CN115699419A - 非水电解液电池用密封剂、非水电解液电池用密封剂组合物及非水电解液电池 - Google Patents

非水电解液电池用密封剂、非水电解液电池用密封剂组合物及非水电解液电池 Download PDF

Info

Publication number
CN115699419A
CN115699419A CN202180039253.8A CN202180039253A CN115699419A CN 115699419 A CN115699419 A CN 115699419A CN 202180039253 A CN202180039253 A CN 202180039253A CN 115699419 A CN115699419 A CN 115699419A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sealant
nonaqueous electrolyte
electrolyte battery
present
nitrogen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180039253.8A
Other languages
English (en)
Inventor
前田耕一郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zeon Corp
Original Assignee
Zeon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zeon Corp filed Critical Zeon Corp
Publication of CN115699419A publication Critical patent/CN115699419A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D109/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of conjugated diene hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D123/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D123/02—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Coating compositions based on derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C09D123/16—Elastomeric ethene-propene or ethene-propene-diene copolymers, e.g. EPR and EPDM rubbers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D123/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D123/02—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Coating compositions based on derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C09D123/18—Homopolymers or copolymers of hydrocarbons having four or more carbon atoms
    • C09D123/20—Homopolymers or copolymers of hydrocarbons having four or more carbon atoms having four to nine carbon atoms
    • C09D123/22—Copolymers of isobutene; Butyl rubber ; Homo- or copolymers of other iso-olefines
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D153/00—Coating compositions based on block copolymers containing at least one sequence of a polymer obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D153/02—Vinyl aromatic monomers and conjugated dienes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/20—Diluents or solvents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/60—Additives non-macromolecular
    • C09D7/63—Additives non-macromolecular organic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566—Liquid materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183—Sealing members
    • H01M50/186—Sealing members characterised by the disposition of the sealing members
    • H01M50/188—Sealing members characterised by the disposition of the sealing members the sealing members being arranged between the lid and terminal
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183—Sealing members
    • H01M50/19—Sealing members characterised by the material
    • H01M50/193—Organic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183—Sealing members
    • H01M50/19—Sealing members characterised by the material
    • H01M50/198—Sealing members characterised by the material characterised by physical properties, e.g. adhesiveness or hardness
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/16—Nitrogen-containing compounds
    • C08K5/34—Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring
    • C08K5/3467—Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring having more than two nitrogen atoms in the ring
    • C08K5/3472—Five-membered rings
    • C08K5/3475—Five-membered rings condensed with carbocyclic rings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0025—Organic electrolyte
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Abstract

本发明的目的在于提供一种非水电解液电池用密封剂，其能够形成对金属表面的粘接性优异的密封剂层。本发明的非水电解液电池用密封剂的特征在于包含非极性聚合物和含氮杂环化合物。上述含氮杂环化合物的含有比例优选为0.01质量％以上且5质量％以下。

Description

非水电解液电池用密封剂、非水电解液电池用密封剂组合物 及非水电解液电池
技术领域
本发明涉及一种非水电解液电池用密封剂、非水电解液电池用密封剂组合物及非水电解液电池。
背景技术
在笔记本电脑、手机等小型电子设备的电源中大多使用锂离子二次电池。而且，近年来，在汽车用途中也使用锂离子二次电池。
而且，在锂离子二次电池中，从确保充分的电动势的观点等出发，使用包含有机溶剂的电解液(以下有时称为“非水电解液”)的情况较多。
在使用了这样的非水电解液的非水电解液电池(以下有时简称为“电池”。)中，为了防止水浸入电池内部且防止电解液的漏液，要求高的密封性。
例如，在锂离子二次电池等电池中，为了密封其发电元件而将其收纳在金属容器中，但为了防止正极和负极的短路，需要将正极端子和负极端子之间绝缘。通常，为了正极-负极间的绝缘及密封，在收纳发电元件的金属容器的开口部使用由树脂等绝缘材料制成的绝缘垫圈(gasket)。
为了进一步强化这种利用绝缘垫圈的密封性，有时会并用绝缘垫圈和密封剂(参考例如专利文献1和2)。在该技术中，将包含密封剂的组合物(密封剂组合物)涂敷在绝缘垫圈或金属容器上，形成密封剂层。由此，在将绝缘垫圈安装在金属容器上时，由于在绝缘垫圈与金属容器之间存在密封剂层，因此能够提高密封性。而且，作为密封剂，使用乙烯-丙烯-二烯橡胶(EPDM)、丁基系橡胶、二烯系橡胶等橡胶材料。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10-321200号公报；
专利文献2：日本专利第5974748号。
发明内容
发明要解决的问题
然而，使用上述现有技术的密封剂形成的密封剂层对金属容器等的金属表面的粘接性尚有改善的余地。
因此，本发明的目的在于提供一种能够形成对金属表面的粘接性优异的密封剂层的非水电解液电池用密封剂和非水电解液电池用密封剂组合物。
此外，本发明的目的在于提供一种密封性优异的非水电解液电池。
用于解决问题的方案
本发明人以解决上述问题为目的而进行了深入研究。然后，本发明人发现，如果使用包含非极性聚合物和具有含有氮的杂环结构的化合物(即含氮杂环化合物)的密封剂，则能够形成对金属表面的粘接性优异的密封剂层，完成了本发明。
即，本发明以有利地解决上述问题为目的，本发明的非水电解液电池用密封剂的特征在于包含非极性聚合物和含氮杂环化合物。像这样，如果是含有非极性聚合物和含氮杂环化合物的非水电解液电池用密封剂，则能够形成对金属表面的粘接性优异的密封剂层。
在此，本发明的非水电解液电池用密封剂优选上述含氮杂环化合物的含有比例为0.01质量％以上且5质量％以下。如果非水电解液电池用密封剂中的含氮杂环化合物的含有比例在上述规定的范围内，则能够进一步提高形成的密封剂层对金属表面的粘接性。
此外，本发明的非水电解液电池用密封剂优选上述含氮杂环化合物包含选自三唑系化合物、噻唑系化合物以及三嗪系化合物中的至少一种。如果含氮杂环化合物包含上述三种中的至少一种，则能够进一步提高形成的密封剂层对金属表面的粘接性。
进而，本发明的非水电解液电池用密封剂优选上述非极性聚合物包含选自二烯系橡胶、丁基橡胶以及乙烯-丙烯-二烯橡胶中的至少一种。如果非极性聚合物包含上述三种中的至少一种，则能够进一步提高形成的密封剂层对金属表面的粘接性。
此外，本发明以有利地解决上述问题为目的，本发明的非水电解液电池用密封剂组合物的特征在于包含上述任一种非水电解液电池用密封剂和有机溶剂。像这样，如果是包含上述任一种非水电解液电池用密封剂和有机溶剂的非水电解液电池用密封剂组合物，则能够形成对金属表面的粘接性优异的密封剂层。
此外，本发明以有利地解决上述问题为目的，本发明的非水电解液电池的特征在于具有使用上述非水电解液电池用密封剂组合物所形成的密封剂层。本发明的非水电解液电池通过使用上述非水电解液电池用密封剂组合物形成的密封剂层而被良好地密封，因此密封性优异。
发明效果
根据本发明，能够提供一种能够形成对金属表面的粘接性优异的密封剂层的非水电解液电池用密封剂和非水电解液电池用密封剂组合物。
此外，根据本发明，能够提供一种密封性优异的非水电解液电池。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行详细地说明。
在此，本发明的非水电解液电池用密封剂(以下有时简称为“密封剂”。)能够优选在密封非水电解液电池时使用。例如，本发明的非水电解液电池用密封剂通过溶解于有机溶剂，能够适当地制备本发明的电化学装置用密封剂组合物(以下有时简称为“密封剂组合物”)。而且，如果使用本发明的密封剂组合物，则能够形成对金属表面能够发挥优异的粘接性的密封剂层。进而，本发明的非水电解液电池的特征在于具有使用本发明的密封剂组合物所形成的密封剂层。
(非水电解液电池用密封剂)
本发明的非水电解液电池用密封剂的特征在于包含非极性聚合物和含氮杂环化合物。本发明的密封剂能够形成对电池使用的金属容器等的金属表面可发挥优异的粘接性的密封剂层。例如，如果使用将本发明的密封剂溶解于有机溶剂而制备的密封剂组合物，则能够形成对金属表面的粘接性优异的密封剂层。此外，使用本发明的密封剂形成的密封剂层对树脂制的绝缘垫圈等的树脂表面也能够发挥优异的粘接性。
另外，本发明的密封剂还可以任意地包含除上述非极性聚合物和含氮杂环化合物以外的成分(其它成分)。
<非极性聚合物>
非极性聚合物为不具有酸性基团等极性基团的聚合物(polymer)。非极性聚合物是能够在使用密封剂所形成的密封剂层中发挥优异的粘接性的成分。此外，由于非极性聚合物不易溶解于非水电解液，因此通过将非极性聚合物用于密封剂，能够充分提高形成的密封剂层对非水电解液的耐久性(有时称为“耐电解液性”)。
而且，作为非极性聚合物，能够使用例如：共轭二烯系聚合物；异丁烯系聚合物；乙烯-丙烯橡胶(乙烯与丙烯的共聚物；有时简称为“EPM”)；以及乙烯-丙烯-二烯橡胶(乙烯、丙烯与非共轭二烯的共聚物；有时简称为“EPDM”)等。
在此，共轭二烯系聚合物是将共轭二烯化合物聚合而得到的聚合物。另外，后述的异丁烯系聚合物不包含在共轭二烯系聚合物中。
作为非极性聚合物的共轭二烯系聚合物，可举出：共轭二烯化合物的均聚物；芳香族乙烯基化合物(例如苯乙烯等)与共轭二烯化合物的共聚物；以及这些聚合物的氢化物等。
在此，作为共轭二烯化合物，没有特别限定，可举出：丁二烯(1,3-丁二烯)、异戊二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯、1,3-戊二烯、2-甲基-1,3-戊二烯、1,3-己二烯、以及4,5-二甲基-1,3-辛二烯等。它们可以单独使用一种，也可以组合使用两种以上。
共轭二烯系聚合物的制造方法没有特别限定。作为聚合方法，能够使用例如乳液聚合和溶液聚合。此外，作为聚合反应，能够使用例如自由基聚合和阴离子聚合等。
共轭二烯系聚合物的重均分子量(Mw)优选为50000以上且500000以下。另外，“重均分子量(Mw)”能够使用GPC(Gel Permeation Chromatography)以聚苯乙烯换算量的形式求出。
异丁烯系聚合物是将异丁烯聚合而得到的聚合物。
作为非极性聚合物的异丁烯系聚合物，可举出：异丁烯的均聚物；异丁烯与共轭二烯化合物的共聚物(例如作为异丁烯与异戊二烯的共聚物的丁基橡胶(IIR))；异丁烯与芳香族乙烯基化合物(例如苯乙烯等)的共聚物等。
另外，在上述非极性聚合物为共聚物的情况下，非极性聚合物可以是无规共聚物，也可以是嵌段共聚物。
而且，在本发明的密封剂中，上述非极性聚合物可以单独使用一种，也可以以任意的比率混合使用两种以上。
而且，从进一步提高所形成的密封剂层对金属表面的粘接性的观点出发，作为非极性聚合物，优选使用：异戊二烯的均聚物(也称为“聚异戊二烯”、“异戊二烯橡胶”)、1,3-丁二烯的均聚物(也称为“聚丁二烯”、“丁二烯橡胶”)、苯乙烯-丁二烯共聚物(苯乙烯-丁二烯橡胶)等热固性的共轭二烯系聚合物(有时称为“二烯系橡胶”)；丁基橡胶(IIR)；以及乙烯-丙烯-二烯橡胶(EPDM)；从提高密封剂层的耐电解液性的观点出发，特别优选使用EPDM。
密封剂中的非极性聚合物的含有比例优选为85质量％以上，更优选为86质量％以上，进一步优选为87质量％以上，优选为99.99质量％以下，更优选为99.9质量％以下，进一步优选为99.8质量％以下，更进一步优选为99.5质量％以下，再更进一步优选为99.2质量％以下。如果密封剂中的非极性聚合物的含有比例在上述规定的范围内，则能够进一步提高所形成的密封剂层对金属表面的粘接性。
<含氮杂环化合物>
含氮杂环化合物是具有含有氮原子的杂环结构的化合物。本发明的密封剂除了包含上述非极性聚合物之外还包含含氮杂环化合物，由此使用密封剂所形成的密封剂层对金属表面能够发挥优异的粘接性。
含氮杂环化合物具有的杂环结构没有特别限定，从进一步提高形成的密封剂层对金属表面的粘接性的观点出发，优选五元环或六元环，更优选六元环。
含氮杂环化合物具有的杂环结构中包含的氮原子的个数没有特别限定，从进一步提高所形成的密封剂层对金属表面的粘接性的观点出发，优选为1个以上且3个以下，更优选为3个。
含氮杂环化合物可以包含硫原子。例如，从进一步提高形成的密封剂层对金属表面的粘接性的观点出发，含氮杂环化合物优选具有硫醇基(-SH)。含氮杂环化合物具有的硫醇基的个数优选为1个以上且3个以下，更优选为1个。
作为含氮杂环化合物，可举出例如吡咯系化合物、吡唑系化合物、咪唑系化合物、噻唑系化合物、三唑系化合物、三嗪系化合物、噻二唑系化合物、噻唑啉系化合物以及硫脲系化合物等。
吡咯系化合物是具有吡咯环的化合物。而且，作为吡咯系化合物的具体例子，可举出吡咯、咔唑等。
吡唑系化合物是具有吡唑环的化合物。而且，作为吡唑系化合物的具体例子，可举出吡唑、1,2-苯并吡唑等。
咪唑系化合物是具有咪唑环的化合物。而且，作为咪唑系化合物的具体例子，可举出咪唑、2-氨基咪唑、苯并咪唑、2-巯基-1-甲基咪唑等。
噻唑系化合物是具有噻唑环的化合物。而且，作为噻唑系化合物的具体例子，可举出噻唑、2-氨基噻唑、苯并噻唑、2-氨基苯并噻唑、2-巯基苯并噻唑等。
三唑系化合物是具有三唑环的化合物。而且，作为三唑系化合物具体例子，可举出1,2,3-三唑、1,2,4-三唑、3-氨基-1,2,4-三唑、1,2,3-苯并三唑(苯并三唑)、烷基-1,2,3-苯并三唑、2,3-萘三唑、烷基-1,2,3-萘酚三唑、5-甲基-1H-苯并三唑(甲苯基三唑)、3-巯基-1,2,4-三唑等。
三嗪系化合物为具有三嗪环的化合物。
而且，作为三嗪系化合物，能够使用例如具有三嗪环和硫醇基的三嗪硫醇系化合物。
作为三嗪硫醇系化合物的具体例子，可举出：具有对1个三嗪环结合1个硫醇基而成的结构的三嗪单硫醇系化合物(例如1,3,5-三嗪-2-硫醇等)；具有对1个三嗪环结合2个硫醇基而成的结构的三嗪二硫醇系化合物(例如1,3,5-三嗪-2,4-二硫醇等)；具有对1个三嗪环结合3个硫醇基而成的结构的三嗪三硫醇系化合物(例如1,3,5-三嗪-2,4,6-三硫醇等)等。
噻二唑系化合物是具有噻二唑环的化合物。作为噻二唑系化合物的具体例子，可举出2,5-二巯基噻二唑等。
噻唑啉系化合物是具有噻唑啉环的化合物。作为噻唑啉系化合物的具体例子，可举出2-巯基噻唑啉等。
作为硫脲系化合物，只要是具有杂环结构的硫脲系化合物就没有特别限定，能够使用亚乙基硫脲、三亚甲基硫脲、亚苯基硫脲等。
另外，上述杂环化合物可以单独使用一种，也可以以任意的比例混合使用两种以上。
而且，在上述含氮杂环化合物之中，从进一步提高所形成的密封剂层对金属表面的粘接性的观点出发，优选使用三唑系化合物、噻唑系化合物以及三嗪系化合物，更优选使用三嗪系化合物，进一步优选使用三嗪硫醇系化合物，从提高所形成的密封剂层的耐电解液性的观点出发，特别优选使用三嗪单硫醇系化合物。
密封剂中的含氮杂环化合物的含有比例优选为0.01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，更进一步优选为0.5质量％以上，再更进一步优选为0.8质量％以上，特别优选为1质量％以上，优选为5质量％以下，更优选为4质量％以下，进一步优选为3质量％以下，特别优选为2质量％以下。如果密封剂中的含氮杂环化合物的含有比例在上述规定的范围内，则能够进一步提高使用密封剂所形成的密封剂层对金属表面的粘接性。
<其它成分>
本发明的密封剂还可以任意地包含除上述非极性聚合物和含氮杂环化合物以外的其它成分。
作为可以包含在密封剂中的其它成分，可举出在树脂工业领域中通常使用的着色剂、稳定剂、分散剂、以及紫外线吸收剂等各种配合剂。
另外，密封剂中的其它成分的含有比例没有特别限定，能够为例如0质量％以上且10质量％以下。
<密封剂的制备方法>
另外，本发明的密封剂能够通过按照已知的方法混合上述非极性聚合物、含氮杂环化合物以及根据需要使用的其它成分来制备。
(非水电解液电池用密封剂组合物)
本发明的密封剂组合物包含上述密封剂和有机溶剂。即，本发明的密封剂组合物是将含有非极性聚合物、含氮杂环化合物以及根据需要使用的各种配合剂等的密封剂溶解或分散在有机溶剂中而成的组合物。
而且，本发明的密封剂组合物能够形成对金属表面的粘接性优异的密封剂层。例如，通过将本发明的密封剂组合物涂敷在金属容器、绝缘垫圈等所希望的表面上形成涂膜、进行干燥，能够形成对金属表面的粘接性优异的密封剂层。
密封剂组合物中的密封剂的浓度优选为1质量％以上，更优选为2质量％以上，进一步优选为5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20质量％以下。如果密封剂组合物中的密封剂的浓度为上述下限以上，则能够抑制密封剂组合物的粘度过度降低、充分确保密封剂组合物的涂膜和密封剂层的厚度。另一方面，如果密封剂组合物中的密封剂的浓度为上述上限以下，则能够抑制密封剂组合物的粘度过度升高、降低密封剂组合物的涂膜和密封剂层的厚度的偏差。
密封剂组合物中使用的有机溶剂没有特别限定，可举出例如：苯、甲苯以及二甲苯等芳香族烃化合物；正己烷、环己烷、甲基环己烷、乙基环己烷、壬烷、癸烷、十氢化萘、四氢化萘以及十二烷等饱和脂肪族和脂环式烃化合物；汽油和工业用汽油等烃混合物等。
另外，本发明的密封剂组合物能够通过例如预先制备上述本发明的密封剂，将该密封剂添加到有机溶剂中，按照已知的方法溶解或分散来制备。此外，本发明的密封剂组合物也可以不预先制备本发明的密封剂，而是通过将用于制备该密封剂的各种成分(非极性聚合物和含氮杂环化合物等)直接添加到有机溶剂中，按照已知的方法溶解或分散来制备。
(非水电解液电池)
本发明的非水电解液电池的特征在于具有使用上述本发明的密封剂组合物形成的密封剂层。而且，本发明的非水电解液电池由于具有使用本发明的密封剂组合物所形成的密封剂层作为密封电池的部件，因此密封性优异。
例如，关于本发明的非水电解液电池，在安装于收纳发电元件的金属容器的开口部的绝缘垫圈与金属容器之间设置有使用上述本发明的密封剂组合物形成的密封剂层。此外，不仅在绝缘垫圈和金属容器之间，在绝缘垫圈和封口体之间也可以设置使用上述本发明的密封剂组合物所形成的密封剂层。
作为在非水电解液电池中使用的金属容器、发电元件、绝缘垫圈以及封口体，能够使用通常使用的那些。
作为金属容器中使用的金属材料，能够使用例如在表面实施了镀镍(Ni)的不锈钢等。
发电元件中包含电解质、正极用和负极用活性物质、间隔件等。作为电解质，可使用由支持电解质和非水电解液溶剂构成的电解质溶液(电解液)。
在非水电解液电池中，作为构成电解液的支持电解质，能够使用例如LiPF6、LiBF4、LiClO4等锂系化合物。此外，作为非水电解液溶剂，能够使用例如碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)等可燃性有机化合物。
作为绝缘垫圈，从对电解液的耐久性的观点出发，优选使用由聚乙烯、聚丙烯、乙烯共聚聚丙烯等聚烯烃树脂制成的垫圈。
本发明的非水电解液电池具备的密封剂层例如能够通过以下步骤形成。
首先，将上述本发明的密封剂组合物用空气驱动的定量分配器(dispenser)、辊泵、齿轮泵等定量泵向金属容器的表面和/或绝缘垫圈表面按规定量输送液体、进行涂敷。涂敷后，维持水平以使得密封剂组合物不偏移，在该状态下进行自然干燥或使用加热装置进行干燥，从密封剂组合物的涂膜中除去有机溶剂，形成密封剂层。
另外，涂敷方法并不限定于使用定量泵的方法，只要是少量，也能够使用刷子人工进行。此外，在使用加热装置进行干燥的情况下，通常在30℃以上且150℃以下的温度经过5分钟以上且180分钟以下的干燥时间进行干燥，从涂膜中除去有机溶剂，能够得到密封剂层。
通过上述方法所形成的密封剂层的厚度能够根据金属容器和绝缘垫圈的大小任意选择，通常为0.1μm以上且1000μm以下。如果密封剂层的厚度为上述下限以上，则能够抑制密封剂层的厚度过度不足而产生电解液的漏液、水分浸入的问题或者层被切断的现象。另外，如果密封剂层的厚度为上述上限以下，则能够抑制密封剂层的厚度过厚而难以形成层的现象。
通过上述方法所形成的密封剂层至少包含非极性聚合物和含氮杂环化合物。即，该密封剂层至少包含上述本发明的密封剂。因此，该密封剂层能够对金属表面发挥优异的粘接性。另外，在该密封剂层中，密封剂组合物中包含的有机溶剂可以在能够得到本发明所希望的效果的范围内少量残留。
另外，本发明的非水电解液电池没有特别限定，优选为锂离子二次电池。
实施例
以下，举出实施例对本发明进行说明，但是本发明并不限定于这些实施例。另外，只要没有特别说明，本实施例中的“份”为质量基准。
而且，在实施例和比较例中，按照下述方法评价密封剂层的粘接性和电池的密封性。此外，根据下述聚合例制备实施例5～6中使用的二烯系橡胶以及实施例2～3、5～6中使用的苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)。
<聚合例1：二烯系橡胶(聚丁二烯)的制备>
在10升的带搅拌机的高压釜中加入5000g的甲苯、810g的1,3-丁二烯，充分搅拌后，加入0.5mol的二乙基氯化铝、0.6mmol的氯化铬·吡啶络合物，在60℃搅拌3小时进行聚合。然后，加入100mL的甲醇终止聚合。聚合终止后，冷却至室温，然后取出聚合液。将得到的聚合液进行水蒸气凝固后，在60℃真空干燥48小时，得到780g的作为二烯系橡胶的固体状的聚丁二烯(BR1)。
得到的聚丁二烯(BR1)的重均分子量(Mw)使用以四氢呋喃(THF)为溶剂的凝胶渗透色谱(GPC)测定，结果以聚苯乙烯换算计为200000。
<聚合例2：苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物的制备>
在10升的带搅拌机的高压釜中加入5000g的环己烷，加热至65℃后，添加0.13g的N,N,N',N'-四甲基乙二胺、1.8g的正丁基锂。进而，加入1000g的包含150g的苯乙烯的环己烷溶液，一边搅拌一边引发聚合。在苯乙烯的聚合转化率大于95％的时刻添加2000g的包含1650g的异戊二烯的环己烷溶液，一边在60℃进一步搅拌3小时一边聚合。接着加入1000g的包含150g的苯乙烯的环己烷溶液，一边搅拌3小时一边继续聚合。然后，加入100mL的甲醇终止聚合。将得到的聚合液加热除去溶剂，得到苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段聚合物。
得到的嵌段共聚物的Mw使用以THF为溶剂的GPC进行测定，结果以聚苯乙烯换算计为82000。
<粘接性>
将实施例和比较例中得到的密封剂组合物分别对3mm厚的聚丙烯板(PP板)和0.2mm厚的镍板(Ni板)按照以间隙为100μm的刮刀法进行流延(cast)，得到涂膜。将得到的涂膜在60℃加热干燥20分钟，分别在PP板上和Ni板上形成作为密封剂层的膜(厚度：10μm)，得到试验片。
接着，按照JIS Z 0237中记载的“粘合带·粘合片试验方法”的90°剥离法测定各个试验片在刚制作后的剥离强度(初始剥离强度)。具体而言，首先，在试验片的密封剂层侧表面上放置宽度18mm的带有粘合剂的胶带，用手动压接装置(2kg的辊)往返2次进行贴合。接着，抓住带有粘合剂的胶带的端部，使用拉伸试验器(协和界面科学株式会社制“角度自由型粘合·皮膜剥离解析装置VPA-2S”)测定剥离强度。
初始剥离强度越大，表示密封剂层对树脂(PP)表面或金属(Ni)表面的粘接性越优异。
<密封性>
在实施例和比较例中得到的密封剂组合物中浸渍聚丙烯制绝缘垫圈，在绝缘垫圈表面形成涂膜。将得到的带涂膜的绝缘垫圈在60℃加热干燥20分钟，在绝缘垫圈的表面形成厚度为2μm的密封剂层。
使用得到的带密封剂层的绝缘垫圈，将1g的碳酸亚丙酯封入18650型电池容器(材质：表面实施了镀镍的不锈钢)中，制作电池。
使用得到的电池，进行-30℃和100℃的热冲击试验。具体而言，将电池在-30℃和100℃的各温度条件保持30分钟的处理作为1个循环，实施50个循环的该处理。接着，将电池放入密封容器，在100℃的恒温槽中保持24小时。之后，将密封容器开封，确认有无碳酸亚丙酯的气味。如果没有碳酸亚丙酯的气味，则表示没有来自电池的漏液、电池的密封性高。
(实施例1)
将98份的作为非极性聚合物的乙烯-丙烯-二烯橡胶(EPDM、三井化学株式会社制“EP8030M”)、2份的作为含氮杂环化合物的苯并三唑以及900份的有机溶剂(二甲苯)在带搅拌叶片的烧瓶中一边加热至50℃一边混合，得到密封剂组合物。使用得到的密封剂组合物，通过上述方法进行各种评价。结果示于表1。
(实施例2～7和比较例1～3)
将各种成分的种类和/或配合量如表1所示变更，除此以外，与实施例1同样地进行，得到密封剂组合物。使用得到的密封剂组合物，与实施例1进行同样的各种评价。结果示于表1。
[表1]
Figure BDA0003970685530000131
1)乙烯-丙烯-二烯橡胶(EPDM、三井化学株式会社制“EP8030M”)
2)丁基橡胶(日本丁基株式会社制造“Buthyl268”)
3)苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物氢化物(SEBS、旭化成株式会社制“TuftecH1062”)
4)二烯系橡胶(聚丁二烯、重均分子量Mw:200000)
5)苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)
由表1可知，如果使用包含非极性聚合物和含氮杂环化合物的实施例1～7的密封剂，则能够形成对金属表面的粘接性优异的密封剂层。
另一方面可知，在使用不含含氮杂环化合物的比较例1～3的密封剂的情况下，所形成的密封剂层对金属表面的粘接性差。
产业上的可利用性
根据本发明，能够提供一种可形成对金属表面的粘接性优异的密封剂层的非水电解液电池用密封剂和非水电解液电池用密封剂组合物。
此外，根据本发明，能够提供一种密封性优异的非水电解液电池。

Claims (6)

1.一种非水电解液电池用密封剂，其包含非极性聚合物和含氮杂环化合物。
2.根据权利要求1所述的非水电解液电池用密封剂，其中，所述含氮杂环化合物的含有比例为0.01质量％以上且5质量％以下。
3.根据权利要求1或2所述的非水电解液电池用密封剂，其中，所述含氮杂环化合物包含选自三唑系化合物、噻唑系化合物以及三嗪系化合物中的至少一种。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的非水电解液电池用密封剂，其中，所述非极性聚合物包含选自二烯系橡胶、丁基橡胶以及乙烯-丙烯-二烯橡胶中的至少一种。
5.一种非水电解液电池用密封剂组合物，其包含权利要求1～4中任一项所述的非水电解液电池用密封剂和有机溶剂。
6.一种非水电解液电池，其具有使用权利要求5所述的非水电解液电池用密封剂组合物所形成的密封剂层。
CN202180039253.8A 2020-06-30 2021-06-22 非水电解液电池用密封剂、非水电解液电池用密封剂组合物及非水电解液电池 Pending CN115699419A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020113463 2020-06-30
JP2020-113463 2020-06-30
PCT/JP2021/023683 WO2022004501A1 (ja) 2020-06-30 2021-06-22 非水電解液電池用シール剤、非水電解液電池用シール剤組成物、および非水電解液電池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115699419A true CN115699419A (zh) 2023-02-03

Family

ID=79316179

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180039253.8A Pending CN115699419A (zh) 2020-06-30 2021-06-22 非水电解液电池用密封剂、非水电解液电池用密封剂组合物及非水电解液电池

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20230223627A1 (zh)
EP (1) EP4175000A1 (zh)
JP (1) JPWO2022004501A1 (zh)
KR (1) KR20230028259A (zh)
CN (1) CN115699419A (zh)
WO (1) WO2022004501A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117013077A (zh) * 2023-08-23 2023-11-07 昆明理工大学 一种含双功能添加剂的电池电解液及其在锂硫电池中的应用

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10321200A (ja) 1997-05-23 1998-12-04 Nippon Zeon Co Ltd 有機電解液二次電池用シール剤、それを含む組成物、およびそれを用いた電池
JP3260349B2 (ja) * 2000-06-05 2002-02-25 松下電器産業株式会社 電気化学素子用封止剤およびそれを用いた電気化学素子
JP2011014371A (ja) * 2009-07-01 2011-01-20 Nippon Zeon Co Ltd 電池用シール剤
EP2573835B1 (en) * 2010-05-17 2017-03-22 Zeon Corporation Sealing material composition for secondary battery, method for producing same, and secondary battery using same
JP5974748B2 (ja) 2012-09-11 2016-08-23 日本ゼオン株式会社 リチウムイオン二次電池用シール材及びリチウムイオン二次電池用シール材組成物

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117013077A (zh) * 2023-08-23 2023-11-07 昆明理工大学 一种含双功能添加剂的电池电解液及其在锂硫电池中的应用
CN117013077B (zh) * 2023-08-23 2024-03-19 昆明理工大学 一种含双功能添加剂的电池电解液及其在锂硫电池中的应用

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022004501A1 (ja) 2022-01-06
JPWO2022004501A1 (zh) 2022-01-06
US20230223627A1 (en) 2023-07-13
KR20230028259A (ko) 2023-02-28
EP4175000A1 (en) 2023-05-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ulissi et al. High Capacity All‐Solid‐State Lithium Batteries Enabled by Pyrite‐Sulfur Composites
TWI711676B (zh) 積層用接著劑、多層薄膜、及使用其之二次電池
KR101638663B1 (ko) 이차 전지용 시일재 조성물, 그 제조 방법 및 그것을 사용한 이차 전지
US20030148179A1 (en) Sealing material for electrochemical element and electrochemical element containing the same
CN104756278B (zh) 非水系电解液电池用密封剂组合物
CN115699419A (zh) 非水电解液电池用密封剂、非水电解液电池用密封剂组合物及非水电解液电池
EP3778819B1 (en) Polyolefin-based adhesive composition
US10957909B2 (en) Composition for binder for non-aqueous cell electrode, binder for non-aqueous cell electrode, composition for non-aqueous cell electrode, non-aqueous cell electrode, and non-aqueous cell
KR20090058504A (ko) 금속 표면의 화학적 보호
KR101720660B1 (ko) 금속 표면의 화학적 보호
JP6705454B2 (ja) 非水電解液電池用水系シール剤組成物
JPH1055789A (ja) 有機電解液電池用シール剤、それを含む組成物、及びそれを用いた電池
JP3956523B2 (ja) リチウム二次電池用シール材、シール材組成物とその利用
WO2006038403A1 (ja) 水系電解液電池用シール剤組成物
JP5974748B2 (ja) リチウムイオン二次電池用シール材及びリチウムイオン二次電池用シール材組成物
JPH10321200A (ja) 有機電解液二次電池用シール剤、それを含む組成物、およびそれを用いた電池
EP3444863B1 (en) Aqueous sealant composition for nonaqueous electrolyte battery
Jeong et al. Electrochemical analysis on the role of disulfide bonds in polysulfide-co-polyoxide as cathode active binder for enhanced storage capacity of lithium-metal batteries
CN113195672B (zh) 电化学装置用密封剂组合物
EP4181263A1 (en) Thermoplastic vulcanizate compositions as solid polymer electrolytes
JP2003151518A (ja) 電 池
CN113166632A (zh) 电化学装置用的密封剂和密封剂组合物
JP2018125094A (ja) 非水電解質電池電極用バインダー組成物、並びにそれを用いた非水電解質電池電極用スラリー組成物、非水電解質電池電極、及び非水電解質電池

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination