CN114450822A - 非水系二次电池用粘结剂组合物及其评价方法、非水系二次电池功能层用浆料组合物、非水系二次电池用功能层、非水系二次电池用电池构件以及非水系二次电池 - Google Patents

非水系二次电池用粘结剂组合物及其评价方法、非水系二次电池功能层用浆料组合物、非水系二次电池用功能层、非水系二次电池用电池构件以及非水系二次电池 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于提供一种耐凝聚性优异的非水系二次电池用粘结剂组合物。本发明的特征在于包含聚合物和水、且装在容器内,上述非水系二次电池用粘结剂组合物的介电弛豫时间为3ns以上且80ns以下的颗粒的数量为1×103个/mL以下。

Description

非水系二次电池用粘结剂组合物及其评价方法、非水系二次 电池功能层用浆料组合物、非水系二次电池用功能层、非水系 二次电池用电池构件以及非水系二次电池
技术领域
本发明涉及非水系二次电池用粘结剂组合物及其评价方法、非水系二次电池功能层用浆料组合物、非水系二次电池用功能层、非水系二次电池用电池构件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(以下有时仅简写作“二次电池”)具有小型、轻质、且能量密度高、还能够反复充放电的特性,被用于广泛的用途。而且,非水系二次电池通常具有电极(正极和负极)、以及隔离正极与负极以防止正极与负极之间短路的间隔件等非水系二次电池用电池构件(以下有时仅简写作“电池构件”)。
在此,作为电池构件,使用具有功能层的构件,上述功能层包含作为粘结材料的聚合物、任意地包含用于使电池构件发挥期望的功能而配合的颗粒(以下称作“功能性颗粒”)。
具体而言,作为二次电池的间隔件,使用在间隔件基材上具有包含粘结材料的粘接层、包含粘结材料和作为功能性颗粒的非导电性颗粒的多孔膜层的间隔件。此外,作为二次电池的电极,使用在作为基材的集流体上具有包含粘结材料和作为功能性颗粒的电极活性物质颗粒的电极复合材料层的电极;在集流体上具有电极复合材料层的电极基材上,进一步具有上述的粘接层、多孔膜层的电极。
上述功能层能够通过例如如下方式形成,即,将作为粘结材料的聚合物和任意包含的功能性颗粒分散和/或溶解在溶剂中,得到非水系二次电池功能层用浆料组合物(以下有时仅简写作“浆料组合物”),将上述浆料组合物涂敷在基材上进行干燥。而且,作为粘结材料的聚合物通常以分散和/或溶解在水中并装在容器内的非水系二次电池用粘结剂组合物(以下有时仅简写作“粘结剂组合物”)的状态进行保存,在制备浆料组合物时使用。
在此,由于菌在粘结剂组合物中繁殖,有时会产生凝聚物。在使用产生了凝聚物的粘结剂组合物的情况下,制备的浆料组合物的粘度稳定性会降低。由此,在基材上涂敷浆料组合物时会产生涂覆不均,形成的功能层的粘接性不充分,因此使用具有该功能层的电池构件制造的二次电池的电池特性降低。
因此,正在研究通过控制粘结剂组合物中的菌的个数来抑制粘结剂组合物中的凝聚物的产生的方法(参考专利文献1)。
例如,在专利文献1中,公开了通过使用异噻唑啉系化合物作为防腐剂来抑制粘结剂组合物中的细菌、霉菌等的増殖导致的异物产生的方法。而且,根据专利文献1,报告有如下内容:例如在制造电极的情况下,如果粘结剂组合物中的菌数未达到104个/mL,则能够接受,如果菌数小于103个/mL,则能够进一步稳定地制造良好的电极。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2014-103122号公报。
发明内容
发明要解决的问题
然而,本发明人研究发现,即使以菌数为指标评价粘结剂组合物,也不能充分评价粘结剂组合物中产生凝聚物的难易程度(以下有时称作“耐凝聚性”)。
而且,即使是像上述现有技术那样的包含作为防腐剂的异噻唑啉系化合物、将菌数抑制在小于103个/mL的粘结剂组合物,耐凝聚性依然有改善的余地。
因此,本发明的目的在于提供耐凝聚性优异的非水系二次电池用粘结剂组合物。
此外,本发明的目的在于提供一种使用该非水系二次电池用粘结剂组合物制备的非水系二次电池功能层用浆料组合物。
进而,本发明的目的在于提供一种使用该非水系二次电池功能层用浆料组合物形成的非水系二次电池用功能层。
此外,本发明的目的在于提供一种具有该非水系二次电池用功能层的非水系二次电池用电池构件和具有该非水系二次电池用电池构件的非水系二次电池。
进而,本发明的目的在于提供一种能够良好地评价非水系二次电池用粘结剂组合物的耐凝聚性的非水系二次电池用粘结剂组合物的评价方法。
用于解决问题的方案
本发明人以解决上述问题为目的进行了深入研究。然后,本发明人发现,如果是介电弛豫时间在规定范围内的颗粒的数量为1×103个/mL以下的粘结剂组合物,则耐凝聚性优异,从而完成了本发明。
即,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粘结剂组合物的特征在于包含聚合物和水、且装在容器内,介电弛豫时间为3ns以上且80ns以下的颗粒的数量为1×103个/mL以下。如果在包含聚合物和水、且装在容器内的非水系二次电池用粘结剂组合物中,介电弛豫时间为上述规定范围内的颗粒的数量抑制为1×103个/mL以下,则能够发挥优异的耐凝聚性。而且,通过使用耐凝聚性优异的本发明的粘结剂组合物,能够制备粘度稳定性优异的浆料组合物。
另外,在本发明中,“介电弛豫时间为3ns以上且80ns以下的颗粒的数量”能够如下进行测定:在设置有电极的通路内,对非水系二次电池用粘结剂组合物施加频率为2MHz以上且50MHz以下的范围内的任意交流电场时,测定此时电极所捕捉的颗粒的数量。例如,“介电弛豫时间为3ns以上且80ns以下的颗粒的数量”能够如下进行测定:对非水系二次电池用粘结剂组合物施加频率为8MHz的交流电场,测定此时电极所捕捉的介电弛豫时间为20ns的颗粒的数量。此外,施加交流电场时介电损耗因子达到最大的、弛豫频率为f0(Hz)的颗粒的介电弛豫时间τ(s)能够通过下式求出。
τ=1/2πf0
在此,本发明的非水系二次电池用粘结剂组合物优选上述颗粒的数量为1×102个/mL以下。如果使用将介电弛豫时间在上述规定范围内的颗粒的数量控制为1×102个/mL以下的粘结剂组合物,则能够进一步提高制备的浆料组合物的粘度稳定性。
此外,本发明的非水系二次电池用粘结剂组合物优选还包含防腐剂。如果非水系二次电池用粘结剂组合物还包含防腐剂,则能够发挥更优异的耐凝聚性。
进而,本发明的非水系二次电池用粘结剂组合物优选上述容器在通气口具有网孔为0.5μm以下的防止异物混入膜。如果在装有非水系二次电池用粘结剂组合物的容器的通气口处设置网孔为0.5μm以下的防止异物混入膜,则能够提高装入容器的非水系二次电池用粘结剂组合物在开封后长时间(例如6个月以上)保存后的耐凝聚性。
此外,本发明的非水系二次电池用粘结剂组合物优选上述聚合物包含含N-烷醇基单体单元和含缩水甘油基单体单元中的至少一者。如果聚合物包含含N-烷醇基单体单元和含缩水甘油基单体单元中的至少一者,则能够提高装入容器的非水系二次电池用粘结剂组合物在开封后长时间保存后的耐凝聚性。
此外,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功能层用浆料组合物的特征在于是使用上述任一种非水系二次电池用粘结剂组合物制备的。本发明的非水系二次电池功能层用浆料组合物由于是使用上述耐凝聚性优异的非水系二次电池用粘结剂组合物制备的,所以粘度稳定性优异。
在此,本发明的非水系二次电池功能层用浆料组合物还能够包含功能性颗粒。在上述浆料组合物包含功能性颗粒例如电极活性物质或非导电性颗粒的情况下,能够使用该浆料组合物形成电极复合材料层或多孔膜层。
此外,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功能层的特征在于是使用上述任一种非水系二次电池功能层用浆料组合物形成的。在将上述粘度稳定性优异的浆料组合物用于功能层的形成的情况下,在将浆料组合物涂敷在基材上时不易产生涂覆不均。因此,本发明的非水系二次电池用功能层的粘接性优异。
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特征在于具有上述非水系二次电池用功能层。本发明的非水系二次电池用电池构件由于具有上述粘接性优异的功能层,所以能够使二次电池发挥优异的电池特性。
此外,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的特征在于具有上述非水系二次电池用电池构件。本发明的非水系二次电池由于具有上述电池构件,所以电池特性优异、具有高性能。
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粘结剂组合物的评价方法的特征在于包括对非水系二次电池用粘结剂组合物中的介电弛豫时间为3ns以上且80ns以下的颗粒的数量进行测定的工序。如果对粘结剂组合物中的介电弛豫时间为3ns以上且80ns以下的颗粒的数量进行测定,则能够良好地评价粘结剂组合物的耐凝聚性。
另外,在本说明书中,将包含粘结材料和电极活性物质颗粒的功能层称作“电极复合材料层”,将包含粘结材料和非导电性颗粒的功能层称作“多孔膜层”,将包含粘结材料、不包含电极活性物质颗粒和非导电性颗粒中的任一种的功能层称作“粘接层”。
发明效果
根据本发明,能够提供耐凝聚性优异的非水系二次电池用粘结剂组合物。
此外,根据本发明,能够提供一种使用该非水系二次电池用粘结剂组合物制备的非水系二次电池功能层用浆料组合物。
进而,根据本发明,能够提供一种使用该非水系二次电池功能层用浆料组合物形成的非水系二次电池用功能层。
此外,根据本发明,能够提供一种具有该非水系二次电池用功能层的非水系二次电池用电池构件和具有该非水系二次电池用电池构件的非水系二次电池。
进而,根据本发明,能够提供一种能够良好地评价非水系二次电池用粘结剂组合物的耐凝聚性的非水系二次电池用粘结剂组合物的评价方法。
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粘结剂组合物用于制造非水系二次电池的用途,能够用于例如制备本发明的非水系二次电池功能层用浆料组合物。而且,本发明的非水系二次电池功能层用浆料组合物能够用于形成在非水系二次电池内承担电子传递、或者增强或粘接等功能的任意的功能层(例如电极复合材料层、多孔膜层、粘接层)。进而,本发明的非水系二次电池用功能层由本发明的非水系二次电池功能层用浆料组合物形成。此外,本发明的非水系二次电池用电池构件具有本发明的非水系二次电池用功能层。而且,本发明的非水系二次电池具有本发明的非水系二次电池用电池构件。此外,本发明的非水系二次电池用粘结剂组合物的评价方法能够用于评价本发明的非水系二次电池用粘结剂组合物的耐凝聚性。
(非水系二次电池用粘结剂组合物)
本发明的粘结剂组合物包含聚合物和水、且装在容器内。在此,在本发明的粘结剂组合物中,介电弛豫时间为3ns以上且80ns以下的颗粒的数量为1×103个/mL以下。
而且,本发明的粘结剂组合物由于介电弛豫时间在上述规定的范围内的颗粒的数量为1×103个/mL以下,所以耐凝聚性优异。
在此,介电弛豫时间在上述规定的范围内的颗粒的数量为1×103个/mL以下的粘结剂组合物的耐凝聚性优异的理由尚不明确,推测为如下所述。
首先,像上述现有技术那样,作为评价粘结剂组合物的耐凝聚性的指标,通常使用活菌数(viable bacteria count)等菌数。而且,粘结剂组合物中的菌数能够通过例如如下方式进行测定:将粘结剂组合物的样品接种到培养基中进行培养,根据形成的菌的菌落的个数和密集度等进行计算。然而,这样的菌数的测定被认为不能充分检测与凝聚物的产生相关的菌和其它成分。因此可以推测,即使在将通过上述的方法测定的菌数抑制为例如103个/mL以下的情况下,也不能充分降低与凝聚物的产生相关的菌和其它成分,因此难以良好地抑制粘结剂组合物中的凝聚物的产生。
另一方面,认为在测定介电弛豫时间为3ns以上且80ns以下的颗粒的数量的情况下,能够将通过上述的菌数的测定不能检测出的菌和其它成分作为介电弛豫时间在上述规定范围内的颗粒来检测。因此可以推测,如果将介电弛豫时间在上述规定范围内的颗粒的数量抑制为1×103个/mL以下,则能够充分降低与粘结剂组合物的凝聚相关的菌和其它成分,得到耐凝聚性优异的粘结剂组合物。
本发明的粘结剂组合物由于耐凝聚性优异,所以能够制备粘度稳定性优异的浆料组合物。而且,使用本发明的粘结剂组合物制备的浆料组合物由于粘度稳定性优异,所以能够形成粘接性优异的功能层。进而,通过将具有粘接性优异的功能层的电池构件用于二次电池,能够使该二次电池发挥优异的电池特性。
<聚合物>
粘结剂组合物中的聚合物是能够作为粘结材料发挥功能的成分,在使用包含粘结剂组合物的浆料组合物形成的功能层中,能够保持功能性颗粒等成分不从功能层脱离、且隔着功能层将电池构件彼此进行粘接。
<<聚合物的种类>>
在此,作为聚合物,只要是能够在二次电池内作为粘结材料使用的聚合物,则能够使用任意的聚合物。
例如,聚合物可以为能够溶解在包含水的粘结剂组合物中而存在的水溶性聚合物,也可以为非水溶性的、能够在包含水的粘结剂组合物中分散存在的颗粒状聚合物。此外,本发明的粘结剂组合物可以包含1种聚合物、也可以包含2种以上的聚合物。
另外,在本发明中,聚合物为“水溶性”是指在25℃将0.5g的聚合物溶于100g的水时,不溶成分小于0.5质量%。此外,在本发明中,聚合物为“非水溶性”是指在25℃将0.5g的聚合物溶于100g的水时,不溶成分为90质量%以上。
以下将聚合物为颗粒状聚合物的情况作为一个例子进行举例说明,但本发明并不限定于此。
作为颗粒状聚合物没有特别限定,从充分确保功能层的粘接性和二次电池的循环特性等电池特性的观点出发,能够优选使用丙烯酸系聚合物、共轭二烯系聚合物。而且,从提高装入容器中的粘结剂组合物在开封后长时间保存后的耐凝聚性的观点出发,作为颗粒状聚合物,优选使用丙烯酸系聚合物。
[丙烯酸系聚合物]
丙烯酸系聚合物是包含(甲基)丙烯酸酯单体单元的聚合物。在此,丙烯酸系聚合物也可以包含除(甲基)丙烯酸酯单体单元以外的重复单元(其它重复单元)。
另外,在本发明中,“(甲基)丙烯酸”是指丙烯酸和/或甲基丙烯酸。此外,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单体的重复单元”。
-(甲基)丙烯酸酯单体单元-
作为能够形成(甲基)丙烯酸酯单体单元的(甲基)丙烯酸酯单体,可举出:丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸己酯、丙烯酸庚酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸壬酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸正十四烷基酯、丙烯酸硬脂酯等丙烯酸烷基酯;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、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸戊酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸庚酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸壬酯、甲基丙烯酸癸酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸正十四烷基酯、甲基丙烯酸硬脂酯等甲基丙烯酸烷基酯等。这些可以单独使用、也可以并用2种以上。
在以丙烯酸系聚合物所含有的全部重复单元的量为100质量%的情况下,丙烯酸系聚合物中的(甲基)丙烯酸酯单体单元的含有比例优选大于50质量%,更优选为65质量%以上,进一步优选为80质量%以上,特别优选为90质量%以上,优选为99质量%以下,更优选为98质量%以下。如果丙烯酸系聚合物中的(甲基)丙烯酸酯单体单元的含有比例在上述范围内,则能够充分确保丙烯酸系聚合物的柔软性、进一步提高功能层的粘接性和二次电池的循环特性等电池特性。
-其它重复单元-
作为丙烯酸系聚合物能够任意包含的其它重复单元,只要是来自能够与上述(甲基)丙烯酸酯单体共聚的单体的重复单元,则没有特别限定,可举出例如含亲水性基团单体单元(具有羧酸基的单体单元、具有磷酸基的单体单元、具有磺酸基的单体单元、具有羟基的单体单元等)、含腈基单体单元、交联性单体单元。另外,作为能够形成含亲水性基团单体单元的含亲水性基团单体(具有羧酸基的单体、具有磷酸基的单体、具有磺酸基的单体、具有羟基的单体等)、能够形成含腈基单体单元的含腈基单体、能够形成交联性单体单元的交联性单体,没有特别限定,能够使用例如在国际公开第2015/064099号公报记载的单体。
在此,丙烯酸系聚合物可以包含在“共轭二烯系聚合物”的项中后述的“脂肪族共轭二烯单体单元”、“芳香族乙烯基单体单元”,通常在丙烯酸系聚合物中,(甲基)丙烯酸酯单体单元的含有比例至少比脂肪族共轭二烯单体单元的含有比例高。
此外,丙烯酸系聚合物可以仅包含1种其它重复单元、也可以包含2种以上的其它重复单元。
[共轭二烯系聚合物]
共轭二烯系聚合物是包含脂肪族共轭二烯单体单元的聚合物。在此,作为共轭二烯系聚合物的具体例,可举出:聚丁二烯、聚异戊二烯等脂肪族共轭二烯聚合物;苯乙烯-丁二烯系聚合物(SBR)等芳香族乙烯基-脂肪族共轭二烯共聚物;丙烯腈-丁二烯系聚合物(NBR)等氰化乙烯基-共轭二烯共聚物;氢化SBR、氢化NBR等。在这些之中,优选苯乙烯-丁二烯系聚合物(SBR)等芳香族乙烯基-脂肪族共轭二烯共聚物。
在此,芳香族乙烯基-脂肪族共轭二烯共聚物包含芳香族乙烯基单体单元和脂肪族共轭二烯单体单元,也可以任意地包含除芳香族乙烯基单体单元和脂肪族共轭二烯单体单元以外的重复单元(其它重复单元)。
-芳香族乙烯基单体单元-
作为能够形成芳香族乙烯基单体单元的芳香族乙烯基单体,可举出苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、二乙烯基苯等。这些能够单独使用一种或组合使用两种以上。而且,在这些之中,优选苯乙烯。
在以芳香族乙烯基-脂肪族共轭二烯共聚物所含有的全部重复单元的量为100质量%的情况下,芳香族乙烯基-脂肪族共轭二烯共聚物中的芳香族乙烯基单体单元的含有比例优选为35质量%以上,更优选为45质量%以上,进一步优选为55质量%以上,优选为80质量%以下,更优选为70质量%以下,进一步优选为65质量%以下。如果芳香族乙烯基-脂肪族共轭二烯共聚物中的芳香族乙烯基单体单元的含有比例在上述范围内,则能够充分确保功能层的强度和粘接性、进一步提高二次电池的循环特性等电池特性。
-脂肪族共轭二烯单体单元-
作为能够形成脂肪族共轭二烯单体单元的脂肪族共轭二烯单体,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、取代和侧链共轭己二烯类等。这些能够单独使用一种或组合使用两种以上。而且,在这些之中,优选1,3-丁二烯。
在以芳香族乙烯基-脂肪族共轭二烯共聚物所含有的全部重复单元的量为100质量%的情况下,芳香族乙烯基-脂肪族共轭二烯共聚物中的脂肪族共轭二烯单体单元的含有比例优选为20质量%以上,更优选为30质量%以上,优选为70质量%以下,更优选为60质量%以下,进一步优选为50质量%以下,特别优选为35质量%以下。如果芳香族乙烯基-脂肪族共轭二烯共聚物中的脂肪族共轭二烯单体单元的含有比例在上述范围内,则能够充分确保功能层的柔软性和粘接性、进一步提高二次电池的循环特性等电池特性。
-其它重复单元-
作为芳香族乙烯基-脂肪族共轭二烯共聚物能够任意包含的其它重复单元,只要是来自能够与上述芳香族乙烯基单体和脂肪族共轭二烯单体共聚的单体的重复单元,则没有特别限定,可举出例如含亲水性基团单体单元(具有羧酸基的单体单元、具有磷酸基的单体单元、具有磺酸基的单体单元、具有羟基的单体单元等)、含腈基单体单元、交联性单体单元。另外,作为能够形成含亲水性基团单体单元的含亲水性基团单体(具有羧酸基的单体、具有磷酸基的单体、具有磺酸基的单体、具有羟基的单体等)、能够形成含腈基单体单元的含腈基单体、能够形成交联性单体单元的交联性单体,没有特别限定,能够使用例如在国际公开第2015/064099号公报记载的单体。
另外,芳香族乙烯基-脂肪族共轭二烯共聚物等共轭二烯系聚合物也可以包含在“丙烯酸系聚合物”的项中所述的“(甲基)丙烯酸酯单体单元”,通常在共轭二烯系聚合物中,脂肪族共轭二烯单体单元的含有比例比(甲基)丙烯酸酯单体单元的含有比例高。
<<含N-烷醇基单体单元和含缩水甘油基单体单元>>
本发明的粘结剂组合物所包含的聚合物优选包含含N-烷醇基单体单元和含缩水甘油基单体单元中的至少一者。如果聚合物包含含N-烷醇基单体单元和含缩水甘油基单体单元中的至少一者,则能够提高装入容器中的粘结剂组合物在开封后长时间保存后的耐凝聚性。
进而,聚合物特别优选包含含N-烷醇基单体单元和含缩水甘油基单体单元两者。如果聚合物包含含N-烷醇基单体单元和含缩水甘油基单体单元两者,则能够进一步提高装入容器的粘结剂组合物在开封后长时间保存后的耐凝聚性。
另外,能够包含含N-烷醇基单体单元和含缩水甘油基单体单元中的至少一者的聚合物的种类没有特别限定,例如,可以为水溶性聚合物,也可以为作为非水溶性的颗粒状聚合物的丙烯酸系聚合物、共轭二烯系聚合物等,从进一步提高装入容器的粘结剂组合物在开封后长时间保存后的耐凝聚性的观点出发,优选为丙烯酸系聚合物。
[含N-烷醇基单体单元]
含N-烷醇基单体单元为来自含N-烷醇基单体的重复单元。
在此,含N-烷醇基单体单元具有的N-烷醇基(N-羟基烷基)的碳原子数没有特别限定,从进一步提高装入容器的粘结剂组合物在开封后长时间保存后的耐凝聚性的观点出发,优选为1个以上且2个以下,更优选为1个。即,N-烷醇基优选为N-羟甲基和N-羟乙基,更优选为N-羟甲基。
作为能够形成含N-烷醇基单体单元的含N-烷醇基单体,可举出:N-羟甲基丙烯酰胺(N-羟基甲基丙烯酰胺)、N-羟甲基甲基丙烯酰胺(N-羟基甲基甲基丙烯酰胺)等含N-羟甲基单体;N-羟乙基丙烯酰胺(N-羟基乙基丙烯酰胺)、N-羟乙基甲基丙烯酰胺(N-羟基乙基甲基丙烯酰胺)等含N-羟乙基单体等。其中,从进一步提高装入容器的粘结剂组合物在开封后长时间保存后的耐凝聚性的观点出发,优选使用含N-羟甲基单体,更优选使用N-羟甲基丙烯酰胺。
在以聚合物所含有的全部重复单元的量为100质量%的情况下,聚合物中的含N-烷醇基单体单元的含有比例优选为0.05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3质量%以下,更优选为2.5质量%以下,进一步优选为2质量%以下。如果聚合物中的含N-烷醇基单体单元的含有比例在上述范围内,则能够进一步提高装入容器的粘结剂组合物在开封后长时间保存后的耐凝聚性。
[含缩水甘油基单体单元]
含缩水甘油基单体单元为来自含缩水甘油基单体的重复单元。
作为能够形成含缩水甘油基单体单元的含缩水甘油基单体,可举出烯丙基缩水甘油醚、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯等。其中,从进一步提高装入容器的粘结剂组合物在开封后长时间保存后的耐凝聚性的观点出发,优选使用烯丙基缩水甘油醚。
在以聚合物所含有的全部重复单元的量为100质量%的情况下,聚合物中的含缩水甘油基单体单元的含有比例优选为0.05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3质量%以下,更优选为2.5质量%以下,进一步优选为2质量%以下。如果聚合物中的含缩水甘油基单体单元的含有比例在上述范围内,则能够进一步提高装入容器的粘结剂组合物在开封后长时间保存后的耐凝聚性。
<<聚合物的四氢呋喃不溶解成分量>>
在此,聚合物的THF不溶解成分量优选为10质量%以上,更优选为50质量%以上,进一步优选为80质量%以上,优选为95质量%以下。如果聚合物的THF不溶解成分量为10质量%以上,则能够抑制在二次电池内部功能层中的聚合物向电解液溶出,进一步提高二次电池的循环特性等电池特性。此外,由于THF不溶解成分量为95质量%以下的聚合物能够容易地制备,所以能够高效地制造包含聚合物的粘结剂组合物。
另外,聚合物的THF不溶解成分量能够通过变更聚合物的单体组成(使用的单体的种类和使用比率)、以及聚合物的聚合条件(分子量调节剂的使用量、反应温度及反应时间等)来调节。
<介电弛豫时间在规定范围内的颗粒的数量>
本发明的粘结剂组合物中,介电弛豫时间为3ns以上且80ns以下的颗粒的数量,即在设置有电极的通路内施加频率为2MHz以上且50MHz以下的范围内的任意交流电场时,电极所捕捉的颗粒的数量需要为1×103个/mL以下,优选为1×102个/mL以下。当粘结剂组合物中的介电弛豫时间为3ns以上且80ns以下的颗粒的数量超过1×103个/mL时,粘结剂组合物的耐凝聚性会降低。另一方面,如果粘结剂组合物中的介电弛豫时间为3ns以上且80ns以下的颗粒的数量为上述规定值以下,则粘结剂组合物能够发挥充分的耐凝聚性。进而,如果粘结剂组合物中的介电弛豫时间为3ns以上且80ns以下的颗粒的数量为1×102个/mL以下,则能够进一步提高使用粘结剂组合物制备的浆料组合物的粘度稳定性。
此外,本发明的粘结剂组合物中,介电弛豫时间为16ns以上且32ns以下的颗粒的数量,即在设置有电极的通路内施加频率为5MHz以上且10MHz以下的范围内的任意交流电场时,电极所捕捉的颗粒的数量优选为1×103个/mL以下,更优选为1×102个/mL以下。如果粘结剂组合物中的介电弛豫时间为16ns以上且32ns以下的颗粒的数量为上述规定值以下,则能够进一步提高粘结剂组合物的耐凝聚性。进而,如果粘结剂组合物中的介电弛豫时间为16ns以上且32ns以下的颗粒的数量为1×102个/mL以下,则能够更进一步提高使用粘结剂组合物制备的浆料组合物的粘度稳定性。
另外,本发明的粘结剂组合物中的介电弛豫时间为3ns以上且80ns以下的颗粒的数量和/或介电弛豫时间为16ns以上且32ns以下的颗粒的数量也可以为上述测定方法中的测定下限值以下。
在此,粘结剂组合物中的介电弛豫时间为3ns以上且80ns以下的颗粒的数量和介电弛豫时间为16ns以上且32ns以下的颗粒的数量能够通过在后述的粘结剂组合物的制备方法中实施的清洗工序、颗粒除去工序等制造工序的条件以及用于粘结剂组合物的制备的水的处理方法等来控制。
<活菌数>
本发明的粘结剂组合物的活菌数优选为1×103个/mL以下,更优选为1×102个/mL以下,进一步优选为1×101个/mL以下。如果粘结剂组合物中的活菌数在上述上限值以下,则能够进一步提高粘结剂组合物的耐凝聚性。另外,粘结剂组合物中的活菌数的下限值没有特别限定,能够为0个/mL以上。
另外,粘结剂组合物中的活菌数能够通过本说明书的实施例记载的方法测定。
<其它成分>
本发明的粘结剂组合物可以任意地含有导电材料、润湿剂、电解液添加剂等能够添加在电极复合材料层、多孔膜层及粘接层等功能层中的已知的添加剂、pH调节剂作为任意成分。此外,粘结剂组合物中可以带入聚合物的制备中使用的各种制剂(乳化剂等)。
此外,从进一步抑制菌的繁殖导致的凝聚物的产生的观点出发,本发明的粘结剂组合物优选包含防腐剂。而且,作为防腐剂,优选使用异噻唑啉系化合物。作为异噻唑啉系化合物,能够使用例如日本特开2016-31911号公报所记载的异噻唑啉系化合物。其中,优选使用苯并异噻唑啉系化合物。
粘结剂组合物中的防腐剂的浓度优选为0.0005质量%以上,更优选为0.001质量%以上,优选为0.2质量%以下,更优选为0.1质量%以下。如果粘结剂组合物中的防腐剂的浓度为上述下限值以上,则能够进一步提高粘结剂组合物的耐凝聚性。另一方面,如果粘结剂组合物中的防腐剂的浓度为上述上限值以下,则能够防止将防腐剂带入二次电池导致的电池特性(循环特性等)的降低。
<容器>
本发明的粘结剂组合物装在容器中。在此,装粘结剂组合物的容器优选具有将粘结剂组合物与大气隔绝的结构。通过将粘结剂组合物与大气隔绝,能够防止浮游在大气中的菌、异物混入粘结剂组合物产生凝聚物。
另外,装粘结剂组合物的容器的形状没有特别限定,能够使用例如袋型、罐型、瓶型及集装箱型等形状的容器。
而且,装粘结剂组合物的容器优选在上部(顶部空间)具有通气口,在下部具有采样用的排出栓。如果使用在上部具有通气口、在下部具有采样用的排出栓的容器,则在从排出栓排出粘结剂组合物进行采样时,能够通过通气口容易地通气,因此能够高效地进行粘结剂组合物的采样。
另外,在保存装入容器的粘结剂组合物的情况下,为了将粘结剂组合物与大气隔绝,优选在通气口安装盖帽。而且,在对容器内的粘结剂组合物进行取样时,为了通气,优选从通气口取下盖帽。
可以在装粘结剂组合物的容器设置与通气口不同的、用于在容器内填充(回收)粘结剂组合物的注入口,容器的通气口也可以兼作注入口(即可以为注入口兼通气口)。
而且,容器优选在通气口具有防止异物混入膜。通过在容器的通气口设置防止异物混入膜,能够抑制在取样时菌、异物与空气一同从通气口混入,所以能够提高装入容器的粘结剂组合物在开封后长时间保存后的耐凝聚性。
在此,防止异物混入膜通常具有网格状(网状)、多孔状等结构。而且,防止异物混入膜的网孔优选为0.5μm以下,更优选为0.2μm以下,优选为0.05μm以上。如果防止异物混入膜的网孔为上述上限以下,则由于能够进一步抑制异物等的混入,所以能够进一步提高装入容器的粘结剂组合物在开封后长时间保存后的耐凝聚性。另一方面,如果防止异物混入膜的网孔为上述下限以上,则通过充分确保通气口的通气性,能够高效地进行粘结剂组合物的采样。
作为防止异物混入膜的材质,能够使用例如聚醚砜、聚丙烯、聚碳酸酯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯等树脂材料。
此外,防止异物混入膜优选已通过已知的方法进行灭菌处理。
此外,装粘结剂组合物的容器没有特别限定,例如可以为树脂制、也可以为金属制。而且,从抑制容器的材质的溶出导致的污染的观点出发,作为容器的表面中与粘结剂组合物接触的部分的材质,优选使用聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等树脂。
而且,作为装粘结剂组合物的容器,也能够使用市售品,能够使用例如“22AT-2”、“Polycon 13SL”、“Polycon 16SL”、“Polycon 20SL3”、“Polycon 20SL3PO”、“Polycon20SL4”、“Polycon 20SL5”、“Polycon 20SL5W”、“Polycon 20SL6”(均为积水成型工业公司制)等。此外,也能够使用例如
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公司制的IBC容器、KODAMA CORPORATION制的PE罐和PE Drum、以及AICELLO CORPORATION制的PE罐等。
<粘结剂组合物的制造方法>
制造上述本发明的粘结剂组合物的方法只要粘结剂组合物包含聚合物和水、且装在容器内,介电弛豫时间为3ns以上且80ns以下的颗粒的数量控制为1×103个/mL以下,则没有特别限定。但是上述本发明的粘结剂组合物优选经过如下工序制造:
使用70℃以上的水对输送包含聚合物和水的混合液(即粘结剂组合物)的配管内面进行清洗的工序(清洗工序);
使包含单体和水的单体组合物在反应器中聚合、得到包含聚合物和水的混合液的工序(聚合工序);
通过上述进行清洗后的配管来输送包含聚合物和水的混合液,将该混合液装入容器进行回收的工序(回收工序)。
如果经过上述清洗工序、聚合工序、回收工序来制造粘结剂组合物,则能够降低介电弛豫时间为3ns以上且80ns以下的颗粒的数量,因此能够得到耐凝聚性进一步优异的粘结剂组合物。
<<清洗工序>>
在清洗工序中,使用70℃以上的水清洗配管内面。具体而言,配管内面的清洗能够通过使70℃以上的水在配管内部流通来进行。另外,从降低介电弛豫时间为3ns以上且80ns以下的颗粒的数量的观点出发,用于清洗的水的温度需要为70℃以上,优选为80℃以上。
此外,在清洗工序中,也可以使用70℃以上的水对除配管以外的设备进行清洗。例如,也可以在后述的聚合工序之前,将用于该聚合工序中的聚合的反应器的清洗与配管的清洗同时进行。
<<聚合工序>>
在聚合工序中,使包含例如水和在“聚合物”的项中所述的单体的单体组合物发生聚合。另外,单体组合物中的各单体的含有比例能够根据聚合物中的期望的单体单元(重复单元)的含有比例来进行确定。
在此,聚合方式没有特别限制,能够使用溶液聚合法、悬浮聚合法、本体聚合法、乳液聚合法等中的任一方法。此外,作为聚合反应,能够使用离子聚合、自由基聚合、活性自由基聚合、各种缩合聚合、加成聚合等中的任一反应。而且,聚合时,能够根据需要使用已知的乳化剂、聚合引发剂。
而且,聚合温度没有特别限定,从使聚合反应良好地进行并进一步降低介电弛豫时间在规定范围内的颗粒的数量的观点出发,聚合温度优选为60℃以上,更优选为70℃以上,优选为90℃以下。
另外,作为在聚合工序中使用的水,优选使用实施了紫外线处理等处理的水。通过在聚合工序中使用实施了紫外线处理等处理的水,能够进一步降低介电弛豫时间在规定范围内的颗粒的数量,所以能够更进一步提高粘结剂组合物的耐凝聚性。
<<回收工序>>
然后,通过在上述清洗工序中清洗后的配管,输送在上述的聚合工序中得到的包含聚合物和水的混合液(聚合物的水溶液或水分散液),装入容器进行回收。由此,得到装入容器的粘结剂组合物。
在此,作为装上述混合物(即、粘结剂组合物)的容器,能够使用在“容器”的项中所述的容器。
此外,装粘结剂组合物之前的容器的内面的介电弛豫时间为3ns以上且80ns以下的颗粒的数量优选为0个/cm2以上且102个/cm2以下。如果装粘结剂组合物之前的容器的内面的介电弛豫时间为3ns以上且80ns以下的颗粒的数量在上述规定范围内,则能够进一步降低介电弛豫时间在规定范围内的颗粒的数量,因此能够更进一步提高粘结剂组合物的耐凝聚性。
在此,容器的内面的介电弛豫时间在上述规定范围内的颗粒的个数能够通过如下方式测定:在容器内加入50mL的市售的磷酸缓冲生理盐水,进行振荡,使用回收的生理盐水,通过与上述粘结剂组合物中的介电弛豫时间在上述规定范围内的颗粒的数量的测定方法相同的方法进行测定。
另外,在回收工序中,优选在洁净室内将上述混合物(即、粘结剂组合物)装入容器进行回收。通过在洁净室内将粘结剂组合物装入容器进行回收,能够进一步降低介电弛豫时间在规定范围内的颗粒的数量,所以能够更进一步提高粘结剂组合物的耐凝聚性。
<<其它工序>>
上述粘结剂组合物的制造方法可以包含除清洗工序、聚合工序及回收工序以外的工序(其它工序)。
[任意成分添加工序]
例如,上述粘结剂组合物的制造方法可以在聚合工序后包含向得到的包含聚合物和水的混合液中添加追加的水、任意使用的上述其它成分的工序(任意成分添加工序)。
另外,作为在任意成分添加工序中使用的水,优选使用实施了紫外线处理等处理的水。通过使用实施了紫外线处理等处理的水作为在任意成分添加工序中使用的水,能够进一步降低介电弛豫时间在规定范围内的颗粒的数量,所以能够更进一步提高粘结剂组合物的耐凝聚性。
进而,从更进一步提高粘结剂组合物的耐凝聚性的观点出发,作为在任意成分添加工序中使用的水,更优选使用在设置有电极的通路内施加频率为2MHz以上且50MHz以下的交流电场来将介电弛豫时间为3ns以上且80ns以下的颗粒捕捉至电极而除去(颗粒除去处理)的水。
[过滤工序]
此外,上述粘结剂组合物的制造方法优选包含将在上述聚合工序中得到的包含聚合物和水的混合液(聚合物的水溶液或水分散液)进行过滤的工序(过滤工序)。通过过滤上述混合液,能够降低聚合物的凝聚物、异物的量,因此能够抑制将包含粘结剂组合物的浆料组合物涂敷在基材上时的涂覆不均。
另外,在粘结剂组合物的制造方法包含上述任意成分添加工序的情况下,过滤工序优选对任意成分添加工序之后得到的混合液予以实施。
在此,作为过滤的方法,只要能够通过过滤器除去聚合物的凝聚物、异物,则没有特别限定,能够使用任意的过滤方法。
而且,用于过滤的过滤器的孔径优选为12μm以下,更优选为8μm以下,进一步优选为6μm以下。通过使用孔径为12μm以下的过滤器,能够降低聚合物的凝聚物、异物的量,因此能够抑制将包含粘结剂组合物的浆料组合物涂敷在基材上时的涂覆不均。另外,特别是在聚合物为颗粒状聚合物的情况下,从防止该聚合物导致的过滤器的堵塞的观点出发,过滤器的孔径的下限值优选为0.3μm以上,更优选为0.4μm以上。
另外,在本发明中,过滤器的“孔径”是指该过滤器具有的孔的径的平均值。
[颗粒除去工序]
进而,上述粘结剂组合物的制造方法可以包含从聚合工序中得到的混合液中除去介电弛豫时间为3ns以上且80ns以下的颗粒的工序(颗粒除去工序)。通过除去介电弛豫时间为3ns以上且80ns以下的颗粒,能够更进一步提高得到的粘结剂组合物的耐凝聚性。
另外,在粘结剂组合物的制造方法包含上述任意成分添加工序和/或过滤工序的情况下,颗粒除去工序优选对任意成分添加工序和过滤工序中的任一者之后得到的混合液予以实施。通过在任意成分添加工序和过滤工序中的任一者之后实施颗粒除去工序,能够高效地除去在任意成分添加工序和过滤工序混入的介电弛豫时间在规定范围内的颗粒,因此能够再进一步提高得到的粘结剂组合物的耐凝聚性。
而且,在颗粒除去工序中,能够通过例如对上述的混合液在设置有电极的通路内施加频率为2MHz以上且50MHz以下的交流电场,将介电弛豫时间为3ns以上且80ns以下的颗粒捕捉至电极而除去。进而,从更进一步提高得到的粘结剂组合物的耐凝聚性的观点出发,优选在颗粒除去工序中对混合液在设置有电极的通路内施加频率为5MHz以上且10MHz以下的交流电场,将介电弛豫时间为16ns以上且32ns以下的颗粒捕捉至电极而除去。
[评价工序]
此外,上述粘结剂组合物的制造方法可以包含评价粘结剂组合物的工序(评价工序)。
作为评价工序,只要是评价粘结剂组合物的成分和性状等的工序,则没有特别限定,能够实施例如后述的本发明的粘结剂组合物的评价方法中的颗粒数测定工序。
此外,在评价工序中,可以评价上述回收工序前的粘结剂组合物(装入容器前的粘结剂组合物)、也可以评价回收工序后的粘结剂组合物(装入容器后的粘结剂组合物)。
(粘结剂组合物的评价方法)
本发明的粘结剂组合物的评价方法包括对粘结剂组合物中的介电弛豫时间为3ns以上且80ns以下的颗粒的数量进行测定的工序(颗粒数测定工序)。而且,通过对粘结剂组合物中的介电弛豫时间为3ns以上且80ns以下的颗粒的数量进行测定,能够良好地评价粘结剂组合物的耐凝聚性。此外,本发明的粘结剂组合物的评价方法由于不需要像例如菌数的测定那样将粘结剂组合物的样品接种到培养基中进行培养,所以能够快速且简便地评价粘结剂组合物的耐凝聚性。
另外,本发明的粘结剂组合物的评价方法能够在评价上述本发明的粘结剂组合物的耐凝聚性时使用。
此外,本发明的粘结剂组合物的评价方法可以包含除上述颗粒数测定方法以外的工序。
<颗粒数测定工序>
而且,在颗粒数测定工序中,粘结剂组合物中的介电弛豫时间为3ns以上且80ns以下的颗粒的数量能够如下测定:在设置有电极的通路内对粘结剂组合物施加频率为2MHz以上且50MHz以下的范围内的任意交流电场,测定此时电极所捕捉的颗粒的数量。
此外,在颗粒数测定工序中,优选在设置有电极的通路内对粘结剂组合物施加频率为5MHz以上且10MHz以下的范围内的任意交流电场,测定此时电极所捕捉的颗粒的数量,即优选测定粘结剂组合物中的介电弛豫时间为16ns以上且32ns以下的颗粒的数量。
如果在颗粒数测定工序中测定的介电弛豫时间为3ns以上且80ns以下的颗粒的数量为1×103个/mL以下,则能够判断粘结剂组合物的耐凝聚性优异。进而,如果该颗粒数为1×102个/mL以下,则能够判断粘结剂组合物的耐凝聚性进一步优异。
另一方面,在颗粒数测定工序中测定的介电弛豫时间为3ns以上且80ns以下的颗粒的数量大于1×103个/mL的情况下,能够判断粘结剂组合物的耐凝聚性差。
此外,如果颗粒数测定工序中测定的介电弛豫时间为16ns以上且32ns以下的颗粒的数量为1×103个/mL以下,则能够判断粘结剂组合物的耐凝聚性进一步优异。进而,如果该颗粒数为1×102个/mL以下,则能够判断粘结剂组合物的耐凝聚性更进一步优异。
(非水系二次电池功能层用浆料组合物)
本发明的浆料组合物为用于形成功能层的用途的组合物,是使用上述粘结剂组合物制备的。而且,本发明的浆料组合物是使用介电弛豫时间为3ns以上且80ns以下的颗粒的数量为1×103个/mL以下的本发明的粘结剂组合物制备的,因此粘度稳定性优异。因此,如果使用本发明的浆料组合物,则能够得到粘接性优异的功能层。而且,如果使用具有粘接性优异的该功能层的电池构件,则能够使二次电池发挥优异的电池特性。
<粘结剂组合物>
作为粘结剂组合物,使用上述本发明的粘结剂组合物。另外,浆料组合物中的粘结剂组合物的配合量没有特别限定。例如在浆料组合物为电极用浆料组合物的情况下,相对于100质量份的电极活性物质颗粒,粘结剂组合物的配合量以固体成分换算量计,能够为使来自粘结剂组合物的聚合物的量成为0.5质量份以上且15质量份以下的量。此外,例如在浆料组合物为多孔膜层用浆料组合物的情况下,相对于100质量份的非导电性颗粒,粘结剂组合物的配合量以固体成分换算量计,能够为使来自粘结剂组合物的聚合物的量成为0.5质量份以上且30质量份以下的量。
<功能性颗粒>
在此,作为用于使功能层发挥期望的功能的功能性颗粒,例如在功能层是电极复合材料层的情况下可举出电极活性物质颗粒、在功能层是多孔膜层的情况下可举出非导电性颗粒。
<<电极活性物质颗粒>>
而且,作为电极活性物质颗粒没有特别限定,能够举出包含可用于二次电池的已知的电极活性物质的颗粒。具体而言,作为可以用于例如作为二次电池的一个例子的锂离子二次电池的电极复合材料层中的电极活性物质颗粒,没有特别限定,能够使用由以下的电极活性物质形成的颗粒。
[正极活性物质]
作为配合在锂离子二次电池正极的正极复合材料层中的正极活性物质,能够使用例如含有过渡金属的化合物,例如过渡金属氧化物、过渡金属硫化物、锂与过渡金属的复合金属氧化物等。另外,作为过渡金属,可举出例如Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Mo等。
具体而言,作为正极活性物质,没有特别限定,可举出含锂的钴氧化物(LiCoO2)、锰酸锂(LiMn2O4)、含锂的镍氧化物(LiNiO2)、Co-Ni-Mn的含锂复合氧化物、Ni-Mn-Al的含锂复合氧化物、Ni-Co-Al的含锂复合氧化物、橄榄石型磷酸铁锂(LiFePO4)、橄榄石型磷酸锰锂(LiMnPO4)、Li1+xMn2-xO4(0<X<2)所表示的锂过量的尖晶石化合物、Li[Ni0.17Li0.2Co0.07Mn0.56]O2、LiNi0.5Mn1.5O4等。
另外,上述的正极活性物质能够单独使用1种、也能够将2种以上组合使用。
[负极活性物质]
作为锂离子二次电池负极的负极复合材料层所配合的负极活性物质,可举出例如碳系负极活性物质、金属系负极活性物质、及组合这些的负极活性物质等。
在此,碳系负极活性物质是指能够插入(也称“掺杂”)锂的、以碳为主要骨架的活性物质。而且,作为碳系负极活性物质,具体可举出:焦炭、中间相碳微球(MCMB)、中间相沥青基碳纤维、热解气相生长碳纤维、酚醛树脂烧结体、聚丙烯腈系碳纤维、准各向同性碳、糠醇树脂烧结体(PFA)及硬碳等碳质材料、以及天然石墨和人造石墨等石墨质材料。
此外,金属系负极活性物质为包含金属的活性物质,通常是指在结构中包含能够插入锂的元素、在插入锂的情况下的每单位质量的理论电容量为500mAh/g以上的活性物质。而且,作为金属系活性物质,可举出例如锂金属、能够形成锂合金的单质金属(例如Ag、Al、Ba、Bi、Cu、Ga、Ge、In、Ni、P、Pb、Sb、Si、Sn、Sr、Zn、Ti等)及这些的氧化物、硫化物、氮化物、硅化物、碳化物、磷化物等。进而,能够举出钛酸锂等氧化物。
另外,上述负极活性物质可以单独使用1种、也可以组合使用2种以上。
<<非导电性颗粒>>
此外,作为在多孔膜层中添加的非导电性颗粒,没有特别限定,能够举出用于二次电池的已知的非导电性颗粒。
具体而言,作为非导电性颗粒,能够使用无机微粒与有机微粒二者,通常使用无机微粒。其中,作为非导电性颗粒的材料,优选在二次电池的使用环境下稳定存在、电化学稳定的材料。从这样的观点出发,当举出非导电性颗粒的材料的优选的例子时,可举出氧化铝(Alumina)、水合氧化铝(勃姆石)、氧化硅、氧化镁(镁砂)、氧化钙、氧化钛(Titania)、BaTiO3、ZrO、氧化铝-二氧化硅复合氧化物等氧化物颗粒;氮化铝、氮化硼等氮化物颗粒;硅、金刚石等共价键性晶体颗粒;硫酸钡、氟化钙、氟化钡等难溶性离子晶体颗粒;滑石、蒙脱石等粘土微粒等。此外,可以根据需要对这些颗粒实施元素置换、表面处理、固溶体化等。
另外,上述非导电性颗粒可以单独使用1种、也可以组合使用2种以上。
<其它成分>
浆料组合物的制备也能够使用除上述粘结剂组合物和功能性颗粒以外的成分(其它成分)。作为能够配合于浆料组合物中的其它成分,没有特别限定,可举出与能够配合于本发明的粘结剂组合物中的其它成分相同的成分。另外,其它成分可以单独使用1种、也可以以任意的比率组合使用2种以上。
<浆料组合物的制备>
浆料组合物的制备方法没有特别限定。
例如,在浆料组合物是电极用浆料组合物的情况下,能够在包含水的溶剂的存在下混合粘结剂组合物、电极活性物质颗粒以及根据需要使用的其它成分来制备浆料组合物。
此外,在浆料组合物是多孔膜层用浆料组合物的情况下,能够在包含水的溶剂的存在下混合粘结剂组合物、非导电性颗粒以及根据需要使用的其它成分来制备浆料组合物。
而且,在浆料组合物是粘接层用浆料组合物的情况下,能够将粘结剂组合物直接、或用水等溶剂稀释后用作浆料组合物,也能够在包含水的溶剂的存在下混合粘结剂组合物和根据需要使用的其它成分来制备浆料组合物。
另外,在制备浆料组合物时使用的混合方法没有特别限制,使用常用的搅拌机、分散机进行混合。
此外,制备浆料组合物时使用的水优选使用实施了紫外线处理等处理的水。通过使用实施了紫外线处理等处理的水作为制备浆料组合物时使用的水,能够降低混入粘结剂组合物的介电弛豫时间在规定范围内的颗粒的数量,因此能够进一步提高粘结剂组合物的耐凝聚性。
(非水系二次电池用功能层)
本发明的功能层为在非水系二次电池内担负电子的传递、或者增强或粘接等功能的层,作为功能层,可举出例如经由电化学反应进行电子的传递的电极复合材料层,提高耐热性、强度的多孔膜层,提高粘接性的粘接层等。而且,本发明的功能层是由上述本发明的浆料组合物形成的,能够通过例如在适当的基材表面涂敷上述浆料组合物来形成涂膜后、干燥形成的涂膜,由此形成。
本发明的功能层是由使用本发明的粘结剂组合物制备的本发明的浆料组合物形成的,因此具有优异的粘接性。因此,具有具备本发明的功能层的电池构件的二次电池能够发挥优异的电池特性。
<<基材>>
在此,涂敷浆料组合物的基材没有限制,例如可以在离型基材的表面形成浆料组合物的涂膜,干燥该涂膜,形成功能层,从功能层剥离离型基材。像这样,也能够将从离型基材剥离的功能层作为自支撑膜来用于形成二次电池的电池构件。
然而,从省去剥离功能层的工序来提高电池构件的制造效率的观点出发,作为基材,优选使用集流体、间隔件基材或电极基材。具体而言,在制备电极复合材料层时,优选在作为基材的集流体上涂敷浆料组合物。此外,在制备多孔膜层、粘接层时,优选在间隔件基材或电极基材上涂敷浆料组合物。
[集流体]
作为集流体,可使用具有导电性且具有电化学耐久性的材料。具体而言,作为集流体,能够使用由例如铁、铜、铝、镍、不锈钢、钛、钽、金、铂等构成的集流体。其中,作为负极中使用的集流体,特别优选铜箔。此外,作为用于正极的集流体特别优选铝箔。另外,上述材料可以单独使用1种、也可以以任意的比率组合使用2种以上。
[间隔件基材]
作为间隔件基材没有特别限定,可举出有机间隔件基材等已知的间隔件基材。有机间隔件基材是由有机材料构成的多孔构件,当举出有机间隔件基材的例子时,可举出包含:聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃树脂;芳香族聚酰胺树脂等的微多孔膜或无纺布等,从强度优异的方面出发,优选聚乙烯制的微多孔膜、无纺布。
[电极基材]
作为电极基材(正极基材和负极基材),没有特别限定,可举出在上述集流体上形成有包含电极活性物质颗粒和粘结材料的电极复合材料层的电极基材。
作为电极基材中的电极复合材料层所包含的电极活性物质颗粒和粘结材料,没有特别限定,能够使用在“非水系二次电池功能层用浆料组合物”的项中所述的电极活性物质颗粒和在“非水系二次电池用粘结剂组合物”的项中所述的聚合物。
<<功能层的形成方法>>
作为在上述的集流体、间隔件基材、电极基材等基材上形成功能层的方法,可举出如下方法。
1)在基材的表面(在电极基材的情况下为电极复合材料层侧的表面,下同)涂敷本发明的浆料组合物,接下来进行干燥的方法;
2)将基材浸渍在本发明的浆料组合物中,然后将其干燥的方法;以及
3)在离型基材上涂敷本发明的浆料组合物,进行干燥来制造功能层,将得到的功能层转印到基材的表面的方法。
在这些之中,从易于控制功能层的层厚的方面出发,特别优选上述1)的方法。详细而言,上述1)的方法包含在基材上涂敷浆料组合物的工序(涂敷工序)和使基材上所涂敷的浆料组合物干燥而形成功能层的工序(干燥工序)。
[涂敷工序]
而且,在涂敷工序中,作为在基材上涂敷浆料组合物的方法,没有特别限制,可举出例如刮刀法、逆转辊涂法、直接辊涂法、凹印法、挤压法、刷涂法等方法。
[干燥工序]
此外,在干燥工序中,作为将基材上的浆料组合物进行干燥的方法,没有特别限定,能够使用已知的方法。作为干燥法,可举出例如利用暖风、热风、低湿风的干燥;真空干燥;利用红外线、电子束等进行照射的干燥。
(非水系二次电池用电池构件)
本发明的电池构件(间隔件和电极等)具有上述本发明的功能层,例如具有上述功能层和上述基材(集流体、间隔件基材、电极基材)。另外,只要不显著损害本发明的效果,本发明的电池构件也可以具有除上述本发明的功能层和基材以外的结构单元。作为这样的结构单元,没有特别限定,可举出不属于本发明的功能层的电极复合材料层、多孔膜层及粘接层等。
此外,本发明的电池构件也可以具有多种本发明的功能层。例如,电极也可以在集流体上具有由本发明的电极用浆料组合物形成的电极复合材料层、且在该电极复合材料层上具有由本发明的多孔膜层用和/或粘接层用浆料组合物形成的多孔膜层和/或粘接层。此外,例如间隔件也可以在间隔件基材上具有由本发明的多孔膜层用浆料组合物形成的多孔膜层、且在该多孔膜层上具有由本发明的粘接层用浆料组合物形成的粘接层。
本发明的电池构件能够与相邻的电池构件良好地粘接、且能够使二次电池发挥优异的电池特性。
(非水系二次电池)
本发明的二次电池具有上述本发明的电池构件。更具体而言,本发明的非水系二次电池具有正极、负极、间隔件及电解液,具有本发明的电池构件作为正极、负极及间隔件中的至少一个。而且,本发明的二次电池能够发挥优异的电池特性。
<正极、负极及间隔件>
用于本发明的二次电池的正极、负极及间隔件中的至少一个为上述具有本发明的功能层的本发明的电池构件。另外,作为不具有本发明的功能层的正极、负极及间隔件,没有特别限定,能够使用已知的正极、负极及间隔件。
<电解液>
作为电解液,通常可使用在有机溶剂中溶解了支持电解质的有机电解液。作为支持电解质,在例如锂离子二次电池中可使用锂盐。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,因易溶于溶剂且显示高的解离度,因此优选LiPF6、LiClO4、CF3SO3Li。另外,电解质能够单独使用1种、也能够将2种以上组合使用。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。
作为在电解液中使用的有机溶剂,只要能够溶解支持电解质,则没有特别限定,例如在锂离子二次电池中,可优选地使用碳酸二甲酯(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)、碳酸亚乙烯酯(VC)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,所以优选碳酸酯类。通常,有所用的溶剂的粘度越低则锂离子电导率就越高的倾向,因此能够通过溶剂的种类来调节锂离子电导率。
另外,电解液中的电解质的浓度能够适当调节。此外,电解液中可以添加已知的添加剂。
<非水系二次电池的制造方法>
上述本发明的二次电池能够通过例如如下方法制造:将正极和负极隔着间隔件重叠,根据需要对其进行卷绕、折叠等,放入电池容器,向电池容器注入电解液,进行封口来制造。另外,正极、负极、间隔件中的至少一个构件为本发明的电池构件。此外,电池容器中可以根据需要放入金属网、保险丝、PTC元件等防过流元件、导板等来防止电池内部压力上升、过充放电。电池的形状可以为例如硬币形、纽扣形、片形、圆柱形、方形、扁平形等任一形状。
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,在以下说明中,只要没有特别说明,表示量的“%”和“份”为质量基准。
在实施例和比较例中,通过下述方法进行测定和评价聚合物的THF不溶解成分量、粘结剂组合物中的介电弛豫时间在规定范围内的颗粒的数量、活菌数和凝聚物量、浆料组合物的粘度稳定性、以及多孔膜层(功能层)的粘接性。
<THF不溶解成分量>
将刚回收的粘结剂组合物作为样品,在50%湿度、23℃~25℃的环境下干燥,制作厚度3±0.3mm的膜。将制作的膜裁剪成5mm见方,准备多个膜片,精确称量约1g的这些膜片。将精确称量的膜片的重量作为W0。接下来,将精确称量的膜片于25℃在100g的四氢呋喃(THF)中浸渍24小时。之后,从THF中捞起膜片,在105℃将捞起的膜片真空干燥3小时,测定其重量(不溶解成分的重量)W1。然后,按照下述式,算出聚合物的THF不溶解成分量(%)。
THF不溶解成分量(%)=W1/W0×100
<介电弛豫时间在规定范围内的颗粒的数量>
将刚回收的粘结剂组合物作为样品,将样品的电导率调节为20μS/cm。然后,使用能够通过设置在通路内的电极施加交流电场的装置,对样品施加频率为8MHz的交流电场,使用相位差显微镜(Olympus公司制,产品名“CX43”),以观察倍率500倍测定电极所捕捉的介电弛豫时间为20ns的颗粒的数量,算出每1mL的粘结剂组合物的上述颗粒的个数。
另外,作为本说明书的实施例和比较例中使用的“能够通过设置在通路内的电极施加交流电场的装置”,使用Electrochemistry,82(11),1007-1011(2014)所记载的装置。
<活菌数>
将刚回收的粘结剂组合物作为样品,使用已灭菌的生理盐水,制作样品的10倍梯度稀释液,在SCD琼脂培养基(日本制药公司制,产品名“Daigo(注册商标)”)上分别涂抹100μL的各浓度的稀释液。在35℃需氧培养2天后,测定在最佳浓度培养基上生长的菌落数,算出1mL的粘结剂组合物中的活菌数。
<凝聚物量>
分别将刚回收的粘结剂组合物和开封后保存6个月后的粘结剂组合物作为样品,使500mL的样品通过200目的金属网(线径0.05mm),在105℃干燥1小时。然后,由下述的计算式算出粘结剂组合物所包含的凝聚物量(%)。
凝聚物量(%)=(干燥后的金属网质量-样品通过前的金属网质量)/(粘结剂组合物的质量×粘结剂固体成分浓度(%)/100)×100
根据下述基准对算出的凝聚物量进行评价。另外,凝聚物量越少,表示粘结剂组合物的耐凝聚性越优异。
A:凝聚物量小于0.05%
B:凝聚物量为0.05%以上且小于0.1%
C:凝聚物量为0.1%以上且小于0.5%
D:凝聚物量为0.5%以上
<粘度稳定性>
使用B型粘度计(东机产业公司制,产品名“TVB-10”,转速:60rpm),测定得到的浆料组合物(使用刚回收的粘结剂组合物制备的浆料组合物和使用开封后保存6个月后的粘结剂组合物制备的浆料组合物)的粘度η0。接下来,使用行星式搅拌机(转速:60rpm)将已测定粘度的浆料组合物搅拌24小时,使用与上述同样的B型粘度计(转速:60rpm)测定搅拌后的浆料组合物的粘度η1。然后,算出搅拌前后的浆料组合物的粘度保持率Δη=η1/η0×100(%),通过以下的基准评价浆料组合物的粘度稳定性。另外,粘度测定时的温度为25℃。粘度保持率Δη的值越接近100%,表示浆料组合物的粘度稳定性越优异。
A:粘度保持率Δη为90%以上且110%以下
B:粘度保持率Δη为80%以上且小于90%
C:粘度保持率Δη为70%以上且小于80%
D:粘度保持率Δη小于70%
<粘接性>
将制作的具有多孔膜层的间隔件切成长100mm、宽10mm的长方形作为试验片,将具有多孔膜层的一面向下,将试验片的多孔膜层表面通过透明胶带(JIS Z1522所规定的透明胶带)贴在试验台(SUS制基板)上。然后,沿垂直方向以50mm/分钟的拉伸速度拉伸间隔件基材的一端将其剥离,测定剥离时的应力(N/m)(另外,透明胶带固定在试验台上)。进行3次上述同样的测试,求出其平均值作为剥离强度,按如下基准进行评价。剥离强度的值越大,表示多孔膜层与间隔件基材越牢固地密合,多孔膜层的粘接性越优异。
A:剥离强度为3.0N/m以上
B:剥离强度为2.5N/m以上且小于3.0N/m
C:剥离强度为1.5N/m以上且小于2.5N/m
D:剥离强度小于1.5N/m
(实施例1)
<粘结剂组合物的制备>
<<清洗工序>>
在后述的各工序之前,使用80℃的水清洗用于聚合工序的反应器和流通粘结剂组合物的配管等设备。
<<聚合工序(丙烯酸系聚合物(1))>>
在具有搅拌机的反应器中分别供给70份的实施了紫外线照射处理的水(以下有时仅称作“紫外线照射处理水”)、0.15份的作为乳化剂的月桂基硫酸钠(花王chemical公司制,“Emal(注册商标)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,在另一容器中混合50份的紫外线照射处理水、0.5份的作为分散剂的十二烷基苯磺酸钠、以及94份的作为(甲基)丙烯酸酯单体的丙烯酸正丁酯、2份的作为含亲水性基团单体的甲基丙烯酸、2份的作为含腈基单体的丙烯腈、1份的作为交联性单体的甲基丙烯酸烯丙酯、以及1份的作为含缩水甘油基单体的烯丙基缩水甘油醚,得到单体组合物。将该单体组合物历经4小时连续地添加到上述反应器中,进行聚合。添加过程中,在60℃进行反应。添加结束后,进一步在70℃搅拌3小时,结束反应,得到作为颗粒状聚合物的丙烯酸系聚合物(1)的水分散液(包含丙烯酸系聚合物(1)和水的混合液)。
<<任意成分添加工序>>
为了调节成期望的固体成分浓度和pH,在丙烯酸系聚合物(1)的水分散液中添加水和pH调节剂,进而以最终浓度成为0.056质量%的方式添加作为防腐剂的异噻唑啉系化合物(1,2-苯并异噻唑啉-3-酮),得到混合液。
另外,作为在任意成分添加工序中追加的水,使用如下的水:用能够通过设置在通路内的电极施加交流电场的装置,施加频率为8MHz的交流电场来将介电弛豫时间为20ns的颗粒捕捉至电极而除去(以下有时称作“颗粒除去处理”)的水。
<<过滤工序>>
使在上述的任意成分添加工序中得到的混合液通过过滤器(日本PallCorporation制,产品名“NXT0.5”,孔径:5μm)进行过滤。
<<颗粒除去工序>>
使用能够通过设置在通路内的电极施加交流电场的装置,对过滤后的混合液施加频率为8MHz的交流电场来将介电弛豫时间为20ns的颗粒捕捉至电极而除去。
<<回收工序>>
在洁净室内将颗粒除去工序后的混合液装入容器进行回收,得到装入容器内的粘结剂组合物。在此,作为容器,使用聚乙烯制的罐(聚乙烯罐;积水化学工业公司制)。另外,聚乙烯罐的上部(顶部空间)设有兼作注入口的通气口(注入口兼通气口),聚乙烯罐的下部设有采样用的排出栓。而且,颗粒除去工序后的混合液通过注入口兼通气口回收至容器内。在完成至容器内的回收后,在注入口兼通气口安装盖帽。
之后,将装入粘结剂组合物的容器移动至洁净室外。然后,取下盖帽,在将注入口兼通气口开放的状态,从容器下部的排出栓排出粘结剂组合物总量中的50%,进行采样,得到刚回收的粘结剂组合物。使用得到的刚回收的粘结剂组合物,测定聚合物的THF不溶解成分量、以及粘结剂组合物中的介电弛豫时间在规定范围内的颗粒的数量、活菌数及凝聚物量。结果示于表1。
此外,在注入口兼通气口再次安装盖帽后,将残留在容器内的粘结剂组合物在20℃以上且40℃以下的温度下保存6个月。之后,通过与上述同样的操作对粘结剂组合物进行采样,得到开封后保存6个月后的粘结剂组合物。然后,使用开封后保存6个月后的粘结剂组合物,测定凝聚物量。结果示于表1。
<多孔膜层用浆料组合物的制备>
作为非导电性颗粒,准备氧化铝颗粒(住友化学公司制,产品名“AKP-3000”,体积平均粒径D50:0.45μm,四角锥(Tetrapod)状颗粒)。
此外,作为粘度调节剂,准备羧甲基纤维素(Daicel Finechem公司制,产品名“D1200”,醚化度:0.8~1.0,1%水溶液的粘度:10~20mPa·s)。
以固体成分浓度达到40%的方式混合100份的上述非导电性颗粒、1.5份的上述粘度调节剂、以及紫外线照射处理水,进行分散。在得到的分散液中进一步加入并混合4份(固体成分相当量)的上述得到的刚回收的粘结剂组合物和0.2份的聚乙二醇型表面活性剂(SAN NOPCO SN wet 366),得到多孔膜层用浆料组合物。对该多孔膜层用浆料组合物评价粘度稳定性。结果示于表1。
此外,代替刚回收的粘结剂组合物而使用开封后保存6个月后的粘结剂组合物,除此以外,通过与上述相同的操作制备多孔膜用浆料组合物,评价粘度稳定性。结果示于表1。
<带有多孔膜层的间隔件的制作>
使用上述得到的刚回收的粘结剂组合物制备多孔膜层用浆料组合物,将该多孔膜层用浆料组合物涂敷在间隔件基材(聚丙烯制,产品名“Celgard 2500”)上,使该多孔膜层用浆料组合物的涂敷量达到0.3mg/cm2,在50℃干燥3分钟。通过在间隔件基材的单面实施该操作,得到在间隔件基材的单面形成有多孔膜层的带有多孔膜层的间隔件。使用得到的带有多孔膜层的间隔件,评价多孔膜层(功能层)的粘接性。结果示于表1。
(实施例2)
在实施例1的粘结剂组合物的制备中的任意成分添加工序中,不添加作为防腐剂的异噻唑啉系化合物(1,2-苯并异噻唑啉-3-酮),除此以外,与实施例1同样地进行,制造粘结剂组合物、多孔膜层用浆料组合物及带有多孔膜层的间隔件,进行各种测定和评价。结果示于表1。
(实施例3)
在实施例2的粘结剂组合物的制备中,如下所述地实施聚合工序,除此以外,与实施例2同样地进行,制造粘结剂组合物、多孔膜层用浆料组合物及带有多孔膜层的间隔件,进行各种测定和评价。结果示于表1。另外,表1中的“SBR系”是指“苯乙烯-丁二烯系”。
<<聚合工序(苯乙烯-丁二烯系聚合物(1))>>
在反应器中依次投入150份的紫外线照射处理水、25份的作为乳化剂的十二烷基苯磺酸钠水溶液(浓度10%)、63份的作为芳香族乙烯基单体的苯乙烯、作为含亲水性基团单体的3.5份的衣康酸和1份的丙烯酸-2-羟基乙酯、以及0.5份的作为分子量调节剂的叔十二烷基硫醇。接下来,在将反应器内部的气体用氮置换3次之后,投入32.5份的作为脂肪族共轭二烯单体的1,3-丁二烯。在保持为60℃的反应器中投入0.5份的作为聚合引发剂的过硫酸钾,引发聚合反应,一边搅拌一边继续聚合反应。在聚合转化率成为96%的时刻进行冷却,加入0.1份的作为聚合终止剂的氢醌水溶液(浓度10%),终止聚合反应,得到作为颗粒状聚合物的苯乙烯-丁二烯系聚合物(1)的水分散液(包含苯乙烯-丁二烯系聚合物(1)和水的混合液)。
(实施例4)
在实施例2的粘结剂组合物的制备中,不实施清洗工序,将聚合工序中使用的水从紫外线照射处理水变更为未实施紫外线照射处理的水(离子交换水),除此以外,与实施例2同样地进行,制造粘结剂组合物、多孔膜层用浆料组合物及带有多孔膜层的间隔件,进行各种测定和评价。结果示于表1。
(实施例5)
在实施例1的粘结剂组合物的制备中,将聚合工序中使用的水从紫外线照射处理水变更为未实施紫外线照射处理的水(离子交换水),将任意成分添加工序中追加的水从进行了颗粒除去处理的水变更为未进行颗粒除去处理的水(离子交换水),除此以外,与实施例1同样地进行,制造粘结剂组合物、多孔膜层用浆料组合物及带有多孔膜层的间隔件,进行各种测定和评价。结果示于表1。
(实施例6)
在实施例1的粘结剂组合物的制备中,在回收至容器结束后,在对注入口兼通气口安装盖帽之前,以覆盖注入口兼通气口整体的方式设置防止异物混入膜(材质:聚四氟乙烯(PTFE),网孔:0.2μm,已灭菌处理),除此以外,与实施例1同样地进行,制造粘结剂组合物、多孔膜层用浆料组合物及带有多孔膜层的间隔件,进行各种测定和评价。结果示于表1。
(实施例7)
在实施例1的粘结剂组合物的制备中,如下所述地实施聚合工序,除此以外,与实施例1同样地进行,制造粘结剂组合物、多孔膜层用浆料组合物及带有多孔膜层的间隔件,进行各种测定和评价。结果示于表1。
<<聚合工序(丙烯酸系聚合物(2))>>
在带有搅拌机的高压釜内加入300份的紫外线照射处理水、93.5份的作为(甲基)丙烯酸酯单体的丙烯酸正丁酯、2份的作为含腈基单体的丙烯腈、1份的作为含缩水甘油基单体的烯丙基缩水甘油醚、2份的作为含亲水性基团单体的甲基丙烯酸、1.5份的作为含N-烷醇基单体的N-羟甲基丙烯酰胺、以及0.05份的作为分子量调节剂的叔十二烷基硫醇、0.3份的作为聚合引发剂的过硫酸钾,充分搅拌后,加热至70℃进行聚合,得到作为颗粒状聚合物的丙烯酸系聚合物(2)的水分散液(包含丙烯酸系聚合物(2)和水的混合液)。
(实施例8)
在实施例7的粘结剂组合物的制备中,将聚合工序中使用的水从紫外线照射处理水变更为未实施紫外线照射处理的水(离子交换水),不实施颗粒除去工序,作为回收粘结剂组合物的容器,代替聚乙烯罐而使用IBC容器(
Figure BDA0003556334980000351
Container Systems,Inc.制),在回收至容器结束后,以覆盖注入口兼通气口整体的方式设置防止异物混入膜(材质:聚四氟乙烯(PTFE),孔径:0.2μm,已灭菌处理),然后安装盖帽,除此以外,与实施例7同样地进行,制造粘结剂组合物、多孔膜层用浆料组合物及带有多孔膜层的间隔件,进行各种测定和评价。结果示于表1。另外,上述使用的IBC容器在上部(顶部空间)具有注入口兼通气口,在下部具有采样用的排出栓。
(实施例9)
在实施例8的粘结剂组合物的制备中,作为回收粘结剂组合物的容器,代替IBC容器而使用与在实施例6使用的聚乙烯罐相同的聚乙烯罐,除此以外,与实施例8同样地进行,制造粘结剂组合物、多孔膜层用浆料组合物及带有多孔膜层的间隔件,进行各种测定和评价。结果示于表1。
(实施例10)
在实施例8的粘结剂组合物的制备中,如下所述地实施聚合工序,除此以外,与实施例8同样地进行,制造粘结剂组合物、多孔膜层用浆料组合物及带有多孔膜层的间隔件,进行各种测定和评价。结果示于表1。
<聚合工序(丙烯酸系聚合物(3))>
在带有搅拌机的5MPa耐压容器中加入100份的单体组合物、0.4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0.3份的作为聚合引发剂的过硫酸钾,充分搅拌后,加热至50℃,引发聚合。单体组合物包含92.9份的作为(甲基)丙烯酸酯单体的丙烯酸正丁酯、2份的作为含腈基单体的丙烯腈、2份的作为含亲水性基团单体的甲基丙烯酸、1.5份的作为含N-烷醇基单体的N-羟甲基丙烯酰胺以及1.6份的作为(甲基)丙烯酰胺单体的丙烯酰胺。在聚合转化率成为96%的时刻进行冷却,终止反应,得到作为颗粒状聚合物的丙烯酸系聚合物(3)的水分散液(包含丙烯酸系聚合物(3)和水的混合液)。
(实施例11)
在实施例8的粘结剂组合物的制备中,如下所述地实施聚合工序,除此以外,与实施例8同样地进行,制造粘结剂组合物、多孔膜层用浆料组合物及带有多孔膜层的间隔件,进行各种测定和评价。结果示于表1。
<<聚合工序(丙烯酸系聚合物(4))>>
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份的作为乳化剂的聚氧乙烯月桂基醚(花王chemical公司制,“Emulgen(注册商标)120”)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,在另一容器中混合50份的离子交换水、0.5份的作为乳化剂的聚氧乙烯月桂基醚(花王chemical公司制,“Emulgen(注册商标)120”)、以及64.8份的作为(甲基)丙烯酸酯单体的丙烯酸-2-乙基己酯(2-EHA)、30份的作为芳香族乙烯基单体的苯乙烯(ST)、2份的作为含缩水甘油基单体的烯丙基缩水甘油醚(AGE)、0.2份的作为多元烯属不饱和系交联性单体的甲基丙烯酸烯丙酯(AMA)以及3份的作为含亲水性基团单体的丙烯酸,得到单体组合物。历经4小时将该单体组合物连续地添加到上述反应器中,进行聚合。添加过程中,在70℃进行反应。添加结束后,进一步在80℃搅拌3小时,结束反应,得到作为颗粒状聚合物的丙烯酸系聚合物(4)的水分散液(包含丙烯酸系聚合物(4)和水的混合液)。
(实施例12)
将在实施例8的聚合工序得到的丙烯酸系聚合物(2)的水分散液与在下述聚合工序得到的苯乙烯-丁二烯系聚合物(2)的水分散液以固体成分换算计、丙烯酸系聚合物(2)∶苯乙烯-丁二烯系聚合物(2)=10∶90(质量比)的方式进行混合,得到水分散液,在任意成分添加工序中使用上述水分散液,实施颗粒除去工序,除此以外,与实施例8同样地进行,制造粘结剂组合物、多孔膜层用浆料组合物及带有多孔膜层的间隔件,进行各种测定和评价。结果示于表1。
<<聚合工序(苯乙烯-丁二烯系聚合物(2)>>
在带有搅拌机的5MPa耐压容器中加入60份的苯乙烯、35份的1,3-丁二烯、4份的作为烯属不饱和羧酸单体的衣康酸、1份的作为含羟基单体的丙烯酸-2-羟基乙酯、0.3份的作为分子量调节剂的叔十二烷基硫醇、5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1份的作为聚合引发剂的过硫酸钾,充分搅拌后,加热至55℃,引发聚合。在单体消耗量达到95%的时刻进行冷却,终止反应,得到作为颗粒状聚合物的苯乙烯-丁二烯系聚合物(2)的水分散液(包含苯乙烯-丁二烯系聚合物(2)和水的混合液)。
(实施例13)
将在实施例8的聚合工序得到的丙烯酸系聚合物(2)的水分散液、在实施例12的聚合工序得到的苯乙烯-丁二烯系聚合物(2)的水分散液、在下述聚合工序得到的苯乙烯-丁二烯系聚合物(3)的水分散液以固体成分换算计、丙烯酸系聚合物(2)∶苯乙烯-丁二烯系聚合物(2)∶苯乙烯-丁二烯系聚合物(3)=10∶45∶45(质量比)的方式混合,得到水分散液,在任意成分添加工序中使用上述水分散液,实施颗粒除去工序,除此以外,与实施例8同样地进行,制造粘结剂组合物、多孔膜层用浆料组合物及带有多孔膜层的间隔件,进行各种测定和评价。结果示于表1。
<<聚合工序(苯乙烯-丁二烯系聚合物(3))>>
在带有搅拌机的5MPa耐压容器中加入16份的作为(甲基)丙烯酰胺单体的丙烯腈、47份的1,3-丁二烯、0.3份的作为分子量调节剂的叔十二烷基硫醇、5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1份的作为聚合引发剂的过硫酸钾,充分搅拌后,加热至55℃,引发第一聚合成分的聚合。在单体消耗量达到80.0%的时刻,进一步投入下述水分散体:将14份的苯乙烯、10份的1,3-丁二烯、10份的作为(甲基)丙烯酰胺单体的丙烯腈、作为含亲水性基团单体的1份的丙烯酸和2份的衣康酸、0.2份的作为分子量调节剂的叔十二烷基硫醇、5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1份的作为聚合引发剂的过硫酸钾进行预混合而成水分散体,进行第二聚合成分的聚合,在总投入单体的消耗量达到95%的时刻进行冷却,终止反应,得到作为颗粒状聚合物的苯乙烯-丁二烯系聚合物(3)的水分散液(包含苯乙烯-丁二烯系聚合物(3)和水的混合液)。
(比较例1)
在实施例1的粘结剂组合物的制备中,不实施清洗工序,将聚合工序中使用的水从紫外线照射处理水变更为未实施紫外线照射处理的水(离子交换水),将任意成分添加工序中追加的水从进行了颗粒除去处理的水变更为未进行颗粒除去处理的水(离子交换水),不进行颗粒除去工序,进而,将在实施例1的浆料组合物的制备中使用的水从紫外线照射处理水变更为未实施紫外线照射的水(离子交换水),除此以外,与实施例1同样地进行,制造粘结剂组合物、多孔膜层用浆料组合物及带有多孔膜层的间隔件,进行各种测定和评价。结果示于表1。
(比较例2)
在实施例1的粘结剂组合物的制备中,不实施清洗工序和颗粒除去工序,除此以外,与实施例1同样地进行,制造粘结剂组合物、多孔膜层用浆料组合物及带有多孔膜层的间隔件,进行各种测定和评价。结果示于表1。
[表1]
Figure BDA0003556334980000391
由表1可知,如果是包含聚合物和水且装在容器内、介电弛豫时间在规定范围内的颗粒的数量为1×103个/mL以下的实施例1~13的粘结剂组合物,则耐凝聚性优异。
另一方面可知,介电弛豫时间在规定范围内的颗粒的数量超过1×103个/mL的比较例1~2的粘结剂组合物的耐凝聚性差。
此外,实施例1~5的粘结剂组合物和比较例1~2的粘结剂组合物的活菌数均小于1×103,但是介电弛豫时间在规定范围内的颗粒的数量为1×103个/mL以下的实施例1~5的粘结剂组合物与该颗粒的数量超过1×103个/mL的比较例1~2的粘结剂组合物相比,耐凝聚性优异。因此可知,与将活菌数抑制为例如小于1×103个/mL相比,将介电弛豫时间在规定范围内的颗粒的数量抑制为1×103个/mL以下更能够提高粘结剂组合物的耐凝聚性。
产业上的可利用性
根据本发明,能够提供一种耐凝聚性优异的非水系二次电池用粘结剂组合物。
此外,根据本发明,能够提供一种使用该非水系二次电池用粘结剂组合物制备的非水系二次电池功能层用浆料组合物。
进而,根据本发明,能够提供一种使用该非水系二次电池功能层用浆料组合物形成的非水系二次电池用功能层。
此外,根据本发明,能够提供一种具有该非水系二次电池用功能层的非水系二次电池用电池构件和具有该非水系二次电池用电池构件的非水系二次电池。
进而,根据本发明,能够提供一种能够良好地评价非水系二次电池用粘结剂组合物的耐凝聚性的非水系二次电池用粘结剂组合物的评价方法。

Claims (11)

1.一种非水系二次电池用粘结剂组合物,其包含聚合物和水、且装在容器内,
所述非水系二次电池用粘结剂组合物的介电弛豫时间为3ns以上且80ns以下的颗粒的数量为1×103个/mL以下。
2.根据权利要求1所述的非水系二次电池用粘结剂组合物,其中,所述颗粒的数量为1×102个/mL以下。
3.根据权利要求1或2所述的非水系二次电池用粘结剂组合物,其还包含防腐剂。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的非水系二次电池用粘结剂组合物,其中,所述容器在通气口具有网孔为0.5μm以下的防止异物混入膜。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的非水系二次电池用粘结剂组合物,其中,所述聚合物包含含N-烷醇基单体单元和含缩水甘油基单体单元中的至少一者。
6.一种非水系二次电池功能层用浆料组合物,其是使用权利要求1~5中任一项所述的非水系二次电池用粘结剂组合物制备的。
7.根据权利要求6所述的非水系二次电池功能层用浆料组合物,其还包含功能性颗粒。
8.一种非水系二次电池用功能层,其是使用权利要求6或7所述的非水系二次电池功能层用浆料组合物形成的。
9.一种非水系二次电池用电池构件,其具有权利要求8所述的非水系二次电池用功能层。
10.一种非水系二次电池,其具有权利要求9所述的非水系二次电池用电池构件。
11.一种非水系二次电池用粘结剂组合物的评价方法,其包括对非水系二次电池用粘结剂组合物中的介电弛豫时间为3ns以上且80ns以下的颗粒的数量进行测定的工序。
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