,以恒定电流(1C)开始放电,将电压为3.0V的时刻作为放电结束(Cut off),来计算第1循环的放电容量。这样反复进行50次充放电,计算第50循环的放电容量。将这样测定的第50循环的放电容量除以第1循环的放电容量的值作为放电容量维持率(%)。放电容量维持率为80%以上时,可判断为良好。
5.1.5.电气双层电容器电极的制作
(1)制作方法
在二轴型行星式混合器(PRIMIX株式会社制,商品名“TKHIVISMIX2P-03”)中投入活性炭(Kuraray Chemical株式会社制,商品名“Kuraray Coal YP”)100份、导电性碳(电气化学工业株式会社制,商品名“DENKA BLACK”)6份、增粘剂(DAICEL化学工业株式会社制,商品名“CMC2200”)2份、水278份,以60rpm进行1小时搅拌。其后,加入上述制备的电极用粘结剂组合物4份,继续搅拌1小时得到糊料。在得到的糊料中投入水将固体成分调整到25%后,使用搅拌脱泡机(株式会社THINKY制,商品名“Awa Tori练太郎”),以200rpm搅拌混合2分钟,以1800rpm搅拌混合5分钟,进而在真空下以1800rpm搅拌混合1.5分钟,由此制备电极用浆料。采用刮刀法在由铝箔形成的集电体的表面上均匀地涂布所制成的电极用浆料并使得干燥后的膜厚为150μm,在120℃干燥处理20分钟,由此得到电气双层电容器电极。
(2)粘合性评价(剥离强度的测定)
从电气双层电容器电极中切出宽度2cm×长度12cm的试验片,使用双面胶带将该试验片的铝箔面贴附于铝板。另外,在试验片的活性物质层侧的表面贴附宽度18mm胶带(NICHIBAN株式会社制,商品名“Cellotape(注册商标)”,JIS Z1522的规定)。测定6次将该宽度18mm胶带在90°方向以50mm/min的速度剥离2cm时的力(mN/2cm),计算其平均值作为密合强度(剥离强度,mN/2cm)。应予说明,剥离强度的值越大,集电体与活性物质层的密合强度越高,评价为难以从集电体剥离活性物质层。
(3)电容器特性
在手套箱内,在2极式硬币电池(宝泉公司制,商品名“HS FLATCELL”)载置冲孔成直径为15.95mm的电气双层电容器电极。接着,载置冲孔成直径18mm的隔离件(日本高度纸公司制,商品名“TF4535”),不使空气进入地注入电解液。其后,载置冲孔成直径16.16mm的相同的电气双层电容器电极,用螺丝拧紧上述2极式硬币电池的外装体并封装,由此制作电容器。应予说明,使用的电解液是在碳酸亚丙酯的溶剂中以1摩尔/升的浓度溶解有(C2H5)4NBF4的溶液。
(3-1)电容器容量
将以恒定电流(10mA/F)恒定电压(2.7V)方式用8分钟进行充电、以恒定电流(10mA/F)方式进行放电时的容量作为电容器容量(F/cm2)的指标。
(4)内部电阻
将放电终止电压和充电初始电压的差(ΔV)除以放电电流的值设为Rint,并作为内部电阻的指标。
5.2.实施例2~6、比较例1~5
除形成表1所示的组成以外,与实施例1同样地得到电极用粘结剂组合物。除使用得到的电极用粘结剂组合物以外,与实施例1同样地制作上述锂离子二次电池负极和电气双层电容器电极,分别测定各种物性值。将测定结果一并示于表1。
5.3.实施例7
5.3.1.电极用粘结剂组合物的制备
形成表2所示的组成,在从添加第2步聚合成分开始经过了3小时的时刻添加“α-甲基苯乙烯二聚物1.0份和十二烷基硫醇0.3份”,除此以外,与实施例1同样地得到电极用粘结剂组合物。
对于得到的电极用粘结剂组合物,与实施例1同样地,测定数均粒径、凝胶含有率、电解液溶胀率、pH。将其结果一并示于表2。
5.3.2.锂离子二次电池负极的制作
除使用上述中得到的电极用粘结剂组合物以外,与实施例1同样地制作锂离子二次电池负极,测定剥离强度。将其结果一并示于表2。
5.3.3.正极的制作
与实施例1同样地制作锂离子二次电池正极。
5.3.4.锂离子二次电池(层压型)的制作
(1)制作方法
在手套箱内,在2极式单层层压电池的内侧,在由铝形成的膜状的外装铝封装体上载置切出为50mm×25mm的上述负极。接着,在该负极上载置切出为54mm×27mm的由聚丙烯制多孔膜形成的隔离件(CELGARD公司制,商品名“CELGARD#2400”,厚度25μm),并且以不使空气进入地在上述电池内注入电解液。其后,将切出为48mm×23mm的上述正极载置在上述隔离件上。而且,在该正极上载置与上述外装铝封装体同样的外装铝封装体。这样,得到由外装铝封装体、负极、隔离件、正极以及外装铝封装体构成的层叠体。其后,用加温封装装置以使2个外装铝封装体的外周边部相互接合地将外装铝封装体进行封装。然后,以使各层间不进入空气地注入电解液,由此制作由2极式单层层压电池构成的二次电池(电化学设备)。应予说明,使用的电解液是在碳酸亚乙酯/碳酸乙基甲基酯=1/1的溶剂中以1摩尔/升的浓度溶解有LiPF6的溶液。这些操作在手套箱内进行。
(2)充电倍率和放电倍率的评价
与实施例1同样地,进行充电倍率和放电倍率的评价。将其结果一并示于表2。
(3)循环特性的评价
与实施例1同样地,进行循环特性的评价。将其结果一并示于表2。
(4)循环特性评价前的内部直流电阻值(DC-IR)的评价
在设定成25℃的恒温槽中配置上述制成的锂离子二次电池,以恒定电流(0.2C)充电至50%DOD(3.8V)。其后,读取以恒定电流(0.5C)进行10秒钟充电时的电压变化,停止1分钟后,进而读取以恒定电流(0.5C)进行10秒钟放电时的电压变化。除了将电流值从0.5C变更为1.0C、2.0C、3.0C、5.0C以外,用同样的方法读取充放电时的电压。以施加的电流值(A)为横轴、电压值(V)为纵轴,绘制成图,在各充放电时,算出连接绘图点的直线的斜率值。将该斜率值分别作为充电时和放电时的内部直流电阻值(DC-IR)。应予说明,在测定条件中,“DOD”表示放电容量与充电容量的比例。例如,“充电至50%DOD”表示以总容量为100%时,仅充电50%的容量。
(5)60℃循环特性的评价
上述“(4)内部直流电阻值(DC-IR)的评价”的评价后,在设定为60℃的恒温槽中配置相同的锂离子二次电池,以恒定电流(2.0C)开始充电,在电压为4.2V的时刻继续以恒定电压(4.2V)进行充电,将电流值为0.01C的时刻作为充电结束(Cut off)。其后,以恒定电流(2.0C)开始放电,将电压为3.0V的时刻作为放电结束(Cut off),计算第1循环的放电容量。这样反复100次充放电,计算第100循环的放电容量。将这样测定的第100循环的放电容量除以第1循环的放电容量的值作为100次循环放电维持率(%)。第100循环的放电容量维持率为40%以上时,可判断为良好。
(6)电阻变化率的评价
在上述“(5)60℃循环特性的评价”的评价后,用与“(4)循环特性评价前的内部直流电阻值(DC-IR)的评价”的记载同样的方法测定循环特性评价后的放电时的内部直流电阻值(DC-IR)。将本项中测定的循环特性评价后的内部直流电阻值与循环特性评价前的内部直流电阻值(DC-IR)的比例定义为电阻变化率,该数值越低,判断电阻劣化越小。应予说明,电阻变化率为10以下时,可判断为良好。
5.4.实施例8~22、比较例6~8
形成表2或表3所示的组成,除此以外,与实施例7同样地得到电极用粘结剂组合物。使用得到的电极用粘结剂组合物,除此以外,与实施例7同样地制作上述锂离子二次电池负极,测定各种物性值。将测定结果一并示于表2或表3。
5.5.比较例9
在具备搅拌机的可进行温度调节的高压釜中一并投入水200份、十二烷基苯磺酸钠0.6份、过硫酸钾1.0份、亚硫酸氢钠0.5份、α-甲基苯乙烯二聚物0.2份、十二烷基硫醇0.6份、以及表3所示的第1步聚合成分,升温至70℃,聚合反应2小时。确认聚合添加率为80%以上后,将反应温度维持在70℃,用6小时添加表3所示的第2步聚合成分。在从添加第2步聚合成分开始经过3小时的时刻,添加α-甲基苯乙烯二聚物1.0份和十二烷基硫醇0.9份。第2步聚合成分添加结束后,将温度升温至80℃,继续反应2小时。聚合反应结束后,将胶乳的pH调节为7.5,添加三聚磷酸钠5份(固体成分换算)。其后,用水蒸气蒸馏处理残留单体,在减压下进行浓缩至固体成分50%,从而得到电极用粘结剂组合物。
使用上述电极用粘结剂组合物,除此以外,与实施例7同样地制作上述锂离子二次电池负极,测定各种物性值。将测定结果一并示于表3。
5.6.比较例10
在具备搅拌机的可进行温度调节的高压釜中一并投入水200份、十二烷基苯磺酸钠0.6份、过硫酸钾1.0份、亚硫酸氢钠0.5份、十二烷基硫醇0.2份、以及表3所示的第1步聚合成分,升温至70℃,聚合反应2小时。确认聚合添加率为80%以上后,将反应温度维持在70℃,用6小时添加表3所示的第2步聚合成分。在从添加第2步聚合成分开始经过3小时的时刻,添加十二烷基硫醇0.3份。第2步聚合成分添加结束后,将温度升温至80℃,继续反应2小时。聚合反应结束后,将胶乳的pH调节为7.5,添加三聚磷酸钠5份(固体成分换算)。其后,用水蒸气蒸馏处理残留单体,在减压下进行浓缩至固体成分50%,从而得到电极用粘结剂组合物。
使用上述电极用粘结剂组合物,除此以外,与实施例7同样地制作上述锂离子二次电池负极,测定各种物性值。将测定结果一并示于表3。
表1
表2
表3
如表1~表3所示,结果是本发明的电极用粘结剂组合物与比较例1~10的电极用粘结剂组合物相比,锂离子二次电池中的集电体与活性物质层的粘合性、充放电倍率特性、循环特性、以及电气双层电容器中的集电体与电极层的粘合性以及内部电阻的各个特性优异。
5.7.实验例1
对上述实施例1中制备的电极用粘结剂组合物,如下评价过滤工序的有无所引起的性能的差异。
首先,对实施例1中制成的电极用粘结剂组合物,使用图1所示的过滤装置100进行过滤(过滤工序)。图1所示的过滤装置100具备:储藏并供给异物除去前的电极用粘结剂组合物的供给罐1、用于以恒定的流量使异物除去前的电极用粘结剂组合物流动的定量泵2、具有滤芯式过滤器(未图示)和收容(安装)有该滤芯式过滤器的壳体的过滤器4、位于定量泵2和过滤器4的中间的防脉动器3、配置在防脉动器3与过滤器4之间的第一压力计7a、和配置于过滤器4的下游的第二压力计7b。而且,过滤装置100具备:将粘结剂从过滤器4返回供给罐1的返回导管6、和排出利用过滤器4过滤的电极用粘结剂的排出导管5。
本实验例中,过滤器4是在壳体内安装有一个深度型的滤芯式过滤器“ProfileII”(日本Pall公司制,额定过滤精度10μm,长度1英寸)的过滤器。定量泵2使用空气驱动式的隔膜泵,使过滤器前后的压差为0.34MPaG。应予说明,利用图1所示的过滤装置100过滤后的电极用粘结剂组合物的数均粒径与过滤前相比,没有确认其变化。这里,数均粒径是利用带有自动取样器的高浓度粒径分析仪“FPAR1000”(大塚电子株式会社制)测定的值。
应予说明,如果异物除去(过滤工序)前后的粒子的数均粒径没有变化,则可评价为异物除去后的电极用粘结剂组合物的作为粘结剂的各个特性没有变化(即,作为电极用粘结剂组合物,维持与现有粘结剂同等的功能)。
对于过滤前的电极用粘结剂组合物和经过滤工序得到的电极用粘结剂组合物,分别如下测定每1mL的粒子的个数。另外,采用它们分别制作锂离子二次电池,如下计算良品率。将评价结果示于表4。
(1)每1mL中的粒子数的测定
粒子计数器使用Particle Sizing Systems制的个数计数式粒度分布测定器“Accusizer780APS”。具体而言,用超纯水作为空白反复进行测定直至测定的粗大粒子个数为“4000个/mL(0.56μm)”(即,“粒径大于0.56μm的粒子在1mL中为4000个以下”)。其后,准备用超纯水稀释到100倍的粘结剂(样品)100mL,将该样品安装到上述粒度分布测定器。安装后,利用上述粒度分布测定器自动进行样品的稀释以成为最佳浓度。其后,利用上述粒度分布测定器测定2次上述样品的每1mL的粒子个数,计算平均值。将该平均值放大100倍,作为粘结剂每1mL的粒子个数。
(2)硬短路的有无
与实施例1同样地制作100个二次电池,对制成的二次电池进行60℃保存试验。具体而言,以恒定电流(0.2C)-恒定电压(4.2V)方式用2.5小时进行充电,以恒定电流(0.2C)方式进行放电,再次以恒定电流(0.2C)-恒定电压(4.2V)方式用2.5小时进行充电,将进行了上述操作的100个二次电池在设定为60℃的恒温槽中放置30天。然后,测定放置30天后的各二次电池的开电路电压(OCV),并进行评价。在评价中,将OCV的下降趋势作为硬短路产生的指标。具体而言,如果不发生显著的电压下降(无法确认OCV的下降),则判断没有硬短路,产生急剧的电压下降(电压瞬间下降)时,判断有硬短路。
(3)良品率(%)
由上述“硬短路的有无”的评价计算二次电池的良品率(%)。具体而言,根据式:二次电池的良品率(%)=[{(实施了硬短路的有无的试验的二次电池的个数)-(发生硬短路的二次电池的个数)}/(实施了硬短路的有无的试验的二次电池的个数)]×100进行计算。如果良品率(%)为98%以上,则可判断为良好,如果为99%以上,则生产率提高,则判断为更良好。
表4
如表4所示,利用过滤装置100过滤后的电极用粘结剂组合物的、利用粒子计数器测定时的每1mL的粒径为20μm以上的粒子个数、粒径为15μm以上且低于20μm的粒子个数、以及粒径大于10μm且小于15μm的粒子个数全部为0个。经过过滤工序,上述粒子个数大幅度减少。由此,二次电池的良品率为99.9%,判断生产率大幅度提高。
5.8.实验例2
对于上述实施例1中得到的电极用粘结剂组合物,采用过滤装置进行过滤。本实验例中使用的过滤装置,代替1个图1所示的过滤装置100的深度型的滤芯式过滤器“Profile II”(日本Pall公司制,额定过滤精度10μm,长度1英寸),使用安装有1个深度型的滤芯式过滤器“ProfileII”(日本Pall公司制,额定过滤精度20μm,长度1英寸)的过滤装置。应予说明,过滤器前后的压差为0.25MPaG。应予说明,过滤后的电极用粘结剂组合物中的数均粒径与过滤前相比,没有确认其变化。对于过滤前的电极用粘结剂组合物和经过滤工序得到的电极用粘结剂组合物,分别进行上述各种评价。将评价结果示于表5。
表5
如表5所示,利用过滤装置100过滤后的电极用粘结剂组合物的、用粒子计数器测定时的每1mL的粒径20μm以上的粒子个数、粒径15μm以上且低于20μm的粒子个数以及粒径大于10μm且小于15μm的粒子个数大幅度减少。由此,二次电池的良品率为99.9%,判断生产率大幅度提高。
5.9.实验例3
对于上述实施例1中得到的电极用粘结剂组合物,与实验例1同样地用图1所示的过滤装置100进行过滤。应予说明,在本实验例中,将过滤前后的压差设为0.38MPaG,取出自利用过滤装置100的过滤开始5分钟后的滤液。对于过滤前的电极用粘结剂组合物和经过滤工序得到的电极用粘结剂组合物,分别进行上述各种评价。将评价结果示于表6。应予说明,过滤后的电极用粘结剂组合物的数均粒径与过滤前相比,没有确认其变化。
5.10.实验例4
取出自过滤开始10分钟后的滤液,除此以外,与上述实验例3同样地取出滤液(利用过滤装置进行过滤后的电极用粘结剂组合物)。对得到的滤液进行上述各种评价。将评价结果示于表6。应予说明,过滤后的电极用粘结剂的数均粒径与过滤前相比,没有确认其变化。
5.11.实验例5
取出自过滤开始15分钟后的滤液,除此以外,与上述实验例3同样地取出滤液(利用过滤装置进行过滤后的电极用粘结剂组合物)。对得到的滤液进行上述各种评价。将评价结果示于表6。应予说明,过滤后的电极用粘结剂的数均粒径与过滤前相比,没有确认其变化。
表6
由表4~表6可知,根据经过滤工序得到的电极用粘结剂组合物,与过滤前的电极用粘结剂组合物相比,可确认能够用作构成隔离件破损这种不良情况的产生率极小且安全性高的电化学设备的电极的材料。
5.12.实验例7(电极用粘结剂组合物的保管试验)
将上述实施例1~3中制成的电极用粘结剂组合物中的任1种放入保存容器,使与容器的内容积的比率(空隙率)、保管温度、残留在容器内的气体中的氧浓度为表7中记载的条件,静置保管6个月。目视判断保管6个月后的电极用粘结剂组合物的异物产生有无、容器形态,并将其结果示于表7。应予说明,氧浓度是通过将电极用粘结剂组合物转移到保管容器后,向容器内吹送高纯度氮进行置换而调整的。
表7中,“洁净瓶”使用由AICELLO化学株式会社市售的20升的角缸型的洁净瓶。“清洗塑料容器”使用将市售的20升的角缸型的聚丙烯容器的内部在清洁室中清洗后的容器。“金属缸”使用市售的金属制的一斗缸。另外,异物产生有无如下表示,即,目视观察将存在凝聚物的情况表示为不良×,将没有凝聚物的情况表示为良好○。容器形态如下表示,即,目视观察将容器外观没有变化的情况判断为良好○,将容器外观有变化的情况表示为×。硬短路的有无、良品率以上述方法评价。
表7
根据表7的结果,可明确本发明的电极用粘结剂组合物的保管方法有效。
本发明不限定于上述的实施方式,可以进行各种变形。本发明包括与实施方式中说明的构成实质上相同的构成(例如,功能、方法和结果相同的构成,或者目的和效果相同的构成)。另外,本发明包括将上述实施方式中说明的构成的非本质部分置换成其他构成而得的构成。另外,本发明包括与实施方式中说明的构成能够起到相同的作用效果的构成或达到相同目的的构成。另外,本发明包括在实施方式中说明的构成中附加公知技术而得的构成。
工业上的可利用性
本发明的电极用粘结剂组合物适合用作例如构成作为电子设备的驱动用电源所使用的电化学设备的电极的材料。本发明的电化学设备电极用浆料适合用作例如构成作为电子设备的驱动用电源所使用的电化学设备的电极的材料。本发明的电化学设备电极适合用作例如构成作为电子设备的驱动用电源所使用的电化学设备的电极。本发明的电极用粘结剂的制造方法是制造例如构成作为电子设备的驱动用电源所使用的电化学设备的电极的材料的电极用粘结剂的方法。
符号说明
1…供给罐,2…定量泵,3…防脉动器,4…过滤器,5…排出导管,6…返回导管,7a…第一压力计,7b…第二压力计,100…过滤装置
Claims (9)
1.一种电极用粘结剂组合物,其特征在于,含有聚合物粒子,凝胶含有率为90~99%,电解液溶胀率为130~350%,
所述聚合物粒子在全部构成单元为100质量份时含有(A)来源于α,β-不饱和腈化合物的构成单元5~40质量份、(B)来源于不饱和羧酸的构成单元0.3~10质量份和(E)来源于下述通式(1)表示的化合物的构成单元20质量份以下,并且数均粒径为50~400nm,
式中,R1为氢原子或者一价的烃基,R2为二价的烃基。
2.根据权利要求1所述的电极用粘结剂组合物,其中,所述通式(1)表示的化合物为甲基丙烯酸羟乙酯。
3.根据权利要求1所述的电极用粘结剂组合物,其中,所述聚合物粒子进一步含有(C)来源于共轭二烯化合物的构成单元。
4.根据权利要求1所述的电极用粘结剂组合物,其中,pH为6~8。
5.根据权利要求1所述的电极用粘结剂组合物,其中,利用粒子计数器测定时每1mL中的粒径20μm以上的粒子数为0个。
6.一种权利要求5所述的电极用粘结剂组合物的制造方法,其特征在于,包括通过过滤处理使利用粒子计数器测定时的每1mL中的粒径20μm以上的粒子数为0个的工序。
7.一种电极用浆料,其特征在于,含有活性物质和权利要求1~5中任一项所述的电极用粘结剂组合物。
8.一种电极,其特征在于,具备集电体和在所述集电体的表面上涂布权利要求7所述的电极用浆料并干燥而形成的活性物质层。
9.一种电化学设备,其特征在于,具备权利要求8所述的电极。
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