CN112335074A - 非水系二次电池用浆料及其制造方法、非水系二次电池用电池构件及其制造方法、以及非水系二次电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种即使在采用喷墨法的情况下也能够稳定地涂覆于电池构件表面的非水系二次电池用浆料。本发明提供一种包含降低包含颗粒状聚合物(A)和水的混合物的溶解二氧化碳浓度的脱气工序的非水系二次电池用浆料的制造方法。
Description
技术领域
本发明涉及非水系二次电池用浆料及其制造方法、非水系二次电池用电池构件及其制造方法、以及非水系二次电池。
背景技术
锂离子二次电池等非水系二次电池(以下有时简称为“二次电池”)具有小型、轻质、且能量密度高、进而能够反复充放电的特性,被用于广泛的用途。而且,二次电池通常具有正极、负极以及将正极与负极隔离而防止正极与负极之间短路的间隔件等电池构件。
在制造这样的二次电池时,一直以来将二次电池的电池构件彼此例如电极与间隔件贴合而制成二次电池用层叠体。在此,电池构件彼此的粘接通过例如制造表面具有粘接材料的电池构件、将该电池构件与其它电池构件贴合而进行。而且,表面具有粘接材料的电池构件能够通过以下方式进行制作:将在溶剂中分散和/或溶解具有粘接性的聚合物(粘结材料)等而成的二次电池用浆料涂敷于电池构件表面,然后进行干燥。
例如,在专利文献1中,使用具有具备核部和壳部的核壳结构的有机颗粒作为粘结材料。在此,构成核部的聚合物和构成壳部的聚合物分别具有规定的电解液溶胀度。而且,在专利文献1中,将包含上述有机颗粒的浆料涂敷和干燥而制造具有粘接层的电池构件,将具有该粘接层的电池构件与其它电池构件贴合而制作二次电池用层叠体。此外,将得到的二次电池用层叠体与电解液一起封入电池容器,从而制造二次电池。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2015/198530号。
发明内容
发明要解决的问题
在此,本发明人为了牢固地粘接电池构件彼此并提高二次电池的制造效率,着眼于将用于形成粘接材料的二次电池用浆料作为微小的液滴从喷嘴喷出而供给至电池构件表面的喷墨法。而且,本发明人尝试利用喷墨法将专利文献1所记载的包含有机颗粒等颗粒状聚合物的二次电池用浆料涂覆于电池构件表面,对电池构件表面的二次电池用浆料进行干燥而制造具有粘接材料的电池构件。然而,根据本发明人的研究发现,当利用喷墨法将专利文献1所记载的包含有机颗粒等颗粒状聚合物的二次电池用浆料涂覆于电池构件表面时,有时由于喷嘴堵塞而涂覆性变得不稳定,电池构件甚至二次电池的制造效率会降低。
即,在确保电池构件彼此牢固粘接、并且即使在采用喷墨法等的情况下也可将二次电池用浆料稳定地涂覆于电池构件表面的方面,上述现有技术仍有改善的余地。
因此,本发明的目的在于提供一种即使在采用喷墨法的情况下也不易发生喷嘴的堵塞、能够稳定地涂覆于电池构件表面的非水系二次电池用浆料及其制造方法。
此外,本发明的目的在于提供一种使用本发明的非水系二次电池用浆料的非水系二次电池用电池构件及其制造方法。
进而,本发明的目的在于提供一种具有本发明的非水系二次电池用电池构件的非水系二次电池。
用于解决问题的方案
本发明人为了解决上述问题而进行了深入研究。然后,本发明人发现,降低包含颗粒状聚合物(A)和水的混合物的溶解二氧化碳浓度而得到的浆料即使在采用上述喷墨法的情况下也能够抑制喷嘴的堵塞而稳定地涂覆于电池构件表面,从而完成了本发明。
即,本发明以有利地解决上述问题为目的,本发明的非水系二次电池用浆料的制造方法的特征在于,包含降低包含颗粒状聚合物(A)和水的混合物的溶解二氧化碳浓度的脱气工序。根据本发明的制造方法,即使在采用喷墨法的情况下,也能够提供一种与未进行脱气而直接使用混合物的情况相比能够抑制喷嘴的堵塞而稳定地涂覆于电池构件表面的非水系二次电池用浆料。
而且,本发明的非水系二次电池用浆料的制造方法优选在上述脱气工序中进行脱气直至上述混合物的溶解二氧化碳浓度为0.01mg/ml以上且0.08mg/ml以下。如果进行脱气直至混合物的溶解二氧化碳浓度在上述范围内,则能够得到涂覆性进一步提高的非水系二次电池用浆料。
此外,本发明以有利地解决上述问题为目的,本发明的非水系二次电池用浆料的特征在于,包含颗粒状聚合物(A)和水,上述非水系二次电池用浆料的溶解二氧化碳浓度为0.01mg/ml以上且0.08mg/ml以下。根据本发明,能够提供一种即使在采用喷墨法的情况下也能够抑制喷嘴的堵塞而稳定地涂覆于电池构件表面的非水系二次电池用浆料。
此外,本发明以有利地解决上述问题为目的,本发明的非水系二次电池用电池构件的特征在于,具有基材和形成于上述基材的至少一面的点状的多个粘接材料,上述基材为间隔件基材或电极基材,上述粘接材料为上述的非水系二次电池用浆料的干燥物。表面具有将上述的非水系二次电池用浆料干燥而成的点状的多个粘接材料的基材可以经由粘接材料与相邻的其它电池构件(例如电极)牢固地粘接。
进而,本发明的目的在于有利地解决上述问题,本发明的非水系二次电池用电池构件的制造方法的特征在于,包含涂覆工序,在上述涂覆工序中,通过喷墨法将上述的非水系二次电池用浆料涂覆于基材表面,上述基材为间隔件基材或电极基材。根据本发明,能够通过喷墨法将非水系二次电池用浆料稳定地涂覆于基材表面,因此能够高效地对基材表面赋予粘接材料,结果能够提高二次电池用电池构件的制造效率。
而且,本发明的非水系二次电池用电池构件的制造方法优选在上述涂覆工序之前包含浆料脱气工序,在上述浆料脱气工序中,降低上述的非水系二次电池用浆料的溶解二氧化碳浓度。通过在浆料脱气工序中降低非水系二次电池用浆料的溶解二氧化碳浓度,能够使在涂覆工序中使用的非水系二次电池用浆料的涂覆性进一步提高。
此外,本发明的非水系二次电池用电池构件的制造方法优选使用至少具有向喷墨头供给非水系二次电池用浆料的供给罐、降低非水系二次电池用浆料的溶解二氧化碳浓度的脱气模块、以及喷出非水系二次电池用浆料的喷墨头的基材制造装置,并且使上述非水系二次电池用浆料以上述供给罐、上述脱气模块、上述喷墨头的顺序循环。通过像这样,使用至少具有供给罐、脱气模块以及喷墨头的基材制造装置,并且使非水系二次电池用浆料以供给罐、脱气模块、喷墨头的顺序循环,能够抑制非水系二次电池用浆料的溶解二氧化碳浓度的上升、防止非水系二次电池用浆料的涂覆性的降低。
进而,本发明以有利地解决上述问题为目的,本发明的非水系二次电池的特征在于,具有上述的非水系二次电池用电池构件。如果非水系二次电池为具有本发明的非水系二次电池用电池构件的非水系二次电池,则能够提供电池构件彼此牢固地粘接的非水系二次电池。
发明效果
根据本发明,能够提供一种即使在采用喷墨法的情况下也能够抑制喷嘴的堵塞而稳定地涂覆于电池构件表面的非水系二次电池用浆料及其制造方法。
此外,根据本发明,能够提供一种可与相邻的其它电池构件牢固地粘接的非水系二次电池用电池构件及其制造方法。
进而,根据本发明,能够提供一种电池构件彼此牢固地粘接的非水系二次电池。
具体实施方式
以下,对本发明的实施方式进行详细说明。
在此,本发明的非水系二次电池用浆料(以下有时简称为“二次电池用浆料”)能够在将使电池构件彼此粘接的粘接材料形成在电池构件表面时使用。具体而言,本发明的非水系二次电池用浆料能够用于本发明的非水系二次电池用电池构件和非水系二次电池的制造。而且,本发明的非水系二次电池用浆料能够通过本发明的非水系二次电池用浆料的制造方法而得到。
(非水系二次电池用浆料的制造方法)
本发明的二次电池用浆料的制造方法包含降低下述混合物的溶解二氧化碳浓度的脱气工序,该混合物包含颗粒状聚合物(A)和水、任意地进一步包含后述的颗粒状聚合物(B)以及其它成分。
<颗粒状聚合物(A)>
在此,颗粒状聚合物(A)是使间隔件、电极等电池构件彼此粘接的粘接材料中的作为粘结材料发挥作用的成分。通过使用颗粒状聚合物(A)作为粘结材料,能够经由粘接材料将电池构件彼此牢固地粘接。
[组成]
作为用于制备颗粒状聚合物(A)的单体,可举出例如:氯乙烯、偏二氯乙烯等氯乙烯系单体;乙酸乙烯酯等乙酸乙烯酯系单体;苯乙烯、α-甲基苯乙烯、丁氧基苯乙烯、乙烯基萘等芳香族乙烯基单体;乙烯胺等乙烯胺系单体;N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基乙酰胺等乙烯基酰胺系单体;丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯等丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸环己酯等(甲基)丙烯酸酯单体;丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺等(甲基)丙烯酰胺单体;丙烯腈、甲基丙烯腈等(甲基)丙烯腈单体;甲基丙烯酸-2-(全氟己基)乙酯、丙烯酸-2-(全氟丁基)乙酯等含氟(甲基)丙烯酸酯单体;马来酰亚胺;苯基马来酰亚胺等马来酰亚胺衍生物等。这些可以单独使用1种,也可以将2种以上以任意的比率组合使用。进而,作为用于制备颗粒状聚合物(A)的单体,也可以使用后文详细叙述的含酸基单体、含羟基单体及交联性单体。
另外,在本发明中,(甲基)丙烯酸是指丙烯酸和/或甲基丙烯酸的意思,(甲基)丙烯腈是指丙烯腈和/或甲基丙烯腈的意思。
<<核壳结构>>
在此,颗粒状聚合物(A)只要在水中为颗粒状则能够使其为任意的颗粒结构,优选具有具备核部和覆盖核部的外表面的壳部的核壳结构。另外,壳部可以覆盖核部的外表面整体,也可以部分地覆盖核部的外表面。此外,即使从外观上看起来核部的外表面被壳部完全地覆盖的情况下,但只要形成有连通壳部内外的孔,则该壳部即为部分地覆盖核部的外表面的壳部。因此,例如具有下述壳部的颗粒状聚合物(A)属于壳部部分地覆盖核部的外表面的颗粒状聚合物(A),该壳部具有从壳部的外表面(即颗粒状聚合物(A)的外周面)连通至核部的外表面的细孔。
-核部的组成-
而且,作为用于制备颗粒状聚合物(A)的核部的单体,可举出与上述的单体同样的单体。在这些中,从经由粘接材料使电池构件彼此更牢固地粘接的观点出发,优选使用芳香族乙烯基单体和(甲基)丙烯酸酯单体中的至少一者,更优选使用芳香族乙烯基单体和(甲基)丙烯酸酯单体这两者。即,颗粒状聚合物(A)的核部优选包含芳香族乙烯基单体单元和(甲基)丙烯酸酯单体单元中的至少一者,更优选包含芳香族乙烯基单体单元和(甲基)丙烯酸酯单体单元这两者。而且,进一步优选颗粒状聚合物(A)的核部包含来自苯乙烯的单体单元和来自丙烯酸正丁酯的单体单元。
另外,在本发明中,“包含单体单元”是指“在使用该单体得到的聚合物中包含来自该单体的重复单元”的意思。
而且,从经由粘接材料使电池构件彼此更牢固地粘接的观点出发,在将颗粒状聚合物(A)的核部所包含的全部重复单元(全部单体单元)作为100质量%的情况下,颗粒状聚合物(A)的核部中的芳香族乙烯基单体单元的比例优选为50质量%以上,更优选为60质量%以上,进一步优选为75质量%以上,优选为95质量%以下,更优选为90质量%以下。
此外,从经由粘接材料使电池构件彼此进一步牢固地粘接的观点出发,在将颗粒状聚合物(A)的核部所包含的全部重复单元(全部单体单元)作为100质量%的情况下,颗粒状聚合物(A)的核部中的(甲基)丙烯酸酯单体单元的比例优选为2质量%以上,更优选为3质量%以上,进一步优选为4质量%以上,优选为20质量%以下,更优选为15质量%以下,进一步优选为10质量%以下。
另外,在本发明中,各单体单元的比例能够使用1H-NMR等核磁共振(NMR)法进行测定。
此外,颗粒状聚合物(A)的核部可以包含含酸基单体单元。在此,作为可形成含酸基单体单元的含酸基单体,可举出具有酸基的单体,例如具有羧酸基的单体、具有磺酸基的单体及具有磷酸基的单体。
而且,作为具有羧酸基的单体,可举出例如单羧酸、二羧酸等。作为单羧酸,可举出例如丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸等。作为二羧酸,可举出例如马来酸、富马酸、衣康酸等。
此外,作为具有磺酸基的单体,可举出例如乙烯基磺酸、甲基乙烯基磺酸、(甲基)烯丙基磺酸、(甲基)丙烯酸-2-磺酸乙酯、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸等。
进而,作为具有磷酸基的单体,可举出例如磷酸-2-(甲基)丙烯酰氧基乙酯、磷酸甲基-2-(甲基)丙烯酰氧基乙酯、磷酸乙基-(甲基)丙烯酰氧基乙酯等。
另外,在本发明中,(甲基)烯丙基是指烯丙基和/或甲基烯丙基的意思,(甲基)丙烯酰是指丙烯酰和/或甲基丙烯酰的意思。
在这些中,作为含酸基单体,优选具有羧酸基的单体,尤其优选单羧酸,进一步优选(甲基)丙烯酸。
而且,含酸基单体可以单独使用1种,也可以将2种以上以任意的比率组合使用。
此外,在将颗粒状聚合物(A)的核部所包含的全部重复单元(全部单体单元)作为100质量%的情况下,颗粒状聚合物(A)的核部中的含酸基单体单元的比例优选为0.1质量%以上,更优选为1质量%以上,优选为15质量%以下,更优选为10质量%以下。通过将含酸基单体单元的比例控制在上述范围,在颗粒状聚合物(A)的制备时,能够提高核部的聚合物的分散性,易于在核部的聚合物的外表面形成部分地覆盖核部的外表面的壳部。
而且,颗粒状聚合物(A)的核部可以包含含羟基单体单元。
作为可形成含羟基单体单元的含羟基单体,可举出例如2-羟基乙基丙烯酸酯、2-羟基丙基丙烯酸酯、2-羟基乙基甲基丙烯酸酯、2-羟基丙基甲基丙烯酸酯等。这些可以单独使用1种,也可以将2种以上以任意的比率组合使用。
此外,在将颗粒状聚合物(A)的核部所包含的全部重复单元(全部单体单元)作为100质量%的情况下,颗粒状聚合物(A)的核部中的含羟基单体单元的比例优选为0.1质量%以上,更优选为1质量%以上,优选为15质量%以下,更优选为10质量%以下。通过将含羟基单体单元的比例控制在上述范围,能够在颗粒状聚合物(A)的制备时更加提高核部的聚合物的分散性,更易于在颗粒状聚合物(A)的核部的外表面形成部分地覆盖核部的外表面的壳部。
此外,颗粒状聚合物(A)的核部优选除了包含上述单体单元以外,还包含交联性单体单元。在此,可形成交联性单体单元的交联性单体是指通过加热或能量线的照射而在聚合中或聚合后可以形成交联结构的单体。通过颗粒状聚合物(A)包含交联性单体单元,能够容易地将后述的颗粒状聚合物(A)在四氢呋喃(THF)中的不溶成分率和后述的颗粒状聚合物(A)的电解液溶胀度控制在优选的范围。
作为交联性单体,可举出例如在该交联性单体中具有2个以上聚合反应性基团的多官能单体。作为这样的多官能单体,可举出例如:二乙烯基苯、1,3-丁二烯、异戊二烯、甲基丙烯酸烯丙酯等二乙烯基单体;二甲基丙烯酸亚乙酯、二甲基丙烯酸二乙二醇酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸二乙二醇酯、二丙烯酸-1,3-丁二醇酯等二(甲基)丙烯酸酯单体;三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯等三(甲基)丙烯酸酯单体;烯丙基缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油酯等含有环氧基的烯属不饱和单体;γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷等。在这些中,从容易控制颗粒状聚合物(A)在THF中的不溶成分率和颗粒状聚合物(A)的电解液溶胀度的观点出发,更优选二(甲基)丙烯酸酯单体。这些可以单独使用1种,也可以将2种以上以任意的比率组合使用。
此外,在将颗粒状聚合物(A)的核部所包含的全部重复单元(全部单体单元)作为100质量%的情况下,颗粒状聚合物(A)的核部中的交联性单体单元的比例优选为0.1质量%以上,更优选为0.2质量%以上,进一步优选为0.5质量%以上,优选为10质量%以下,更优选为5质量%以下,进一步优选为3质量%以下。通过将交联性单体单元的比例控制在上述范围,能够经由粘接材料使电池构件彼此更进一步牢固地粘接,并且能够控制颗粒状聚合物(A)在THF中的不溶成分率和颗粒状聚合物(A)的电解液溶胀度而使二次电池的低温输出特性提高。
-壳部的组成-
此外,作为用于制备颗粒状聚合物(A)的壳部的单体,可举出例如与作为可用于制造颗粒状聚合物(A)的核部的单体而例示的单体同样的单体。此外,这样的单体可以单独使用1种,也可以将2种以上以任意的比率组合使用。
在这些单体中,从经由粘接材料使电池构件彼此更进一步牢固地粘接的观点出发,作为可用于制备颗粒状聚合物(A)的壳部的单体,优选使用(甲基)丙烯酸酯单体和芳香族乙烯基单体中的至少一者,更优选使用(甲基)丙烯酸酯单体和芳香族乙烯基单体这两者。即,颗粒状聚合物(A)的壳部优选包含(甲基)丙烯酸酯单体单元和芳香族乙烯基单体单元中的至少一者,更优选包含(甲基)丙烯酸酯单体单元和芳香族乙烯基单体单元这两者。而且,进一步优选颗粒状聚合物(A)的壳部包含来自丙烯酸正丁酯的单体单元和来自苯乙烯的单体单元。
此外,从经由粘接材料使电池构件彼此更进一步牢固地粘接的观点出发,在将颗粒状聚合物(A)的壳部所包含的全部重复单元(全部单体单元)作为100质量%的情况下,颗粒状聚合物(A)的壳部中的(甲基)丙烯酸酯单体单元的比例优选为10质量%以上,更优选为30质量%以上,进一步优选为50质量%以上,优选为95质量%以下,更优选为90质量%以下,进一步优选为85质量%以下。
此外,从经由粘接材料使电池构件彼此更进一步牢固地粘接的观点出发,在将颗粒状聚合物(A)的壳部所包含的全部重复单元(全部单体单元)作为100质量%的情况下,颗粒状聚合物(A)的壳部中的芳香族乙烯基单体单元的比例优选为5质量%以上,更优选为10质量%以上,进一步优选为15质量%以上,优选为40质量%以下,更优选为30质量%以下,进一步优选为25质量%以下。
颗粒状聚合物(A)的壳部除了包含(甲基)丙烯酸酯单体单元和芳香族乙烯基单体单元以外,还可以包含含酸基单体单元。在此,作为可形成含酸基单体单元的含酸基单体,可举出具有酸基的单体,例如具有羧酸基的单体、具有磺酸基的单体及具有磷酸基的单体。具体而言,作为含酸基单体,可举出与可用于核部的形成的含酸基单体同样的单体。
在这些中,作为含酸基单体,优选具有羧酸基的单体,尤其优选单羧酸,进一步优选(甲基)丙烯酸。
此外,含酸基单体可以单独使用1种,也可以将2种以上以任意的比率组合使用。
而且,在将颗粒状聚合物(A)的壳部所包含的全部重复单元(全部单体单元)作为100质量%的情况下,颗粒状聚合物(A)的壳部中的含酸基单体单元的比例优选为0.1质量%以上,更优选为0.4质量%以上,进一步优选为0.7质量%以上,优选为15质量%以下,更优选为10质量%以下,进一步优选为5质量%以下。
通过将含酸基单体单元的比例控制在上述范围,能够使颗粒状聚合物(A)的分散性提高,经由粘接材料使电池构件彼此更进一步牢固地粘接。
在此,颗粒状聚合物(A)的壳部可以包含含羟基单体单元。
作为可形成颗粒状聚合物(A)的壳部的含羟基单体单元的含羟基单体,可举出与可用于颗粒状聚合物(A)的核部的形成的含羟基单体同样的单体。
而且,在将颗粒状聚合物(A)的壳部所包含的全部重复单元(全部单体单元)作为100质量%的情况下,颗粒状聚合物(A)的壳部中的含羟基单体单元的比例优选为0.1质量%以上,更优选为0.4质量%以上,进一步优选为0.7质量%以上,优选为15质量%以下,更优选为10质量%以下,进一步优选为5质量%以下。通过将含羟基单体单元的比例控制在上述范围,能够使颗粒状聚合物(A)的分散性提高,经由粘接材料使电池构件彼此更进一步牢固地粘接。
此外,颗粒状聚合物(A)的壳部可以包含交联性单体单元。在此,作为可形成交联性单体单元的交联性单体,可举出例如与作为可用于颗粒状聚合物(A)的核部的形成的交联性单体而例示的单体同样的单体。在这些中,优选二(甲基)丙烯酸酯单体、二乙烯基单体,优选例如甲基丙烯酸烯丙酯。此外,交联性单体可以单独使用1种,也可以将2种以上以任意的比率组合使用。
而且,在将颗粒状聚合物(A)的壳部所包含的全部重复单元(全部单体单元)作为100质量%的情况下,颗粒状聚合物(A)的壳部中的交联性单体单元的比例优选为0.05质量%以上,更优选为0.1质量%以上,进一步优选为0.2质量%以上,优选为4质量%以下,更优选为3质量%以下,进一步优选为2质量%以下。
另外,只要不显著地损害所期望的效果,颗粒状聚合物(A)除上述的核部和壳部以外还可以具有任意的构成要素。具体而言,例如颗粒状聚合物(A)可以在核部的内部具有由与核部不同的聚合物形成的部分。当举出具体例子时,在通过种子聚合法制造颗粒状聚合物(A)的情况下所使用的种子颗粒可以残留在核部的内部。但是,从显著地发挥期望的效果的观点出发,颗粒状聚合物(A)优选仅具有核部和壳部。
[玻璃化转变温度]
而且,颗粒状聚合物(A)的玻璃化转变温度优选为-50℃以上,更优选为-20℃以上,进一步优选为0℃以上,优选为200℃以下,更优选为150℃以下,进一步优选为110℃以下。如果颗粒状聚合物(A)的玻璃化转变温度为-50℃以上,则能够经由粘接材料使电池构件彼此更进一步牢固地粘接。另一方面,如果颗粒状聚合物(A)的玻璃化转变温度为200℃以下,则能够确保颗粒状聚合物(A)的聚合稳定性。
另外,颗粒状聚合物(A)的玻璃化转变温度能够通过例如变更用于颗粒状聚合物(A)的制备的单体的种类、比例从而进行调节。
-核部的玻璃化转变温度-
此外,在颗粒状聚合物(A)具有核壳结构的情况下,核部的聚合物的玻璃化转变温度的优选范围能够与上述的颗粒状聚合物(A)的玻璃化转变温度为同样的范围。
另外,颗粒状聚合物(A)的核部的玻璃化转变温度能够通过例如变更用于颗粒状聚合物(A)的核部的制备的单体的种类、比例从而进行调节。
-壳部的玻璃化转变温度-
而且,在颗粒状聚合物(A)具有核壳结构的情况下,颗粒状聚合物(A)的壳部的玻璃化转变温度优选为-50℃以上,更优选为-45℃以上,进一步优选为-40℃以上,优选为60℃以下,更优选为50℃以下,进一步优选为40℃以下。如果颗粒状聚合物(A)的壳部的玻璃化转变温度为-50℃以上,则能够使二次电池的低温输出特性进一步提高。另一方面,如果颗粒状聚合物(A)的壳部的玻璃化转变温度为60℃以下,则能够经由粘接材料使电池构件彼此更进一步牢固地粘接。
另外,颗粒状聚合物(A)的壳部的玻璃化转变温度能够通过例如变更用于颗粒状聚合物(A)的壳部的制备的单体的种类、比例从而进行调节。
进而,从经由粘接材料使电池构件彼此进一步牢固地粘接的观点出发,颗粒状聚合物(A)的壳部的玻璃化转变温度优选与上述的颗粒状聚合物(A)的核部的玻璃化转变温度相比低10℃以上,更优选与上述的颗粒状聚合物(A)的核部的玻璃化转变温度相比低30℃以上,进一步优选与上述的颗粒状聚合物(A)的核部的玻璃化转变温度相比低50℃以上,最优选与上述的颗粒状聚合物(A)的核部的玻璃化转变温度相比低100℃以上。
[不溶成分率]
而且,颗粒状聚合物(A)在四氢呋喃(THF)中的不溶成分率优选为80质量%以上,更优选为82质量%以上,进一步优选为85质量%以上,优选为99质量%以下,更优选为95质量%以下,进一步优选为90质量%以下。如果颗粒状聚合物(A)在THF中的不溶成分率为80质量%以上,则能够使二次电池的低温输出特性进一步提高。另一方面,如果颗粒状聚合物(A)在THF中的不溶成分率为99质量%以下,则能够经由粘接材料使电池构件彼此更进一步牢固地粘接。
另外,在本发明中,“在THF中的不溶成分率”能够使用本说明书的实施例所记载的测定方法进行测定。
此外,颗粒状聚合物(A)在THF中的不溶成分率能够通过例如变更用于颗粒状聚合物(A)的制备的单体的种类、比例从而进行调节。
[体积平均粒径]
此外,颗粒状聚合物(A)的体积平均粒径优选为100nm以上,更优选为200nm以上,进一步优选为300nm以上,优选为1000nm以下,更优选为700nm以下,进一步优选为500nm以下。如果颗粒状聚合物(A)的体积平均粒径为100nm以上,则能够经由粘接材料使电池构件彼此更进一步牢固地粘接。另一方面,如果颗粒状聚合物(A)的体积平均粒径为1000nm以下,则能够进一步抑制在采用喷墨法的情况下的喷嘴的堵塞,进一步高效地对电池构件表面赋予粘接材料。
另外,在本发明中,“体积平均粒径”表示在使用激光衍射法测定的体积基准的粒度分布中从小粒径侧开始计算的累积体积为50%的粒径。“体积平均粒径”能够使用本说明书的实施例所记载的测定方法进行测定。
此外,颗粒状聚合物(A)的体积平均粒径能够通过例如变更用于颗粒状聚合物(A)的制备的聚合引发剂、乳化剂的种类、量从而进行调节。
[电解液溶胀度]
而且,颗粒状聚合物(A)的电解液溶胀度优选为1.01倍以上,更优选为1.1倍以上,进一步优选为1.2倍以上,优选为20倍以下,更优选为15倍以下,进一步优选为10倍以下。如果颗粒状聚合物(A)的电解液溶胀度优选为1.01倍以上,则能够经由粘接材料使(特别是电解液中)电池构件彼此更进一步牢固地粘接。另一方面,如果颗粒状聚合物(A)的电解液溶胀度为20倍以下,则能够使二次电池的低温输出特性进一步提高。
另外,在本发明中,“电解液溶胀度”能够使用本说明书的实施例所记载的测定方法进行测定。
此外,颗粒状聚合物(A)的电解液溶胀度能够通过例如变更用于颗粒状聚合物(A)的制备的单体的种类、比例从而进行调节。
<<颗粒状聚合物(A)的制备方法>>
而且,颗粒状聚合物(A)能够通过将上述的单体聚合而进行制备。在此,作为聚合法,能够使用乳液聚合法、悬浮聚合法、本体聚合法及溶液聚合法中的任一种,其中优选使用乳液聚合法。而且,具有上述的核壳结构的颗粒状聚合物(A)能够通过例如以下方法进行制备,即,使用形成颗粒状聚合物(A)的核部的单体和形成颗粒状聚合物(A)的壳部的单体,随时间改变这些单体的比率,从而阶段性地进行聚合。具体而言,具有核壳结构的颗粒状聚合物(A)能够通过在后阶段的聚合物依次被覆在先阶段的聚合物这样的连续的多阶段乳液聚合法和多阶段悬浮聚合法从而进行制造。
因此,以下示出通过多阶段乳液聚合法得到上述具有核壳结构的颗粒状聚合物(A)的情况一个例子。
聚合时,根据常规方法,作为乳化剂,能够使用例如:十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠等阴离子性表面活性剂;聚氧乙烯壬基苯基醚、山梨糖醇酐单月桂酸酯等非离子性表面活性剂;或者十八烷胺乙酸盐等阳离子性表面活性剂。此外,作为聚合引发剂,能够使用例如:过氧化-2-乙基己酸叔丁酯、过硫酸钾、过氧化枯烯等过氧化物;2,2’-偶氮双(2-甲基-N-(2-羟基乙基)-丙酰胺)、2,2’-偶氮双(2-脒基丙烷)盐酸盐等偶氮化合物。
而且,作为聚合步骤,首先,将形成颗粒状聚合物(A)的核部的单体和乳化剂混合,一次性进行乳液聚合,由此得到构成颗粒状聚合物(A)的核部的颗粒状的聚合物。进而,在该构成颗粒状聚合物(A)的核部的颗粒状的聚合物的存在下,进行形成颗粒状聚合物(A)的壳部的单体的聚合,由此能够得到上述的具有核壳结构的颗粒状聚合物(A)。
而且,在制备壳部部分地覆盖核部的外表面的颗粒状聚合物(A)的情况下,形成颗粒状聚合物(A)的壳部的单体优选分批多次或者连续地供给至聚合体系。通过将形成颗粒状聚合物(A)的壳部的单体分批或者连续地供给至聚合体系,从而能够使构成颗粒状聚合物(A)的壳部的聚合物成为颗粒状,通过该颗粒与核部结合,能够形成部分地覆盖核部的壳部。
<水>
此外,本发明的二次电池用浆料的制造方法所使用的水为作为分散颗粒状聚合物(A)的分散介质而发挥功能的成分。水只要能够分散颗粒状聚合物(A)则没有特别限定。
而且,在本发明的二次电池用浆料的制造方法中,相对于100质量份的颗粒状聚合物(A),水的使用量优选为230质量份以上,更优选为390质量份以上,进一步优选为900质量份以上,优选为9900质量份以下,更优选为3300质量份以下,进一步优选为1900质量份以下。如果水的使用量为上述下限值以上,则在通过喷墨法涂覆二次电池用浆料时,能够更进一步抑制喷嘴的堵塞。
<颗粒状聚合物(B)>
而且,作为本发明的非水系二次电池用浆料的制造方法中可任意地使用的颗粒状聚合物(B),只要为与颗粒状聚合物(A)不同的颗粒状聚合物则没有特别限定。颗粒状聚合物(B)是预期为作为使颗粒状聚合物(A)彼此粘接的粘接材料中的粘结材料发挥作用的成分。通过使用颗粒状聚合物(B)作为粘结材料,能够使颗粒状聚合物(A)彼此牢固地粘接,进而能够经由粘接材料使电池构件彼此牢固地粘接。作为形成颗粒状聚合物(B)的聚合物,可举出例如:聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯(PVdF-HFP)共聚物等氟系聚合物;苯乙烯-丁二烯共聚物(SBR)、丙烯腈-丁二烯共聚物(NBR)等共轭二烯系聚合物;共轭二烯系聚合物的氢化物;包含(甲基)丙烯酸烷基酯单体单元的聚合物(丙烯酸系聚合物)。另外,颗粒状聚合物(B)可以单独使用1种,也可以将2种以上以任意的比率组合使用。
另外,在本发明的二次电池用浆料的制造方法中,由于降低了混合物的溶解二氧化碳浓度,所以即使在二次电池用浆料的制造方法中并用了颗粒状聚合物(B)的情况下,也能够在通过喷墨法涂覆二次电池用浆料时抑制喷嘴的堵塞。
在此,颗粒状聚合物(B)的玻璃化转变温度优选为-40℃以上,更优选为-30℃以上,进一步优选为-20℃以上,优选为20℃以下,更优选为15℃以下,进一步优选为10℃以下。如果颗粒状聚合物(B)的玻璃化转变温度为-40℃以上,则能够使二次电池的低温输出特性进一步提高,如果颗粒状聚合物(B)的玻璃化转变温度为20℃以下,则能够使粘接材料的耐掉粉性提高。
[体积平均粒径]
此外,颗粒状聚合物(B)的体积平均粒径优选为100nm以上,更优选为200nm以上,进一步优选为300nm以上,优选为1000nm以下,更优选为700nm以下,进一步优选为500nm以下。如果颗粒状聚合物(B)的体积平均粒径为100nm以上,则可以使颗粒状聚合物(B)充分地发挥期望的特性。此外,如果颗粒状聚合物(B)的体积平均粒径为1000nm以下,则即使在采用喷墨法的情况下,也能够充分地抑制由于颗粒状聚合物(B)导致的喷嘴的堵塞。
另外,颗粒状聚合物(B)的体积平均粒径能够通过例如变更用于颗粒状聚合物(B)的制备的聚合引发剂、乳化剂的种类、量从而进行调节。
而且,相对于100质量份的颗粒状聚合物(A),颗粒状聚合物(B)的使用量优选为1质量份以上,更优选为5质量份以上,进一步优选为10质量份以上,优选为30质量份以下,更优选为25质量份以下,进一步优选为20质量份以下。如果颗粒状聚合物(B)的使用量为上述下限值以上,则能够使通过本发明的二次电池用浆料形成的粘接材料的耐掉粉性进一步提高。此外,如果颗粒状聚合物(B)的使用量为上述上限值以下,则能够使低温输出特性进一步提高。
<<颗粒状聚合物(B)的制备方法>>
而且,颗粒状聚合物(B)的制备方法没有特别限定,能够例如将包含可构成颗粒状聚合物(B)的单体的单体混合物乳液聚合而得到。作为乳液聚合的方法,没有特别限定,能够采用现有的公知的乳液聚合法。
<其它成分>
而且,作为本发明的二次电池用浆料的制造方法中可任意地使用的其它成分,只要为除上述的颗粒状聚合物(A)、颗粒状聚合物(B)及水以外的成分则没有特别限定。作为这样的成分,可举出例如多元醇化合物和添加剂等。
<多元醇化合物>
多元醇化合物为1分子内具有2个以上羟基(-OH)的化合物。而且,通过本发明的二次电池用浆料包含多元醇化合物,能够在通过喷墨法将该二次电池用浆料涂覆在电池构件表面时进一步抑制喷嘴的堵塞,进一步高效地对电池构件表面赋予粘接材料。像这样,通过二次电池用浆料包含多元醇化合物从而能够在通过喷墨法进行涂覆时抑制喷嘴的堵塞的原因尚未明确,但考虑为下述原因。可认为这是因为:通过在1分子内具有多个羟基的多元醇化合物作为润湿剂发挥功能,从而能够抑制在喷嘴内二次电池用浆料中的水发生汽化(特别是暂时中断涂覆时的放置期间内在喷嘴内水发生汽化),结果是能够抑制颗粒状聚合物(A)等的析出。
在此,作为多元醇化合物,可举出例如丙二醇、乙二醇、甘油、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、葡萄糖、果糖、纤维素等。这些可以单独使用1种,也可以将2种以上以任意的比率组合使用。而且,在这些中,从在通过喷墨法涂覆非水系二次电池用浆料时进一步抑制喷嘴的堵塞而进一步高效地对电池构件表面赋予粘接材料的观点出发,优选丙二醇、乙二醇、甘油、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇,更优选丙二醇、乙二醇、甘油。
而且,相对于100质量份的颗粒状聚合物(A),多元醇化合物的使用量优选为10质量份以上,更优选为20质量份以上,进一步优选为30质量份以上,优选为400质量份以下,更优选为300质量份以下,进一步优选为200质量份以下。如果多元醇化合物的使用量在上述范围内,则能够在通过喷墨法涂覆非水系二次电池用浆料时充分地抑制喷嘴的堵塞。
<<添加剂>>
此外,作为本发明的二次电池用浆料的制造方法中可使用的添加剂,没有特别限制,可举出例如表面张力调节剂、分散剂、粘度调节剂、增强材料、电解液添加剂等。这些只要不会影响电池反应则没有特别限定,能够使用公知的添加剂,例如国际公开第2012/115096号所记载的添加剂。另外,这些添加剂可以单独使用1种,也可以将2种以上以任意的比率组合使用。
<脱气工序>
而且,在本发明的二次电池用浆料的制造方法中,在脱气工序中,降低包含上述成分的混合物的溶解二氧化碳浓度。由此,即使在采用喷墨法的情况下也可得到与未进行脱气而直接使用混合物的情况相比可抑制喷嘴的堵塞、能够稳定地涂覆在电池构件表面的二次电池用浆料。另外,在本发明中,溶解二氧化碳是指在二次电池用浆料中所溶解的二氧化碳。
另外,通过本发明的制造方法得到的二次电池用浆料的涂覆性稳定的原因尚未明确,但推测是由于通过降低上述混合物的溶解二氧化碳浓度,在混合物中颗粒状聚合物(A)的分散性稳定,颗粒状聚合物(A)的凝聚被抑制。
在此,上述混合物的二氧化碳浓度通常包含0.1mg/ml以上。
而且,在脱气工序中进行脱气直至上述混合物的溶解二氧化碳浓度优选为0.01mg/ml以上,更优选为0.02mg/ml以上,优选为0.08mg/ml以下,更优选为0.06mg/ml以下。通过混合物的溶解二氧化碳浓度为上述下限值以上,能够抑制颗粒状聚合物(A)彼此的凝聚。而且,如果进行脱气直至混合物的溶解二氧化碳浓度在上述范围内,则可得到涂覆性进一步提高的二次电池用浆料。此外,在二次电池用浆料包含上述的颗粒状聚合物(B)的情况下,如果进行脱气直至上述混合物的溶解二氧化碳浓度为上述下限值以上,则能够抑制因颗粒状聚合物(B)吸附于颗粒状聚合物(A)而导致的颗粒状聚合物的凝聚。
另外,在本发明中,二次电池用浆料的“溶解二氧化碳浓度”能够使用本说明书的实施例所记载的测定方法进行测定。
在此,上述混合能够使用通常的搅拌容器、球磨机、砂磨机、珠磨机、颜料分散机、超声波分散机、研磨搅溃机、均质器、行星式搅拌机、filmix等。混合条件没有特别限定,通常能够在室温(25℃)~80℃的范围进行10分钟~数小时。
此外,混合物的脱气方法只要能够降低混合物的溶解二氧化碳浓度则没有特别限定,作为脱气方法,能够使用加热脱气、减压脱气、通过添加消泡剂而进行的脱气等已知的脱气方法。
而且,在进行加热脱气的情况下,通常在常压(1atm)优选在30℃以上、更优选在35℃以上、优选在50℃以下、更优选在40℃以下加热并静置上述混合物。如果加热温度为上述下限值以上,则能够容易地调节混合物的溶解二氧化碳浓度至上述范围内。此外,如果加热温度为上述上限值以下,则能够抑制颗粒状聚合物(A)等二次电池用浆料中的成分受到热的影响而变质。
此外,加热脱气时的静置时间通常为1小时以上,优选为6小时以上,更优选为12小时以上,优选为30小时以下,更优选为24小时以下。如果静置时间为上述下限值以上,则能够更容易地调节混合物的溶解二氧化碳浓度至上述的范围内。此外,如果静置时间为上述上限值以下,则能够缩短制造二次电池用浆料需要的时间而使制造效率提高。
此外,在进行减压脱气的情况下,通常在室温(25℃)将上述混合物减压至优选1.0kPa~0.5kPa左右,一边进行搅拌一边保持该减压的状态直至不再产生气泡。
进而,在通过添加消泡剂而进行脱气的情况下,消泡剂的种类没有特别限定,能够使用现有公知的消泡剂。此外,消泡剂的添加量没有特别限定,适当设定即可。
而且,对上述混合物进行脱气而得到的二次电池用浆料的保存虽然没有特别限定,但是优选保存在可防止二氧化碳的溶解的容器中。
<非水系二次电池用浆料>
而且,通过上述的制造方法制造的本发明的二次电池用浆料包含上述的颗粒状聚合物(A)、水,任意地包含上述的颗粒状聚合物(B)和/或其它成分,溶解二氧化碳浓度为0.01mg/ml以上,优选为0.02mg/ml以上,为0.08mg/ml以下,优选为0.06mg/ml以下。根据本发明的二次电池用浆料,能够提供一种即使在采用喷墨法的情况下也能够有效地抑制喷嘴的堵塞、涂覆性充分地稳定的二次电池用浆料。即,如果使用本发明的二次电池用浆料,则能够高效地对电池构件表面赋予粘接材料。进而,如果使用本发明的二次电池用浆料对电池构件表面赋予粘接材料,则能够经由该粘接材料使电池构件彼此牢固地粘接。
在此,二次电池用浆料的总固体成分浓度没有特别限定,优选为1质量%以上,更优选为3质量%以上,优选为30质量%以下,更优选为15质量%以下,进一步优选为10质量%以下。如果二次电池用浆料的总固体成分浓度在上述范围内,则能够使用本发明的二次电池用浆料高效地制造二次电池用电池构件。
而且,在二次电池用浆料中,颗粒状聚合物(A)的含量没有特别限定,在将二次电池用浆料中的总固体成分作为100质量%的情况下,颗粒状聚合物(A)的含量优选为70质量%以上,更优选为80质量%以上,优选为95质量%以下,更优选为90质量%以下。如果二次电池用浆料中的颗粒状聚合物(A)的含量为上述下限值以上,则可得到颗粒状聚合物(A)所具有的充分的粘接性。此外,如果二次电池用浆料中的颗粒状聚合物(A)的含量为上述上限值以下,则二次电池用浆料的涂覆性稳定。
此外,在二次电池用浆料中,水的含量没有特别限定,相对于100质量份的颗粒状聚合物(A),优选为230质量份以上,更优选为390质量份以上,进一步优选为900质量份以上,优选为9900质量份以下,更优选为3300质量份以下,进一步优选为1900质量份以下。如果二次电池用浆料中的水的含量为上述下限值以上,则通过喷墨法涂覆二次电池用浆料时,能够更进一步抑制喷嘴的堵塞。此外,如果二次电池用浆料中的水的含量为上述上限值以下,则二次电池用浆料中所包含的水不会过度地难以汽化,能够充分地确保二次电池用浆料的干燥效率。
进而,在二次电池用浆料中,颗粒状聚合物(B)的含量没有特别限定,相对于100质量份的颗粒状聚合物(A),优选为1质量份以上,更优选为5质量份以上,进一步优选为10质量份以上,优选为30质量份以下,更优选为25质量份以下,进一步优选为20质量份以下。如果二次电池用浆料中的颗粒状聚合物(B)的含量为上述下限值以上,则能够使通过本发明的二次电池用浆料形成的粘接材料的耐掉粉性提高。此外,如果二次电池用浆料中的颗粒状聚合物(B)的含量为上述上限值以下,则能够使低温输出特性进一步提高。
而且,本发明的二次电池用浆料中的直径为10μm以上的粗大颗粒的含量优选为100ppm以下,更优选为50ppm以下,进一步优选为10ppm以下。如果直径为10μm以上的粗大颗粒的含量为100ppm以下,则能够经由粘接材料使电池构件彼此更进一步牢固地粘接。另外,二次电池用浆料所包含的粗大颗粒通常由颗粒状聚合物(A)和/或颗粒状聚合物(B)形成。
另外,在本发明中,“粗大颗粒的含量”能够按照以下的步骤进行测定。
-粗大颗粒的含量的测定-
测定平均孔径10μm的尼龙网的质量(B),并将其置于漏斗中。在其中倒入100g的二次电池用浆料,进行过滤。接着,倒入离子交换水,进行清洗直至尼龙网上的捕集物不再浑浊,在90℃的烘箱干燥60分钟以上。进行放置冷却后,测定尼龙网的质量(A),进行网残渣量的测定。然后,根据下述式求出网残渣量,即浆料中的粒径为10μm以上的粗大颗粒量。
粗大颗粒的含量(ppm)=(A-B)/(C×D/100)×1000000
A:网+干燥物的质量(g)
B:网的质量(g)
C:过滤的浆料的质量(g)
D:浆料的总固体成分浓度(%)
(非水系二次电池用电池构件)
本发明的非水系二次电池用电池构件(以下有时简称为“二次电池用电池构件”)具有基材和形成在该基材的至少一面的点状的多个粘接材料,上述基材为间隔件基材或电极基材,上述粘接材料为上述的本发明的非水系二次电池用浆料的干燥物。
而且,在基材为间隔件基材的情况下,本发明的二次电池用电池构件可作为二次电池用间隔件使用,在基材为电极基材的情况下,本发明的二次电池用电池构件可作为二次电池用电极使用。
在此,在至少一面具有作为本发明的二次电池用浆料的干燥物的点状的多个粘接材料的基材通过形成了(或者将要形成有)粘接材料的面(以下称为“形成面”)与其它电池构件(例如电极)贴合,由此能够与该其它电池构件牢固地粘接。
<间隔件基材>
而且,作为间隔件基材,没有特别限定,能够使用已知的间隔件基材。此外,间隔件基材也可以在单面或双面形成多孔膜层。
另外,作为间隔件基材和多孔膜层,没有特别限定,可使用例如日本特开2012-204303号公报、日本特开2013-145763号公报所记载的间隔件基材和多孔膜层等在二次电池领域中可使用的任意的间隔件基材和多孔膜层。在此,多孔膜层是指例如日本特开2013-145763号公报所记载的那样的包含非导电性颗粒的层。
<电极基材>
此外,作为电极基材,没有特别限定,能够使用已知的电极基材。例如,作为电极基材,能够使用由在集流体的单面或双面上形成电极复合材料层而成的电极基材形成的电极、或者在电极基材的电极复合材料层上进一步形成了多孔膜层而成的电极。
另外,作为集流体、电极复合材料层及多孔膜层,没有特别限定,可使用例如日本特开2013-145763号公报所记载的集流体、电极复合材料层及多孔膜层等在二次电池领域中可使用的任意的集流体、电极复合材料层及多孔膜层。
<粘接材料>
如上所述,在上述的基材的至少一面形成的粘接材料为本发明的二次电池用浆料的干燥物。即,该干燥物至少包含来自上述颗粒状聚合物(A)的聚合物,可任意地包含来自上述的颗粒状聚合物(B)的聚合物和/或其它成分。进而,在该干燥物中也可以包含通过干燥也未汽化的残留的多元醇化合物、水,粘接材料的水分含量优选为5质量%以下,更优选为3质量%以下,进一步优选为1质量%以下,特别优选为0.5质量%以下,最优选为0质量%(检出限以下)。
而且,点状的粘接材料可以均匀地形成在形成面的整面,也可以使其以作为平面视图形状为条状、点状、网格状等规定的图案的方式排列而形成。
此外,粘接材料的剖面形状没有特别限定,能够为凸形状、凹凸形状、凹形状,其中,从经由粘接材料使基材与相邻的电池构件(例如电极)进一步牢固地粘接的观点出发,优选为凹凸形状。另外,粘接材料的剖面形状能够通过例如调节使用本发明的二次电池用浆料形成粘接材料时的干燥条件而进行变更。
而且,粘接材料的形成量优选为0.1g/m2以上且100g/m2以下,更优选为0.1g/m2以上且50g/m2以下,进一步优选为0.1g/m2以上且10g/m2以下,特别优选为0.1g/m2以上且1g/m2以下。如果粘接材料的形成量为0.1g/m2以上,则能够经由粘接材料使具有粘接材料的电池构件(例如间隔件)与相邻的电池构件(例如电极)进一步牢固地粘接。另一方面,如果粘接材料的形成量为100g/m2以下,则能够高效地制造二次电池用电池构件。
另外,在本发明中,“粘接材料的形成量”是指在每单位面积的形成面所形成的粘接材料的量,其能够通过在形成面上所形成的粘接材料的质量除以形成了该粘接材料的形成面的面积而算出。
在此,在形成面为在该形成面上的一处以上、优选为二处以上形成了点状的粘接材料的形成面的情况下,在形成面上所形成的1个点的大小(面积)优选为25μm2以上,更优选为50μm2以上,进一步优选为100μm2以上,优选为250000μm2以下,更优选为200000μm2以下,进一步优选为100000μm2以下。如果1个点的大小为25μm2以上,则能够经由粘接材料使基材与相邻的电池构件(例如电极)进一步牢固地粘接。此外,如果1个点的大小为250000μm2以下,则能够高效地制造二次电池用电池构件。
另外,在上述的形成面所形成的1个点的大小(面积)能够通过变更本发明的二次电池用浆料供给到形成面的量、形状及范围而进行调节。具体而言,在例如使用本发明的二次电池用浆料通过喷墨法形成粘接材料的情况下,形成面积能够通过变更从喷墨头的喷嘴喷出的二次电池用浆料的频率(在同一点喷出的次数)而进行调节。
(非水系二次电池用电池构件的制造方法)
本发明的二次电池用电池构件的制造方法包含涂覆工序,在该涂覆工序中,通过喷墨法将本发明的二次电池用浆料涂覆在上述的基材表面,该基材为上述的间隔件基材或电极基材。
在此,本发明的二次电池用电池构件的制造方法可以任意地在涂覆工序之前进一步包含降低本发明的二次电池用浆料的溶解二氧化碳浓度的浆料脱气工序。
然后,通过干燥涂覆在基材表面的二次电池用浆料,可得到本发明的电池构件。另外,二次电池用浆料的涂覆条件和干燥条件能够根据期望的粘接材料的平面视图形状、剖面形状、形成量及每一处的形成面积等适当地进行调节。
<浆料脱气工序>
而且,在本发明的二次电池用电池构件的制造方法可任意地包含的浆料脱气工序中,降低后续的涂覆工序所使用的二次电池用浆料的溶解二氧化碳浓度。在浆料脱气工序中,进行脱气直至二次电池用浆料的溶解二氧化碳浓度优选为0.01mg/ml以上,更优选为0.02mg/ml以上,优选为0.08mg/ml以下,更优选为0.06mg/ml以下。由此,能够抑制涂覆工序所使用的二次电池用浆料的涂覆性的降低。另外,浆料脱气工序中的二次电池用浆料的脱气方法没有特别限定,能够采用在本发明的二次电池用浆料的制造方法中作为可用于混合物的脱气的方法举出的脱气方法。
<涂覆工序>
而且,在涂覆工序中,通过喷墨法将本发明的二次电池用浆料涂覆在基材表面。本发明的二次电池用浆料能够以例如点状涂覆在基材表面。
在此,本发明的二次电池用电池构件的制造方法优选使用至少具有向喷墨头供给非水系二次电池用浆料的供给罐、降低非水系二次电池用浆料的溶解二氧化碳浓度的脱气模块、以及喷出非水系二次电池用浆料的喷墨头的基材制造装置进行制造。而且,在该基材制造装置中,优选使非水系二次电池用浆料以供给罐、脱气模块、喷墨头的顺序循环。即,优选使未从喷墨头喷出的二次电池用浆料循环至供给罐。通过像这样,使用至少具有供给罐、脱气模块及喷墨头的基材制造装置,并且使非水系二次电池用浆料以供给罐、脱气模块、喷墨头的顺序循环,从而能够使二次电池用电池构件的制造效率提高。
(非水系二次电池)
本发明的二次电池具有上述的本发明的非水系二次电池用电池构件。具体而言,本发明的二次电池具有本发明的非水系二次电池用电池构件作为二次电池用间隔件和二次电池用电极中的至少一者。
<电极>
作为本发明的二次电池所使用的电极,可以使用上述的本发明的二次电池用电池构件,也可以使用已知的电极。
<电解液>
作为电解液,通常使用在有机溶剂中溶解了支持电解质的有机电解液。在例如二次电池为锂离子二次电池的情况下,作为支持电解质,能够使用锂盐。作为锂盐,可举出例如LiPF6、LiAsF6、LiBF4、LiSbF6、LiAlCl4、LiClO4、CF3SO3Li、C4F9SO3Li、CF3COOLi、(CF3CO)2NLi、(CF3SO2)2NLi、(C2F5SO2)NLi等。其中,因为易溶于溶剂而显示高解离度,所以优选LiPF6、LiClO4、CF3SO3Li,特别优选LiPF6。另外,支持电解质可以单独使用1种,也可以将2种以上以任意的比率组合使用。通常存在使用解离度越高的支持电解质则锂离子电导率越高的倾向,因此能够根据支持电解质的种类调节锂离子电导率。
作为用于电解液的有机溶剂,只要能够溶解支持电解质则没有特别限定。在例如二次电池为锂离子二次电池的情况下,作为有机溶剂,可以优选使用碳酸二甲酯(DMC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯(BC)、碳酸甲乙酯(EMC)等碳酸酯类;γ-丁内酯、甲酸甲酯等酯类;1,2-二甲氧基乙烷、四氢呋喃等醚类;环丁砜、二甲基亚砜等含硫化合物类等。此外,也可以使用这些有机溶剂的混合液。其中,因为介电常数高、稳定的电位区域宽,所以优选使用碳酸酯类。
另外,能够适当地调节电解液中的支持电解质的浓度。此外,在电解液中能够添加已知的添加剂。
<间隔件>
作为在本发明的二次电池中使用的间隔件,可以使用上述的本发明的二次电池用电池构件,也可以使用已知的间隔件。
<二次电池的制造方法>
本发明的二次电池能够通过例如以下方式进行制造:根据需要将正极、间隔件及负极重叠而得到的重叠体对应于电池形状进行卷绕、折叠等,放入到电池容器中,在电池容器中注入电解液,进行封口。另外,作为重叠体,能够使用本发明的二次电池用电池构件作为正极、间隔件、负极中的至少一个,将它们重叠而进行制作。此外,在本发明的二次电池中,为了防止内部的压力上升、过充放电等的发生,也可以根据需要设置保险丝、PTC元件等防过电流元件、多孔金属网、导板等。二次电池的形状可以是例如硬币型、纽扣型、片型、圆筒型、方形、扁平型等中的任一种。
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。另外,只要没有特别说明,在以下的说明中,表示量的“%”和“份”为质量基准。
此外,只要没有另外说明,在将多种单体共聚而制造的聚合物中,将某单体聚合而形成的单体单元在上述聚合物中的比例通常与该某单体在该聚合物的聚合中使用的全部单体中所占的比率(加入比)一致。
而且,在实施例和比较例中,玻璃化转变温度、THF中的不溶成分率、体积平均粒径、电解液溶胀度、溶解二氧化碳浓度及涂覆稳定性按照下述的方法进行测定和评价。
<玻璃化转变温度(Tg)>
分别将实施例和比较例中制备的颗粒状聚合物(A)和颗粒状聚合物(B)作为测定试样。在铝皿中称量10mg的测定试样,在差示热分析测定装置(SII Nanotechnology Inc.制“EXSTAR DSC6220”)中,使用空的铝皿作为对照,在测定温度范围-100℃~500℃之间,以升温速度10℃/分钟,在JIS Z 8703所规定的条件下实施测定,得到差示扫描量热分析(DSC)曲线。将在该升温过程中微分信号(DDSC)成为0.05mW/分钟/mg以上的DSC曲线的吸热峰即将出现前的基线与在吸热峰后最初出现的拐点的DSC曲线的切线的交点作为玻璃化转变温度(℃)。
<THF中的不溶成分率>
使颗粒状聚合物(A)的水分散液在50%湿度、23℃~25℃的环境下干燥,制作了厚度为3±0.3mm的膜。将制作的膜裁剪为边长5mm的正方形而准备多个膜片,精称约1g的这些膜片,将其重量设为W0(g)。将精称的膜片(重量W0)在100g的四氢呋喃(THF)中浸渍24小时。然后,从THF中提起膜片,将提起的膜片在105℃真空干燥3小时,精称其重量(不溶成分的重量)W1(g)。然后,按照下式算出THF中的不溶成分率(质量%)。
THF中的不溶成分率(质量%)=W1/W0×100
<体积平均粒径>
对于固体成分浓度调节为0.1质量%的颗粒状聚合物(A)的水分散液,使用激光衍射式粒径分布测定装置(Beckman Coulter Inc.制,产品名“LS-230”)来测定粒径分布(体积基准)。然后,将在测定的粒径分布中从小粒径侧起开始计算的累积体积成为50%的粒径作为体积平均粒径(D50)。
<电解液溶胀度>
干燥颗粒状聚合物(A)的水分散液,将0.2g左右的得到的干燥物在200℃、5MPa的压制条件压制2分钟,得到膜。将得到的膜裁剪为边长1cm的正方形作为试验片,测定该试验片的重量W2(g)。接着,将试验片在60℃浸渍在电解液中72小时。然后,从电解液中取出试验片,擦去表面的电解液,测定试验片的重量W3(g)。然后,按照下式来算出电解液溶胀度(倍)。此时,电解液溶胀度为将小数点第1位以下四舍五入而得到的数值。
电解液溶胀度(倍)=W3/W2
另外,作为测定用的电解液,使用在碳酸亚乙酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)及碳酸亚乙烯酯(VC)以体积比:EC/DEC/VC=68.5/30/1.5混合而成的混合溶剂中以1mol/L的浓度溶解作为支持电解质的LiPF6而得到的电解液。
<溶解二氧化碳浓度>
在注射器中采取试样,将其注入Agilent Technologies,Inc.制的HP6890型气相色谱中,通过热导检测器测定溶解二氧化碳浓度。关于定量,使用已知浓度的标准物质制作标准曲线而进行。
<涂覆稳定性>
[喷墨涂覆]
使用具有喷墨头(Konica corporation制,产品名“KM1024iSAE-C”(剪切模式型))的喷墨方式的浆料供给机,以飞行速度为6m/秒~10m/秒的条件将非水系二次电池用浆料喷出到黑色聚酯(PET)膜上。在室温自然干燥涂覆在PET膜上的非水系二次电池用浆料后,通过目视对涂覆点数进行计数。然后,按照下式来算出涂覆稳定性(%)。如果涂覆稳定性为90%以上,则非水系二次电池用浆料具有使用喷墨法在电池构件表面适当地进行涂敷所需要的充分的涂覆稳定性。
涂覆稳定性(%)=(涂覆点数/计划涂覆数)×100
(实施例1)
<颗粒状聚合物(A)的制备>
首先,形成核部时,在带有搅拌机的5MPa耐压容器中加入88份的作为芳香族乙烯基单体的苯乙烯、6份的作为(甲基)丙烯酸酯单体的丙烯酸正丁酯、5份的作为含酸基单体的甲基丙烯酸、1份的作为交联性单体的二甲基丙烯酸乙二醇酯、1份的作为乳化剂的十二烷基苯磺酸钠、150份的离子交换水以及0.5份的作为聚合引发剂的过硫酸钾,充分地搅拌后,升温至60℃,引发聚合。在聚合转化率达到96%的时刻,为了形成壳部,连续添加作为(甲基)丙烯酸酯单体的80.7份的丙烯酸正丁酯和1份的甲基丙烯酸、18份的作为芳香族乙烯基单体的苯乙烯、0.3份的作为交联性单体的甲基丙烯酸烯丙酯,升温至70℃,继续聚合。然后,在聚合转化率达到96%的时刻,冷却而终止反应,得到包含颗粒状聚合物(A)的水分散液(A)。使用该水分散液(A)来测定颗粒状聚合物(A)的玻璃化转变温度(Tg)、THF中的不溶成分率、体积平均粒径及电解液溶胀度。结果示于表1。
<颗粒状聚合物(B)的制备>
在具有搅拌机的反应器中分别供给70份的离子交换水、0.15份的作为乳化剂的十二烷基硫酸钠(Kao Corporation制,产品名“Emal 2F”)以及0.5份的过硫酸铵,用氮气置换气相部,升温至60℃。
另一方面,在另外的容器中,混合50份的离子交换水、0.5份的作为乳化剂的十二烷基苯磺酸钠、以及作为聚合性单体的94份的丙烯酸正丁酯、2份的丙烯腈、2份的甲基丙烯酸、1份的N-羟甲基丙烯酰胺以及1份的烯丙基缩水甘油醚,得到单体混合物。将该单体混合物历经4小时连续地添加至上述的反应器中,进行聚合。添加中,在60℃进行反应。添加结束后,进一步在70℃搅拌3小时后终止反应,得到包含作为颗粒状聚合物(B)的丙烯酸系聚合物的水分散液(B)。使用该水分散液(B)来测定颗粒状聚合物(B)的玻璃化转变温度(Tg)。结果示于表1。
<非水系二次电池用浆料>
在搅拌容器内混合以固体成分相当量计为100份的包含颗粒状聚合物(A)的水分散液(A)和以固体成分相当量计为15份的包含颗粒状聚合物(B)的水分散液(B)。在得到的混合液中加入离子交换水而得到固体成分浓度为15%的混合物。将得到的混合物在温度35℃加热静置1小时,进行混合物的脱气。由此降低该混合物的溶解二氧化碳浓度,得到非水系二次电池用浆料。测定得到的非水系二次电池用浆料中的溶解二氧化碳浓度,考察涂覆稳定性。结果示于表1。
(实施例2)
将加热静置通过实施例1得到的混合物的时间变更为24小时,除此以外,与实施例1同样地进行混合物的脱气。由此降低该混合物的溶解二氧化碳浓度,得到非水系二次电池用浆料。然后,与实施例1同样地测定得到的非水系二次电池用浆料中的溶解二氧化碳浓度,考察涂覆稳定性。结果示于表1。
(实施例3)
将加热静置通过实施例1得到的混合物的时间变更为48小时,除此以外,与实施例1同样地进行混合物的脱气。由此降低该混合物的溶解二氧化碳浓度,得到非水系二次电池用浆料。然后,与实施例1同样地测定得到的非水系二次电池用浆料中的溶解二氧化碳浓度,考察涂覆稳定性。结果示于表1。
(比较例1)
不对通过实施例1得到的混合物进行脱气,将其直接用作非水系二次电池用浆料。然后,与实施例1同样地测定得到的非水系二次电池用浆料中的溶解二氧化碳浓度,考察涂覆稳定性。结果示于表1。
另外,在以下示出的表1中,
“BA”表示丙烯酸正丁酯单元,
“MAA”表示甲基丙烯酸单元,
“ST”表示苯乙烯单元,
“AMA”表示甲基丙烯酸烯丙酯单元,
“EDMA”表示二甲基丙烯酸乙二醇酯单元,
“ACL”表示丙烯酸系聚合物。
[表1]
根据表1可知,通过对混合物进行脱气来降低该混合物的溶解二氧化碳浓度而得到的实施例1~3的非水系二次电池用浆料表现出适合通过喷墨法涂覆在电池构件表面的高涂覆稳定性。与此相对,可知不对混合物进行脱气而得到的比较例1的非水系二次电池用浆料不具有将非水系二次电池用浆料通过喷墨法涂覆于电池构件表面所需要的涂覆稳定性。进而,根据实施例2、3可认为,当溶解二氧化碳浓度过低时,涂覆稳定性变差。
产业上的可利用性
根据本发明,能够提供一种使用喷墨法能够稳定地涂覆在电池构件表面而使该电池构件与其它电池构件牢固地粘接的非水系二次电池用浆料及其制造方法。
此外,根据本发明,能够提供一种可与相邻的其它电池构件牢固地粘接的非水系二次电池用电池构件及其制造方法。
进而,根据本发明,能够提供一种电池构件彼此牢固地粘接的非水系二次电池。
Claims (8)
1.一种非水系二次电池用浆料的制造方法,包含脱气工序,在所述脱气工序中,降低包含颗粒状聚合物(A)和水的混合物的溶解二氧化碳浓度。
2.根据权利要求1所述的非水系二次电池用浆料的制造方法,其中,在所述脱气工序中进行脱气直至所述混合物的溶解二氧化碳浓度为0.01mg/ml以上且0.08mg/ml以下。
3.一种非水系二次电池用浆料,包含颗粒状聚合物(A)和水,
所述非水系二次电池用浆料的溶解二氧化碳浓度为0.01mg/ml以上且0.08mg/ml以下。
4.一种非水系二次电池用电池构件,具有基材和在所述基材的至少一面形成的点状的多个粘接材料,
所述基材为间隔件基材或电极基材,
所述粘接材料为权利要求3所述的非水系二次电池用浆料的干燥物。
5.一种非水系二次电池用电池构件的制造方法,包含涂覆工序,在所述涂覆工序中,通过喷墨法将权利要求3所述的非水系二次电池用浆料涂覆于基材表面,
所述基材为间隔件基材或电极基材。
6.根据权利要求5所述的非水系二次电池用电池构件的制造方法,其中,在所述涂覆工序之前包含降低权利要求3所述的非水系二次电池用浆料的溶解二氧化碳浓度的浆料脱气工序。
7.根据权利要求5或6所述的非水系二次电池用电池构件的制造方法,其中,使用至少具有向喷墨头供给非水系二次电池用浆料的供给罐、降低非水系二次电池用浆料的溶解二氧化碳浓度的脱气模块、以及喷出非水系二次电池用浆料的喷墨头的基材制造装置,并且使所述非水系二次电池用浆料以所述供给罐、所述脱气模块、所述喷墨头的顺序循环。
8.一种非水系二次电池,具有权利要求4所述的非水系二次电池用电池构件。
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