JP2002289174A - 電池用活物質混合粉体、電極組成物、二次電池用電極及び二次電池並びに電気二重層キャパシタ用炭素材料混合粉体、分極性電極組成物、分極性電極及び電気二重層キャパシタ - Google Patents

電池用活物質混合粉体、電極組成物、二次電池用電極及び二次電池並びに電気二重層キャパシタ用炭素材料混合粉体、分極性電極組成物、分極性電極及び電気二重層キャパシタ

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JP2002289174A JP2002005765A JP2002005765A JP2002289174A JP 2002289174 A JP2002289174 A JP 2002289174A JP 2002005765 A JP2002005765 A JP 2002005765A JP 2002005765 A JP2002005765 A JP 2002005765A JP 2002289174 A JP2002289174 A JP 2002289174A
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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 電池用活物質又は電気二重層キャパシタ
用炭素材料混合粉体の周囲に平均粒径10nm〜10μ
mの導電性粉末物質が付着してなる電池用活物質又は電
気二重層キャパシタ用混合粉体、及び該混合粉体を用い
て製造した電極、並びに電極で組み立ててなる二次電池
及び電気二重層キャパシタ。 【効果】 本発明によれば、電極のインピーダンスを低
くし得、高容量、高電流で作動でき、高いレート特性を
有し、特にリチウム二次電池及びリチウムイオン二次電
池などとして好適な二次電池を得ることができる。ま
た、本発明によれば、インピーダンスが低いため、取り
出し電流が大きく、高容量な電気二重層キャパシタを得
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電池用活物質、電
極組成物、二次電池用電極及び二次電池並びに電気二重
層キャパシタ用炭素材料、分極性電極組成物、分極性電
極及び電気二重層キャパシタに関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】リチウ
ムイオン二次電池は、通常、リチウムイオンを吸蔵、放
出可能な炭素等のリチウムイオン保持体を負極活物質と
して用いると共に、LiCoO2、LiNiO2等の化学
式Lixy2(但し、MはCo、Ni、Mn、V、F
e、又はTiを示し、xは0.2≦x≦2.5、yは
0.8≦y≦1.25の範囲である)で示されるリチウ
ム含有複合酸化物の粉末を正極活物質として用いてい
る。
【0003】この場合、リチウム含有複合酸化物の電子
伝導性はあまり良好ではないため、粉末状又は繊維状の
黒鉛やカーボンブラック等の炭素材からなる導電剤を正
極材に添加することが提案されているが、導電剤を単に
正極材に添加しただけでは、炭素材と活物質粉末との接
触面積が十分に得られないので、電子伝導性を高めるに
は限界があった。
【0004】このため、特開平2−262243号公報
には、微粉末状又は繊維状の炭素材からなる導電性物質
をリチウム含有複合酸化物粉末の表面に固定することが
提案されている。
【0005】しかしながら、上記のように炭素材をリチ
ウム含有複合酸化物粉末の表面に固定しても、微粉末の
炭素材とリチウム含有複合酸化物粉末との接触は、点接
触になる。また、繊維状の炭素材とリチウム含有複合酸
化物粉末との接触は、線接触になる。従って、いずれに
しても炭素材とリチウム含有複合酸化物粉末とを十分に
接触させることは困難であり、そのため、リチウム含有
複合酸化物と集電体との間での電子の移動を速やかにす
るには限界があり、電池の放電容量を十分に高めること
ができなかった。
【0006】一方、炭素材とリチウム含有複合酸化物粉
末との接触面積を高めるためには、炭素材からなる導電
剤の量を増やすことも考えられるが、導電剤の量を増や
すと、活物質であるリチウム含有複合酸化物粉末の量が
低下し、電池のエネルギー密度が低下してしまうという
問題がある。
【0007】かかる問題を解決すべく、リチウム含有複
合酸化物粉末の表面に薄膜の状態でカーボン、Al、A
u、Ni等の導電性物質を固定することによって、エネ
ルギー密度を低くすることなく、リチウム含有複合酸化
物と導電性物質との接触面積を大きくし、リチウム含有
複合酸化物と集電体との間での電子の移動を速やかに
し、電池の放電容量を高めることが提案されている(特
開平11−307083号公報)。
【0008】しかしながら、上記提案では、蒸着又はス
パッタリングによりカーボン、Al、Au、Ni等の導
電性物質の薄膜を形成する工程が加わるため、煩雑、か
つ製造コストがかかり、工業生産的に不利である。ま
た、形成した導電性薄膜の膜厚が厚くなりすぎると電子
伝導性は改善されるものの、リチウム含有複合酸化物の
持つリチウムイオンを吸蔵、放出するサイトまで導電性
物質によりコートされてしまい、リチウムイオンの移動
に制限がかかり、結果的に電池の充放電容量が小さくな
ってしまうという危惧があり、充分満足し得る性能を有
する二次電池が得られていないのが現状である。
【0009】そして、上記のような問題点は、リチウム
二次電池の正極に限ったことではなく、負極や電気二重
層キャパシタ用分極性電極においても同様であり、その
可及的速やかな解決が望まれている。
【0010】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、電極のインピーダンスを低くし得、電池のレート特
性を向上させることができる電池用活物質、電極組成
物、二次電池用電極及び二次電池、並びに一度に流せる
電流量が大きく、パワー密度が向上した電気二重層キャ
パシタを得ることができる電気二重層キャパシタ用炭素
材料、分極性電極組成物、分極性電極及びこれらから組
み立てられた高性能な電気二重層キャパシタを提供する
ことを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者は、上記目的を達成するため電池用活物質又は電
気二重層キャパシタ用炭素材料と導電性粉末物質の乾式
混合において、規則混合状態を作るべく鋭意検討を行っ
た結果、電池用活物質又は電気二重層キャパシタ用炭素
材料と導電性粉末物質とを混合容器に収容し、この混合
容器を自転かつ公転させる遊星式混合機を用いて乾式混
合することにより、被混合粒子間に摩擦帯電が起こり、
凝集していた導電性粉末物質が一次粒子に分散し、平均
粒径の大きい電池用活物質又は電気二重層キャパシタ用
炭素材料の周囲に付着することを知見した。
【0012】また、平均粒径10nm〜10μmの導電
性粉末物質を用いると共に、電池用活物質又は電気二重
層キャパシタ用炭素材料の平均粒径を導電性粉末物質よ
り大きく、0.1〜100μmとすると、粒子の運動が
粒径の3乗に支配される体積効果から2乗に比例する表
面積効果に変わり、静電気力の影響が大きくなり、付着
性粉体の規則混合状態を作りやすくすることを知見し
た。
【0013】そして、本発明者が、上記知見に基づき更
に鋭意検討を進めた結果、自転かつ公転させながら混合
を行う混合機を用いて乾式攪拌を行うことによって、電
池用活物質及び電気二重層キャパシタ用炭素材料の周囲
に平均粒径10nm〜10μmの導電性物質を付着した
規則混合状態を達成し得、電池用活物質及び電気二重層
キャパシタ用炭素材料の持つイオンを吸蔵・放出するサ
イトを残した状態で、かつ導電性物質の量を増加させる
ことなく、電池用活物質及び電気二重層キャパシタ用炭
素材料と導電性物質との接触面積を高め、高い電子伝導
性を持つ二次電池及び電気二重層キャパシタ用活物質混
合粉体が得られ、これらを用いることにより優れた性能
を有する二次電池用電極及び二次電池並びに分極性電極
及び電気二重層キャパシタが得られることを見出し、本
発明をなすに至った。
【0014】従って、本発明は、下記の電池用活物質混
合粉体、電極組成物、二次電池用電極及び二次電池並び
に電気二重層キャパシタ用炭素材料混合粉体、分極性電
極組成物、分極性電極及び電気二重層キャパシタを提供
する。 請求項1:平均粒径が1〜100μmの電池用活物質の
周囲に、平均粒径が10nm〜10μmで、上記活物質
より平均粒径の小さい導電性粉末物質が付着してなるこ
とを特徴とする電池用活物質混合粉体。 請求項2:電池用活物質と導電性粉末物質とを混合容器
に収容し、この混合容器を自転かつ公転させながら乾式
混合して得られることを特徴とする電池用活物質混合粉
体。 請求項3:電池用活物質100質量部に対して導電性粉
末物質を0.1〜20質量部添加した請求項2記載の電
池用活物質混合粉体。 請求項4:平均粒径が1〜100μmの電池用活物質の
周囲に、平均粒径が10nm〜10μmで、上記活物質
より平均粒径の小さい導電性粉末物質が付着してなる請
求項2又は3記載の電池用活物質混合粉体。 請求項5:請求項1乃至4のいずれか1項記載の電池用
活物質混合粉体をバインダーポリマーと自転かつ公転す
る混合容器中で湿式混合して得られることを特徴とする
電極組成物。 請求項6:バインダーポリマーが、(A)分子中に少な
くとも1個の(メタ)アクリロイル基とヒドロキシル基
とを有する不飽和アルコールと、(B)下記一般式
(1)で示されるポリオール化合物と、(C)ポリイソ
シアネート化合物と、必要に応じて(D)鎖延長剤とを
反応させてなる不飽和ポリウレタン化合物である請求項
5記載の電極組成物。 HO−〔(R1h−(Y)I−(R2jq−OH …(1) 〔式中、R1及びR2は同一又は異種のアミノ基、ニトロ
基、カルボニル基又はエーテル基を含有していてもよい
炭素数1〜10の二価炭化水素基を示し、Yは−COO
−、−OCOO−、−NR3CO−(R3は水素原子又は
炭素数1〜4のアルキル基を示す)、−O−又はアリー
レン基を示し、h,i,jはそれぞれ0又は1〜10、
qは1以上の整数を示す。〕 請求項7:バインダーポリマーが相互侵入網目構造又は
半相互侵入網目構造を有する高分子材料である請求項5
記載の電極組成物。 請求項8:相互侵入網目構造又は半相互侵入網目構造を
有する高分子材料が、ヒドロキシアルキル多糖類誘導
体、ポリビニルアルコール誘導体、又はポリグリシドー
ル誘導体と、架橋可能な官能基を有する化合物とを含
み、該架橋可能な官能基を有する化合物の一部若しくは
全部が請求項6記載の不飽和ポリウレタン化合物である
請求項7記載の電極組成物。 請求項9:バインダーポリマーが下記一般式(2)で表
わされる単位を含む熱可塑性樹脂である請求項5記載の
電極組成物。
【化3】 (式中、rは3〜5、sは5以上の整数を示す。) 請求項10:バインダーポリマーがフッ素系高分子材料
である請求項5記載の電極組成物。 請求項11:請求項5乃至10のいずれか1項記載の電
極組成物を集電体上に塗布してなることを特徴とする二
次電池用電極。 請求項12:請求項11記載の二次電池用電極と、電解
質とを含むことを特徴とする二次電池。 請求項13:平均粒径が0.1〜100μmの電気二重
層キャパシタ用炭素材料の周囲に、平均粒径が10nm
〜10μmで、上記炭素材料より平均粒径の小さい導電
性粉末物質が付着してなることを特徴とする電気二重層
キャパシタ用炭素材料混合粉体。 請求項14:電気二重層キャパシタ用炭素材料と導電性
粉末物質とを混合容器に収容し、この混合容器を自転か
つ公転させながら乾式混合して得られることを特徴とす
る電気二重層キャパシタ用炭素材料混合粉体。 請求項15:電気二重層キャパシタ用炭素材料100質
量部に対して導電性粉末物質を0.1〜20質量部添加
した請求項14記載の電気二重層キャパシタ用炭素材料
混合粉体。 請求項16:平均粒径が0.1〜100μmの電気二重
層キャパシタ用炭素材料の周囲に平均粒径10nm〜1
0μmで、上記炭素材料より平均粒径の小さい導電性粉
末物質が付着してなる請求項14又は15記載の電気二
重層キャパシタ用炭素材料混合粉体。 請求項17:電気二重層キャパシタ用炭素材料の充填密
度が1.0g/cm3以下であり、かつ平均粒径が0.
1〜100μmである請求項13乃至16のいずれか1
項記載の電気二重層キャパシタ用炭素材料混合粉体。 請求項18:電気二重層キャパシタ用炭素材料が、メソ
フェーズピッチ系炭素材料、PAN系炭素材料、気相成
長系炭素材料、レーヨン系炭素材料又はピッチ系炭素材
料をアルカリ金属化合物を用いてアルカリ賦活した後、
粉砕して得られる活性炭である請求項13乃至17のい
ずれか1項記載の電気二重層キャパシタ用炭素材料混合
粉体。 請求項19:請求項13乃至18のいずれか1項記載の
電気二重層キャパシタ用炭素材料混合粉体をバインダー
ポリマー自転かつ公転する混合容器中で湿式混合して得
られることを特徴とする分極性電極組成物。 請求項20:バインダーポリマーが、(A)分子中に少
なくとも1個の(メタ)アクリロイル基とヒドロキシル
基とを有する不飽和アルコールと、(B)下記一般式
(1)で示されるポリオール化合物と、(C)ポリイソ
シアネート化合物と、必要に応じて(D)鎖延長剤とを
反応させてなる不飽和ポリウレタン化合物である請求項
19記載の分極性電極組成物。 HO−〔(R1h−(Y)I−(R2jq−OH …(1) 〔式中、R1及びR2は同一又は異種のアミノ基、ニトロ
基、カルボニル基又はエーテル基を含有していてもよい
炭素数1〜10の二価炭化水素基を示し、Yは−COO
−、−OCOO−、−NR3CO−(R3は水素原子又は
炭素数1〜4のアルキル基を示す)、−O−又はアリー
レン基を示し、h,i,jはそれぞれ0又は1〜10、
qは1以上の整数を示す。〕 請求項21:バインダーポリマーが相互侵入網目構造又
は半相互侵入網目構造を有する高分子材料である請求項
19記載の分極性電極組成物。 請求項22:相互侵入網目構造又は半相互侵入網目構造
を有する高分子材料が、ヒドロキシアルキル多糖類誘導
体、ポリビニルアルコール誘導体、又はポリグリシドー
ル誘導体と、架橋可能な官能基を有する化合物とを含
み、該架橋可能な官能基を有する化合物の一部若しくは
全部が請求項20記載の不飽和ポリウレタン化合物であ
る請求項21記載の分極性電極組成物。 請求項23:バインダーポリマーが下記一般式(2)で
表わされる単位を含む熱可塑性樹脂である請求項19記
載の分極性電極組成物。
【化4】 (式中、rは3〜5、sは5以上の整数を示す。) 請求項24:バインダーポリマーがフッ素系高分子材料
である請求項19記載の分極性電極組成物。 請求項25:請求項19乃至24のいずれか1項記載の
分極性電極組成物を集電体上に塗布してなることを特徴
とする電気二重層キャパシタ用分極性電極。 請求項26:請求項25記載の分極性電極と、電解質と
を含むことを特徴とする電気二重層キャパシタ。
【0015】以下、本発明について更に詳しく説明す
る。 <電池用活物質混合粉体及び電気二重層キャパシタ用炭
素材料混合粉体>本発明の電池用活物質混合粉体及び電
気二重層キャパシタ用炭素材料混合粉体は、平均粒径が
1〜100μmの電池用活物質又は平均粒径が0.1〜
100μmの電気二重層キャパシタ用炭素材料の周囲に
平均粒径10nm〜10μmで、上記活物質又は炭素材
料より平均粒径が小さい導電性粉末物質が付着してなる
ものである。
【0016】このことは、図1の本発明の電気二重層キ
ャパシタ用炭素材料混合粉体の写真と図2の比較例の混
合粉体の写真とを対比するとより明らかである。即ち、
電気二重層キャパシタ用炭素材料(活性炭素繊維)と導
電性粉末物質(ケッチェンブラック)とを添加し遊星式
混合機を用いて乾式混合した実施例の混合粉体は、図1
に示したように活性炭素繊維の周囲にケッチェンブラッ
クが付着しており、規則混合状態であることが認められ
る。これに対して遊星式混合機の代わりに通常用いられ
ているプロペラ攪拌機を用いた以外は同様に乾式混合し
た比較例の混合粉体のSEM写真では、図2に示したよ
うに活性炭素繊維間に凝集したケッチェンブラックが付
着しており、得られる混合粉体から製造した分極性電極
のインピーダンスが実施例に比べて高くなるものであ
る。
【0017】このような混合粉体は、電池用活物質又は
電気二重層キャパシタ用炭素材料と導電性粉末物質とを
混合容器に収容し、この混合容器を自転かつ公転させな
がら乾式混合することにより得ることができる。
【0018】ここで、2種以上の固体粉末を乾式混合さ
せた場合、その混合状態は偏析状態、不規則混合、規則
混合の3つの状態モデルが考えられるが、被混合粒子の
凝集、粒子間の粒径格差、帯電等によって規則混合状態
は現実的に起こり得ないと考えられていた。しかし、混
合時に粒子間に発生する摩擦帯電によって凝集性のある
微粒子が粗大な賦形剤粒子表面に付着する混合状態が報
告されており、付着性粉体の規則混合の可能性が示唆さ
れた(D.N.Travers & R.C.Whit
e:J.Pharm.Pharmacol.,23,2
60,1971年)。
【0019】具体的には、中心回転軸のまわりに、別途
自転機構により自転可能に取り付けられた混合容器内に
電池用活物質又は電気二重層キャパシタ用炭素材料と導
電性粉末物質とを収容し、上記中心回転軸を回転させる
と共に、自転機構を作動させることによってこの混合容
器を公転かつ自転させる遊星式混合機を用いて乾式混合
することにより、被混合粒子間に摩擦帯電が起こり、凝
集していた導電性粉末物質が一次粒子に分散し、平均粒
径の大きい電池用活物質又は電気二重層キャパシタ用炭
素材料の周囲に付着する。このことは更に、電池用活物
質又は電気二重層キャパシタ用炭素材料の平均粒径が1
00μm以下になると、粒子の運動が粒径の3乗に支配
される体積効果から2乗に比例する表面積効果に変わ
り、静電気力の影響が大きくなり、付着性粉体の規則混
合状態を作りやすくなる。
【0020】本発明の電池用活物質混合粉体及び電気二
重層キャパシタ用炭素材料混合粉体は、電池用活物質又
は電気二重層キャパシタ用炭素材料の周囲に、導電性粉
末物質が付着した付着性粉体の規則混合状態をとってい
るため、少量の導電性粉末物質の添加で効果的に分散、
付着が起こり、電極単位体積当りの電池用活物質又は電
気二重層キャパシタ用炭素材料量を減少させることな
く、高い充放電容量と電子伝導性を併せ持ち、電子伝導
とイオン伝導の2つの経路を理想的に形成することが可
能になるものである。
【0021】本発明の混合方法としては、電池用活物質
又は電気二重層キャパシタ用炭素材料と導電性粉末物質
とを乾式で混合し、付着性粉体を作る工程と、それによ
って得られる電池用活物質混合粉体又は電気二重層キャ
パシタ用炭素材料混合粉体にバインダーポリマー(必要
に応じて溶媒)を添加して混練する工程を経てガム状、
又はペースト状で得ることができる。どちらの工程も上
記遊星式混合機を用いて混合容器を自転かつ公転させて
混合、混練することが好ましい。特に充填密度(かさ密
度)の小さい電気二重層キャパシタ用炭素材料と導電性
粉末物質とを混合する場合は、従来の攪拌混合では付着
性粉体の状態を作り出すことは困難であり、本発明の混
合方法が最も好適である。
【0022】第一の付着性粉体を作成する工程では、混
合容器に電池用活物質又は電気二重層キャパシタ用炭素
材料と導電性粉末物質とを所定量投入し、凝集した粒子
がなく、均質な付着性粉体が形成されていることをSE
Mで確認できるまで混合を行う。この場合、粉体混合物
を両面テープ等で固定し、SEMで1cm2の面積を拡
大倍率500倍で確認した時に電池用活物質又は電気二
重層キャパシタ用炭素材料よりも大きな凝集粒子の導電
性粉末物質が全く確認されないことを目安とする。
【0023】第二のバインダーポリマーとの混練工程で
は、第一の工程で得られた電池用活物質混合粉体又は電
気二重層キャパシタ用炭素材料混合粉体に所定量のバイ
ンダーポリマーと、必要に応じて溶媒とを投入し、均質
なガム又はペーストが得られるまで混練を行う。この工
程では、短時間で混練、脱泡を行う必要があると共に、
溶媒を添加する場合に添加量を必要最小量にするために
も上記の遊星式混合機を用いることが好適である。
【0024】溶媒としては、例えばN−メチル−2−ピ
ロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチル
アセトアミド、ジメチルスルホアミド、テトラヒドロフ
ラン等の極性溶媒や水などを用いることができる。
【0025】この場合、遊星式混合機としては、被混合
物が収容される混合容器が自転かつ公転可能であれば特
に制限されず、例えばクラボウ製マゼルスターKKシリ
ーズ、(株)シンキー製スーパーミキサーAR−250
等を用いることができ、混合条件としては、1分間あた
りの公転の回転数と回転半径から計算される遠心力
(g)が30〜500g、好ましくは100〜200g
になるように公転させると同時に、回転数50〜300
0rpm、好ましくは100〜1500rpmで自転さ
せる。混合時間は、回転混合による発熱を考慮し、10
秒から10分間、好ましくは1から5分間を1サイクル
とし、断続的に回転混合と放冷を行うことが好ましい。
【0026】なお、本発明は、このように被混合物が収
容される混合容器を自動かつ公転させるもので、混合容
器に収容された被混合物を自転かつ公転するスターラー
で撹拌、混合しても本発明の目的を達成し得ない。
【0027】ここで、電池用活物質としては、平均粒径
が1〜100μm、好ましくは1〜50μm、より好ま
しくは1〜20μmである正極活物質及び負極活物質が
含まれる。なお、本発明において平均粒径とは、レーザ
ー光による光回折散乱法等により粒度分布を求め、粉体
の集団の全体積を100%として累積カーブを求めたと
き、その累積カーブが50%となる点の粒径(中心径:
メジアン径)のことをいう。正極活物質としては、電極
の用途、電池の種類などに応じて適宜選定されるが、例
えばリチウム二次電池の正極とする場合には、CuO、
Cu2O、Ag2O、CuS、CuSO2等のI族金属化
合物、TiS、SiO2、SnO等のIV族金属化合
物、V25、V613、VOx、Nb25、Bi23、S
23等のV族金属化合物、CrO3、Cr23、Mo
3、MoS2、WO3、SeO2等のVI族金属化合物、
MnO2、Mn24等のVII族金属化合物、Fe
23、FeO、Fe34、Ni23、NiO、CoO2
等のVIII族金属化合物、ポリピロール、ポリアニリ
ン、ポリパラフェニレン、ポリアセチレン、ポリアセン
系材料等の導電性高分子化合物、LiCoO2等の化学
式Lixy2(但し、MはCo、Ni、Mn、V、F
e、又はTiを示し、xは0.2≦x≦2.5、yは
0.8≦y≦1.25の範囲である)で示されるリチウ
ム複合酸化物、FeS2、TiS2、LiMo24、Li
38、LiNiO2、LixNiy1-y2(但し、M
は、Co、Mn、Ti、Cr,V、Al、Sn、Pb、
Znから選ばれる少なくとも1種以上の金属元素を表
し、0.05≦x≦1.10、0.5≦y≦1.0)な
どが挙げられる。
【0028】本発明の電池用負極活物質としては、電極
の用途、電池の種類などに応じて適宜選択され、リチウ
ム二次電池の負極としては、グラファイト、カーボンブ
ラック、コークス、ガラス状炭素、炭素繊維、又はこれ
らの焼結体等の炭素材料を用いることができる。
【0029】リチウムイオン二次電池の場合には、リチ
ウムイオンを可逆的に吸蔵、放出し得る材料を使用する
ことができる。リチウムイオンを可逆的に吸蔵、放出し
得る材料としては、難黒鉛化炭素系材料や黒鉛系材料等
の炭素材料を使用することができる。より具体的には、
熱分解炭素類、コークス類(ピッチコークス、ニートル
コークス、石油コークス)、黒鉛類、ガラス状炭素類、
有機高分子化合物焼成体(フェノール樹脂、フラン樹脂
等を適当な温度で焼成し炭素化したもの)、炭素繊維、
活性炭等の炭素材料を使用することができる。このほ
か、リチウムイオンを可逆的に吸蔵、放出し得る材料と
しては、ポリアセチレン、ポリピロール等の高分子やS
nO2等の酸化物を使用することもできる。
【0030】電池用負極活物質として使用される炭素材
料は、それ自体電子伝導性を持つものが多く、本発明の
目的には適さないと思われるが、現実では二次電池とし
て充放電を繰り返し、イオンの吸蔵、放出を続けること
によって電極構造体に弛みが生じ、その結果負極活物質
と集電体との間の電子伝導が経時的に劣化していくこと
が考えられる。このようなサイクル劣化を防ぐことを目
的に導電性粉末物質の添加が行われる。
【0031】次に、電気二重層キャパシタ用炭素材料と
しても、平均粒径が0.1〜100μm、好ましくは
0.1〜60μm、より好ましくは0.1〜50μmの
ものが使用され、植物系の木材、のこくず、ヤシ殻、パ
ルプ廃液、化石燃料系の石炭、石油重質油、或いはこれ
らを熱分解した石炭及び石油系ピッチ、タールピッチを
紡糸した繊維、合成高分子、フェノール樹脂、フラン樹
脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポ
リイミド樹脂、ポリアミド樹脂、液晶高分子、プラスチ
ック廃棄物、廃タイヤなどが挙げられ、これらの原料を
炭化後、賦活化することにより活性炭を得ることができ
る。これらの中でも、フェノール樹脂を炭化し、800
℃〜1000℃で水蒸気賦活して得られる活性炭が好ま
しく用いられる。この場合の活性炭の平均粒径、比表面
積については、特に限定されず、例えば、平均粒径0.
1〜100μm、比表面積500〜3500m2/g程
度とすることができるが、該活性炭から構成される電極
の性能を高めることを考慮すると、平均粒径1〜60μ
m、比表面積1000〜3500m2/gとすることが
好ましく、さらには平均粒径3〜50μm、比表面積1
500〜3500m2/gとすることが特に好ましい。
【0032】その他、メソフェーズピッチ系炭素材料、
PAN系炭素材料、気相成長系炭素材料、レーヨン系炭
素材料又はピッチ系炭素材料をアルカリ金属化合物でア
ルカリ賦活した後、粉砕して得られる微粒子状の活性炭
が好ましい。この場合、特に制限されないが、メソフェ
ーズピッチ系炭素材料、PAN系炭素材料、気相成長系
炭素材料、レーヨン系炭素材料又はピッチ系炭素材料と
しては繊維状炭素質材料を用いることが好ましい。
【0033】また、上記活性炭の中でも特に好ましい活
性炭としては、窒素吸着等温線から求めた細孔分布にお
いて、細孔半径10Å以下の細孔容積が全細孔容積の7
0%以下であり、これにより、非水系電解質溶液、特に
有機系電解質溶液を用いた場合における最適な細孔分布
を有する活性炭が得られ、有機系電解質溶液が細孔内部
にまで十分に浸透し、活性炭表面にカチオン又はアニオ
ンを効率良く吸着して電気二重層を形成し得、高い電気
エネルギーを貯蔵できるものである。
【0034】ここで、窒素吸着等温線から求めた活性炭
の細孔分布は、真空脱気後の活性炭試料を窒素ガスを用
いた連続容量法により測定するものであり、10Å以上
の細孔の容積(cc/g)はポア ディストリビューシ
ョン プロット(poredistribution
plot)よりBJH法による脱着等温線から算定す
る。一方、10Å以下の細孔の容積(cc/g)はMP
−プロットよりMP法による吸着等温曲線から算定す
る。
【0035】この場合、窒素吸着等温線から求めた活性
炭の細孔半径10Å以下の細孔容積が全細孔容積の70
%以下であり、好ましくは50%以下、より好ましくは
30%以下、更に好ましくは0〜30%である。細孔半
径10Å以下の細孔容積が多すぎると活性炭の全細孔容
積が大となり、容積当りの静電容量が小さくなってしま
う場合がある。
【0036】また、窒素吸着等温線から求めた活性炭の
細孔分布の最頻値の細孔半径が15〜500Å、好まし
くは20〜200Å、より好ましくは50〜120Åで
ある。更に、上記活性炭は、細孔半径が10Åを超える
細孔の中で細孔半径20〜400Åの範囲の細孔の分率
が50%以上、好ましくは60%以上、より好ましくは
70%以上、更に好ましくは80%以上である。なお、
細孔半径が10Åを超える細孔の中で細孔半径20〜4
00Åの範囲の細孔の分率が100%であっても構わな
い。
【0037】本発明において、活性炭は上記細孔半径の
条件を満たすと同時に、窒素吸着BET法で測定した比
表面積が1〜3500m2/g、好ましくは5〜350
0m2/gである。比表面積が小さすぎると活性炭の電
気二重層を形成する面積が小さくなりすぎて静電容量が
低下する場合がある。一方、比表面積が大きすぎるとイ
オン分子を吸着することができない活性炭のミクロ孔及
びサブミクロ孔が多くなり、また、電極密度が小さくな
り、静電容量が低下する場合がある。
【0038】電気二重層キャパシタ用炭素材料のJIS
−K1417の活性炭試験方法に準じて測定した充填密
度が1.0g/cm3以下であり、特に0.4〜1.0
g/cm3であることが好ましい。
【0039】導電材としては、電池用活物質及び電気二
重層キャパシタ用炭素材料に導電性を付与できるもので
あれば特に制限されず、例えばカーボンブラック、ケッ
チェンブラック、アセチレンブラック、カーボンウイス
カー、炭素繊維、天然黒鉛、人造黒鉛、酸化チタン、酸
化ルテニウム、アルミニウム、ニッケル等の金属ファイ
バなどが挙げられ、これらの1種を単独で又は2種以上
を組み合せて用いることができる。こららの中でも、カ
ーボンブラックの一種であるケッチェンブラック、アセ
チレンブラックが好ましい。なお、導電材粉末の平均粒
径は10nm〜10μm、好ましくは10nm〜100
nm、より好ましくは20nm〜40nmである。この
場合、導電性粉末の平均粒径は、電池用活物質又は電気
二重層キャパシタ用炭素材料の平均粒径の1/5000
〜1/2、特に1/1000〜1/10であることが好
ましい。
【0040】本発明においては、電池用活物質又は電気
二重層キャパシタ用炭素材料100質量部に対して導電
性粉末物質を0.1〜20質量部、好ましくは0.5〜
10質量部添加することが好ましい。
【0041】また、本発明の電極組成物(分極性電極組
成物)は、上記のようにして得られる本発明の電池用活
物質又は電気二重層キャパシタ用炭素材料と、下記に示
される液状のバインダー又は溶液状に調製したバインダ
ー溶液と、必要に応じて溶媒とを混合容器に収容し、こ
の混合容器を自転かつ公転させながら湿式混合して得ら
れるものである。このとき電極組成物(分極性電極組成
物)は、塗工に適した粘度のスラリーになるように必要
に応じて必要最少量の溶媒を添加する。電極組成物(分
極性電極組成物)スラリーの粘度は、塗工方法にもよる
が、スラリーの温度が30℃の時に1000〜2000
0mPa・s、特に2000〜10000mPa・sで
あることが好ましい。バインダーポリマーの添加量は、
混合粉体100質量部に対して0.5〜20質量部、特
に1〜10質量部であることが好ましい。
【0042】上記バインダーポリマーとしては、例えば
(I)不飽和ポリウレタン化合物、(II)相互侵入網
目構造又は半相互侵入網目構造を有する高分子材料、
(III)下記一般式(2)で表わされる単位を含む熱
可塑性樹脂、又は(IV)フッ素系高分子材料などを用
いることができる。
【0043】
【化5】 (式中、rは3〜5、sは5以上の整数を示す。)
【0044】更に、バインダーポリマーのうち(I)〜
(III)の高分子材料を用いると高い接着性を有する
ため、電極の物理強度を向上させることができる。ま
た、(II)の相互侵入網目構造又は半相互侵入網目構
造を有する高分子材料は電解質溶媒分子、及びイオン分
子との親和性が高く、また、イオンの移動性が高く、電
解質塩を高濃度に溶解でき、高いイオン導電性を有する
ものである。(III)の上記一般式(2)で表わされ
る単位を含む熱可塑性樹脂は熱可塑性なので成形加工し
やすく、適度に有機電解質溶液を吸収して膨潤し、高い
イオン導電性を示すものである。(IV)のフッ素系高
分子材料は、熱的、電気的安定性に優れたものである。
【0045】具体的には、上記(I)の不飽和ポリウレ
タン化合物としては、(A)分子中に少なくとも1個の
(メタ)アクリロイル基とヒドロキシル基とを有する不
飽和アルコールと、(B)下記一般式(1)で示される
ポリオール化合物と、(C)ポリイソシアネート化合物
と、必要に応じて(D)鎖延長剤とを反応させてなるも
のが好ましい。 HO−〔(R1h−(Y)I−(R2jq−OH …(1) 〔式中、R1及びR2は同一又は異種のアミノ基、ニトロ
基、カルボニル基又はエーテル基を含有していてもよい
炭素数1〜10の二価炭化水素基を示し、Yは−COO
−、−OCOO−、−NR3CO−(R3は水素原子又は
炭素数1〜4のアルキル基を示す)、−O−又はアリー
レン基を示し、h,i,jは0又は1〜10、qは1以
上の整数を示す。〕
【0046】(A)成分の不飽和アルコールとしては、
分子中に少くとも1個の(メタ)アクリロイル基とヒド
ロキシル基とを有するものであれば特に制限されず、例
えば2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキ
シプロピルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタク
リレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、ジ
エチレングリコールモノアクリレート、ジエチレングリ
コールモノメタクリレート、トリエチレングリコールモ
ノアクリレート、トリエチレングリコールモノメタクリ
レートなどが挙げられる。
【0047】(B)成分のポリオール化合物としては、
例えばポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコ
ール、ポリオキシテトラメチレングリコール、エチレン
グリコール・プロピレングリコール共重合体、エチレン
グリコール・オキシテトラメチレングリコール共重合体
等のポリエーテルポリオール、ポリカプロラクトン等の
ポリエステルポリオールなどを用いることができるが、
特に、下記一般式(1)で示されるものが好ましい。 HO−〔(R1h−(Y)I−(R2jq−OH …(1)
【0048】上記式(1)中、R1及びR2は、同一又は
異種のアミノ基、ニトロ基、カルボニル基又はエーテル
基を含有していてもよい炭素数1〜10、好ましくは1
〜6の二価炭化水素基、特にアルキレン基を示し、例え
ばメチレン基、エチレン基、トリメチレン基、プロピレ
ン基、エチレンオキシド基、プロピレンオキシド基など
が挙げられる。
【0049】Yは−COO−、−OCOO−、−NR3
CO−(R3は水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基
を示す)、−O−又はフェニレン基等のアリーレン基を
示す。
【0050】h,i,jは0又は1〜10の整数、qは
1以上、好ましくは5以上、より好ましくは10〜20
0の数を示す。
【0051】この場合、(B)成分のポリオール化合物
の数平均分子量は好ましくは400〜10000、より
好ましくは1000〜5000の範囲である。
【0052】(C)成分のポリイソシアネート化合物と
しては、例えばトリレンジイソシアネート、4,4’−
ジフェニルメタンジイソシアネート、p−フェニレンジ
イソシアネート、1,5−ナフチレンジイソシアネー
ト、3,3’−ジクロロ−4,4’−ジフェニルメタン
ジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート等の芳
香族ジイソシアネート類;ヘキサメチレンジイソシアネ
ート、イソホロンジイソシアネート、4,4’−ジシク
ロヘキシルメタンジイソシアネート、水添化キシリレン
ジイソシアネート等の脂肪族又は脂環式ジイソシアネー
ト類などが挙げられる。
【0053】上記不飽和ポリウレタン化合物には、上記
(A)〜(C)成分以外にも、必要に応じて鎖延長剤を
配合することが好ましい。このような鎖延長剤として
は、通常熱可塑性ポリウレタン樹脂の合成に用いられて
いるものを用いることができる。例えばエチレングリコ
ール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、
1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、
1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオー
ル、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオ
ール、1,9−ノナンジオール等の脂肪族ジオール;
1,4−ビス(β−ヒドロキシエトキシ)ベンゼン、
1,4−シクロヘキサンジオール、ビス(β−ヒドロキ
シエチル)テレフタレート、キシリレングリコール等の
芳香族ジオール又は脂環式ジオール;ヒドラジン、エチ
レンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、プロピレンジ
アミン、キシリレンジアミン、イソホロンジアミン、ピ
ペラジン、ピペラジン誘導体、フェニレンジアミン、ト
リレンジアミン等のジアミン;アジピン酸ヒドラジド、
イソフタル酸ヒドラジド等のアミノアルコールなどが挙
げられ、これらの1種を単独で又は2種以上を組合わせ
て用いることができる。
【0054】なお、上記(B)成分のポリオール化合物
と(C)成分のポリイソシアネート化合物とを予め反応
させて得られるウレタンプレポリマーを用いることもで
きる。
【0055】上記成分の使用量は、(A)成分の不飽和
アルコール100質量部に対して(B)成分のポリオー
ル化合物を100〜20000質量部、好ましくは10
00〜10000質量部、(C)成分のポリイソシアネ
ート化合物を80〜5000質量部、好ましくは300
〜2000質量部、更に必要に応じて(D)成分の鎖伸
長剤を5〜1000質量部、好ましくは10〜500質
量部添加することが好ましい。
【0056】このようにして得られる上記不飽和ポリウ
レタン化合物としては、具体的には、以下に示す化合物
などが挙げられ、これらの1種を単独で又は2種以上を
組合わせて用いることができる。 CH2=C(CH3)COO−C24O−CONH−C
64−CH264−NHCOO−〔(C24O)h(C
2CH(CH3)O)jq−CONH−C64−CH2
64−NHCOO−C24O−COC(CH3)=C
2(但し、h=7、j=3、q=5〜7である) (A)成分:ヒドロキシエチルメタクリレート (B)成分:エチレンオキシド/プロピレンオキシドラ
ンダム共重合ジオール(上記において、h/j=7/
3、数平均分子量約3000) (C)成分:4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネ
ート CH2=C(CH3)COO−C24O−CONH−C
64−CH264−NHCOO−{〔(C24O)
h(CH2CH(CH3)O)jq−CONH−C64
CH264−NHCOO−C48O}r−CONH−C6
4−CH264−NHCOO−C24O−COC(C
3)=CH2(但し、h=7、j=3、q=5〜7、r
=2〜20である) (A)成分:ヒドロキシエチルメタクリレート (B)成分:エチレンオキシド/プロピレンオキシドラ
ンダム共重合ジオール(上記において、h/j=7/
3、数平均分子量約3000) (C)成分:4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネ
ート (D)成分:1,4−ブタンジオール CH2=C(CH3)COO−C24O−CONH−C
67(CH33−CH2−NHCOO−〔(C24O)h
(CH2CH(CH3)O)jq−CONH−C67(C
33−CH2−NHCOO−C24O−COC(C
3)=CH2(但し、h=7、j=3、q=5〜7であ
る) (A)成分:ヒドロキシエチルメタクリレート (B)成分:エチレンオキシド/プロピレンオキシドラ
ンダム共重合ジオール(上記において、h/j=7/
3、数平均分子量約3000) (C)成分:イソホロンジイソシアネート CH2=C(CH3)COO−C24O−CONH−C
64−CH264−NHCOO−CH2CH2O−(C
OC510O)s−CH2CH2O−CONH−C64−C
264−NHCOO−C24O−COC(CH3)=
CH2(但し、s=20〜30である) (A)成分:ヒドロキシエチルメタクリレート (B)成分:ポリカプロラクトンジオール(数平均分子
量約3000) (C)成分:4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネ
ート
【0057】得られる不飽和ポリウレタン化合物の数平
均分子量は、好ましくは1000〜50000、より好
ましくは3000〜30000の範囲である。数平均分
子量が小さすぎると硬化ゲルの架橋点間分子量が小さく
なり、バインダーポリマーとしての可撓性が低くなりす
ぎる場合がある。一方、大きすぎると硬化前の電極組成
物の粘度が大きくなり、均一な塗膜厚の電極作成が困難
になる場合がある。
【0058】なお、不飽和ポリウレタン化合物と共重合
可能なモノマーを併用してもよい。不飽和ポリウレタン
化合物と共重合可能なモノマーとしては、例えばアクリ
ロニトリル、メタクリロニトリル、アクリル酸エステル
類、メタクリル酸エステル類、N−ビニルピロリドン等
が挙げられる。アクリロニトリル、メタクリロニトリル
を併用した場合は、イオン導電性を妨げず、加えて電極
塗膜の強度を向上させることができるので好ましい。
【0059】次に、上記(II)の相互侵入網目構造又
は半相互侵入網目構造を有する高分子材料としては、互
いに相互侵入網目構造又は半相互侵入網目構造を形成す
ることが可能な2種以上の化合物(ポリマー、反応性モ
ノマー等)を用いることができる。
【0060】このような2種以上の化合物としては、
(イ)(a)ヒドロキシアルキル多糖類誘導体と(d)
架橋可能な官能基を有する化合物とを組み合せた高分子
マトリックス、(ロ)(b)ポリビニルアルコール誘導
体と(d)架橋可能な官能基を有する化合物とを組み合
せた高分子マトリックス、又は(ハ)(c)ポリグリシ
ドール誘導体と(d)架橋可能な官能基を有する化合物
とを組み合せた高分子マトリックスなどが挙げられる。
この場合、(d)成分の架橋可能な官能基を有する化合
物の一部若しくは全部として上記(I)の不飽和ポリウ
レタン化合物を用いることが物理強度向上などの点から
好ましい。
【0061】上記(イ)のバインダーポリマーを構成す
る(a)成分のヒドロキシアルキル多糖類誘導体として
は、セルロース、デンプンなどの天然に産出される多
糖類にエチレンオキシドを反応させることによって得ら
れるヒドロキシエチル多糖類、プロピレンオキシドを
反応させることによって得られるヒドロキシプロピル多
糖類、グリシドール又は3−クロロ−1,2−プロパ
ンジオールを反応させることによって得られるジヒドロ
キシプロピル多糖類などが挙げられ、これらヒドロキシ
アルキル多糖類の水酸基の一部又は全てがエステル結合
あるいはエーテル結合を介した置換基で封鎖されたもの
である。
【0062】上記多糖類としては、例えばセルロース、
デンプン、アミロース、アミロペクチン、プルラン、カ
ードラン、マンナン、グルコマンナン、アラビナン、キ
チン、キトサン、アルギン酸、カラゲナン、デキストラ
ンなどが挙げられ、用いる多糖類の分子量、分岐構造の
有無、多糖類の構成糖の種類、配列などの制約はない
が、入手のし易さなどの点から特にセルロースとプルラ
ンが好ましい。
【0063】また、ジヒドロキシプロピルセルロースの
合成方法は、米国特許第4096326号公報に記載さ
れている。また、その他のジヒドロキシプロピル多糖類
の合成は公知の方法により合成可能である〔佐藤ら、M
akromol.Chem.,193,647(199
2),又はMacromolecules 24,46
91(1991)〕。
【0064】上記ヒドロキシアルキル多糖類はモル置換
度が2以上のものである。モル置換度が2より小さい場
合、イオン導電性金属塩類を溶解する能力が低すぎて使
用することができない。モル置換度の上限は30、好ま
しくは20である。モル置換度が30より高いヒドロキ
シアルキル多糖類を工業的に合成することは、工業的製
造コストや合成操作の煩雑さから考えて困難な場合があ
る。また無理をして製造し、モル置換度を30より増大
させたとしても、モル置換度の増大による導電性の増加
はそれほど期待できないと考えられる。
【0065】(a)成分として上記ヒドロキシアルキル
多糖類の分子鎖の末端OH基の10%以上がハロゲン原
子、非置換又は置換一価炭化水素基、R15CO−基(R
15は非置換又は置換一価炭化水素基)、R15 3Si−基
(R15は上記と同じ)、アミノ基、アルキルアミノ基、
H(OR16m−基(R16は炭素数2〜5のアルキレン
基、mは1〜100の整数)及びリン原子を含む基から
選ばれる1種又は2種以上の一価の基によって封鎖され
たヒドロキシアルキル多糖類誘導体を用いる。
【0066】上記非置換又は置換の一価炭化水素基とし
ては、上記R1及びR2と同じものを用いることができ、
特に炭素数1〜10のものが好ましい。
【0067】なお、置換基は末端OH基に各種基を導入
する公知の手法を用いて封鎖を行うことができる。
【0068】次に、(ロ)のバインダーポリマーを構成す
る(b)成分のポリビニルアルコール誘導体は、オキシ
アルキレン鎖を持つポリビニルアルコール単位を有する
高分子化合物の水酸基(ポリビニルアルコール単位由来
の残存水酸基、及び導入されたオキシアルキレン含有基
由来の水酸基の合計)の一部又は全部が置換されてもの
である。
【0069】ここで、ポリビニルアルコール単位を有す
る高分子化合物は、分子中にポリビニルアルコール単位
を有する平均重合度20以上、好ましくは30以上、更
に好ましくは50以上の高分子化合物において、上記ポ
リビニルアルコール単位中の水酸基の一部又は全部がオ
キシアルキレン含有基によって置換されたものである。
なお、上記平均重合度の上限は2000以下、特に20
0以下であることが好ましい。また、ここでの平均重合
度は数平均重合度である。重合度があまりに高い高分子
化合物は、粘度が高くなりすぎ、取り扱いが難しくなる
ので、好ましい重合度の範囲は20〜500量体であ
る。
【0070】ここで、上記ポリビニルアルコール単位
は、ポリビニルアルコール誘導体の主鎖を構成し、下記
一般式(3)で示されるものである。
【0071】
【化6】
【0072】上記式(3)において、nは20以上、好
ましくは30以上、更に好ましくは50以上であり、ま
た、その上限は2000以下、特に200以下であるこ
とが好ましい。
【0073】上記ポリビニルアルコール単位を有する高
分子化合物は、上記平均重合度範囲を満たし、かつ分子
中のポリビニルアルコール単位の分率が98モル%以上
のホモポリマーが好適であるが、特に制限されず、上記
平均重合度範囲を満たし、かつポリビニルアルコール分
率が好ましくは60モル%以上、より好ましくは70モ
ル%以上のポリビニルアルコール単位を有する高分子化
合物、例えば、ポリビニルアルコールの水酸基の一部が
ホルマール化されたポリビニルホルマール、ポリビニル
アルコールの水酸基の一部がアルキル化された変性ポリ
ビニルアルコール、ポリ(エチレンビニルアルコー
ル)、部分ケン化ポリ酢酸ビニル、その他の変性ポリビ
ニルアルコールなどを用いることができる。
【0074】この高分子化合物は、上記ポリビニルアル
コール単位中の水酸基の一部又は全部が平均モル置換度
0.3以上のオキシアルキレン含有基(なお、このオキ
シアルキレン基は、その水素原子の一部が水酸基によっ
て置換されていてもよい)で置換されているものであ
り、好ましくは30モル%以上、より好ましくは50モ
ル%以上置換されていることが好ましい。
【0075】なお、平均のモル置換度(MS)は、仕込
み質量と反応生成物の質量を正確に測定することで算出
できる。例えば、PVA10gをエチレンオキシドと反
応させ、得られたPVA誘導体の量が15gであった場
合を考える。PVAの単位は−(CH2CH(OH))
−であるから、単位分子量は44である。一方、反応生
成物であるPVA誘導体は、−(CH2CH(OH))
−の−OH基が−O−(CH2CH2O)n−H基になっ
たものであるから、その単位分子量は44+44nであ
る。従って、反応に伴う質量増加分は44nに相当する
ので、下記の通りとなる。
【0076】
【数1】
【0077】それ故、上記の例ではMS=0.5と計算
できる。なお、この値はあくまで平均のモル置換度を表
しているにすぎない。即ち、未反応のPVA単位の量や
反応によって導入されたオキシエチレン基の長さは特定
できない。
【0078】
【化7】
【0079】ここで、上記ポリビニルアルコール単位を
有する高分子化合物にオキシアルキレン含有基を導入す
る方法としては、ポリビニルアルコール単位を有する
高分子化合物にエチレンオキシド等のオキシラン化合物
を反応させる方法、又は、ポリビニルアルコール単位
を有する高分子化合物に水酸基との反応性を有する置換
基を末端に有するポリオキシアルキレン化合物を反応さ
せる方法が挙げられる。
【0080】上記の方法では、オキシラン化合物とし
てエチレンオキシド、プロピレンオキシド、及びグリシ
ドールから選ばれる1種を単独で又は2種以上を組み合
わせて用いることができる。
【0081】この場合、エチレンオキシドを反応させれ
ば、下記式で示されるようにオキシエチレン鎖が導入さ
れる。
【化8】 〔但し、a=1〜10、特に1〜5が好ましい。〕
【0082】また、プロピレンオキシドを反応させれ
ば、通常、下記式で示されるようにオキシプロピレン鎖
が導入される。
【化9】 〔但し、b=1〜10、特に1〜5が好ましい。〕
【0083】更に、グリシドールを反応させれば、下記
式で示されるように2つの分岐鎖,が導入される。
【0084】PVAの水酸基とグリシドールの反応は、
aアタックとbアタックの2種が考えられる。1つのグ
リシドールが反応すると、新しく2つの水酸基が生じ、
その水酸基が再びグリシドールと反応する。その結果、
PVA単位の水酸基上に下記,の2つの分岐鎖が導
入される。
【0085】
【化10】
【0086】なお、x+yの値は1〜10が好ましく、
より好ましくは1〜5である。xとyの量比は特に規定
されないが、一般にはx:y=0.4:0.6〜0.
6:0.4の範囲に入る場合が多い。
【0087】ポリビニルアルコール単位を有する高分子
化合物と上記のオキシラン化合物との反応は、水酸化ナ
トリウム、水酸化カリウム、種々のアミン化合物などの
塩基性触媒を用いて行うことができる。
【0088】具体的には、ポリビニルアルコールとグリ
シドールとの反応を例にとって説明すると、反応容器内
に溶媒とポリビニルアルコールを仕込む。この場合、必
ずしもポリビニルアルコールが溶媒に溶解する必要はな
く、均一に溶けていても、或いはポリビニルアルコール
が溶媒に懸濁状態であっても構わない。この溶液に所定
量の塩基性触媒、例えば水酸化ナトリウムの水溶液を添
加して暫く撹拌した後、溶媒で希釈したグリシドールを
添加する。所定温度で所定時間反応させた後、ポリビニ
ルアルコールを取り出す。ポリビニルアルコールが溶解
していない場合は、グラスフィルターなどを用いて濾別
する。また、溶解している場合は、アルコールなどを注
下して沈殿させ、その沈殿をグラスフィルターなどを用
いて濾別する。精製は、水に溶解して中和し、イオン交
換樹脂を通すか、透析を行い、凍結乾燥してジヒドロキ
シプロピル化ポリビニルアルコールを得ることができ
る。
【0089】なお、ポリビニルアルコールとオキシラン
化合物との反応比は、モル比で好ましくは1:10〜
1:30、より好ましくは1:10〜1:20である。
【0090】また、の水酸基との反応性を有する置換
基を末端に有するポリオキシアルキレン化合物は、下記
一般式(4)で示されるものを用いることができる。
【0091】
【化11】
【0092】式(4)中、Aは水酸基との反応性を有す
る一価置換基であり、例えばイソシアネート基、エポキ
シ基、カルボン酸基、カルボン酸塩化物基、エステル
基、アミド基、フッ素、臭素、塩素等のハロゲン原子、
ケイ素を含有する反応性置換基、及びその他の水酸基と
反応可能な一価置換基が挙げられ、これらの中でも反応
性の点からイソシアネート基、エポキシ基、カルボン酸
塩化物基が好ましい。
【0093】なお、カルボン酸基は酸無水物であっても
よい。また、エステル基としては、メチルエステル基、
エチルエステル基が好ましい。ケイ素を含有する反応性
置換基としては、末端にSiH基、SiOH基等を有す
るものが挙げられる。
【0094】更に、上記イソシアネート基、エポキシ基
等の水酸基との反応性基は、直接R 17Oのオキシアルキ
レン基に結合していてもよく、酸素原子、硫黄原子、カ
ルボニル基、カルボニルオキシ基、NH基、N(C
3)基、N(C25)基等の窒素含有基、SO2基等が
介在してもよい、好ましくは炭素数1〜10、特に1〜
6のアルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基など
を介してR17Oのオキシアルキレン基に結合してもよ
い。
【0095】例えば、このような置換基Aを持つポリオ
キシアルキレン基として、ポリオキシアルキレン基の末
端水酸基にポリイソシアネート化合物を反応させた物質
も使用できる。この場合、イソシアネート基を有する化
合物としては、例えばトリレンジイソシアネート、キシ
リレンジイソシアネート、ナフチレンジイソシアネー
ト、ジフェニルメタンジイソシアネート、ビフェニレン
ジイソシアネート、ジフェニルエーテルジイソシアネー
ト、トリジンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソ
シアネート、イソホロンジイソシアネートなどの分子中
に2個以上のイソシアネート基を有する化合物が使用で
きる。例えば、下記反応で得られるような化合物が使用
できる。
【0096】
【化12】
【0097】R17Oは炭素数2〜5のオキシアルキレン
基、例えば−CH2CH2O−、−CH2CH2CH2
−、−CH2CH(CH3)O−、−CH2CH(CH2
3)O−、−CH2CH2CH2CH2O−などが挙げら
れる。Lはオキシアルキレン基の付加モル数を示し、こ
の付加モル数(L)は好ましくは1〜100、より好ま
しくは1〜50である。
【0098】この場合、上記式(R17O)Lで示される
ポリオキシアルキレン鎖としては、特にポリエチレング
リコール鎖、ポリプロピレングリコール鎖、又はポリエ
チレンオキシド(EO)/ポリプロピレンオキシド(P
O)共重合体鎖が好ましい。これらポリオキシアルキレ
ン鎖の重量平均分子量は好ましくは100〜3000、
より好ましくは室温で液体状態になる分子領域である重
量平均分子量200〜1000の範囲のものが好まし
い。
【0099】R18は片末端封鎖基であり、水素原子又は
炭素数1〜10の非置換又は置換の一価炭化水素基、又
はR18CO−基(R18は炭素数1〜10の非置換又は置
換一価炭化水素基)を示す。
【0100】R18CO−基としては、例えばR18は炭素
数1〜10の非置換又は置換一価炭化水素基が挙げら
れ、好ましくはR18はシアノ基で置換されていてもよい
アルキル基又はフェニル基であり、アシル基、ベンゾイ
ル基、シアノベンゾイル基などが好ましい。
【0101】上記炭素数1〜10の非置換又は置換の一
価炭化水素基としては、上記R1及びR2と同じものを用
いることができ、特に炭素数1〜8のものが好ましい。
【0102】上記ポリビニルアルコール単位を有する高
分子化合物と上記水酸基との反応性を有する置換基を末
端に有するポリオキシアルキレン化合物との反応は、上
記オキシラン化合物の場合と同様に行うことができる。
【0103】なお、ポリビニルアルコールと水酸基との
反応性を有する置換基を末端に有するポリオキシアルキ
レン化合物との反応比は、モル比で好ましくは1:1〜
1:20、より好ましくは1:1〜1:10である。
【0104】ポリビニルアルコール単位にオキシアルキ
レン含有基を導入した高分子化合物の構造は、13C−N
MRにより確認することができる。
【0105】この場合、オキシアルキレン鎖を持つポリ
ビニルアルコール単位を有する高分子化合物が、どれだ
けのオキシアルキレン基を有しているかという分析は、
NMRや元素分析など種々の方法で測定可能であるが、
仕込みポリマーと反応により生成したポリマーの質量増
加から求める方法が簡便である。例えば、収量から求め
る方法は、ポリビニルアルコール単位を有する高分子化
合物の仕込み量と反応により得られたオキシアルキレン
基を持つポリビニルアルコール単位を有する高分子化合
物の質量を正確に測定し、その差から導入されたオキシ
アルキレン鎖の量(平均モル置換度)を上述したように
して求めることができる。
【0106】この平均モル置換度(MS)は、ビニルア
ルコール単位当たり何モルのオキシアルキレン基が導入
されているかを示す指標であり、高分子化合物におい
て、平均モル置換度は0.3以上であることが必要であ
り、好ましくは0.5以上、より好ましくは0.7以
上、更に好ましくは1.0以上であることが好ましい。
この場合、平均モル置換度の上限値は特に制限されない
が、高くても20以下であることが好ましい。平均モル
置換度が小さすぎるとイオン導電性塩が溶解せず、イオ
ンの移動度も低く、イオン導電性が低い値となってしま
うおそれがあり、一方、ある程度以上高くなればイオン
導電性塩の溶解性や移動度は変わらなくなるので、大き
すぎても無駄になる。
【0107】上記オキシアルキレン鎖を持つポリビニル
アルコール単位を有する高分子化合物は、その平均重合
度の大小により、室温(20℃)で粘度の高い水飴状液
体からゴム状の固体状態まで見かけ形状が変化し、平均
重合度の大きなものほど、室温(20℃)で流動性の低
い、いわば固体(軟性ペースト固体)と呼べるものとな
る。
【0108】また、上記高分子化合物は、平均重合度の
大小に拘わらず、直鎖状ポリマーではなく、高度に分岐
した分子鎖の絡み合いによるアモルファス(無定形)ポ
リマーである。
【0109】上記ポリビニルアルコール誘導体は、その
分子中の水酸基(ポリビニルアルコール単位由来の残存
水酸基、及び導入されたオキシアルキレン含有基由来の
水酸基の合計)の一部又は全部、好ましくは10モル%
以上をハロゲン原子、炭素数1〜10の非置換又は置換
一価炭化水素基、R15CO−基(R15は炭素数1〜10
の非置換又は置換一価炭化水素基)、R15 3Si−基
(R15は上記と同じ)、アミノ基、アルキルアミノ基及
びリン原子を有する基から選ばれる1種又は2種以上の
一価の置換基により封鎖されたものである。
【0110】上記炭素数1〜10の非置換又は置換の一
価炭化水素基としては、上記R1及びR2と同じものを用
いることができ、特に炭素数1〜8のものが好ましい。
【0111】なお、置換基は末端OH基に各種基を導入
する公知の手法を用いて封鎖を行うことができる。
【0112】次に、上記(ハ)の高分子マトリックスを
構成する(c)成分のポリグリシドール誘導体は、下記
式(5)で示される単位(以下、A単位という)と、下
記式(6)で示される単位(以下、B単位という)とを
有し、分子鎖の各末端が分子鎖の末端が所定の置換基に
より封鎖されたものである。
【化13】
【0113】ここで、上記ポリグリシドールは、グリシ
ドール又は3−クロロ−1,2−プロパンジオールを重
合させることにより得ることができるが、一般的には、
グリシドールを原料として用いて重合を行うことが推奨
される。
【0114】上記重合反応としては、水酸化ナトリウ
ム、水酸化カリウム、種々のアミン化合物などの塩基性
触媒を用いて行う方法と、ルイス酸触媒を用いて行う
方法とが知られている(Andrzej Dworak
et al.,Macromol.Chem.Phy
s.196,1963−1970(1995)、R.T
oker.,Macromolecules 27,3
20−322(1994)参照)。
【0115】上記ポリグリシドールは、分子中にA,B
二つの単位を両者合わせて2個以上、好ましくは6個以
上、より好ましくは10個以上存在することが好まし
い。この場合、上限は特に制限されないが、10000
個以下であることが好ましい。ポリグリシドールに液体
としての流動性が要求される場合にはA,B単位の合計
が少ない方が好ましく、一方、高い粘性が要求される場
合にはA,B単位の合計が多い方が好ましい。
【0116】これらA,B単位の出現には規則性はな
く、ランダムであり、例えば−A−A−A−、−A−A
−B−、−A−B−A−、−B−A−A−、−A−B−
B−、−B−A−B−、−B−B−A−、−B−B−B
−などの如何なる組み合わせも可能である。
【0117】ポリグリシドールとしては、ゲル濾過クロ
マトグラフィー(GPC)を用いたポリエチレングリコ
ール換算の重量平均分子量(Mw)が好ましくは200
〜730000、より好ましくは200〜10000
0、更に好ましくは600〜20000である。この場
合、重量平均分子量が2000程度までのポリグリシド
ールは、室温で流動する高粘度液体であるが、重量平均
分子量が3000を超えるポリグリシドールは室温で軟
性ペースト状の固体である。また、平均分子量比(Mw
/Mn)が1.1〜20、より好ましくは1.1〜10
であることが好ましい。
【0118】上記ポリグリシドールは、その分子量の大
小により室温(20℃)で粘度の高い水飴状液体からゴ
ム状の固体状態まで見かけ形状が変化し、分子量の大き
なものほど、室温(20℃)で流動性の低い、いわば固
体(軟性ペースト固体)と呼べるものとなる。
【0119】また、ポリグリシドールは分子量の大小に
拘わらず、直鎖状ポリマーではなく、高度に分岐した分
子鎖の絡み合いによるアモルファス(無定形)ポリマー
である。これは、広角エックス線回折の結果から結晶の
存在を示唆するピークは見られないことから認められ
る。
【0120】また、分子中のA単位とB単位の比率は、
モル比でA:B=1/9〜9/1、好ましくは3/7〜
7/3である。
【0121】本発明のバインダーポリマーとしては、
(c)成分として上記ポリグリシドールの分子鎖の末端
OH基の10%以上がハロゲン原子、非置換又は置換一
価炭化水素基、R15CO−基(R15は非置換又は置換一
価炭化水素基)、R15 3Si−基(R15は上記と同
じ)、アミノ基、アルキルアミノ基、H(OR16m
基(R16は炭素数2〜5のアルキレン基、mは1〜10
0の整数)及びリン原子を含む基から選ばれる1種又は
2種以上の一価の基によって封鎖されたポリグリシドー
ル誘導体を用いる。
【0122】上記炭素数1〜10の非置換又は置換の一
価炭化水素基としては、上記R1及びR2と同じものを用
いることができ、特に炭素数1〜8のものが好ましい。
【0123】なお、置換基は末端OH基に各種基を導入
する公知の手法を用いて封鎖を行うことができる。
【0124】次に、上記(d)成分の架橋可能な官能基
を有する化合物としては、分子中にエポキシ基を有す
る化合物と該エポキシ基と反応可能な2つ以上の活性水
素基を有する化合物、分子中にイソシアネート基を有
する化合物とこのイソシアネート基と反応可能な2つ以
上の活性水素基を有する化合物、分子中に反応性二重
結合を2つ以上有する化合物を用いることができる。
【0125】分子中にエポキシ基を有する化合物とし
ては、例えば、ソルビトールポリグリシジルエーテル、
ソルビタンポリグリシジルエーテル、ポリグリセロール
ポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグ
リシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエー
テル、トリグリシジル・トリス(2−ヒドロキシエチ
ル)イソシアヌレート、グリセロールポリグリシジルエ
ーテル、トリメチルプロパンポリグリシジルエーテル、
レゾルシンジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジ
オールジグリシジルエーテル、エチレングリコールジグ
リシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジル
エーテル、エチレン・プロピレングリコール共重合体の
ジグリシジルエーテル、ポリテトラメチレングリコール
ジグリシジルエーテル、アジピン酸ジグリシジルエーテ
ルなどの分子中に2個以上のエポキシ基を有する化合物
が挙げられる。
【0126】上記エポキシ基を有する化合物に、2つ以
上の活性水素基を有する化合物、例えばアミン化合物、
アルコール化合物、カルボン酸化合物、フェノール化合
物を反応させて、三次元網目構造を形成することができ
る。これらを例示すると、ポリエチレングリコール、ポ
リプロピレングリコール、エチレングリコール・プロピ
レングリコール共重合体等の高分子ポリオール、エチレ
ングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3
−プロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、
1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、
1,6−ヘキサンジオール、2,2−ジメチル−1,3
−プロパンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピ
レングリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノー
ル、1,4−ビス(βヒドロキシエトキシ)ベンゼン、
p−キシリレンジオール、フェニルジエタノールアミ
ン、メチルジエタノールアミン、ポリエチレンイミン、
その他の多官能アミン、多官能カルボン酸などが挙げら
れる。
【0127】分子中にイソシアネート基を有する化合
物としては、例えばトリレンジイソシアネート、キシリ
レンジイソシアネート、ナフチレンジイソシアネート、
ジフェニルメタンジイソシアネート、ビフェニレンジイ
ソシアネート、ジフェニルエーテルジイソシアネート、
トリジンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシア
ネート、イソホロンジイソシアネートなどの分子中に2
個以上のイソシアネート基を有する化合物が挙げられ
る。
【0128】また、上記イソシアネート化合物と多価ポ
リオール化合物を反応させたイソシアネート末端のポリ
オール化合物も使用できる。これらはジフェニルメタン
ジイソシアネートやトリレンジイソシアネートなどのイ
ソシアネート化合物と以下に挙げるポリオール化合物を
反応させることにより得ることができる。
【0129】この場合、イソシアネート化合物の〔NC
O〕と、ポリオール化合物の〔OH〕の化学量論比は
〔NCO〕>〔OH〕であり、具体的には〔NCO〕:
〔OH〕=1.03/1〜10/1の範囲、好ましくは
1.10/1〜5/1の範囲である。
【0130】ポリオール化合物としては、例えばポリエ
チレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレ
ングリコール・プロピレングリコール共重合体等の高分
子ポリオール、エチレングリコール、1,2−プロピレ
ングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,3
−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−
ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2,2
−ジメチル−1,3−プロパンジオール、ジエチレング
リコール、ジプロピレングリコール、1,4−シクロヘ
キサンジメタノール、1,4−ビス−(βヒドロキシエ
トキシ)ベンゼン、p−キシリレンジオール、フェニル
ジエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、3,
9−ビス−(2−ヒドロキシ−1,1−ジメチル)−
2,4,8,10−テトラオキサスピロ〔5,5〕−ウ
ンデカンなどが挙げられる。
【0131】また、ポリオール化合物の代わりに、2つ
以上の活性水素基を有するアミン化合物をイソシアネー
ト化合物と反応させてもよい。アミン化合物としては、
1級,2級のアミノ基を有するものを使用することがで
きるが、1級アミノ基を有する化合物がより好ましい。
例えばエチレンジアミン、1,6−ジアミノヘキサン、
1,4−ジアミノブタン、ピペラジン等のジアミン類、
ポリエチレンアミン等のポリアミン類、N−メチルジエ
タノールアミン、アミノエタノール等のアミノアルコー
ルなどが挙げられ、これらの中でもより好ましいものは
官能基の反応性が等しいジアミン類である。この場合も
イソシアネート化合物の〔NCO〕と、アミン化合物の
〔NH2〕,〔NH〕の化学量論比は〔NCO〕>〔N
2〕+〔NH〕である。
【0132】これらイソシアネート基を有する化合物の
みでは、三次元網目構造を形成することができない。三
次元網目構造を形成するためには、これらの化合物に2
つ以上の活性水素基を有する化合物、例えばアミン化合
物、アルコール化合物、カルボン酸化合物、フェノール
化合物を反応させることにより、三次元網目構造を形成
することができる。このような2つ以上の活性水素基を
有する化合物としては、例えばポリエチレングリコー
ル、ポリプロピレングリコール、エチレングリコール・
プロピレングリコール共重合体等の高分子ポリオール、
エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、
1,3−プロピレングリコール、1,3−ブタンジオー
ル、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオー
ル、1,6−ヘキサンジオール、2,2−ジメチル−
1,3−プロパンジオール、ジエチレングリコール、ジ
プロピレングリコール、1,4−シクロヘキサンジメタ
ノール、1,4−ビス(βヒドロキシエトキシ)ベンゼ
ン、p−キシリレンジオール、フェニルジエタノールア
ミン、メチルジエタノールアミン、ポリエチレンイミ
ン、その他の多官能アミン、多官能カルボン酸などが挙
げられる。
【0133】また、反応性二重結合を有する化合物と
しては、ジビニルベンゼン、ジビニルスルホン、メタク
リル酸アリル、ジメタクリル酸エチレングリコール、ジ
メタクリル酸ジエチレングリコール、ジメタクリル酸ト
リエチレングリコール、ジメタクリル酸ポリエチレング
リコール(重量平均分子量200〜1000)、ジメタ
クリル酸1,3−ブチレングリコール、ジメタクリル酸
1,6−ヘキサンジオール、ジメタクリル酸ネオペンチ
ルグリコール、ジメタクリル酸ポリプロピレングリコー
ル(重量平均分子量400)、2−ヒドロキシ−1,3
−ジメタクリロキシプロパン、2,2−ビス−[4−
(メタクリロキシエトキシ)フェニル]プロパン、2,
2−ビス−[4−(メタクリロキシエトキシ・ジエトキ
シ)フェニル]プロパン、2,2−ビス−[4−(メタ
クリロキシエトキシ・ポリエトキシ)フェニル]プロパ
ン、ジアクリル酸エチレングリコール、ジアクリル酸ジ
エチレングリコール、ジアクリル酸トリエチレングリコ
ール、ジアクリル酸ポリエチレングリコール(重量平均
分子量200〜1000)、ジアクリル酸1,3−ブチ
レングリコール、ジアクリル酸1,6−ヘキサンジオー
ル、ジアクリル酸ネオペンチルグリコール、ジアクリル
酸ポリプロピレングリコール(重量平均分子量40
0)、2−ヒドロキシ−1,3−ジアクリロキシプロパ
ン、2,2−ビス−[4−(アクリロキシエトキシ)フ
ェニル]プロパン、2,2−ビス−[4−(アクリロキ
シエトキシ・ジエトキシ)フェニル]プロパン、2,2
−ビス−[4−(アクリロキシエトキシ・ポリエトキ
シ)フェニル]プロパン、トリメチロールプロパントリ
アクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレ
ート、テトラメチロールメタントリアクリレート、テト
ラメチロールメタンテトラアクリレート、トリシクロデ
カンジメタノールアクリレート、水素添加ジシクロペン
タジエンジアクリレート、ポリエステルジアクリレー
ト、ポリエステルジメタクリレート、上記(I)の不飽
和ポリウレタン化合物等の分子中に反応性二重結合を2
つ以上有する化合物が挙げられる。
【0134】また必要に応じて、例えばグリシジルメタ
クリレート、グリシジルアクリレート、メタクリル酸テ
トラヒドロフルフリル等のアクリル酸又はメタクリル酸
エステル、メタクリロイルイソシアネート、2−ヒドロ
キシメチルメタクリル酸、N,N−ジメチルアミノエチ
ルメタクリル酸等の分子中にアクリル酸基又はメタクリ
ル酸基を1つ有する化合物を添加することができる。更
に、N−メチロールアクリルアミド、メチレンビスアク
リルアミド、ダイアセトンアクリルアミド等のアクリル
アミド化合物、ビニルオキサゾリン類、炭酸ビニレン等
のビニル化合物など、又はその他の反応性の二重結合を
有する化合物を添加することもできる。
【0135】この場合にも、三次元網目構造を形成する
ためには、分子中に反応性二重結合を2つ以上有する化
合物を必ず添加する必要がある。即ち、メタクリル酸メ
チルのような反応性二重結合を1つしか持たない化合物
だけでは三次元網目構造を形成することはできないの
で、一部に少なくとも反応性二重結合を2つ以上有する
化合物を必ず添加する必要がある。
【0136】上記反応性二重結合を含有する化合物の中
でも特に好ましい反応性モノマーとしては、上記(I)
の不飽和ポリウレタン化合物、又は下記一般式(7)で
示されるポリオキシアルキレン成分を含有するジエステ
ル化合物が挙げられ、これらと下記一般式(8)で示さ
れるポリオキシアルキレン成分を含有するモノエステル
化合物とを組み合わせて用いることが推奨される。
【0137】
【化14】
【0138】(但し、式中、R19、R20、R21は水素原
子、又はメチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プ
ロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、s−ブチル
基、t−ブチル基等の炭素数1〜6、特に1〜4のアル
キル基を示し、α≧1かつβ≧0の条件を満足するもの
か、又はα≧0かつβ≧1の条件を満足するものであ
り、α+βは100以下、特に1〜30であることが好
ましい。特にR19、R20、R 21はメチル基、エチル基、
n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−
ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基が好ましい。)
【0139】
【化15】
【0140】(但し、式中、R22、R23、R24は水素原
子、又はメチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プ
ロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、s−ブチル
基、t−ブチル基等の炭素数1〜6、特に1〜4のアル
キル基を示し、γ≧1かつδ≧0の条件を満足するもの
か、又はγ≧0かつδ≧1の条件を満足するものであ
り、γ+δは100以下、特に1〜30であることが好
ましい。特にR22、R23、R 24はメチル基、エチル基、
n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−
ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基が好ましい。)
【0141】上記(I)の不飽和ポリウレタン化合物、
又はポリオキシアルキレン成分を含有するジエステル化
合物とポリオキシアルキレン成分を含有するモノエステ
ル化合物は、電極組成物中で加熱又は電子線、マイクロ
波、高周波などを照射することによって、或いは混合物
を加熱することにより三次元網目構造を形成することが
できる。
【0142】この場合、一般には上記(I)の不飽和ポ
リウレタン化合物又はポリオキシアルキレン成分を含有
するジエステル化合物は、これのみを反応させて三次元
網目構造を形成することができるが、上述したように、
不飽和ポリウレタン化合物又はポリオキシアルキレン成
分を含有するジエステル化合物に、更に一官能性モノマ
ーであるポリオキシアルキレン成分を含有するモノエス
テル化合物を添加することが好ましい。これは、このモ
ノエステル化合物の添加によって三次元網目上にポリオ
キシアルキレン分岐鎖を導入することができるためであ
る。
【0143】なお、不飽和ポリウレタン化合物又はポリ
オキシアルキレン成分を含有するジエステル化合物とポ
リオキシアルキレン成分を含有するモノエステル化合物
の組成比は、特に限定されないが、質量比で〔不飽和ポ
リウレタン化合物又はポリオキシアルキレン成分を含有
するジエステル化合物/ポリオキシアルキレン成分を含
有するモノエステル化合物〕=0.2〜10、特に0.
5〜5の範囲が電極塗膜強度向上の点から好ましい。
【0144】これら(a)〜(c),(d)成分を含む
バインダーポリマーを、加熱、又は電子線、マイクロ
波、高周波などを照射することによって、(d)成分の
架橋可能な官能基を有する化合物を反応(重合)させて
得られるポリマーの三次元網目構造に、上記(a)〜
(c)成分のポリマーの分子鎖が相互に絡みついた半相
互侵入高分子網目構造を形成するものである。
【0145】次に、上記(III)のバインダーポリマ
ーとしては、下記一般式(2)で表わされる単位を含む
熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。
【0146】
【化16】 (式中、rは3〜5、sは5以上の整数を示す。)
【0147】このような熱可塑性樹脂としては、(E)
ポリオール化合物と、(F)ポリイソシアネート化合物
と、(G)鎖伸長剤とを反応させてなる熱可塑性ポリウ
レタン系樹脂を用いることが好ましい。なお、熱可塑性
ポリウレタン系樹脂には、ウレタン結合を有するポリウ
レタン樹脂以外にも、ウレタン結合とウレア結合を有す
るポリウレタンウレア樹脂も含まれる。
【0148】上記(E)成分のポリオール化合物として
は、下記(i)〜(vi)の化合物の脱水反応又は脱ア
ルコール反応によって得られるものが好ましく、特にポ
リエステルポリオール、ポリエステルポリエーテルポリ
オール、ポリエステルポリカーボネートポリオール、ポ
リカプロラクトンポリオール、又はこれらの混合物を用
いることが好ましい。 (i)一種以上の環状エステル(ラクトン)の開環重合
で得られるポリエステルポリオール (ii)(a)上記環状エステル(ラクトン)の開環重
合で得られるポリエステルポリオールとカルボン酸と、
(b)二価の脂肪族アルコール、カーボネート化合物、
ポリカーボネートポリオール及びポリエーテルポリオー
ルとから選ばれる各々1種以上を反応させることにより
得られるポリエステルポリオール (iii)一種以上のカルボン酸と一種以上の二価脂肪
族アルコールとの反応で得られるポリエステルポリオー
ル (iv)一種以上のカルボン酸と一種以上のポリカーボ
ネートポリオールとの反応で得られるポリエステルポリ
カーボネートポリオール (v)一種以上のカルボン酸と一種以上のポリエーテル
ポリオールとの反応で得られるポリエステルポリエーテ
ルポリオール (vi)一種以上のカルボン酸と二価の脂肪族アルコー
ル、ポリカーボネートポリオール及びポリエーテルポリ
オールから選ばれる2種以上との反応で得られるポリエ
ステルポリオール
【0149】この場合、環状エステル(ラクトン)とし
ては、例えばγ−ブチロラクトン、δ−バレロラクト
ン、ε−カプロラクトンなどが挙げられる。
【0150】カルボン酸としては、例えばグルタル酸、
アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、
セバシン酸、ドデカンジカルボン酸などの炭素数5〜1
4の直鎖状脂肪族ジカルボン酸;2−メチルコハク酸、
2−メチルアジピン酸、3−メチルアジピン酸、3−メ
チルペンタン二酸、2−メチルオクタン二酸、3,8−
ジメチルデカン二酸、3,7−ジメチルデカン二酸等の
炭素数5〜14の分岐鎖状脂肪族ジカルボン酸;テレフ
タル酸、イソフタル酸、オルトフタル酸等の芳香族ジカ
ルボン酸;又はこれらのエステル形成性誘導体などが挙
げられ、これら1種を単独で又は2種以上を組合わせて
用いることができる。これらの中でも、炭素数5〜14
の直鎖状又は分岐鎖状の脂肪族ジカルボン酸が好まし
く、特にアジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸を用い
ることが好ましい。
【0151】二価の脂肪族アルコールとしては、例えば
エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,
4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,
6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、
1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、
1,10−デカンジオール等の炭素数2〜14の直鎖状
脂肪族ジオール;2−メチル−1,3−プロパンジオー
ル、ネオペンチルグリコール、3−メチル−1,5−ペ
ンタンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオー
ル等の炭素数3〜14の分岐鎖状脂肪族ジオール;シク
ロヘキサンジメタノール、シクロヘキサンジオール等の
脂環式ジオールなどが挙げられ、これらの1種を単独で
又は2種以上を組合わせて用いることができる。中で
も、炭素数4〜10の分岐又は鎖状の脂肪族ジオールが
好ましく、特に3−メチル−1,5−ペンタンジオール
が好ましい。
【0152】カーボネート化合物としては、例えばジア
ルキルカーボネート、アルキレンカーボネート、ジアリ
ールカーボネートなどが挙げられる。ジアルキルカーボ
ネートとしては、例えばジメチルカーボネート、ジエチ
ルカーボネートなどが挙げられる。アルキレンカーボネ
ートとしては、例えばエチレンカーボネートなどが挙げ
られる。ジアリールカーボネートとしては、例えばジフ
ェニルカーボネート等が挙げられる。
【0153】ポリカーボネートポリオールとしては、多
価アルコールと前記カーボネート化合物から選ばれる1
種以上のカーボネート化合物との脱アルコール反応など
で得られるものが挙げられる。多価アルコールとして
は、例えばエチレングリコール、1,3−プロパンジオ
ール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオ
ール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジ
オール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジ
オール、1,10−デカンジオール、ジエチレングリコ
ール、1,4−シクロヘキサンジメタノールなどが挙げ
られる。
【0154】ポリエーテルポリオールとしては、例えば
ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、
EO/PO共重合体、ポリオキシテトラメチレングリコ
ールなどが挙げられ、これらの1種を単独で又は2種以
上を組合わせて用いることができる。
【0155】このような(E)成分のポリオール化合物
の数平均分子量は1000〜5000であることが好ま
しく、より好ましくは1500〜3000である。ポリ
オール化合物の数平均分子量が小さすぎると得られる熱
可塑性ポリウレタン系樹脂フィルムの耐熱性、引張り伸
び率などの物理特性が低下してしまう場合がある。一
方、大きすぎると合成時の粘度が上昇し、得られる熱可
塑性ポリウレタン系樹脂の製造安定性が低下する場合が
ある。なお、ここでいうポリオール化合物の数平均分子
量は、いずれもJIS K1577に準拠して測定した
水酸基価に基づいて算出した数平均分子量を意味する。
【0156】上記(F)成分のポリイソシアネート化合
物としては、例えばトリレンジイソシアネート、4,
4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、p−フェニ
レンジイソシアネート、1,5−ナフチレンジイソシア
ネート、3,3’−ジクロロ−4,4’−ジフェニルメ
タンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート等
の芳香族ジイソシアネート類;ヘキサメチレンジイソシ
アネート、イソホロンジイソシアネート、4,4’−ジ
シクロヘキシルメタンジイソシアネート、水添化キシリ
レンジイソシアネート等の脂肪族又は脂環式ジイソシア
ネート類などが挙げられる。
【0157】上記(G)成分の鎖伸長剤としては、イソ
シアネート基と反応性の活性水素原子を分子中に2個有
し、かつ分子量が300以下である低分子量化合物を用
いることが好ましい。
【0158】このような低分子量化合物としては、例え
ばエチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピ
レングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−
ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−
ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8
−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール等の脂肪
族ジオール;1,4−ビス(β−ヒドロキシエトキシ)
ベンゼン、1,4−シクロヘキサンジオール、ビス(β
−ヒドロキシエチル)テレフタレート、キシリレングリ
コール等の芳香族ジオール又は脂環式ジオール;ヒドラ
ジン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、プ
ロピレンジアミン、キシリレンジアミン、イソホロンジ
アミン、ピペラジン、ピペラジン誘導体、フェニレンジ
アミン、トリレンジアミン等のジアミン;アジピン酸ヒ
ドラジド、イソフタル酸ヒドラジド等のアミノアルコー
ルなどが挙げられ、これらの1種を単独で又は2種以上
を組合わせて用いることができる。
【0159】本発明熱可塑性ポリウレタン系樹脂におい
ては、(E)成分のポリオール化合物100質量部に対
して(F)成分のポリイソシアネート化合物を5〜20
0質量部、好ましくは20〜100質量部添加し、
(G)成分の鎖伸長剤を1〜200質量部、好ましくは
5〜100質量部添加することが好ましい。
【0160】また、本発明熱可塑性樹脂は、下記式から
求めた膨潤率が150〜800質量%の範囲であり、好
ましくは250〜500質量%、より好ましくは250
〜400質量%である。
【0161】
【数2】
【0162】次に、上記(IV)のバインダーポリマー
であるフッ素系高分子材料としては、例えばポリフッ化
ビニリデン(PVDF)、フッ化ビニリデン−ヘキサフ
ルオロプロピレン(HFP)共重合体〔P(VDF−H
FP)〕、フッ化ビニリデン−塩化3フッ化エチレン
(CTFE)共重合体〔P(VDF−CTFE)〕、フ
ッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレンフッ素ゴム
〔P(VDF−HFP)〕、フッ化ビニリデン−テトラ
フルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレンフッ素ゴ
ム〔P(VDF−TFE−HFP)〕、フッ化ビニリデ
ン−テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビ
ニルエーテルフッ素ゴム等が挙げられる。フッ化ビニリ
デン系ポリマーとしては、フッ化ビニリデンが50質量
%以上、特に70質量%以上(上限値は97質量%程度
である)であるものが好ましい。これらの中でも、ポリ
フッ化ビニリデン(PVDF)、フッ化ビニリデンとヘ
キサフルオロプロピレンとの共重合体〔P(VDF−H
FP)〕、フッ化ビニリデンと塩化3フッ化エチレンと
の共重合体〔P(VDF−CTFE)〕が好ましい。
【0163】この場合、フッ素系ポリマーの重量平均分
子量は、500000以上、好ましくは500000〜
2000000、より好ましくは500000〜150
0000である。重量平均分子量が小さすぎると物理的
強度が著しく低下する場合がある。
【0164】以上のようにして得られる電極組成物(分
極性電極組成物)を集電体上に塗布することにより、本
発明の二次電池用電極又は分極性電極が得られる。得ら
れる本発明の二次電池用正極は、以下の方法で測定した
場合のインピーダンスが3.0Ω以下、好ましくは2.
0Ω以下である。得られる本発明の二次電池用負極は、
以下の方法で測定した場合のインピーダンスが150m
Ω以下、好ましくは80mΩ以下である。また、本発明
の分極性電極は、以下の方法で測定した場合のインピー
ダンスが200mΩ以下、好ましくは100mΩ以下で
ある。 《インピーダンスの測定方法》電極組成物(分極性電極
組成物)を厚さ20μmのアルミ箔上に、ドクターブレ
ードにより塗布した後、80℃で2時間乾燥、硬化し
て、供試電極を作成し、この電極をロールプレスするこ
とによって、電極板の厚さを100μmに調製する。得
られた電極を直径20mmに切り取り、同じく直径20
mmの銅板2枚に0.3MPaの圧力で挟み込み周波数
1kHzで交流インピーダンス測定を行う。
【0165】<二次電池>本発明の二次電池は、正極と負
極とセパレーターと電解質溶液とを含み、この場合、正
極及び負極のいずれか一方又は両方として本発明の二次
電池用電極を用いるものである。
【0166】なお、電解質溶液は、イオン導電性塩をこ
のイオン導電性塩を溶解することができる溶媒に溶解さ
せたものである。
【0167】上記イオン導電性塩としては、通常のリチ
ウム系電池に用いられているものであれば特に制限なく
使用することができ、例えばLiClO4、LiBF4
LiAsF6、LiPF6、LiSbF6、LiCF3SO
3、LiCF3COO、NaClO4、NaBF4、NaS
CN、KBF4、Mg(ClO42、Mg(BF42
(C494NBF4、(C254NBF4、(C49
4NClO4、LiN(CF3SO22、(C254NP
6等が挙げられ、これらの1種を単独で又は2種以上
を組み合わせて用いることができる。
【0168】上記イオン導電性塩を溶解することができ
る溶媒としては、例えばジブチルエーテル、1,2−ジ
メトキシエタン、1,2−エトキシメトキシエタン、メ
チルジグライム、メチルトリグライム、メチルテトラグ
ライム、エチルグライム、エチルジグライム、ブチルジ
グライム等、グリコールエーテル類(エチルセルソル
ブ、エチルカルビトール、ブチルセルソルブ、ブチルカ
ルビトールなど)等の鎖状エーテル類、テトラヒドロフ
ラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキ
ソラン、4,4−ジメチル−1,3−ジオキサン等の複
素環式エーテル、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラク
トン、δ−バレロラクトン、3−メチル−1,3−オキ
サゾリジン−2−オン、3−エチル−1,3−オキサゾ
リジン−2−オン等のブチロラクトン類、その他リチウ
ム系電池に一般に使用される溶剤である水、アルコール
溶剤(メタノール、エタノール、ブタノール、エチレン
グリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコ
ール、1,4−ブタンジオール、グリセリンなど)、ポ
リオキシアルキレンポリオール(ポリエチレンオキシ
ド、ポリプロピレンオキシド、ポリオキシエチレン・オ
キシプロピレングリコール、並びにこれらの2種以上の
併用)、アミド溶剤(N−メチルホルムアミド、N,N
−ジメチルホルムアミド、N−メチルアセトアミド、N
−メチルピロリジノンなど)、カーボネート溶剤(ジエ
チルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチ
ルカーボネート、プロピレンカーボネート、エチレンカ
ーボネート、スチレンカーボネート等)、イミダゾリジ
ノン溶剤(1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン
等)などが挙げられ、これらの溶媒の中から1種を単独
で又は2種以上を混合して用いることもできる。これら
の中でも特に非水溶媒であるプロピレンカーボネートな
どのカーボネート系溶剤が好ましい。なお、溶媒中のイ
オン導電性塩の濃度は0.5〜1.5mol/L程度で
ある。
【0169】セパレータ基材としては、特に制限されな
いが、例えばフッ素系ポリマー、ポリエチレンオキシ
ド、ポリプロピレンオキシド等のポリエーテル、ポリエ
チレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリアク
リロニトリル、ポリ塩化ビニリデン、ポリメチルメタク
リレート、ポリメチルアクリレート、ポリビニルアルコ
ール、ポリメタクリロニトリル、ポリビニルアセテー
ト、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンイミン、ポリ
ブタジエン、ポリスチレン、ポリイソプレン、ポリウレ
タン系高分子及びこれらの誘導体、セルロース、紙、不
織布から選ばれる1種を単独で又は2種以上を組み合せ
て用いることができる。
【0170】なお、セパレータ基材には、フィラーを添
加することもできる。このようなフィラーとしてはセパ
レータを構成するポリマーと共にマトリックスを形成
し、高分子との界面に電解質溶液を含浸し得る微細孔を
形成できるものであれば特に限定されず、無機、有機、
粒子形状、粒子径、密度、表面状態等の物性は特に問わ
ない。
【0171】二次電池の形状としては、フィルム状(ペ
ーパー型)のものが好適であるが、これに限られるもの
ではなく、ボタン型、コイン型、角型、積層型、或いは
スパイラル構造を有する筒型など種々の形状のものを用
いることができる。
【0172】本発明の二次電池は、ビデオカメラ、ノー
ト型パソコンや携帯端末等の主電源、メモリのバックア
ップ電源用途をはじめとして、パソコン等の瞬時停電対
策用電源、電気自動車又はハイブリッド自動車への応
用、太陽電池と併用したソーラー発電エネルギー貯蔵シ
ステム、電池と組み合せたロードレベリング電源等の様
々な用途に好適に用いることができるものである。
【0173】<電気二重層キャパシタ>本発明の電気二重
層キャパシタは、上記のようにして得られる一対の本発
明分極性電極間にセパレータを介在させ、電解質を充填
してなるものである。この場合、分極性電極として本発
明の分極性電極を用いるものである。
【0174】電解質溶液のイオン導電性塩としては、通
常電気二重層キャパシタに用いられるイオン導電性塩を
用いることができるが、特に一般式:R25262728
+又はR25262728+(但し、R25〜R28は互い
に同一又は異なってもよい炭素数1〜10のアルキル基
である)等で示される第4級オニウムカチオンと、BF
4 -、N(CF3SO22 -、PF6 -、ClO4 -等のアニオ
ンとを組み合せた塩が好ましい。
【0175】具体的には、(C254PBF4、(C3
74PBF4、(C494PBF4、(C6134
BF4、(C493CH3PBF4、(C253(Ph
−CH2)PBF4(Phはフェニル基を示す)、(C2
54PPF6、(C254PCF3SO3、(C25
4NBF4、(C254PN(CF3SO22、(C
49 4NBF4、(C6134NBF4、(C254
PF6、LiBF4、LiCF3SO3等が挙げられ、これ
らの1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いるこ
とができる。
【0176】上記イオン導電性塩を溶解することができ
る溶媒としては、ジブチルエーテル、1,2−ジメトキ
シエタン、1,2−エトキシメトキシエタン、メチルジ
グライム、メチルトリグライム、メチルテトラグライ
ム、エチルグライム、エチルジグライム、ブチルジグラ
イム等、グリコールエーテル類(エチルセルソルブ、エ
チルカルビトール、ブチルセルソルブ、ブチルカルビト
ール等)などの鎖状エーテル類、テトラヒドロフラン、
2−メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラ
ン、4,4−ジメチル−1,3−ジオキサン等の複素環
式エーテル、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクト
ン、δ−バレロラクトン、3−メチル−1,3−オキサ
ゾリジン−2−オン、3−エチル−1,3−オキサゾリ
ジン−2−オン等のブチロラクトン類、その他電気化学
素子に一般に使用される溶剤であるアミド溶剤(N−メ
チルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N
−メチルアセトアミド、N−メチルピロリジノン等)、
カーボネート溶剤(ジエチルカーボネート、ジメチルカ
ーボネート、エチルメチルカーボネート、プロピレンカ
ーボネート、エチレンカーボネート、スチレンカーボネ
ート等)、イミダゾリジノン溶剤(1,3−ジメチル−
2−イミダゾリジノン等)などが挙げられ、これらの溶
媒の中から1種を単独で又は2種以上を混合して用いる
こともできる。
【0177】この場合、本発明の電解質溶液の溶媒中の
イオン導電性塩の濃度は0.5〜3.0mol/L、好
ましくは0.7〜2.2mol/Lである。
【0178】セパレータとしては、通常電気二重層キャ
パシタ用のセパレータ基材として用いられているものを
使用することができる。例えばポリエチレン不織布、ポ
リプロピレン不織布、ポリエステル不織布、PTFE多
孔体フィルム、クラフト紙、レーヨン繊維・サイザル麻
繊維混抄シート、マニラ麻シート、ガラス繊維シート、
セルロース系電解紙、レーヨン繊維からなる抄紙、セル
ロースとガラス繊維の混抄紙、又はこれらを組み合せて
複数層に構成したものなどを使用することができる。
【0179】なお、セパレータとして、上記電気二重層
キャパシタ用分極性電極に用いたポリマーバインダーを
フィルム状に形成したものを用いることができる。これ
により、電極用ポリマーバインダーと組成が共通し、電
極−セパレータ間の界面を一体化制御できるので、更に
内部抵抗を下げることができるものである。
【0180】本発明の電気二重層キャパシタは、低イン
ピーダンスの分極性電極を使用することにより、高いパ
ワー密度とエネルギー密度を持つ。
【0181】なお、本発明の電気二重層キャパシタは、
パソコンや携帯端末等のメモリのバックアップ電源用途
をはじめとして、パソコン等の瞬時停電対策用電源、電
気自動車又はハイブリッド自動車への応用、太陽電池と
併用したソーラー発電エネルギー貯蔵システム、電池と
組み合せたロードレベリング電源等の様々な用途に好適
に用いることができるものである。
【0182】
【実施例】以下、合成例、実施例及び比較例を示し、本
発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限
されるものではない。
【0183】〔合成例1〕 不飽和ポリウレタン化合物
の合成 攪拌機、温度計及び冷却管を備えた反応器に、予め脱水
した水酸基価36.1のエチレンオキシド(EO)/プ
ロピレンオキシド(PO)ランダム共重合ジオール(但
し、EO/PO=7/3(モル比))870質量部と、
4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート107.
4質量部と、溶媒としてメチルエチルケトン100質量
部を仕込み、80℃で3時間攪拌、混合してイソシアネ
ート基末端のポリウレタンプレポリマーを得た。
【0184】その後、反応器ごと50℃に冷却し、ベン
ゾキノン0.3質量部、ジブチル錫ラウレート5質量
部、ヒドロキシエチルアクリレート16.3質量部、
1,4−ブタンジオール6.3質量部を加えて、50℃
で3時間反応させた後、減圧下でメチルエチルケトンを
除去し、不飽和ポリウレタン化合物を得た。得られた不
飽和ポリウレタン化合物についてGPCで重量平均分子
量を測定したところ、17300と6200の分布を有
することが認められた。
【0185】〔合成例2〕 セルロース誘導体の合成 8gのヒドロキシプロピルセルロース〔モル置換度(M
S)=4.65、日本曹達(株)製〕を400mLのア
クリロニトリルに懸濁させ、4質量%の水酸化ナトリウ
ム水溶液1mLを加えて30℃で4時間攪拌した。
【0186】上記の反応混合液を酢酸を用いて中和した
後、大量のメタノールに注加することでシアノエチル化
ヒドロキシプロピルセルロースを得た。
【0187】不純物を取り除くためにシアノエチル化ヒ
ドロキシプロピルセルロースをアセトンに溶解し、透析
膜チューブに充填し、イオン交換水を用いて透析精製を
行った。透析中に析出するシアノエチル化ヒドロキシプ
ロピルセルロースを採取し、乾燥した。
【0188】得られたシアノエチル化ヒドロキシプロピ
ルセルロースを元素分析に供したところN%が7.3質
量%であることが判明した。この値からヒドロキシプロ
ピルセルロース中の水酸基のシアノエチル基によるキャ
ップ率は94%であった。
【0189】〔合成例3〕 ポリグリシドール誘導体の
合成 フラスコ内にグリシドール濃度が4.2mol/Lとな
るように塩化メチレンを溶媒として仕込み、反応温度を
−10℃にセットした。
【0190】触媒(反応開始剤)としてトリフルオロボ
レート・ジエチルエーテレート(BF3・OEt2)を
1.2×10-2mol/Lになるように添加して、窒素
ガス気流下、3時間攪拌しながら反応させた。反応終了
後、メタノールを添加して反応を停止させた。その後、
メタノールと塩化メチレンを減圧下で蒸留除去した。
【0191】得られた粗製ポリマーを水に溶解して炭酸
水素ナトリウムで中和した後、溶液をイオン交換樹脂
(商品名:アンバーライト IRC−76;オルガノ株
式会社製)を充填したカラムを通過させた。カラム通過
後の溶液を5Cの濾紙で濾別し、濾液を減圧下で蒸留
し、乾燥した。
【0192】得られた精製ポリグリシドールを0.1M
食塩水を移動相とするゲル濾過クロマトグラフィー(G
PC)で分析し、ポリエチレングリコール換算の重量平
均分子量を測定したところ6250であった。また、広
角エックス線回折により結晶性を評価したところ非晶質
であり、室温での状態は軟質ペースト固体であった。
【0193】得られたポリグリシドール3質量部をジオ
キサン20質量部とアクリロニトリル14質量部に混合
した。この混合溶液に水酸化ナトリウム0.16質量部
を1質量部の水に溶解した水酸化ナトリウム溶液を添加
して、25℃で10時間攪拌した。反応終了後、混合液
に20質量部の水を加え、次いでイオン交換樹脂(商品
名:アンバーライト IRC−76;オルガノ株式会社
製)を用いて中和した。イオン交換樹脂を濾別した後、
溶液に50質量部のアセトンを加え、不溶部分を濾別し
た。濾過した溶液を減圧濃縮し、粗製シアノエチル化ポ
リグリシドールを得た。この粗製シアノエチル化ポリグ
リシドールをアセトンに溶解し、5Aの濾紙で濾過した
後、水に沈殿させて析出した成分を集めた。このアセト
ン溶解、水に沈殿という操作を2回繰り返した後、50
℃で減圧乾燥して精製シアノエチル化ポリグリシドール
を得た。
【0194】得られた精製シアノエチル化ポリグリシド
ールの赤外吸収スペクトルを測定したところ、水酸基の
吸収は観察されず、総ての水酸基がシアノエチル基で置
換されていることがわかった。また、広角エックス線回
折により結晶性を評価したところ、室温で非晶質であっ
た。更に、室温での状態は軟性ペースト固体であった。
【0195】〔合成例4〕 ポリビニルアルコール誘導
体の合成 撹拌羽根を装着した反応容器にポリビニルアルコール
(平均重合度500,ビニルアルコール分率=98%以
上)10質量部とアセトン70質量部を仕込み、撹拌下
で水酸化ナトリウム1.81質量部を水2.5質量部に
溶解した水溶液を徐々に加え、室温で1時間撹拌した。
この溶液にグリシドール67質量部をアセトン100質
量部に溶かした溶液を3時間かけて徐々に添加し、50
℃で8時間撹拌、反応させた。反応終了後、撹拌を止め
るとポリマーが沈降してくるので、その沈降物を集めて
水400質量部に溶解し、酢酸で中和した後、透析精製
し、溶液を凍結乾燥してジヒドロキシプロピル化ポリビ
ニルアルコールを得た。収量は22.50質量部であっ
た。
【0196】得られたPVAポリマー3質量部をジオキ
サン20質量部とアクリロニトリル14質量部に混合し
た。この混合溶液に水酸化ナトリウム0.16質量部を
1質量部の水に溶解した水酸化ナトリウム水溶液を加え
て、25℃で10時間撹拌した。次に、イオン交換樹脂
(商品名;アンバーライト IRC−76,オルガノ株
式会社製)を用いて中和した。イオン交換樹脂を濾別し
た後、溶液に50質量部のアセトンを加えて不溶部を濾
別した。アセトン溶液を透析膜チューブに入れ、流水で
透析した。透析膜チューブ内に沈殿するポリマーを集め
て、再びアセトンに溶解して濾過し、アセトンを蒸発さ
せてシアノエチル化された合成例1のPVAポリマー誘
導体を得た。得られたポリマー誘導体は、赤外吸収スペ
クトルにおける水酸基の吸収は確認できず、水酸基が完
全にシアノエチル基で封鎖されている(封鎖率100
%)ことが確認できた。
【0197】〔合成例5〕 熱可塑性ポリウレタン樹脂 攪拌機、温度計及び冷却管を備えた反応器に、予め加熱
脱水したポリカプロラクトンジオール(プラクセル22
0N、ダイセル化学工業(株)製)64.34質量部
と、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート2
8.57質量部とを仕込み、窒素気流下、120℃で2
時間攪拌、混合した後、1,4−ブタンジオール7.0
9質量部を加えて、同様に窒素気流下、120℃にて反
応させた。反応が進行し、反応物がゴム状になった時点
で反応を停止した。その後、反応物を反応器から取り出
し、100℃で12時間加熱し、赤外線吸収スペクトル
でイソシアネート基の吸収ピークが消滅したのを確認し
て加熱をやめ、固体状のポリウレタン樹脂を得た。
【0198】得られたポリウレタン樹脂の重量平均分子
量(Mw)は1.71×105であった。このポリウレ
タン樹脂を炭酸エチレン/炭酸プロピレン=1/1(容
量比)の混合溶液1リットルに支持塩として1モルのL
iPF6を溶解した電解質溶液に20℃で24時間浸漬
することにより求めた膨潤率は400%であった。
【0199】〔実施例1〕 正極活物質混合粉体及び正
極の製造(1) 正極活物質として平均粒径5μmのLiCoO2 97
質量部と、導電性粉末物質として平均粒径42nmのデ
ンカブラック3質量部とを混合容器に取り、遊星型混合
機(クラボウ製マゼルスターKK−102N)を用いて
公転、自転共に約1000rpmで5分間を3回、乾式
混合を行い正極活物質混合粉体を得た。この正極活物質
混合粉体88質量部と、合成例1の不飽和ポリウレタン
化合物8質量部、メトキシジエチレングリコールモノメ
タクリレート4質量部、N―メチル−2−ピロリドン3
0質量部、アゾビスイソブチロニトリル0.1質量部と
を混合容器に取り、遊星型混合機(クラボウ製マゼルス
ターKK−102N)を用いて公転、自転共に約100
0rpmで5分間、公転約1000rpm、自転270
rpmで1分間のセットを3セット、湿式混合と脱泡を
行いペースト状の正極用バインダー組成物を得た。この
正極用バインダー組成物をアルミ箔上にドクターブレー
ドにより塗布した後、80℃で2時間乾燥、硬化して、
正極を作成した。この正極をロールプレスすることによ
って、厚さ100μmの実施例1の正極が得られた。ま
た、その時の正極の密度は、3.0g/cm3であっ
た。得られた電極を直径20mmに切り取り、同じく直
径20mmの銅板2枚に0.3MPaの圧力で挟み込
み、周波数1kHzで交流インピーダンス測定を行った
結果、この正極のインピーダンスは、2.5Ωであっ
た。
【0200】〔実施例2〕 正極活物質混合粉体及び正
極の製造(2) 正極活物質として平均粒径5μmのLiCoO2 97
質量部と、導電性粉末物質として平均粒径42nmのデ
ンカブラック3質量部とを混合容器に取り、遊星型混合
機(クラボウ製マゼルスターKK−102N)を用いて
公転、自転共に約1000rpmで5分間を3回、乾式
混合を行い正極活物質混合粉体を得た。この正極活物質
混合粉体88質量部と、合成例1の不飽和ポリウレタン
化合物6質量部、メトキシジエチレングリコールモノメ
タクリレート3質量部、合成例2のセルロース誘導体3
質量部、N−メチル−2−ピロリドン30質量部、アゾ
ビスイソブチロニトリル0.1質量部とを混合容器に取
り、遊星型混合機(クラボウ製マゼルスターKK−10
2N)を用いて公転、自転共に約1000rpmで5分
間、公転約1000rpm、自転270rpmで1分間
のセットを3セット、湿式混合と脱泡を行いペースト状
の正極用バインダー組成物を得た。この正極用バインダ
ー組成物をアルミ箔上に、ドクターブレードにより塗布
した後、80℃で2時間乾燥、硬化して、正極を作成し
た。この正極をロールプレスすることによって、厚さ1
00μmの実施例1の正極が得られた。また、その時の
正極の密度は、3.0g/cm3であった。得られた電
極を直径20mmに切り取り、同じく直径20mmの銅
板2枚に0.3MPaの圧力で挟み込み、周波数1kH
zで交流インピーダンス測定を行った結果、この正極の
インピーダンスは、2.3Ωであった。
【0201】〔実施例3〕 正極活物質混合粉体及び正
極の製造(3) 実施例2において合成例2のセルロース誘導体の代わり
に合成例3のポリグリシドール誘導体を用いる以外は実
施例2と同様にして正極用バインダー組成物を作成し、
同様に乾燥、硬化させて正極を得た。この正極をロール
プレスすることによって、厚さ100μmの正極が得ら
れた。また、その時の正極の密度は、3.0g/cm3
であった。得られた電極を直径20mmに切り取り、同
じく直径20mmの銅板2枚に0.3MPaの圧力で挟
み込み、周波数1kHzで交流インピーダンス測定を行
った結果、この正極のインピーダンスは、2.4Ωであ
った。
【0202】〔実施例4〕 正極活物質混合粉体及び正
極の製造(4) 実施例2において合成例2のセルロース誘導体の代わり
に合成例4のポリビニルアルコール誘導体を用いる以外
は実施例2と同様にして正極用バインダー組成物を作成
し、同様に乾燥、硬化させて正極を得た。この正極をロ
ールプレスすることによって、厚さ100μmの正極が
得られた。また、その時の正極の密度は、3.0g/c
3であった。得られた電極を直径20mmに切り取
り、同じく直径20mmの銅板2枚に0.3MPaの圧
力で挟み込み、周波数1kHzで交流インピーダンス測
定を行った結果、この正極のインピーダンスは、2.4
Ωであった。
【0203】〔実施例5〕 正極活物質混合粉体及び正
極の製造(5) 正極活物質として平均粒径5μmのLiCoO2 97
質量部と、導電性粉末物質として平均粒径42nmのデ
ンカブラック3質量部とを混合容器に取り、遊星型混合
機(クラボウ製マゼルスターKK−102N)を用いて
公転、自転共に約1000rpmで5分間を3回、乾式
混合を行い正極活物質混合粉体を得た。この正極活物質
混合粉体97質量部と、合成例5の熱可塑性ポリウレタ
ン系樹脂が7質量%溶解したN−メチル−2−ピロリド
ン溶液42.9質量部とを混合容器に取り、遊星型混合
機(クラボウ製マゼルスターKK−102N)を用いて
公転、自転共に約1000rpmで5分間、公転約10
00rpm、自転270rpmで1分間のセットを3セ
ット、湿式混合と脱泡を行いペースト状の正極用バイン
ダー組成物を得た。この正極用バインダー組成物をアル
ミ箔上に、ドクターブレードにより塗布した後、80℃
で2時間乾燥、硬化して、正極を作成した。この正極を
ロールプレスすることによって、厚さ100μmの実施
例1の正極が得られた。また、その時の正極の密度は、
3.0g/cm3であった。得られた電極を直径20m
mに切り取り、同じく直径20mmの銅板2枚に0.3
MPaの圧力で挟み込み、周波数1kHzで交流インピ
ーダンス測定を行った結果、この正極のインピーダンス
は、1.9Ωであった。
【0204】〔実施例6〕 正極活物質混合粉体及び正
極の製造(6) 正極活物質として平均粒径5μmのLiCoO2 97
質量部と、導電性粉末物質として平均粒径42nmのデ
ンカブラック3質量部とを混合容器に取り、遊星型混合
機(クラボウ製マゼルスターKK−102N)を用いて
公転、自転共に約1000rpmで5分間を3回、乾式
混合を行い正極活物質混合粉体を得た。この正極活物質
混合粉体97質量部と、ポリフッ化ビニリデンが10質
量%溶解したN−メチル−2−ピロリドン溶液30質量
部とを混合容器に取り、遊星型混合機(クラボウ製マゼ
ルスターKK−102N)を用いて公転、自転共に約1
000rpmで5分間、公転約1000rpm、自転2
70rpmで1分間のセットを3セット、湿式混合と脱
泡を行いペースト状の正極用バインダー組成物を得た。
この正極用バインダー組成物をアルミ箔上に、ドクター
ブレードにより塗布した後、80℃で2時間乾燥、硬化
して、正極を作成した。この正極をロールプレスするこ
とによって、厚さ100μmの実施例1の正極が得られ
た。また、その時の正極の密度は、3.0g/cm3
あった。得られた電極を直径20mmに切り取り、同じ
く直径20mmの銅板2枚に0.3MPaの圧力で挟み
込み、周波数1kHzで交流インピーダンス測定を行っ
た結果、この正極のインピーダンスは、2.3Ωであっ
た。
【0205】〔比較例1〕 正極活物質混合粉体及び正
極の製造(7) 実施例5において遊星型混合機を用いる代わりにプロペ
ラ攪拌機を用い、200rpmで2時間混合する以外は
実施例5と同様にして正極用バインダー組成物を作成
し、同様に乾燥させて正極を得た。この正極をロールプ
レスすることによって、厚さ100μmの比較例1の正
極が得られた。また、その時の正極の密度は、3.0g
/cm3であった。得られた電極を直径20mmに切り
取り、同じく直径20mmの銅板2枚に0.3MPaの
圧力で挟み込み、周波数1kHzで交流インピーダンス
測定を行った結果、この正極のインピーダンスは、3.
2Ωであった。
【0206】〔実施例7〕 負極活物質混合粉体及び負
極の製造(1) 負極活物質として平均粒径6μmのMCMB(MCMB
6−28;大阪ガスケミカル(株)製)98質量部と、
導電性粉末物質として平均粒径42nmのデンカブラッ
クを2質量部とを混合容器に取り、遊星型混合機(クラ
ボウ製マゼルスターKK−102N)を用いて公転、自
転共に約1000rpmで5分間を3回、乾式混合を行
い負極活物質混合粉体を得た。この負極活物質混合粉体
98質量部と、ポリフッ化ビニリデンを2質量%溶解し
たN−メチル−2−ピロリドン溶液100質量部とを混
合容器に取り、遊星型混合機(クラボウ製マゼルスター
KK−102N)を用いて公転、自転共に約1000r
pmで5分間、公転約1000rpm、自転270rp
mで1分間のセットを3セット、湿式混合と脱泡を行い
ペースト状の正極用バインダー組成物を得た。この負極
用バインダー組成物を銅箔上に、ドクターブレードによ
り塗布した後、80℃で2時間乾燥して、負極を作成し
た。この負極をロールプレスすることによって、厚さ1
00μmの負極が得られた。また、その時の負極の密度
は1.5g/cm3であった。得られた電極を直径20
mmに切り取り、同じく直径20mmの銅板2枚に0.
3MPaの圧力で挟み込み、周波数1kHzで交流イン
ピーダンス測定を行った結果、この正極のインピーダン
スは、30mΩであった。
【0207】〔実施例8〕 二次電池(1) 実施例6の正極と実施例7の負極とを用いて、セパレー
タ基材(PP/PE/PPの三層構造膜)を正負極間に
介在させて、この電池構造体をアルミニウムラミネート
外装袋に挿着した後、ラミネート外装袋内部を減圧し、
ラミネート材と電池構造体とを密着させた後、ニードル
で通した穴から炭酸エチレン/炭酸ジエチル=1/1
(容量比)1Lに支持塩として1モルのLiPF6を溶
解した電解液を注液し、ラミネートを封止して、図3に
示したラミネート型二次電池を作成した。なお、図3中
1は正極集電体、2は負極集電体、3は正極、4は負
極、5はセパレータ、6はタブ、7はラミネート外装袋
をそれぞれ示す。
【0208】〔実施例9〕 電気二重層キャパシタ用炭
素材料混合粉体及び分極性電極の製造(1) 活性炭(MSP20、平均粒径8μm、関西熱化学
(株)製)92質量部と、導電性粉末物質として平均粒
径30nmのケッチェンブラック8質量部とを混合容器
に取り、遊星型混合機(クラボウ製マゼルスターKK−
102N)を用いて公転、自転共に約1000rpmで
5分間を3回、乾式混合を行い炭素材料混合粉体を得
た。この炭素材料混合粉体88質量部と、合成例1の不
飽和ポリウレタン化合物8質量部、メトキシジエチレン
グリコールモノメタクリレート4質量部、N―メチル―
2−ピロリドン70質量部、アゾビスイソブチロニトリ
ル0.1質量部とを混合容器に取り、遊星型混合機(ク
ラボウ製マゼルスターKK−102N)を用いて公転、
自転共に約1000rpmで5分間、公転約1000r
pm、自転270rpmで1分間のセットを3セット、
湿式混合と脱泡を行いペースト状の分極性電極用バイン
ダー組成物を得た。この分極性電極用バインダー組成物
をアルミ箔上に、ドクターブレードにより塗布した後、
80℃で2時間乾燥後、硬化して、分極性電極を作成し
た。この分極性電極をロールプレスすることによって、
厚さ100μmの分極性電極が得られた。また、その時
の分極性電極の密度は、0.6g/cm3であった。得
られた電極を直径20mmに切り取り、同じく直径20
mmの銅板2枚に0.3MPaの圧力で挟み込み、周波
数1kHzで交流インピーダンス測定を行った結果、こ
の分極性電極のインピーダンスは、140mΩであっ
た。
【0209】〔実施例10〕電気二重層キャパシタ用炭
素材料混合粉体及び分極性電極の製造(2) 活性炭(MSP20、平均粒径8μm、関西熱化学
(株)製)92質量部と、導電性粉末物質として平均粒
径30nmのケッチェンブラック8質量部とを混合容器
に取り、遊星型混合機(クラボウ製マゼルスターKK−
102N)を用いて公転、自転共に約1000rpmで
5分間を3回、乾式混合を行い炭素材料混合粉体を得
た。この炭素材料混合粉体88質量部と、合成例1の不
飽和ポリウレタン化合物6質量部、メトキシジエチレン
グリコールモノメタクリレート3質量部、合成例2のセ
ルロース誘導体3質量部、N―メチル―2−ピロリドン
70質量部、アゾビスイソブチロニトリル0.1質量部
とを混合容器に取り、遊星型混合機(クラボウ製マゼル
スターKK−102N)を用いて公転、自転共に約10
00rpmで5分間、公転約1000rpm、自転27
0rpmで1分間のセットを3セット、湿式混合と脱泡
を行いペースト状の分極性電極用バインダー組成物を得
た。この分極性電極用バインダー組成物をアルミ箔上
に、ドクターブレードにより塗布した後、80℃で2時
間乾燥後、硬化して、分極性電極を作成した。この分極
性電極をロールプレスすることによって、厚さ100μ
mの分極性電極が得られた。また、その時の分極性電極
の密度は0.6g/cm3であった。得られた電極を直
径20mmに切り取り、同じく直径20mmの銅板2枚
に0.3MPaの圧力で挟み込み、周波数1kHzで交
流インピーダンス測定を行った結果、この分極性電極の
インピーダンスは、110mΩであった。
【0210】〔実施例11〕 電気二重層キャパシタ用
炭素材料混合粉体及び分極性電極の製造(3) 実施例10において合成例2のセルロース誘導体の代わ
りに合成例3のポリグリシドール誘導体を用いる以外は
実施例10と同様にして分極性電極用バインダー組成物
を作成し、同様に乾燥、硬化させて分極性電極を得た。
この分極性電極をロールプレスすることによって、厚さ
100μmの分極性電極が得られた。また、その時の分
極性電極の密度は0.6g/cm3であった。得られた
電極を直径20mmに切り取り、同じく直径20mmの
銅板2枚に0.3MPaの圧力で挟み込み、周波数1k
Hzで交流インピーダンス測定を行った結果、この分極
性電極のインピーダンスは、120mΩであった。
【0211】〔実施例12〕 電気二重層キャパシタ用
炭素材料混合粉体及び分極性電極の製造(4) 実施例10において合成例2のセルロース誘導体の代わ
りに合成例4のポリビニルアルコール誘導体を用いる以
外は実施例10と同様にして分極性電極用バインダー組
成物を作成し、同様に乾燥、硬化させて分極性電極を得
た。この分極性電極をロールプレスすることによって、
厚さ100μmの分極性電極が得られた。また、その時
の分極性電極の密度は、0.6g/cm3であった。得
られた電極を直径20mmに切り取り、同じく直径20
mmの銅板2枚に0.3MPaの圧力で挟み込み、周波
数1kHzで交流インピーダンス測定を行った結果、こ
の分極性電極のインピーダンスは、120mΩであっ
た。
【0212】〔実施例13〕 電気二重層キャパシタ用
炭素材料混合粉体及び分極性電極の製造(5) 活性炭(MSP20、平均粒径20μm、関西熱化学
(株)製)92質量部と、導電性粉末物質として平均粒
径30nmのケッチェンブラック8質量部とを混合容器
に取り、遊星型混合機(クラボウ製マゼルスターKK−
102N)を用いて公転、自転共に約1000rpmで
5分間を3回、乾式混合を行い炭素材料混合粉体を得
た。この炭素材料混合粉体95質量部と、合成例5の熱
可塑性ポリウレタン樹脂が5質量%溶解したN−メチル
−2−ピロリドン溶液100質量部とを混合容器に取
り、遊星型混合機(クラボウ製マゼルスターKK−10
2N)を用いて公転、自転共に約1000rpmで5分
間、公転約1000rpm、自転270rpmで1分間
のセットを3セット、湿式混合と脱泡を行いペースト状
の分極性電極用バインダー組成物を得た。この分極性電
極用バインダー組成物をアルミ箔上に、ドクターブレー
ドにより塗布した後、80℃で2時間乾燥して、分極性
電極を作成した。この分極性電極をロールプレスするこ
とによって、厚さ100μmの分極性電極が得られた。
また、その時の分極性電極の密度は、0.6g/cm3
であった。得られた電極を直径20mmに切り取り、同
じく直径20mmの銅板2枚に0.3MPaの圧力で挟
み込み、周波数1kHzで交流インピーダンス測定を行
った結果、この分極性電極のインピーダンスは、50m
Ωであった。
【0213】〔実施例14〕 電気二重層キャパシタ用
炭素材料混合粉体及び分極性電極の製造(6) <活性炭の製造>石油の分解残渣油を熱処理して得たメト
ラー軟化点285℃のメソフェーズピッチを幅2mmの
スリット中に直径0.2mmの紡糸孔を一列に1000
個有する口金を用いてメルトブロー紡糸してピッチ繊維
を製造した。
【0214】この紡出されたピッチ繊維を捕集部分が3
5メッシュのステンレス製金網で構成されたベルトの背
面から吸引してベルト上に捕集した。得られたピッチ繊
維のマット状物を空気中で平均昇温速度4℃/分で不融
化処理を行い不融化繊維を得た。この不融化繊維を、窒
素ガス中で700℃で炭化処理を行った後、高速回転ミ
ルで平均粒径25μmになるように粉砕(ミルド化)し
た。
【0215】この炭素繊維ミルドに質量比で2〜4倍の
水酸化カリウムを加え、均一に混合し、700℃で2〜
4時間、窒素雰囲気下でアルカリ賦活処理を行った。次
いで、常温まで冷却した後、反応物をイソプロピルアル
コール中に投入し、中性になるまで水洗し、乾燥した。
【0216】その後、乾燥した炭素質材料をボールミル
で粉砕して、累積平均粒径が2.4μmの活性炭を製造
した。この活性炭の10Å以上の細孔の容積が70%で
あり、BET比表面積は90m2/gであった。
【0217】<分極性電極の作成>実施例13において活
性炭(MSP20)の代わりに上記活性炭を用いる以外
は実施例13と同様にして分極性電極用バインダー組成
物を作成し、同様に乾燥、硬化させて分極性電極を得
た。この分極性電極をロールプレスすることによって、
厚さ100μmの分極性電極が得られた。また、その時
の分極性電極の密度は、1.0g/cm3であった。得
られた電極を直径20mmに切り取り、同じく直径20
mmの銅板2枚に0.3MPaの圧力で挟み込み、周波
数1kHzで交流インピーダンス測定を行った結果、こ
の分極性電極のインピーダンスは、25mΩであった。
この分極性電極のSEM写真を図−1に示す。
【0218】〔実施例15〕 電気二重層キャパシタ用
炭素材料混合粉体及び分極性電極の製造(7) 実施例14において合成例5の熱可塑性ポリウレタン樹
脂の代わりにポリフッ化ビニリデンを用いる以外は実施
例14と同様にして分極性電極用バインダー組成物を作
成し、同様に乾燥させて分極性電極を得た。この分極性
電極をロールプレスすることによって、厚さ100μm
の分極性電極が得られた。また、その時の分極性電極の
密度は、1.0g/cm3であった。得られた電極を直
径20mmに切り取り、同じく直径20mmの銅板2枚
に0.3MPaの圧力で挟み込み、周波数1kHzで交
流インピーダンス測定を行った結果、この分極性電極の
インピーダンスは、30mΩであった。
【0219】〔比較例2〕 電気二重層キャパシタ用炭
素材料混合粉体及び分極性電極の製造(8) 実施例14において遊星型混合機を用いる変わりにプロ
ペラ攪拌機を用い、200rpmで2時間混合する以外
は実施例14と同様にして分極性電極用バインダー組成
物を作成し、同様に乾燥させて分極性電極を得た。この
分極性電極をロールプレスすることによって、厚さ10
0μmの分極性電極が得られた。また、その時の分極性
電極の密度は、1.0g/cm3であった。得られた電
極を直径20mmに切り取り、同じく直径20mmの銅
板2枚に0.3MPaの圧力で挟み込み、周波数1kH
zで交流インピーダンス測定を行った結果、この分極性
電極のインピーダンスは、600mΩであった。この分
極性電極のSEM写真を図−2に示す。
【0220】〔実施例16〕 電気二重層キャパシタ
(1) 実施例14の分極性電極を用いて、セパレータ基材(ポ
リテトラフルオロエチレン)を一対の分極性電極間に介
在させて、この電極構造体をアルミニウムラミネート外
装袋に挿着した後、ラミネート外装袋内部を減圧し、ラ
ミネート材と電極構造体とを密着させた後、ニードルで
通した穴からテトラエチルアンモニウムテトラフルオロ
ボレートを1mol/kg溶解した炭酸プロピレン電解
液を注液し、ラミネートを封止することにより、図3に
示したラミネート型電気二重層キャパシタを作成した。
【0221】
【発明の効果】本発明によれば、電極のインピーダンス
を低くし得、高容量、高電流で作動でき、高いレート特
性を有し、特にリチウム二次電池及びリチウムイオン二
次電池などとして好適な二次電池を得ることができる。
【0222】また、本発明によれば、インピーダンスが
低いため、取り出し電流が大きく、高容量な電気二重層
キャパシタを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例14で製造した炭素材料混合粉体のSE
M写真である。
【図2】比較例2で製造した炭素材料混合粉体のSEM
写真である。
【図3】本発明のラミネート型二次電池又は電気二重層
キャパシタを示した断面図である。
【符号の説明】
1 正極集電体 2 負極集電体 3 正極 4 負極 5 セパレータ 6 タブ 7 ラミネート外装袋
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 浩 千葉県千葉市緑区大野台1−2−3 日清 紡績株式会社研究開発センター内 (72)発明者 圓尾 龍哉 千葉県千葉市緑区大野台1−2−3 日清 紡績株式会社研究開発センター内 (72)発明者 皆見 重徳 千葉県千葉市緑区大野台1−2−3 日清 紡績株式会社研究開発センター内 Fターム(参考) 5H029 AJ02 AJ03 AK02 AK03 AL06 AL07 AL08 AM03 AM04 DJ08 DJ16 EJ04 HJ02 HJ05 5H050 AA02 AA08 BA05 BA16 BA17 CA07 CB07 CB08 DA10 EA08 EA10 HA02 HA05

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平均粒径が1〜100μmの電池用活物
    質の周囲に、平均粒径が10nm〜10μmで、上記活
    物質より平均粒径の小さい導電性粉末物質が付着してな
    ることを特徴とする電池用活物質混合粉体。
  2. 【請求項2】 電池用活物質と導電性粉末物質とを混合
    容器に収容し、この混合容器を自転かつ公転させながら
    乾式混合して得られることを特徴とする電池用活物質混
    合粉体。
  3. 【請求項3】 電池用活物質100質量部に対して導電
    性粉末物質を0.1〜20質量部添加した請求項2記載
    の電池用活物質混合粉体。
  4. 【請求項4】 平均粒径が1〜100μmの電池用活物
    質の周囲に、平均粒径が10nm〜10μmで、上記活
    物質より平均粒径の小さい導電性粉末物質が付着してな
    る請求項2又は3記載の電池用活物質混合粉体。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至4のいずれか1項記載の電
    池用活物質混合粉体をバインダーポリマーと自転かつ公
    転する混合容器中で湿式混合して得られることを特徴と
    する電極組成物。
  6. 【請求項6】 バインダーポリマーが、(A)分子中に
    少なくとも1個の(メタ)アクリロイル基とヒドロキシ
    ル基とを有する不飽和アルコールと、(B)下記一般式
    (1)で示されるポリオール化合物と、(C)ポリイソ
    シアネート化合物と、必要に応じて(D)鎖延長剤とを
    反応させてなる不飽和ポリウレタン化合物である請求項
    5記載の電極組成物。 HO−〔(R1h−(Y)I−(R2jq−OH …(1) 〔式中、R1及びR2は同一又は異種のアミノ基、ニトロ
    基、カルボニル基又はエーテル基を含有していてもよい
    炭素数1〜10の二価炭化水素基を示し、Yは−COO
    −、−OCOO−、−NR3CO−(R3は水素原子又は
    炭素数1〜4のアルキル基を示す)、−O−又はアリー
    レン基を示し、h,i,jはそれぞれ0又は1〜10、
    qは1以上の整数を示す。〕
  7. 【請求項7】 バインダーポリマーが相互侵入網目構造
    又は半相互侵入網目構造を有する高分子材料である請求
    項5記載の電極組成物。
  8. 【請求項8】 相互侵入網目構造又は半相互侵入網目構
    造を有する高分子材料が、ヒドロキシアルキル多糖類誘
    導体、ポリビニルアルコール誘導体、又はポリグリシド
    ール誘導体と、架橋可能な官能基を有する化合物とを含
    み、該架橋可能な官能基を有する化合物の一部若しくは
    全部が請求項6記載の不飽和ポリウレタン化合物である
    請求項7記載の電極組成物。
  9. 【請求項9】 バインダーポリマーが下記一般式(2)
    で表わされる単位を含む熱可塑性樹脂である請求項5記
    載の電極組成物。 【化1】 (式中、rは3〜5、sは5以上の整数を示す。)
  10. 【請求項10】 バインダーポリマーがフッ素系高分子
    材料である請求項5記載の電極組成物。
  11. 【請求項11】 請求項5乃至10のいずれか1項記載
    の電極組成物を集電体上に塗布してなることを特徴とす
    る二次電池用電極。
  12. 【請求項12】 請求項11記載の二次電池用電極と、
    電解質とを含むことを特徴とする二次電池。
  13. 【請求項13】 平均粒径が0.1〜100μmの電気
    二重層キャパシタ用炭素材料の周囲に、平均粒径が10
    nm〜10μmで、上記炭素材料より平均粒径の小さい
    導電性粉末物質が付着してなることを特徴とする電気二
    重層キャパシタ用炭素材料混合粉体。
  14. 【請求項14】 電気二重層キャパシタ用炭素材料と導
    電性粉末物質とを混合容器に収容し、この混合容器を自
    転かつ公転させながら乾式混合して得られることを特徴
    とする電気二重層キャパシタ用炭素材料混合粉体。
  15. 【請求項15】 電気二重層キャパシタ用炭素材料10
    0質量部に対して導電性粉末物質を0.1〜20質量部
    添加した請求項14記載の電気二重層キャパシタ用炭素
    材料混合粉体。
  16. 【請求項16】 平均粒径が0.1〜100μmの電気
    二重層キャパシタ用炭素材料の周囲に平均粒径10nm
    〜10μmで、上記炭素材料より平均粒径の小さい導電
    性粉末物質が付着してなる請求項14又は15記載の電
    気二重層キャパシタ用炭素材料混合粉体。
  17. 【請求項17】 電気二重層キャパシタ用炭素材料の充
    填密度が1.0g/cm3以下であり、かつ平均粒径が
    0.1〜100μmである請求項13乃至16のいずれ
    か1項記載の電気二重層キャパシタ用炭素材料混合粉
    体。
  18. 【請求項18】 電気二重層キャパシタ用炭素材料が、
    メソフェーズピッチ系炭素材料、PAN系炭素材料、気
    相成長系炭素材料、レーヨン系炭素材料又はピッチ系炭
    素材料をアルカリ金属化合物を用いてアルカリ賦活した
    後、粉砕して得られる活性炭である請求項13乃至17
    のいずれか1項記載の電気二重層キャパシタ用炭素材料
    混合粉体。
  19. 【請求項19】 請求項13乃至18のいずれか1項記
    載の電気二重層キャパシタ用炭素材料混合粉体をバイン
    ダーポリマーと自転かつ公転する混合容器中で湿式混合
    して得られることを特徴とする分極性電極組成物。
  20. 【請求項20】 バインダーポリマーが、(A)分子中
    に少なくとも1個の(メタ)アクリロイル基とヒドロキ
    シル基とを有する不飽和アルコールと、(B)下記一般
    式(1)で示されるポリオール化合物と、(C)ポリイ
    ソシアネート化合物と、必要に応じて(D)鎖延長剤と
    を反応させてなる不飽和ポリウレタン化合物である請求
    項19記載の分極性電極組成物。 HO−〔(R1h−(Y)I−(R2jq−OH …(1) 〔式中、R1及びR2は同一又は異種のアミノ基、ニトロ
    基、カルボニル基又はエーテル基を含有していてもよい
    炭素数1〜10の二価炭化水素基を示し、Yは−COO
    −、−OCOO−、−NR3CO−(R3は水素原子又は
    炭素数1〜4のアルキル基を示す)、−O−又はアリー
    レン基を示し、h,i,jはそれぞれ0又は1〜10、
    qは1以上の整数を示す。〕
  21. 【請求項21】 バインダーポリマーが相互侵入網目構
    造又は半相互侵入網目構造を有する高分子材料である請
    求項19記載の分極性電極組成物。
  22. 【請求項22】 相互侵入網目構造又は半相互侵入網目
    構造を有する高分子材料が、ヒドロキシアルキル多糖類
    誘導体、ポリビニルアルコール誘導体、又はポリグリシ
    ドール誘導体と、架橋可能な官能基を有する化合物とを
    含み、該架橋可能な官能基を有する化合物の一部若しく
    は全部が請求項20記載の不飽和ポリウレタン化合物で
    ある請求項21記載の分極性電極組成物。
  23. 【請求項23】 バインダーポリマーが下記一般式
    (2)で表わされる単位を含む熱可塑性樹脂である請求
    項19記載の分極性電極組成物。 【化2】 (式中、rは3〜5、sは5以上の整数を示す。)
  24. 【請求項24】 バインダーポリマーがフッ素系高分子
    材料である請求項19記載の分極性電極組成物。
  25. 【請求項25】 請求項19乃至24のいずれか1項記
    載の分極性電極組成物を集電体上に塗布してなることを
    特徴とする電気二重層キャパシタ用分極性電極。
  26. 【請求項26】 請求項25記載の分極性電極と、電解
    質とを含むことを特徴とする電気二重層キャパシタ。
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