CN105378990A - 树脂集电体用分散剂、树脂集电体用材料和树脂集电体 - Google Patents

树脂集电体用分散剂、树脂集电体用材料和树脂集电体 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于提供一种树脂集电体用分散剂、树脂集电体用材料和树脂集电体,该树脂集电体用分散剂能够在不损害由轻量化带来的电池单位重量的输出提高这样的树脂集电体的特征的情况下使导电性填料均匀地分散,能够表现出充分的充放电特性。本发明的树脂集电体用材料是由具有亲树脂嵌段(A1)和亲导电性填料嵌段(A2)的聚合物构成的树脂集电体用分散剂,其特征在于,上述亲树脂嵌段(A1)是以碳原子数为2~30的烯烃(a1)作为必要构成单体的聚合物嵌段,上述亲导电性填料嵌段(A2)所具有的官能团为选自由羧基、1,3-二氧代-2-氧杂亚丙基、酯基、氰基、羟基、氨基、酰胺基和酰亚胺基组成的组中的至少一种,或者,具有亲树脂嵌段(A1)和亲导电性填料嵌段(A2)的聚合物为开环聚合型聚酯、脱水缩合型聚酯或聚碳酸酯。

Description

树脂集电体用分散剂、树脂集电体用材料和树脂集电体
技术领域
本发明涉及树脂集电体用分散剂、树脂集电体用材料和树脂集电体。
背景技术
近年来,为了保护环境,迫切期望减少二氧化碳排放量。在汽车产业中,对于通过导入电动汽车(EV)、混合动力电动汽车(HEV)来减少二氧化碳排放量寄予了厚望,对作为将它们实用化的关键的电动机驱动用二次电池进行了深入开发。作为二次电池,能够实现高能量密度、高输出密度的锂离子二次电池受到关注。
锂离子二次电池一般使用粘结剂将正极活性物质或负极活性物质等分别涂布在正极用集电体或负极用集电体上来构成电极。另外,在双极型电池的情况下,构成具有正极层和负极层的双极型电极,该正极层通过使用粘结剂在集电体的一个面上涂布正极活性物质等而形成,该负极层通过使用粘结剂在相反侧的面上涂布负极活性物质等而形成。
在这样的锂离子二次电池中,以往,使用金属箔(金属集电箔)作为集电体。近年来,提出了代替金属箔而由添加了金属粉的树脂构成的、所谓的树脂集电体(例如参考专利文献1)。这种树脂集电体比金属集电箔轻量,可期待提高电池的每单位重量的输出。
但是,以往的树脂集电体存在如下问题:导电性填料的分散性不充分,充放电特性这样的作为电池的性能下降等。
另外,在使用一般已知的分散剂(羧甲基纤维素和表面活性剂等)的情况下,虽然分散性略有提高,但并不充分。因此,期望导电性填料能够均匀分散的树脂集电体。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2012-150896号公报
发明内容
发明所要解决的问题
本发明的目的在于提供一种树脂集电体用分散剂、树脂集电体用材料和树脂集电体,该树脂集电体用分散剂能够在不损害由轻量化带来的电池单位重量的输出提高这样的树脂集电体的特征的情况下使导电性填料均匀地分散,能够表现出充分的充放电特性。
用于解决问题的手段
本发明人为了解决上述问题进行了深入研究,结果达成了本发明。
即,本发明为:一种树脂集电体用分散剂(A),其为由具有亲树脂嵌段(A1)和亲导电性填料嵌段(A2)的聚合物构成的树脂集电体用分散剂,其特征在于,上述亲树脂嵌段(A1)是以碳原子数为2~30的烯烃(a1)作为必要构成单体的聚合物嵌段,上述亲导电性填料嵌段(A2)所具有官能团为选自由羧基、1,3-二氧代-2-氧杂亚丙基、酯基、氰基、羟基、氨基、酰胺基和酰亚胺基组成的组中的至少一种,或者,具有亲树脂嵌段(A1)和亲导电性填料嵌段(A2)的聚合物为开环聚合型聚酯、脱水缩合型聚酯或聚碳酸酯;含有该树脂集电体用分散剂(A)、树脂(B)和导电性填料(C)的树脂集电体用材料;以及具有该树脂集电体用材料的树脂集电体。
发明效果
本发明的树脂集电体用分散剂和树脂集电体用材料能够得到均匀分散有导电性填料的树脂集电体,能够表现出作为电池的充分的充放电特性。
具体实施方式
以下,对本发明详细地进行说明。
本发明的树脂集电体用分散剂(A)是由具有亲树脂嵌段(A1)和亲导电性填料嵌段(A2)的聚合物构成的树脂集电体用分散剂,其特征在于,上述亲树脂嵌段(A1)是以碳原子数为2~30的烯烃(a1)作为必要构成单体的聚合物嵌段,上述亲导电性填料嵌段(A2)所具有的官能团为选自由羧基、1,3-二氧代-2-氧杂亚丙基、酯基、氰基、羟基、氨基、酰胺基和酰亚胺基组成的组中的至少一种,或者,具有亲树脂嵌段(A1)和亲导电性填料嵌段(A2)的聚合物为开环聚合型聚酯、脱水缩合型聚酯或聚碳酸酯。
在本发明的树脂集电体用分散剂(A)中,亲树脂嵌段(A1)表示后述的亲树脂嵌段(A1)的溶解度参数(以下简记为SP值)与树脂(B)的SP值之差的绝对值|{(B)的SP值}-{(A1)的SP值}|小的嵌段。
本发明中的亲树脂嵌段(A1)是以碳原子数为2~30的烯烃(a1)作为必要构成单体的聚合物嵌段。
作为以碳原子数为2~30的烯烃(a1)作为必要构成单体的聚合物嵌段,包含将单体(a1)的一种或两种以上(共)聚合而成的聚合物嵌段、以及将单体(a1)的一种或两种以上与其他单体(b1)的一种或两种以上共聚而成的聚合物嵌段。
碳原子数为2~30的烯烃(a1)中包含碳原子数(以下简记为C)2~30的烯烃,例如,包含C2~3的烯烃{乙烯和丙烯}以及C4~30的α-烯烃{1-丁烯、异丁烯、1-己烯、1-癸烯和1-十二碳烯等}等。
其他单体(b1)中包含与碳原子数为2~30的烯烃(a1)具有共聚性的C4~30的不饱和单体,该不饱和单体为除(a1)和后述的烯键式不饱和单体(a2)以外的单体,例如包含苯乙烯和乙酸乙烯酯等。
作为亲树脂嵌段(A1),包含下述(A11)~(A14)。
(A11)以乙烯作为必要构成单体的聚合物嵌段(聚乙烯嵌段)
例如,可以举出高密度聚乙烯、中密度聚乙烯或低密度聚乙烯、将乙烯与C4~30的α-烯烃和/或其他单体(b1)共聚而成的聚合物嵌段等。
(A12)以丙烯作为必要构成单体的聚合物嵌段(聚丙烯嵌段)
例如,可以举出聚丙烯、将丙烯与C4~30的α-烯烃和/或其他单体(b1)共聚而成的聚合物嵌段等。
(A13)以乙烯和丙烯作为必要构成单体的聚合物嵌段
例如,可以举出将乙烯与丙烯共聚而成的聚合物嵌段、将乙烯和丙烯与C4~30的α-烯烃和/或(b1)共聚而成的聚合物嵌段等。
(A14)以C4~30的烯烃作为必要构成单体的聚合物嵌段
例如,可以举出聚丁烯等。
这些之中,从电池特性的观点出发,优选(A11)~(A13),进一步优选聚乙烯、聚丙烯、将乙烯与丙烯共聚而成的聚合物嵌段、以及将丙烯与(b1)共聚而成的聚合物嵌段,更进一步优选聚乙烯、聚丙烯、以及将乙烯与丙烯共聚而成的聚合物嵌段。
本发明中的亲导电性填料嵌段(A2)所具有的官能团为选自由羧基(-COOH)、1,3-二氧代-2-氧杂亚丙基(-CO-O-CO-)、酯基(-COO-)、氰基(-CN)、羟基(-OH)、氨基(-NHR;R为氢原子或任意的取代基。在酰胺基和酰亚胺基中也是同样)、酰胺基(-NR-CO-)和酰亚胺基(-CO-NR-CO-)组成的组中的至少一种。
需要说明的是,亲导电性填料嵌段(A2)可以仅由羧基、1,3-二氧代-2-氧杂亚丙基、酯基、氰基、羟基、氨基、酰胺基或酰亚胺基构成,也可以由选自由羧基、1,3-二氧代-2-氧杂亚丙基、酯基、氰基、羟基、氨基、酰胺基和酰亚胺基组成的组中的至少一种官能团和与上述官能团键合的1个以上的碳原子构成。
另外,亲导电性填料嵌段(A2)可以是以具有选自由羧基、1,3-二氧代-2-氧杂亚丙基、酯基、氰基、羟基、氨基、酰胺基和酰亚胺基组成的组中的至少一种官能团的烯键式不饱和单体(a2)作为必要构成单体的聚合物嵌段。
通过以具有选自由羧基、1,3-二氧代-2-氧杂亚丙基、酯基、氰基、羟基、氨基、酰胺基和酰亚胺基组成的组中的至少一种官能团的烯键式不饱和单体(a2)作为原料的单体,能够容易地向聚合物中导入具有选自由羧基、1,3-二氧代-2-氧杂亚丙基、酯基、氰基、羟基、氨基、酰胺基和酰亚胺基组成的组中的至少一种官能团的聚合物嵌段、即亲导电性填料嵌段(A2)。
(a2)中包含具有羧基的烯键式不饱和单体(a21)、具有1,3-二氧代-2-氧杂亚丙基的烯键式不饱和单体(a22)、具有酯基的烯键式不饱和单体(a23)、具有氰基的烯键式不饱和单体(a24)、具有羟基的烯键式不饱和单体(a25)、具有氨基的烯键式不饱和单体(a26)、具有酰胺基的烯键式不饱和单体(a27)、具有酰亚胺基的烯键式不饱和单体(a28)、以及具有上述官能团中的两种以上的官能团的烯键式不饱和单体(a29)。
作为具有羧基的烯键式不饱和单体(a21),可以举出一元羧酸[C3~15,例如(甲基)丙烯酸、巴豆酸和肉桂酸]、二元羧酸[脂肪族化合物(包含C4~24的脂肪族化合物,例如马来酸、富马酸、衣康酸、柠康酸和中康酸)、芳香族化合物(包含C10~24的芳香族化合物,例如二羧基苯乙烯等)和脂环式化合物(包含C8~24的脂环式化合物,例如二羧基环己烯和二羧基环庚烯等)等]、三元~四元或其以上的多元羧酸[脂肪族化合物(包含C6~24的脂肪族化合物,例如乌头酸等)以及脂环式(包含C7~24的脂环式化合物,例如三羧基环戊烯、三羧基环己烯和三羧基环辛烯等)等]、多元羧酸的烷基(C1~18)酯(马来酸单甲酯、富马酸单乙酯、衣康酸单叔丁酯、中康酸单癸酯、二羧基环庚烯二(十二烷基)酯等)及其盐{碱金属盐和铵盐等}等。
作为具有1,3-二氧代-2-氧杂亚丙基的烯键式不饱和单体(a22),可以举出上述二元羧酸或多元羧酸的酸酐(C4~24,例如马来酸酐、衣康酸酐、柠康酸酐和乌头酸酐等)。
作为具有酯基的烯键式不饱和单体(a23),可以举出(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯和(甲基)丙烯酸丁酯等。
在本发明中,“(甲基)丙烯酸酯”是指丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯。
作为具有氰基的烯键式不饱和单体(a24),可以举出(甲基)丙烯腈等。
作为具有羟基的烯键式不饱和单体(a25),包含C4~20的具有羟基的烯键式不饱和单体,具体而言,可以举出羟基苯乙烯、(甲基)丙烯酸羟甲酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、(甲基)烯丙醇、1-丁烯-3-醇、2-丁烯-1-醇、2-丁烯-1,4-二醇、炔丙醇和2-羟基乙基丙烯基醚等。
作为含有氨基的烯键式不饱和单体(a26),可以举出C5~15的含有伯氨基或仲氨基的(甲基)丙烯酸酯[(甲基)丙烯酸氨基烷基(C1~6)酯{例如,(甲基)丙烯酸氨基乙酯等}和(甲基)丙烯酸烷基(C1~6)氨基烷基(C1~6)酯{(甲基)丙烯酸叔丁基氨基乙酯等}等]、C3~10的含有氨基的烯丙基化合物[(甲基)烯丙胺和二烯丙胺等]等。
作为含有酰胺基的烯键式不饱和单体(a27),可以举出C3~30的(甲基)丙烯酰胺化合物[(甲基)丙烯酰胺;N-烷基(C1~6)(甲基)丙烯酰胺{例如,N-甲基(甲基)丙烯酰胺、N-丁基(甲基)丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、N,N’-亚甲基-双(甲基)丙烯酰胺等};和N,N-二烷基(C1~6)(甲基)丙烯酰胺或N,N-二芳烷基(C7~15)(甲基)丙烯酰胺{例如,N,N-二甲基丙烯酰胺和N,N-二苄基丙烯酰胺等}等]、除上述(甲基)丙烯酰胺化合物以外的C4~20的含有酰胺基的乙烯基化合物{例如,甲基丙烯酰基甲酰胺、N-甲基-N-乙烯基乙酰胺、肉桂酰胺、环状酰胺(N-乙烯基吡咯烷酮、N-烯丙基吡咯烷酮等)等}、含有季铵基的乙烯基化合物[二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酰胺和含有叔氨基的乙烯基化合物{二乙基氨基乙基(甲基)丙烯酰胺等}的季铵化物(使用氯代甲烷、硫酸二甲酯、苄基氯和碳酸二甲酯等季铵化剂进行季铵化后的物质等)等]等。
作为含有酰亚胺基的烯键式不饱和单体(a28),包含C4~24的含有酰亚胺基的烯键式不饱和单体,例如可以举出马来酰亚胺、衣康酰亚胺、柠康酰亚胺和二羧基环庚烯酰亚胺等。作为酰亚胺基(-CO-NR-CO-)的R,优选为氢原子或C1~6的烷基。
作为具有两种以上官能团的烯键式不饱和单体(a29),包含具有两种以上选自由羧基、1,3-二氧代-2-氧杂亚丙基、酯基、氰基、羟基、氨基、酰胺基和酰亚胺基组成的组中的官能团的烯键式不饱和单体,具体而言,可以举出具有羧基和酰胺基的烯键式不饱和单体{多元羧酸的烷基(C1~18)酰胺(包含C4~60的这样的多元羧酸的烷基酰胺,例如马来酸单酰胺、马来酸单甲基酰胺、富马酸单乙基酰胺、中康酸单癸基酰胺和二羧基环庚烯单十二烷基酰胺等)等}、具有氨基和酰胺基的烯键式不饱和单体{C5~10的含有氨基的丙烯酰胺[N-氨基烷基(C1~6)(甲基)丙烯酰胺、N-氨基乙基(甲基)丙烯酰胺等]等}等。
烯键式不饱和单体(a2)可以单独使用一种,也可以合用两种以上。
上述烯键式不饱和单体(a2)之中,从电化学稳定性的观点出发,优选具有羧基的烯键式不饱和单体(a21)和具有1,3-二氧代-2-氧杂亚丙基的烯键式不饱和单体(a22),进一步优选为马来酸酐。
在亲导电性填料嵌段(A2)中,除烯键式不饱和单体(a2)以外,还可以共聚其他乙烯基单体(b2)。
作为其他乙烯基单体(b2),只要是能够与烯键式不饱和单体(a2)共聚的乙烯基单体且为除(a1)和(a2)以外的乙烯基单体就没有特别限制,可以使用下述乙烯基单体等。
脂环式乙烯基单体:包含C3~20的脂环式乙烯基单体,具体而言,为环己烯、(双)环戊二烯、蒎烯、苧烯、茚、乙烯基环己烯和亚乙基双环庚烯等。
芳香族乙烯基单体:包含C8~14的芳香族乙烯基单体,具体而言,为苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、2,4-二甲基苯乙烯、乙基苯乙烯、异丙基苯乙烯、丁基苯乙烯、苯基苯乙烯、环己基苯乙烯、苄基苯乙烯、巴豆基苯和乙烯基萘等。
含有卤素元素的乙烯基单体:包含C2~20的含有卤素元素的乙烯基单体,具体而言,为氯乙烯、溴乙烯、偏氯乙烯、烯丙基氯、氯苯乙烯、溴苯乙烯、二氯苯乙烯、氯甲基苯乙烯、四氟苯乙烯和氯丁二烯等。
从导电性填料(C)的分散性的观点出发,构成亲导电性填料嵌段(A2)的烯键式不饱和单体(a2)的比例以(A2)的重量为基准优选为50~100重量%、进一步优选为60~100重量%、特别优选为70~100重量%。
从导电性填料(C)的分散性的观点出发,亲导电性填料嵌段(A2)中的羧基(-COOH)、1,3-二氧代-2-氧杂亚丙基(-CO-O-CO-)、酯基(-COO-)、氰基(-CN)、羟基(-OH)、氨基(-NHR)、酰胺基(-NR-CO-)和酰亚胺基(-CO-NR-CO-)的合计摩尔浓度以(A2)的重量为基准优选为0.0001~0.03摩尔/g、进一步优选为0.001~0.028摩尔/g、特别优选为0.01~0.025摩尔/g。
(A2)中的上述官能团的合计摩尔浓度可以根据制造(A)时的(a2)和(b2)的投料量通过下述数学式算出。
合计摩尔浓度=Σ{(各单体(a2)的投料量)/(各单体(a2)的分子量)}/{(a2)和(b2)的合计投料量}
需要说明的是,计算上述摩尔浓度时,在使用具有两种以上官能团的烯键式不饱和单体(a29)的情况下,算出各单体(a2)的投料量乘以官能团数所得的值作为“各单体(a2)的投料量”。
从导电性填料的分散性的观点出发,树脂集电体用分散剂(A)中的羧基(-COOH)、1,3-二氧代-2-氧杂亚丙基(-CO-O-CO-)、酯基(-COO-)、氰基(-CN)、羟基(-OH)、氨基(-NHR)、酰胺基(-NR-CO-)和酰亚胺基(-CO-NR-CO-)的合计浓度以(A)的重量为基准优选为1~40重量%、更优选为1~30重量%、进一步优选为1.2~20重量%、特别优选为1.4~10重量%。
(A)中的上述官能团的合计浓度可以根据制造(A)时的(a1)、(a2)、(b1)和(b2)的投料量通过下述数学式算出。
合计浓度=Σ{(各单体(a2)所具有的官能团的括号内的原子量的合计)×(各单体(a2)的投料量)/(各单体(a2)的分子量)}/{(a1)、(a2)、(b1)和(b2)的合计投料量}×100
从导电性填料的分散性的观点出发,树脂集电体用分散剂(A)中的羧基(-COOH)、1,3-二氧代-2-氧杂亚丙基(-CO-O-CO-)、酯基(-COO-)、氰基(-CN)、羟基(-OH)、氨基(-NHR)、酰胺基(-NR-CO-)和酰亚胺基(-CO-NR-CO-)的合计摩尔浓度以(A)的重量为基准优选为0.00005~0.015摩尔/g、进一步优选为0.0005~0.014摩尔/g。
(A)中的上述官能团的合计摩尔浓度可以通过对(A)进行13C-NMR和IR(红外分光)的测定、并代入到使用摩尔浓度已知的试样求出的标准曲线中来算出。
另外,(A)中的上述官能团的合计摩尔浓度也可以根据制造(A)时的(a1)、(a2)、(b1)和(b2)的投料量通过下述数学式算出。
合计摩尔浓度=Σ{(各单体(a2)的投料量)/(各单体(a2)的分子量)}/{(a1)、(a2)、(b1)和(b2)的合计投料量}
另外,具有亲树脂嵌段(A1)和亲导电性填料嵌段(A2)的聚合物可以为开环聚合型聚酯、脱水缩合型聚酯或聚碳酸酯。
在具有亲树脂嵌段(A1)和亲导电性填料嵌段(A2)的聚合物为开环聚合型聚酯或脱水缩合型聚酯的情况下,酯基相当于亲导电性填料嵌段(A2),酯基以外的部分(烷基链)相当于亲树脂嵌段(A1)。
在具有亲树脂嵌段(A1)和亲导电性填料嵌段(A2)的聚合物为聚碳酸酯的情况下,1,3-二氧代-2-氧杂亚丙基(碳酸酯基)(-O-(CO)-O-)相当于亲导电性填料嵌段(A2),碳酸酯基以外的部分(烷基链)相当于亲树脂嵌段(A1)。
需要说明的是,对于开环聚合型聚酯和脱水缩合型聚酯,在酯基以外的部分(烷基链)中存在羧基、1,3-二氧代-2-氧杂亚丙基、酯基、氰基、羟基、氨基、酰胺基或酰亚胺基的情况下,将这些取代基视为亲导电性填料嵌段(A2)、将除这些取代基以外的部分视为亲树脂嵌段(A1)。
对于聚碳酸酯,在1,3-二氧代-2-氧杂亚丙基(碳酸酯基)以外的部分(烷基链)中存在羧基、1,3-二氧代-2-氧杂亚丙基、酯基、氰基、羟基、氨基、酰胺基或酰亚胺基的情况下,将除这些取代基以外的部分视为亲树脂嵌段(A1)。
亲树脂嵌段(A1)与亲导电性填料嵌段(A2)的重量比{(A1)/(A2)}可以通过改变作为聚合物的原料的聚合物的结构(例如碳原子数)来适当调节。
开环聚合型聚酯通过将一种或两种以上的碳原子数3~12的内酯(例如β-丙内酯、γ-丁内酯、γ-戊内酯、δ-戊内酯、ε-己内酯、ζ-庚内酯)等进行开环聚合而得到,例如可以举出聚丙内酯、聚丁内酯、聚己内酯、聚戊内酯等。
作为上述内酯,如果考虑亲树脂嵌段(A1)与亲导电性填料嵌段(A2)的重量比,则优选为γ-戊内酯、δ-戊内酯、ε-己内酯,更优选为ε-己内酯。
脱水缩合型聚酯通过低分子量(Mn小于300)多元醇与碳原子数2~10的多元羧酸或其成酯性衍生物的脱水缩合而得到。
作为低分子量多元醇,可以使用Mn小于300的二元~八元或其以上的脂肪族多元醇和Mn小于300的二元~八元或其以上的酚的环氧烷(表示EO、PO、1,2-环氧丁烷、1,3-环氧丁烷、2,3-环氧丁烷或1,4-环氧丁烷等,以下简记为AO)低摩尔加成物。
可用于缩合型聚酯的低分子量多元醇中优选的是:乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、双酚A的EO或PO低摩尔加成物以及它们的合用。
作为碳原子数2~10的多元羧酸或其成酯性衍生物,可以举出脂肪族二羧酸(琥珀酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、富马酸和马来酸等)、脂环式二羧酸(二聚酸等)、芳香族二羧酸(对苯二甲酸、间苯二甲酸和邻苯二甲酸等)、三元或其以上的多元羧酸(偏苯三酸和均苯四酸等)、它们的酸酐(琥珀酸酐、马来酸酐、邻苯二甲酸酐和偏苯三酸酐等)、它们的酰卤化物(己二酰二氯等)、它们的低分子量烷基酯(琥珀酸二甲酯和邻苯二甲酸二甲酯等)等,也可以将它们合用。
作为缩合型聚酯的具体例,可以举出聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸丁二醇酯、聚己二酸1,6-己二醇酯、聚间苯二甲酸1,6-己二醇酯、聚己二酸新戊醇酯、聚己二酸乙二醇丙二醇酯、聚己二酸乙二醇丁二醇酯、聚己二酸丁二醇1,6-己二醇酯、聚己二酸二乙二醇酯、聚(聚四亚甲基醚)己二酸酯、聚(己二酸3-甲基戊二醇酯)、聚壬二酸乙二醇酯、聚癸二酸乙二醇酯、聚壬二酸丁二醇酯、聚癸二酸丁二醇酯和聚对苯二甲酸新戊醇酯等。
作为聚碳酸酯,可以举出通过使上述低分子量多元醇与低分子碳酸酯化合物(例如,烷基的碳原子数为1~6的碳酸二烷基酯、具有碳原子数为2~6的亚烷基的碳酸亚烷基酯和具有碳原子数为6~9的芳基的碳酸二芳基酯)进行脱醇反应、同时进行缩合而制造的聚碳酸酯等。低分子量多元醇和碳酸亚烷基酯可以分别合用两种以上。
作为聚碳酸酯的具体例,可以举出聚六亚甲基碳酸酯、聚五亚甲基碳酸酯、聚四亚甲基碳酸酯和聚(四亚甲基/六亚甲基)碳酸酯(例如使1,4-丁二醇和1,6-己二醇与碳酸二烷基酯进行脱醇反应、同时进行缩合而得到的物质)等。
作为树脂集电体用分散剂(A)的制造方法,可以举出:通过热解反应等在利用通常的制造烯烃聚合物的方法{例如本体法、溶液法、淤浆法和气相法等}制造的聚合物(A’1){将包含上述(a1)和根据需要使用的(b1)的单体聚合而成的聚合物等}中导入不饱和基团而形成聚合物(A”1)并向其加成上述烯键式不饱和单体(a2){根据需要含有(b2)}的方法、利用内酯的开环聚合反应的方法、利用多元羧酸与多元醇的脱水缩合反应的方法和利用多元醇与碳酸酯化合物的脱醇缩合反应的方法等。
溶液法是将催化剂和单体投入到溶剂中、使其在溶液中进行聚合的方法。
作为溶液法中的溶剂,可以举出饱和烃[脂肪族烃(包含C3~24的脂肪族烃,例如丙烷、丁烷、己烷、辛烷、癸烷、十二烷、十六烷和十八烷等)、脂环式烃(包含C3~24的脂环式烃,例如环戊烷、甲基环戊烷、环己烷和环辛烷等)、芳香族烃(包含C6~12的芳香族烃,例如苯、甲苯和二甲苯等)、石油馏分(包含C12~60的石油馏分,例如汽油、煤油和轻油等)等]、聚合时为液态的烯烃(包含C31~100的上述烯烃,例如低分子量聚烯烃等)等。
淤浆法是将催化剂和单体投入到分散介质中、使其以淤浆状进行聚合的方法。
作为分散介质,可以举出上述饱和烃以及聚合时为液态的烯烃等。
气相法是将催化剂和单体投入到气相中、使其在气相中进行聚合的方法。具体而言,向反应器中缓慢地投入催化剂,进一步以与该催化剂高效地接触的方式投入单体,在气相中使其聚合,通过上述方法生成的聚合物因自重而落下,从反应器下方进行回收。分子量的调节可以通过选择公知的手段、例如温度、压力、氢添加量等来进行。
作为聚合温度,在气相法的情况下,从导电性填料(C)的分散性和(A1)的分子量分布的观点出发,优选为0~120℃、进一步优选为20~100℃。
在溶液法的情况下,从导电性填料(C)的分散性和(A1)的分子量分布的观点出发,优选为0~200℃、进一步优选为10~180℃。
在淤浆法的情况下,从导电性填料(C)的分散性和(A1)的分子量分布的观点出发,优选为-50~100℃、进一步优选为0~90℃。
作为压力,在气相法的情况下,从导电性填料(C)的分散性、(A1)的分子量分布和经济性的观点出发,优选为0.049~9.8MPa、进一步优选为0.098~4.9MPa。
在溶液法和淤浆法的情况下,从导电性填料(C)的分散性、(A1)的分子量分布和经济性的观点出发,优选为0.078~0.98MPa、进一步优选为0.098~0.49MPa。
在聚合物(A’1)中,使两种以上的(a1){根据需要进一步包含(b1)}共聚时的结合形式可以为无规聚合、嵌段聚合和接枝聚合中的任一种。
从导电性填料(C)的分散性和树脂集电体用分散剂的分子量的观点出发,聚合物(A’1)的数均分子量(以下,简记为Mn)优选为10000~300000、进一步优选为15000~150000。
聚合物(A’1)的Mn可以在下述条件下通过GPC(凝胶渗透色谱法)测定来求出。
装置:AllianceGPCV2000(Waters公司制)
溶剂:邻二氯苯
标准物质:聚苯乙烯
样品浓度:3mg/ml
柱固定相:PLgel10μm、MIXED-B2根串联(PolymerLaboratories公司制)
柱温:135℃
通过对聚合物(A’1)进行热解,能够得到导入了不饱和基团的聚合物(A”1)。在此,热解定义为:将聚合物在180~450℃(优选为220~400℃)的温度下进行热处理,使处理后的聚合物的Mn(设为Mn2)相对于处理前的聚合物的Mn(设为Mn1)的降低比Mn2/Mn1为0.9~0.001。
从烯键式不饱和单体(a2)的导入容易度的观点出发,导入了不饱和基团的聚合物(A”1)的每1000个碳原子数的分子末端和/或分子内的双键量为0.2~10个、优选为0.3~6个、特别优选为0.5~5个。
上述双键量可以通过NMR(核磁共振)法进行测定。
从导电性填料(C)的分散性的观点出发,作为导入了不饱和基团的聚合物(A”1)的制造方法,优选为热解法(例如日本特公昭43-9368号公报、日本特公昭44-29742号公报和日本特公平6-70094号公报中记载的方法等)。
热解法中包括以(1)连续式或(2)间歇式将聚合物(A’1)进行热解的方法。
(1)的方法是使以恒定流量(10~700kg/小时)供给至连续槽的烯烃聚合物在不存在自由基引发剂的条件下优选在300~450℃连续地热解0.5~10小时、或者在自由基引发剂存在下优选在180~300℃连续地热解0.5~10小时的方法,(2)的方法是将封闭系统反应器中的烯烃聚合物与上述(1)同样地在不存在或存在有机过氧化物的条件下以同样的热处理条件进行热解的方法。
作为在(1)的方法中使用的装置,可以举出连续混炼机[例如,静态混合机,FCM[商品名:Farrel株式会社制]、LCM[商品名:株式会社神户制钢所制]和CIM[商品名:株式会社日本制钢所制]等]、单螺杆挤出机和双螺杆挤出机等。
作为上述自由基引发剂,可以举出偶氮化合物(例如,偶氮二异丁腈和偶氮二异戊腈等)、过氧化物[单官能(在分子内具有1个过氧化物基)[例如,过氧化苯甲酰、二叔丁基过氧化物、过氧化月桂酰和过氧化二异丙苯等]和多官能(在分子内具有2个以上过氧化物基)[例如2,2-双(4,4-二叔丁基过氧化环己基)丙烷、1,1-双(叔丁基过氧化)3,3,5-三甲基环己烷、过氧化六氢对苯二甲酸二叔丁酯、过氧化二碳酸二烯丙酯和叔丁基过氧化烯丙基碳酸酯等]等]等。
从导电性填料(C)的分散性和(A)的分子量分布的观点出发,自由基引发剂的使用量基于聚合物(A’1)的重量优选为0.01~10重量%、进一步优选为0.1~1重量%。
上述热解法之中,从分子量的观点出发,优选为(1)的方法,特别优选为在不存在自由基引发剂的条件下在300~450℃以恒定流量供给聚合物(A’1)连续地热解0.5~10小时的制造方法。
作为对导入了不饱和基团的聚合物(A”1)加成烯键式不饱和单体(a2){根据需要包含(b2)}的方法,可以举出:将导入了不饱和基团的聚合物(A”1)和(a2)加热熔融、或者使其悬浮或溶解在适当的有机溶剂中,向其中添加上述自由基引发剂作为自由基引发剂(k)[或者使(k)溶解于适当的有机溶剂中而成的溶液]并进行加热搅拌的方法(熔融法、悬浮法和溶液法);以及将导入了不饱和基团的聚合物(A”1)、(a2){根据需要包含(b2)}预先混合并进行熔融混炼的方法(熔融混炼法)等。
作为自由基引发剂(k),可以使用与上述同样的自由基引发剂,具体而言,可以举出偶氮化合物(偶氮二异丁腈和偶氮二异戊腈等);过氧化物[单官能(在分子内具有1个过氧化物基的)引发剂[过氧化苯甲酰、二叔丁基过氧化物、过氧化月桂酰和过氧化二异丙苯等]、多官能(在分子内具有2个~4个或其以上的过氧化物基的)引发剂[2,2-双(4,4-二叔丁基过氧化环己基)丙烷、1,1-双(叔丁基过氧化)3,3,5-三甲基环己烷、过氧化六氢对苯二甲酸二叔丁酯、过氧化二碳酸二烯丙酯和叔丁基过氧化烯丙基碳酸酯等]等]等。
从烯键式不饱和单体(a2)对导入了不饱和基团的聚合物(A”1)的反应性的观点出发,上述之中,优选为过氧化物、进一步优选为单官能引发剂、特别优选为二叔丁基过氧化物、过氧化月桂酰和过氧化二异丙苯。
从烯键式不饱和单体(a2)对导入了不饱和基团的亲树脂嵌段的反应率的观点出发,(k)的使用量基于(A)的重量优选为0.001~10重量%、进一步优选为0.01~5重量%、特别优选为0.1~3重量%。
作为上述有机溶剂,可以举出C3~18的、例如烃(己烷、庚烷、辛烷、癸烷、十二烷、苯、甲苯和二甲苯等)、卤代烃(二氯乙烷、三氯乙烷或四氯乙烷和二氯丁烷等)、酮(丙酮、甲基乙基酮、二乙基酮和二叔丁基酮等)以及醚(乙基正丙基醚、二异丙醚、二正丁醚、二叔丁醚和二氧杂环己烷等)等。
作为在上述熔融混炼法中使用的装置,可以举出挤出机、班伯里混炼机或捏合机等。
从导入了不饱和基团的聚合物(A”1)与烯键式不饱和单体(a2)的反应性的观点出发,上述制造方法之中,优选熔融法和溶液法。
熔融法中的反应温度只要是导入了不饱和基团的聚合物(A”1)熔融的温度即可,从导入了不饱和基团的聚合物(A”1)与烯键式不饱和单体(a2)的反应性的观点出发,优选为120~260℃、进一步优选为130~240℃。
溶液法中的反应温度只要是导入了不饱和基团的聚合物(A”1)溶解的温度即可,从导入了不饱和基团的聚合物(A”1)与烯键式不饱和单体(a2)的反应性的观点出发,优选为110~210℃、进一步优选为120~180℃。
开环聚合型聚酯可以通过内酯的开环聚合而得到,例如,可以举出对分散在溶剂中的内酯添加金属醇盐等碱的方法。
脱水缩合型聚酯可以通过多元羧酸与多元醇的脱水缩合而得到,例如,可以举出对分散在溶剂中的多元羧酸与多元醇的混合物进行加热的方法,也可以根据需要进行减压、酸催化剂的添加、脱水处理等。
聚碳酸酯可以通过多元醇与碳酸酯化合物的脱醇反应而得到,例如,可以举出将多元醇和碳酸酯化合物加热至300℃左右来进行酯交换反应并将产生的醇在减压条件下除去的方法。
从导电性填料(C)的分散性和电池特性的观点出发,作为树脂集电体用分散剂(A)的重均分子量(以下,简记为Mw),优选为2000~300000、进一步优选为5000~200000、特别优选为7000~150000、最优选为10000~100000。
树脂集电体用分散剂(A)的Mw可以在以下条件下通过GPC(凝胶渗透色谱法)测定而求出。
装置:AllianceGPCV2000(Waters公司制)
溶剂:邻二氯苯
标准物质:聚苯乙烯
样品浓度:3mg/ml
柱固定相:PLgel10μm、MIXED-B2根串联(PolymerLaboratories公司制)
柱温:135℃
本发明的树脂集电体用分散剂(A)是由具有亲树脂嵌段(A1)和亲导电性填料嵌段(A2)的聚合物构成的树脂集电体用分散剂,从导电性填料(C)的分散性的观点出发,重量比{(A1)/(A2)}优选为50/50~99/1、进一步优选为60/40~98/2、特别优选为70/30~95/5。
本发明的树脂集电体用材料含有树脂集电体用分散剂(A)、树脂(B)和导电性填料(C)。
在本发明的树脂集电体用材料中,树脂集电体用分散剂(A)为如上所述的树脂集电体用分散剂。
作为树脂(B),可以举出聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚甲基戊烯(PMP)、聚环烯烃(PCO)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚腈(PEN)、聚四氟乙烯(PTFE)、丁苯橡胶(SBR)、聚丙烯腈(PAN)、聚丙烯酸甲酯(PMA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚偏氟乙烯(PVdF)、环氧树脂、有机硅树脂或它们的混合物等。
从电稳定性的观点出发,优选为聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚甲基戊烯(PMP)和聚环烯烃(PCO),进一步优选为聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚甲基戊烯(PMP)。
作为导电性填料(C),从具有导电性的材料中选择,从抑制集电体内的离子透过的观点出发,优选使用对于用作电荷移动介质的离子不具有传导性的材料。
在此,离子是指作为在电池中使用的电荷移动介质的离子,例如,如果是锂离子电池则表示锂离子,如果是钠离子电池则表示钠离子。
具体而言,可以举出金属{镍、铝、不锈钢(SUS)、银、铜和钛等}、碳{石墨和炭黑[乙炔黑、科琴黑、炉黑、槽法炭黑、热灯法炭黑等]等}和它们的混合物等,但并不限定于此。
这些导电性填料(C)可以单独使用一种,也可以合用两种以上。另外,可以使用它们的合金或金属氧化物。从电稳定性的观点出发,优选为镍、铝、不锈钢、碳、银、铜、钛和它们的混合物,进一步优选为镍、银、铝、不锈钢和碳,特别优选为镍和碳。另外,这些导电性填料(C)可以是通过镀敷等将导电性材料(上述(C)中的金属)涂布在颗粒系陶瓷材料、树脂材料的外周而成的材料。
导电性填料(C)的形状(形态)并不限定于颗粒形态,也可以为颗粒形态以外的形态,可以为碳纳米管等作为所谓的填料系导电性树脂组合物得到实用化的形态。
导电性填料(C)的平均粒径没有特别限定,从电池的电特性的观点出发,优选为0.01~10μm左右。需要说明的是,在本说明书中中,“粒径”是指导电性填料(C)的轮廓线上的任意两点间的距离中的最大距离L。作为“平均粒径”的值,采用如下所述的值:使用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等观察手段,以在几个~几十个视野中观察到的颗粒的粒径的平均值的方式算出的值。
在本发明的树脂集电体用材料中,树脂(B)的溶解度参数(以下,简记为SP值)与树脂集电体用分散剂(A)中的亲树脂嵌段(A1)的SP值之差的绝对值|{(B)的SP值}-{(A1)的SP值}|优选为1.0(cal/cm3)1/2以下、进一步优选为0.8(cal/cm3)1/2以下、特别优选为0.5(cal/cm3)1/2以下。SP值差为1.0(cal/cm3)1/2以下时,导电性填料(C)在树脂集电体中的分散性良好。
SP值通过Fedors法计算。SP值可由下式表示。
SP值(δ)=(ΔH/V)1/2
其中,式中,ΔH表示摩尔蒸发热(cal),V表示摩尔体积(cm3)。
另外,ΔH和V可以使用“POLYMERENGINEERINGANDSCIENCE,1974,Vol.14,No.2,ROBERTF.FEDORS.(151~153页)”中记载的原子团的摩尔蒸发热的合计(ΔH)和摩尔体积的合计(V)。
上述SP值是表示下述特性的指标:该数值接近的物质彼此容易相互混合(相容性高),该数值远离的物质不易混合。
从导电性填料(C)的分散性的观点出发,树脂集电体用材料中的树脂集电体用分散剂(A)的含量以树脂集电体用材料的重量为基准优选为1~20重量%、进一步优选为2~15重量%、特别优选为3~10重量%。
从树脂强度的观点出发,树脂集电体用材料中的树脂(B)的含量以树脂集电体用材料的重量为基准优选为20~98重量%、进一步优选为40~95重量%、特别优选为60~92重量%。
从导电性填料(C)的分散性的观点出发,树脂集电体用材料中的导电性填料(C)的含量以树脂集电体用材料的重量为基准优选为1~79重量%、进一步优选为2~30重量%、特别优选为5~25重量%。
作为制造本发明的树脂集电体用材料的方法,可以使用作为在公知的树脂中混合、混炼粉体的方法而已知的、作为在制造母料、制造热塑性树脂组合物(包含分散剂、填料和热塑性树脂的组合物、或者包含母料和热塑性树脂的组合物)时进行混合、混炼的方法而使用的公知的方法,通常可以使用适当的混合机、例如捏合机、密闭式混合机、班伯里混炼机、辊等将颗粒状或粉体状的成分混合来制造。
混炼时的各成分的添加顺序没有特别限定,可以预先将树脂集电体用分散剂(A)与导电性填料(C)混合后混配到树脂(B)中,也可以将树脂集电体用分散剂(A)、导电性填料(C)和树脂(B)同时进行混合。
所得到的树脂集电体用材料可以进一步利用造粒机等进行颗粒化或粉末化。
上述树脂集电体用材料可以根据需要进一步适当添加其他成分{交联促进剂(含有醛·氨-胺骨架的化合物、含有硫脲骨架的化合物、含有胍骨架的化合物、含有噻唑骨架的化合物、含有次磺酰胺骨架的化合物、含有秋兰姆骨架的化合物、含有二硫代氨基甲酸盐骨架的化合物、含有黄原酸盐骨架的化合物和含有二硫代磷酸盐骨架的化合物等)、交联剂(硫等)、着色剂、紫外线吸收剂、通用的增塑剂(含有邻苯二甲酸骨架的化合物、含有偏苯三酸骨架的化合物、含有磷酸基的化合物和含有环氧骨架的化合物等)}等。从电稳定性的观点出发,其他成分的合计添加量相对于树脂集电体用材料的重量优选为0.0001~5重量%、进一步优选为0.001~1重量%。
本发明的树脂集电体通过将上述树脂集电体用材料成形而得到。作为成形方法,可以举出注塑成形、压缩成形、压延成形、凝塑成形、滚塑成形、挤出成形、吹塑成形、薄膜成形(流延法、拉幅法、吹胀法等)等,可以根据目的利用任意的方法进行成形。
树脂集电体的厚度只要在能够保证电解液阻隔性和工序上的强度的范围内即可,优选为5~200μm、进一步优选为10~150μm、特别优选为20~120μm。如果为上述范围内,则不仅能够确保电解液阻隔性、工序上的强度和导电性,而且能够通过轻量化提高电池的输出密度。
关于树脂集电体的电阻值,只要能够充分确保双极型二次电池用的集电体所要求的膜厚方向(层叠方向)的电子传导性即可,优选厚度方向(膜厚方向)的体积电阻率为102~10-5Ω·cm的范围。
作为上述面内方向的表面电阻率的测定方法,可以按照实施例中使用的测定方法、即JISK7194(导电性塑料的利用四探针法的电阻率试验方法)进行测定。例如,可以使用符合该JIS标准的市售的电阻测量仪对依据JIS标准切成规定尺寸的片材(样品)进行测量来求出。
本发明的树脂集电体可以用作双极型二次电池用和锂二次电池用等的集电体。
实施例
下面,通过实施例对本发明具体地进行说明,但只要不脱离本发明的主旨,本发明并不限定于实施例。需要说明的是,若无特别说明,份表示重量份,%表示重量%。
<制造例1>
在氮气气氛下向反应容器中投入聚合物(A’1-1)[以丙烯98摩尔%和乙烯2摩尔%作为结构单元的聚合物、商品名“SunAllomerPZA20A”、SunAllomer株式会社制、Mn100000]100份,在向气相部分通入氮气的同时,利用覆套式电阻加热器进行加热熔融,一边搅拌一边在360℃进行50分钟热解,得到具有不饱和基团的聚合物(A”1-1)。(A”1-1)的每1000个碳的分子末端双键数为5个、重均分子量为5600。
<制造例2>
在制造例1中,将热解时间由50分钟变为20分钟,除此以外与制造例1同样地进行,得到具有不饱和基团的聚合物(A”1-2)。(A”1-2)的每1000个碳的分子末端双键数为0.3个、重均分子量为93000。
<制造例3>
在制造例1中,使用聚合物(A’1-3)[以丙烯80摩尔%和1-丁烯20摩尔%作为结构单元、商品名“TAFMERXM-5080”、三井化学株式会社制、Mn90000]100份代替聚合物(A’1-1)100份,除此以外与制造例1同样地进行,得到具有不饱和基团的聚合物(A”1-3)。(A”1-3)的每1000个碳的分子末端双键数为4个、重均分子量为7000。
<制造例4>
在制造例1中,使用聚合物(A’1-4)[聚丙烯、商品名“SunAllomerPM600A”、SunAllomer株式会社制]100份代替聚合物(A’1-1)100份,除此以外与制造例1同样地进行,得到具有不饱和基团的聚合物(A”1-4)。(A”1-4)的每1000个碳的分子末端双键数为4个、重均分子量为7000。
<制造例5>
在制造例1中,使用聚合物(A’1-5)[聚乙烯、商品名“NOVATECLLUE320”、日本聚乙烯株式会社制]100份代替聚合物(A’1-1)100份,除此以外与制造例1同样地进行,得到具有不饱和基团的聚合物(A”1-5)。(A”1-5)的每1000个碳的分子末端双键数为4个、重均分子量为7000。
<树脂集电体用分散剂>
<实施例1>
向反应容器中投入(A”1-1)100份、马来酸酐11份、二甲苯100份,氮气置换后,在氮气通气下加热升温至130℃,使其均匀溶解。用10分钟向其中滴加使过氧化二异丙苯[商品名“PERCUMYLD”、日油株式会社制]0.5份溶解在二甲苯10份中而成的溶液,然后在二甲苯回流下继续搅拌3小时。冷却后,通过离心分离将析出的树脂取出。在减压下(1.5kPa、以下相同)、80℃蒸馏除去二甲苯,得到树脂集电体用分散剂(A-1)100份。(A-1)的重均分子量为20000。
需要说明的是,(A)中的官能团的合计浓度通过下式求出。
合计浓度(重量%)=h×i/j/k×100
h:1,3-二氧代-2-氧杂亚丙基的分子量:72
i:马来酸酐的投入量:11
j:马来酸酐的分子量:98
k:(A”1-1)和马来酸酐的合计投入量:111
<实施例2>
在实施例1中,使用丙烯酸15份代替马来酸酐11份,除此以外与实施例1同样地进行,得到树脂集电体用分散剂(A-2)。(A-2)的重均分子量为20000。(A)中的官能团的合计浓度也同样地求出。
<实施例3>
在实施例1中,使用丙烯酸氨基乙酯11份代替马来酸酐11份,除此以外与实施例1同样地进行,得到树脂集电体用分散剂(A-3)。(A-3)的重均分子量为20000。(A)中的官能团的合计浓度也同样地求出。
<实施例4>
在实施例1中,使用丙烯酸羟乙酯11份代替马来酸酐11份,除此以外与实施例1同样地进行,得到树脂集电体用分散剂(A-4)。(A-4)的重均分子量为20000。(A)中的官能团的合计浓度也同样地求出。
<实施例5>
在实施例1中,使用N-甲基丙烯酰胺11份代替马来酸酐11份,除此以外与实施例1同样地进行,得到树脂集电体用分散剂(A-5)。(A-5)的重均分子量为20000。(A)中的官能团的合计浓度也同样地求出。
<实施例6>
在实施例1中,使用马来酰亚胺9份代替马来酸酐11份,除此以外与实施例1同样地进行,得到树脂集电体用分散剂(A-6)。(A-6)的重均分子量为20000。(A)中的官能团的合计浓度也同样地求出。
<实施例7>
在实施例1中,使用(A”1-2)100份代替(A”1-1)100份,除此以外与实施例1同样地进行,得到树脂集电体用分散剂(A-7)。(A-7)的重均分子量为100000。(A)中的官能团的合计浓度也同样地求出。
<实施例8>
在实施例1中,使用(A”1-3)100份代替(A”1-1)100份、使用马来酸酐30份和苯乙烯17份代替马来酸酐11份,除此以外与实施例1同样地进行,得到树脂集电体用分散剂(A-8)。(A-8)的重均分子量为20000。(A)中的官能团的合计浓度也同样地求出。
<实施例9>
在实施例1中,使用(A”1-4)100份代替(A”1-1)100份,除此以外与实施例1同样地进行,得到树脂集电体用分散剂(A-9)。(A-9)的重均分子量为20000。
<实施例10>
在实施例1中,使用(A”1-5)100份代替(A”1-1)100份,除此以外与实施例1同样地进行,得到树脂集电体用分散剂(A-10)。(A-10)的重均分子量为20000。
<实施例11>
在实施例1中,使用丙烯酸甲酯11份代替马来酸酐11份,除此以外与实施例1同样地进行,得到树脂集电体用分散剂(A-11)。(A-11)的重均分子量为20000。
<实施例12>
在实施例1中,使用丙烯腈15份代替马来酸酐11份,除此以外与实施例1同样地进行,得到树脂集电体用分散剂(A-12)。(A-12)的重均分子量为20000。
<实施例13>
准备聚己内酯[商品名[SOLPLUSDP330]、日本Lubrizol株式会社制],作为树脂集电体用分散剂(A-13)。树脂集电体用分散剂(A-13)不具有不饱和基团,重均分子量为15000。
<比较例1>
使用羧甲基纤维素钠盐[第一工业制药株式会社制、商品名:CellogenF-BSH4]作为树脂集电体用分散剂(A-14)。
<树脂集电体用材料、树脂集电体>
<实施例14>
利用双轴挤出机,将聚丙烯[商品名“SunAllomerPL500A”、SunAllomer株式会社制](B-1)85份、乙炔黑(C-1)10份、树脂集电体用分散剂(A-1)5份在180℃、100rpm、停留时间5分钟的条件下进行熔融混炼,得到树脂集电体用材料(Z-1)。
利用热压机对所得到的(Z-1)进行压延,由此得到膜厚为100μm的树脂集电体(X-1)。
<实施例15~33>
在实施例14中,以表2记载的组成进行熔融混炼,得到树脂集电体用材料(Z-2)~(Z-20)和树脂集电体(X-2)~(X-20)。
<比较例2~3>
在实施例14中,以表2记载的组成进行熔融混炼,得到树脂集电体用材料(Z-21)~(Z-22)和树脂集电体(X-21)~(X-22)。
表2中,使用下述物质作为树脂(B)和导电性填料(C)。
(B-1):聚丙烯[商品名“SunAllomerPL500A”、SunAllomer株式会社制]
(B-2):聚乙烯[商品名“NOVATECLLUE320”、日本聚乙烯株式会社制]
(B-3):丁苯橡胶[商品名“Nipol1502”、日本Zeon株式会社制]
(B-4):聚对苯二甲酸乙二酯[商品名“KurapetKS460K”、株式会社Kuraray制]
(C-1):乙炔黑[电气化学工业株式会社制]
(C-2):科琴黑[狮王株式会社制]
(C-3):镍颗粒[255型、ValeJapan株式会社制]
(C-4):SUS361L颗粒[PF-3F、EPSONATMIX株式会社制]
对于实施例14~33和比较例2~3中得到的树脂集电体(X-1)~(X-22),按照下述测定电阻值和导电性填料分散性。
<电阻值>
电阻值(表面电阻率)依据JISK7194(导电性塑料的利用四探针法的电阻率试验方法)进行测定。将评价结果示于表2中。
<导电性填料分散性>
利用电子显微镜对树脂集电体中的导电性填料的分散状态进行观察,按照下述基准进行评价。
○:不存在500nm以上的凝聚物。
△:虽然能够均匀分散,但在局部存在相对于导电性填料颗粒的个数为50%的500nm以上的凝聚物。
×:分散不均匀,存在相对于导电性填料颗粒的个数为50~100%的500nm以上的凝聚物。
由表2所示的结果可知,本发明的树脂集电体用分散剂中的导电性填料的分散性优异。另外可知,使用了本发明的树脂集电体用分散剂的树脂集电体的电特性优异。
工业实用性
本发明的树脂集电体用分散剂中的导电性填料的分散性优异,能够对树脂集电体赋予优异的电特性。另外,由本发明得到的树脂集电体特别是作为用于在移动电话、个人计算机和混合动力汽车、电动汽车中使用的双极型二次电池和锂二次电池等的集电体是有用的。

Claims (13)

1.一种树脂集电体用分散剂(A),其是由具有亲树脂嵌段(A1)和亲导电性填料嵌段(A2)的聚合物构成的树脂集电体用分散剂,其特征在于,
所述亲树脂嵌段(A1)是以碳原子数为2~30的烯烃(a1)作为必要构成单体的聚合物嵌段,所述亲导电性填料嵌段(A2)所具有的官能团为选自由羧基、1,3-二氧代-2-氧杂亚丙基、酯基、氰基、羟基、氨基、酰胺基和酰亚胺基组成的组中的至少一种,或者,
具有亲树脂嵌段(A1)和亲导电性填料嵌段(A2)的聚合物为开环聚合型聚酯、脱水缩合型聚酯或聚碳酸酯。
2.如权利要求1所述的树脂集电体用分散剂,其中,以所述树脂集电体用分散剂(A)的重量为基准,所述树脂集电体用分散剂(A)中的羧基、1,3-二氧代-2-氧杂亚丙基、酯基、氰基、羟基、氨基、酰胺基和酰亚胺基的合计浓度为1~40重量%。
3.如权利要求1或2所述的树脂集电体用分散剂,其中,所述亲树脂嵌段(A1)与所述亲导电性填料嵌段(A2)的重量比{(A1)/(A2)}为50/50~99/1。
4.如权利要求1~3中任一项所述的树脂集电体用分散剂,其中,所述亲导电性填料嵌段(A2)是以具有选自由羧基、1,3-二氧代-2-氧杂亚丙基、酯基、氰基、羟基、氨基、酰胺基和酰亚胺基组成的组中的至少一种官能团的烯键式不饱和单体(a2)作为必要构成单体的聚合物嵌段。
5.如权利要求4所述的树脂集电体用分散剂,其中,以所述亲导电性填料嵌段(A2)的重量为基准,构成所述亲导电性填料嵌段(A2)的单体中的所述烯键式不饱和单体(a2)的比例为50~100重量%。
6.如权利要求1~5中任一项所述的树脂集电体用分散剂,其中,所述亲树脂嵌段(A1)为选自由以乙烯和丙烯作为必要构成单体的聚合物嵌段、聚乙烯嵌段和聚丙烯嵌段组成的组中的至少一种嵌段。
7.如权利要求1~6中任一项所述的树脂集电体用分散剂,其中,所述树脂集电体用分散剂(A)的重均分子量为10000~100000。
8.一种树脂集电体用材料,其含有权利要求1~7中任一项所述的树脂集电体用分散剂(A)、树脂(B)和导电性填料(C)。
9.如权利要求8所述的树脂集电体用材料,其中,所述树脂(B)为聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚甲基戊烯(PMP)、聚环烯烃(PCO)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚腈(PEN)、聚四氟乙烯(PTFE)、丁苯橡胶(SBR)、聚丙烯腈(PAN)、聚丙烯酸甲酯(PMA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚偏氟乙烯(PVdF)、环氧树脂、有机硅树脂或它们的混合物。
10.如权利要求8或9所述的树脂集电体用材料,其中,所述导电性填料(C)为镍、铝、不锈钢、碳、银、铜、钛或它们的混合物。
11.如权利要求8~10中任一项所述的树脂集电体用材料,其中,所述树脂(B)的溶解度参数与所述树脂集电体用分散剂(A)中的所述亲树脂嵌段(A1)的溶解度参数之差的绝对值|{(B)的溶解度参数}-{(A1)的溶解度参数}|为1.0(cal/cm3)1/2以下。
12.如权利要求8~11中任一项所述的树脂集电体用材料,其中,以所述树脂集电体用材料的重量为基准,所述树脂集电体用分散剂(A)为1~20重量%、所述树脂(B)为20~98重量%、所述导电性填料(C)为1~79重量%。
13.一种树脂集电体,其具有权利要求8~12中任一项所述的树脂集电体用材料。
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