JP2007180250A - Electrode paint, and electrode and electrochemical device formed by using same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気二重層キャパシタ、リチウムイオン二次電池などの電気化学素子の作製に用いる電極塗料、並びに、これを用いて形成された電極及び電気化学素子に関する。 The present invention relates to an electrode paint used for manufacturing an electrochemical element such as an electric double layer capacitor and a lithium ion secondary battery, and an electrode and an electrochemical element formed using the same.
電気二重層キャパシタ、リチウムイオン二次電池などの電気化学素子は、携帯電話、ノートパソコンやPDA等に広く使用されている。特に、電気二重層キャパシタは、二次電池のように電気化学反応を利用するのではなく、電極の電気二重層に電荷を蓄積するものであることから、極めて高速な充放電が可能であるという特徴を有している。このような特徴を活かして、例えば、携帯機器(小型電子機器)等のバックアップ用電源、電気自動車やハイブリッド車向けの補助電源等としての利用が期待されており、その性能向上のための様々な検討がなされている。 Electrochemical elements such as electric double layer capacitors and lithium ion secondary batteries are widely used in mobile phones, notebook computers, PDAs and the like. In particular, the electric double layer capacitor does not use an electrochemical reaction as in a secondary battery, but accumulates charges in the electric double layer of the electrode, so that it can be charged and discharged at an extremely high speed. It has characteristics. Taking advantage of these features, for example, it is expected to be used as a backup power source for portable devices (small electronic devices), an auxiliary power source for electric vehicles and hybrid vehicles, etc. Consideration has been made.
電気化学素子の基本構造としては、電極層が形成された一対の集電体間に、セパレータを介して電解液が充填された構造を有している。集電体上に電極層を形成する最も単純な方法としては、これらを貼り合わせる方法が知られているが、この方法では、生産性を高めることが困難であるという問題があった。 The basic structure of the electrochemical element has a structure in which an electrolyte solution is filled between a pair of current collectors on which electrode layers are formed via a separator. As the simplest method of forming an electrode layer on a current collector, a method of bonding them together is known, but this method has a problem that it is difficult to increase productivity.
この問題を解決するためには、集電体と電極層とを貼り合わせるのではなく、集電体上に電極塗料を塗布し、これを乾燥させることによって集電体上に電極層を形成することが好ましい。 In order to solve this problem, the electrode layer is formed on the current collector by applying electrode paint on the current collector and drying it, instead of bonding the current collector and the electrode layer together. It is preferable.
電極塗料は、主として、活物質、バインダー、溶媒及び必要に応じてカーボンブラックなどの導電助剤によって構成される。溶媒は、バインダーとして溶解性バインダーを用いる場合には、バインダーを溶解させるための溶媒が選択され、バインダーとして不溶性バインダーを用いる場合には、成形を可能にするために可塑性を付与するための溶媒が選択される。 The electrode paint is mainly composed of an active material, a binder, a solvent, and, if necessary, a conductive aid such as carbon black. When a soluble binder is used as the binder, a solvent for dissolving the binder is selected, and when an insoluble binder is used as the binder, a solvent for imparting plasticity to enable molding is used. Selected.
バインダーとしては、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)などのフッ素系バインダーの他、スチレンブタジエンゴム(SBR)とカルボキシメチルセルロース(CMC)の混合物(特許文献1参照)、ブタジエン結合含量とゲル含量を規定したカルボキシスチレンブタジエンゴム(特許文献2参照)、一定の転移温度で親水性と疎水性とが可逆的に変化するビニル重合体系熱可逆性増粘剤と水分散性高分子(特許文献3参照)が知られている。などが使われる場合が多い。 As a binder, in addition to a fluorine-based binder such as polyvinylidene fluoride (PVDF), a mixture of styrene butadiene rubber (SBR) and carboxymethyl cellulose (CMC) (see Patent Document 1), carboxystyrene that defines butadiene bond content and gel content. Butadiene rubber (see Patent Document 2), vinyl polymer thermoreversible thickener and water-dispersible polymer (see Patent Document 3) whose hydrophilicity and hydrophobicity change reversibly at a certain transition temperature are known. ing. Are often used.
このうち、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)は、バインダーとして優れた特性を有するものの、電気陰性度の高い(酸化力が高い)フッ素原子を含有するため、酸化されやすい物質が共存すると変質してしまうという問題があった。また、熱分解などが生じるとフッ化物イオンが生成されるため、高熱に晒される環境下では使用が困難であるという問題があった(特許文献4参照)。 Among them, polyvinylidene fluoride (PVDF) has excellent properties as a binder, but contains a fluorine atom with high electronegativity (high oxidizing power), so that it is altered when coexisting with an easily oxidizable substance. There was a problem. Further, when pyrolysis occurs, fluoride ions are generated, which makes it difficult to use in an environment exposed to high heat (see Patent Document 4).
これに対し、スチレンブタジエンゴム(SBR)とカルボキシメチルセルロース(CMC)の混合物は、スチレンブタジエンゴム(SBR)が水分散高分子であり、カルボキシメチルセルロース(CMC)が水溶性高分子であることから、溶媒として水を使用することができる。このため、製造工程における安全性に優れ、環境に与える負荷が小さいという利点がある。また、作製される電気化学素子の安全性が高いという長所も有している。
しかしながら、水分散高分子や水溶性高分子は剪断力に対して弱いため、電極塗料作製工程に含まれる混練工程中に水分散高分子や水溶性高分子の分子鎖が切断されて分子量が低下し、その結果、結着力が低下するという問題があった。結着力を高めるためにはより多くのバインダーを添加する必要が生じるが、この場合には、電極中の活物質の割合が減少するため、作製する電気化学素子のエネルギー密度が不十分になるという問題があった。 However, since water-dispersed polymers and water-soluble polymers are vulnerable to shearing forces, the molecular weight of the water-dispersed polymer and water-soluble polymer is cut during the kneading process included in the electrode paint preparation process, resulting in a decrease in molecular weight. As a result, there is a problem that the binding force is reduced. In order to increase the binding force, it is necessary to add more binder, but in this case, since the ratio of the active material in the electrode is reduced, the energy density of the electrochemical device to be manufactured becomes insufficient. There was a problem.
分子鎖の切断を防止するためには、混練工程時に加わる剪断力を弱くすればよいが、この場合には、電極中に活物質や導電助剤の凝集物ができたり、塗膜の組成が不均一になるなど、分散性に問題が生じてしまう。 In order to prevent the molecular chain from being broken, the shearing force applied during the kneading step may be weakened. In this case, the active material or conductive auxiliary agent aggregates may be formed in the electrode, or the coating composition may be reduced. Problems such as non-uniformity occur in dispersibility.
本発明は、このような問題を解決すべくなされたものであって、バインダーとして水分散高分子や水溶性高分子を用いた改良された電極塗料を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and an object thereof is to provide an improved electrode paint using a water-dispersed polymer or a water-soluble polymer as a binder.
また、本発明の他の目的は、このような改良された電極塗料を用いて作製された電極及び電気化学素子を提供することである。 Another object of the present invention is to provide an electrode and an electrochemical device produced by using such an improved electrode paint.
本発明による電極塗料は、活物質と、水分散高分子及び水溶性高分子の少なくとも一方と、マレイン酸共重合体及びその塩の少なくとも一方とを含むことを特徴とする。このように、水分散高分子や水溶性高分子をバインダーとする電極塗料にマレイン酸共重合体又はその塩を添加すると分散性が高まるため、混練工程時に加える剪断力を弱くすることが可能となる。これにより、混練工程中における水分散高分子や水溶性高分子の分子鎖の切断を低減することができることから、結着力の低下を抑制することが可能となる。 The electrode paint according to the present invention includes an active material, at least one of a water-dispersed polymer and a water-soluble polymer, and at least one of a maleic acid copolymer and a salt thereof. In this way, when a maleic acid copolymer or a salt thereof is added to an electrode paint having a water-dispersed polymer or a water-soluble polymer as a binder, the dispersibility is increased, so that the shearing force applied during the kneading step can be weakened. Become. Thereby, since the breakage of the molecular chain of the water-dispersed polymer or the water-soluble polymer during the kneading step can be reduced, it is possible to suppress a decrease in the binding force.
本発明において、「マレイン酸共重合体」とは広義のマレイン酸共重合体を指す。つまり、狭義のマレイン酸共重合体を指す(無水でない)マレイン酸共重合体だけではなく、無水マレイン酸共重合体をも含む意である。 In the present invention, “maleic acid copolymer” refers to a maleic acid copolymer in a broad sense. That is, it means not only a maleic acid copolymer (not anhydrous) that indicates a narrowly defined maleic acid copolymer but also a maleic anhydride copolymer.
本発明において、マレイン酸共重合体としてはスチレン・マレイン酸共重合体を選択することができ、スチレン・マレイン酸共重合体としては、アリルアルコール・スチレン・無水マレイン酸共重合体とポリオキシアルキレンモノアルキルエーテルとのグラフト化体を選択することが好ましい。また、スチレン・マレイン酸共重合体としては、スチレン−マレイン酸−マレイン酸アルキル共重合体を選択することも好ましく、この場合、スチレン−マレイン酸−マレイン酸ブチル共重合体を選択することがより好ましい。さらに、マレイン酸共重合体としては、酢酸ビニル−マレイン酸共重合体を選択することもまた好ましい。 In the present invention, a styrene / maleic acid copolymer can be selected as the maleic acid copolymer, and the styrene / maleic acid copolymer can be selected from allyl alcohol / styrene / maleic anhydride copolymer and polyoxyalkylene. It is preferable to select a grafted product with a monoalkyl ether. Further, as the styrene / maleic acid copolymer, it is also preferable to select a styrene-maleic acid-alkyl maleate copolymer, and in this case, it is more preferable to select a styrene-maleic acid-butyl maleate copolymer. preferable. Furthermore, it is also preferable to select a vinyl acetate-maleic acid copolymer as the maleic acid copolymer.
本発明において、マレイン酸共重合体としては、オレフィン−マレイン酸共重合体を選択することができ、この場合、1−オクタデセン−無水マレイン酸共重合体のナトリウム塩を選択することがより好ましい。また、マレイン酸共重合体としては、インデン−マレイン酸共重合体を選択することも好ましい。 In the present invention, an olefin-maleic acid copolymer can be selected as the maleic acid copolymer. In this case, it is more preferable to select a sodium salt of 1-octadecene-maleic anhydride copolymer. It is also preferable to select an indene-maleic acid copolymer as the maleic acid copolymer.
本発明による電極塗料は、アセチレンジオール又はアセチレンジオールのエトキシ体をさらに含むことが好ましい。これによれば、電極塗料に気泡が発生しにくくなることから、塗膜の品質を高めることが可能となる。この場合、電極塗料は界面活性剤をさらに含むことがより好ましい。これによれば、溶媒として水を用いた場合であっても、アセチレンジオール又はアセチレンジオールのエトキシ体を十分に溶解させることができる。 The electrode paint according to the present invention preferably further contains acetylene diol or an ethoxylated acetylene diol. According to this, since it becomes difficult to generate bubbles in the electrode paint, it is possible to improve the quality of the coating film. In this case, it is more preferable that the electrode paint further contains a surfactant. According to this, even when water is used as the solvent, acetylenic diol or ethoxylated acetylenic diol can be sufficiently dissolved.
本発明において、水分散高分子はスチレンブタジエンゴム(SBR)であることが好ましく、水溶性高分子はカルボキシメチルセルロース(CMC)であることが好ましい。これによれば、高い結着力を得ることが可能となる。 In the present invention, the water-dispersed polymer is preferably styrene butadiene rubber (SBR), and the water-soluble polymer is preferably carboxymethyl cellulose (CMC). According to this, a high binding force can be obtained.
本発明による電極塗料は、アルミニウムなどからなる集電体上に塗布することによって電極を形成することができ、セパレータを介してこのような電極を積層すれば、電気二重層キャパシタなどの電気化学素子を作製することが可能となる。 The electrode paint according to the present invention can be formed on a current collector made of aluminum or the like, and an electrode such as an electric double layer capacitor can be formed by laminating such electrodes via a separator. Can be produced.
このように、本発明によれば、水分散高分子や水溶性高分子をバインダーとする電極塗料にマレイン酸共重合体又はその塩を添加することによって分散性が高められていることから、混練工程時に加える剪断力を弱くすることが可能となる。これにより、混練工程中における水分散高分子や水溶性高分子の分子鎖の切断を低減することができることから、結着力の低下を抑制することが可能となる。 Thus, according to the present invention, the dispersibility is enhanced by adding a maleic acid copolymer or a salt thereof to an electrode paint having a water-dispersed polymer or a water-soluble polymer as a binder. It becomes possible to weaken the shear force applied during the process. Thereby, since the breakage of the molecular chain of the water-dispersed polymer or the water-soluble polymer during the kneading step can be reduced, it is possible to suppress a decrease in the binding force.
したがって、本発明による電極塗料を用いれば、製造工程における安全性に優れ、環境負荷が少なく且つ高性能な電極及びこれを用いた電気化学素子を作製することが可能となる。 Therefore, by using the electrode paint according to the present invention, it is possible to produce a high-performance electrode having excellent safety in the manufacturing process, less environmental load, and an electrochemical element using the electrode.
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の好ましい実施形態による電極塗料の調整方法を模式的に示す図である。 FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an electrode paint adjustment method according to a preferred embodiment of the present invention.
図1に示すように、本実施形態による電極塗料L1は、撹拌部36を備える混合装置34中に、活物質50、バインダー52、溶媒54、分散剤56及び必要に応じて導電助剤58を投入し、撹拌することにより調製することができる。電極塗料L1の調製は、混練操作及び/又は希釈混合操作を含むことが好ましい。ここで「混練」とは、液が比較的高粘度の状態で撹拌することにより材料を練り合わせることを意味し、「希釈混合」とは混練された液にさらに溶剤等を添加して比較的低粘度の状態で混ぜ合わせることを意味する。これら操作の時間や操作時の温度としては特に制限されないが、均一な分散状態とする点で、混練時間は5分〜2時間程度、混練時の温度は10〜80℃程度とすることが好ましく、希釈混合時間は5分〜5時間程度、希釈混合時の温度は10〜80℃程度とすることが好ましい。
As shown in FIG. 1, the electrode paint L1 according to the present embodiment includes an
電極塗料L1に含まれる活物質50としては、作製する電気化学素子の種類によって異なる。例えば、作製する電気化学素子が電気二重層キャパシタであれば、活物質50としては、電荷の蓄電と放電に寄与する電子伝導性を有する多孔体粒子が用いられる。このような多孔体粒子としては、粒状又は繊維状の賦活処理済みの活性炭、例えば、フェノール系活性炭や、椰子ガラ活性炭等を挙げることができる。また、作製する電気化学素子がリチウムイオン二次電池であれば、正極用の活物質50としては、マンガン酸リチウム(LiMn2O4)、コバルト酸リチウム(LiCoO4)、ニッケル酸リチウム(LiNiO2)LiNixMnyCo1−x−yなどが用いられ、負極用の活物質50としては、人造グラファイト、天然グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ(MCMB)、コークス、繊維状炭素などの炭素質材料が用いられる。
The
電極塗料L1に含まれるバインダー52としては、水分散高分子及び水溶性高分子の少なくとも一方が用いられる。水分散高分子としては、スチレンブタジエンゴム(SBR)を選択することが好ましく、水溶性高分子としては、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ポリビニルアルコールを選択することが好ましい。特に、スチレンブタジエンゴム(SBR)とカルボキシメチルセルロース(CMC)の両方を用いることがより好ましい。
As the
電極塗料L1に含まれる溶媒54としては、水を使用することができる。これは、使用するバインダー52が水分散高分子や水溶性高分子だからである。このため、製造工程における安全性に優れ、環境に与える負荷を低減することが可能となる。
Water can be used as the solvent 54 contained in the electrode paint L1. This is because the
電極塗料L1に含まれる分散剤56としては、マレイン酸共重合体及びその塩の少なくとも一方が用いられる。電極塗料L1にマレイン酸共重合体及びその塩の少なくとも一方を添加すると、電極塗料L1に含まれる活物質50、導電助剤58などの分散性を高めることが可能となる。上述のとおり、「マレイン酸共重合体」とは広義のマレイン酸共重合体を指し、無水でない狭義のマレイン酸共重合体だけではなく、無水マレイン酸共重合体をも含む。
As the
マレイン酸共重合体としてはスチレン・マレイン酸共重合体を選択することができ、スチレン・マレイン酸共重合体としては、アリルアルコール・スチレン・無水マレイン酸共重合体とポリオキシアルキレンモノアルキルエーテルとのグラフト化体を選択することが好ましい。アリルアルコール・スチレン・無水マレイン酸共重合体とポリオキシアルキレンモノアルキルエーテルとのグラフト化体とは、下記化学式(1)〜(3)などで表される材料である。化学式(1)〜(3)の重量平均分子量は数千から数万である。 As the maleic acid copolymer, a styrene / maleic acid copolymer can be selected. As the styrene / maleic acid copolymer, an allyl alcohol / styrene / maleic anhydride copolymer, a polyoxyalkylene monoalkyl ether, It is preferable to select a grafted product. A graft product of an allyl alcohol / styrene / maleic anhydride copolymer and a polyoxyalkylene monoalkyl ether is a material represented by the following chemical formulas (1) to (3). The weight average molecular weights of the chemical formulas (1) to (3) are thousands to tens of thousands.
また、スチレン・マレイン酸共重合体としては、スチレン−マレイン酸−マレイン酸アルキル共重合体を選択することも好ましく、この場合、スチレン−マレイン酸−マレイン酸ブチル共重合体を選択することがより好ましい。スチレン−マレイン酸−マレイン酸アルキル共重合体とは、下記化学式(4)、(5)などで表される材料である。化学式(5)において、k=2〜7である。また、化学式(4)、(5)の重量平均分子量は数千〜数万である。化学式(5)においてk=4の場合は、スチレン−マレイン酸−マレイン酸ブチル共重合体である。 Further, as the styrene / maleic acid copolymer, it is also preferable to select a styrene-maleic acid-alkyl maleate copolymer, and in this case, it is more preferable to select a styrene-maleic acid-butyl maleate copolymer. preferable. A styrene-maleic acid-alkyl maleate copolymer is a material represented by the following chemical formulas (4), (5) and the like. In the chemical formula (5), k = 2 to 7. Moreover, the weight average molecular weights of chemical formulas (4) and (5) are thousands to tens of thousands. In the chemical formula (5), when k = 4, it is a styrene-maleic acid-butyl maleate copolymer.
さらに、マレイン酸共重合体としては、酢酸ビニル−マレイン酸共重合体を選択することもまた好ましい。また、マレイン酸共重合体としては、オレフィン−マレイン酸共重合体を選択することができ、この場合、1−オクタデセン−無水マレイン酸共重合体のナトリウム塩を選択することがより好ましい。また、マレイン酸共重合体としては、インデン−マレイン酸共重合体を選択することも好ましい。この場合もナトリウム塩を選択することがより好ましい。 Furthermore, it is also preferable to select a vinyl acetate-maleic acid copolymer as the maleic acid copolymer. As the maleic acid copolymer, an olefin-maleic acid copolymer can be selected. In this case, it is more preferable to select a sodium salt of 1-octadecene-maleic anhydride copolymer. It is also preferable to select an indene-maleic acid copolymer as the maleic acid copolymer. In this case, it is more preferable to select a sodium salt.
さらに、電極塗料L1には、必要に応じて導電助剤58を添加することが好ましい。導電助剤58は、集電体と活物質との間、活物質相互間での電荷の移動を十分に進行させることが可能な電子伝導性を有するものであれば特に制限はなく、例えば、カーボンブラックやグラファイトを用いることが好ましい。カーボンブラックとしては、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック等が挙げられ、中でも、アセチレンブラックが好ましく用いられる。また、グラファイトとしては、例えば、天然グラファイト、人造グラファイト、膨張グラファイト等が挙げられ、特に人造グラファイトが好ましく用いられる。
Furthermore, it is preferable to add a
特に限定されるものではないが、電極塗料L1には、アセチレンジオール又はアセチレンジオールのエトキシ体を添加することが好ましい。アセチレンジオールとは、下記化学式(6)で表される材料であり、アセチレンジオールのエトキシ体とは、下記化学式(7)で表される材料である。 Although not particularly limited, it is preferable to add acetylene diol or an ethoxylated acetylene diol to the electrode paint L1. Acetylene diol is a material represented by the following chemical formula (6), and an ethoxy group of acetylene diol is a material represented by the following chemical formula (7).
アセチレンジオール又はアセチレンジオールのエトキシ体を添加すると、電極塗料L1に気泡が発生しにくくなるため、塗膜の品質を高めることが可能となる。この場合、電極塗料L1には界面活性剤をさらに添加することがより好ましい。これによれば、溶媒54として水を用いた場合であっても、アセチレンジオール又はアセチレンジオールのエトキシ体を十分に溶解させることができる。 When acetylenic diol or acetylenic diol ethoxy is added, bubbles are less likely to be generated in the electrode paint L1, and the quality of the coating film can be improved. In this case, it is more preferable to add a surfactant to the electrode paint L1. According to this, even when water is used as the solvent 54, acetylenic diol or ethoxylated acetylenic diol can be sufficiently dissolved.
このような電極塗料L1は、上述のとおり、撹拌部36を備える混合装置34中にて撹拌され、混練操作及び/又は希釈混合操作を経て調整される。このとき、特に混練時においてバインダー52である水分散高分子や水溶性高分子に剪断力が加わり、場合によっては水分散高分子や水溶性高分子の分子鎖が切断されてしまう。
As described above, the electrode paint L1 is stirred in the
しかしながら、本実施形態による電極塗料L1には、分散剤56としてマレイン酸共重合体及びその塩の少なくとも一方が添加されており、これにより電極塗料L1に含まれる活物質50、導電助剤58などの分散性が高められていることから、小さな剪断力で混練操作などを行うことができる。つまり、バインダー52である水分散高分子や水溶性高分子の分子鎖を切断しない程度の力で混練操作などを行うだけで、活物質50、導電助剤58などを十分に分散させることができる。
However, in the electrode paint L1 according to the present embodiment, at least one of a maleic acid copolymer and a salt thereof is added as the
図2は、電気化学素子用電極の製造装置の構造を模式的に示す図である。 FIG. 2 is a diagram schematically showing the structure of an electrochemical device electrode manufacturing apparatus.
図2に示すように、電気化学素子用電極の製造装置100は、帯状の集電体16が巻回された供給ロール101と、所定の速度で回転することによって集電体16と電極層18の積層体20を巻回する巻き取りロール102と、供給ロール101と巻き取りロール102との間にこの順に設けられた塗布部110、乾燥部120及びロールプレス部130とを備えている。
As shown in FIG. 2, the electrochemical device
塗布部110は、電極層18の材料である電極塗料L1を集電体16の面上に塗布するための部分である。塗布部110は、バックアップロール111と、バックアップロール111によって湾曲した集電体16の表面に電極塗料L1を塗布するナイフコータ(電極塗布手段)112とを備えている。図2に示すように、供給ロール101より供給された集電体16は、ガイドロール103及びテンションロール104を経由して塗布部110へと搬送され、これにより、集電体16の一方の面上には電極層18の元となる塗膜L2が形成される。
The
尚、電極塗料L1を塗布する電極塗布手段112としては、ナイフコート法に限定されず、公知である種々の塗布方法を特に制限なく使用することができる。例えば、エクストルージョンノズル法、エクストルージョンラミネーション法、ドクターブレード法、グラビアロール法、リバースロール法、アプリケーターコート法、キスコート法、バーコート法、スクリーン印刷法等の方法を採用することができる。 The electrode coating means 112 for applying the electrode paint L1 is not limited to the knife coating method, and various known coating methods can be used without particular limitation. For example, methods such as an extrusion nozzle method, an extrusion lamination method, a doctor blade method, a gravure roll method, a reverse roll method, an applicator coating method, a kiss coating method, a bar coating method, and a screen printing method can be employed.
集電体16は、公知の電気化学素子用電極に用いられる集電体材料、例えばアルミニウム(Al)を用いることができる。集電体16の厚さについても特に限定されないが、集電体16の材料としてアルミニウム(Al)を用いた場合、その厚さを10μm以上、100μm以下に設定することが好ましく、15μm以上、50μm以下に設定することがより好ましい。
As the
また、特に限定されるものではないが、集電体16の表面は粗面化されていることが好ましく、これによれば、集電体16と電極層18との密着性を高めることが可能となる。集電体16の表面を粗面化する方法としては、特に限定されないが、酸などの薬品による化学的なエッチングによって粗面化することができる。
Although not particularly limited, the surface of the
乾燥部120は、塗膜L2に含まれる溶媒54などを除去するための部分である。本実施形態による電気化学素子用電極の製造装置100では、集電体16を挟むように配置された2つの乾燥機121、122によって構成されており、これら乾燥機121、122による加熱によって塗膜L2に含まれる溶媒54が除去され、電極層18となる。具体的には、70〜130℃、0.1〜10分間の条件で乾燥を行うことが好ましい。これにより、集電体16の面上に電極層18が形成された状態となる。
The drying
但し、この状態では電極層18の密度は低く、このままの状態では高い体積容量を得ることはできない。乾燥後における電極層18の密度は、活物質50の種類や粒径などにもよるが、活物質50として活性炭を用いた場合、0.5〜0.6g/cm3程度である。
However, in this state, the density of the
ロールプレス部130は、電極層18の体積容量を高めるべくこれを圧縮するための部分である。本実施形態による電気化学素子用電極の製造装置100では、電極層18側に配置された第1のローラ131と集電体16側に配置された第2のローラ132を備え、これらローラ131,132によって積層体20をロールプレスし、積層体20に含まれる電極層18を圧縮する。
The
このようにして集電体16上には圧縮された電極層18が形成され、完成した積層体20は、巻き取りロール102に巻回される。
Thus, the
そして、図3(a)に示すように、巻き取りロール102に巻回された積層体20を所定の大きさに切断し、図3(b)に示すように、作製する電気化学素子のスケールに合わせて積層体20を打ち抜けば、図3(c)に示すように電気化学素子用電極10が完成する。このとき、図3(c)に示すように電極層18に覆われていない集電体16の一部を同時に取り出せば、これを引き出し電極12として利用することが可能となる。
Then, as shown in FIG. 3 (a), the laminate 20 wound around the take-
そして、図4に示すように作製した電気化学素子用電極10を少なくとも2枚用意し、電極層18が向き合うよう、これら2枚の電気化学素子用電極10によってセパレータ40を挟んだ後、図示しないケースに収容し、ケース内に電解質溶液を充填すれば、電気化学素子が完成する。
Then, at least two
セパレータ40は、電極層18,18間における電解質溶液中のイオンの移動を可能としつつ、これら電極層18,18とを物理的に分離するための膜である。セパレータ40は絶縁性の多孔体から形成されていることが好ましく、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン又はポリオレフィンからなるフィルムの積層体や、上記樹脂の混合物の延伸膜、或いは、セルロース、ポリエステル及びポリプロピレンからなる群より選択される少なくとも1種の構成材料からなる繊維不織布等を用いることができる。セパレータ40の厚さは、特に限定されるものではないが、5μm以上、200μm以下とすることが好ましく、10μm以上、100μm以下とすることがより好ましい。
The
また、電解質溶液としては、公知の電気化学素子に用いられている電解質溶液(電解質水溶液、有機溶媒を使用する電解質溶液)を使用することができる。具体的な電解質溶液の種類は特に限定されないが、電気二重層キャパシタの場合には、テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレイトのような4級アンモニウム塩を、プロピレンカーボネート、ジエチレンカーボネート、アセトニトリル等の有機溶媒に溶解したものを好ましく使用することができる。 Moreover, as an electrolyte solution, the electrolyte solution (electrolyte aqueous solution, electrolyte solution using an organic solvent) used for the well-known electrochemical element can be used. The type of the specific electrolyte solution is not particularly limited. In the case of an electric double layer capacitor, a quaternary ammonium salt such as tetraethylammonium tetrafluoroborate is dissolved in an organic solvent such as propylene carbonate, diethylene carbonate, and acetonitrile. What was done can be used preferably.
以上説明したように、本実施形態では、電極塗料L1に含まれるバインダー52として、水分散高分子及び水溶性高分子の少なくとも一方が用いられていることから、溶媒として水を使用することができる。このため、製造工程における安全性に優れ、環境に与える負荷が小さいという利点がある。また、作製された電気化学素子の安全性が高いという長所も有している。
As described above, in this embodiment, since at least one of a water-dispersed polymer and a water-soluble polymer is used as the
しかも、電極塗料L1には、分散剤56としてマレイン酸共重合体及びその塩の少なくとも一方が添加されていることから、電極塗料L1に含まれる活物質50、導電助剤58などの分散性を高めることが可能となる。マレイン酸共重合体やその塩は、バインダー52として水分散高分子や水溶性高分子を用いた場合に有効な材料であり、特に、バインダー52としてスチレンブタジエンゴム(SBR)とカルボキシメチルセルロース(CMC)の両方を用いた場合には最適な材料となる。
Moreover, since at least one of a maleic acid copolymer and a salt thereof is added as the
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。 The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Needless to say, it is included in the range.
(電極塗料の作製) (Production of electrode paint)
プラスチック製の容器に、活物質として活性炭(RP−20、クラレケミカル(株)製)を29.69gと、導電助剤としてカーボンブラック(CB)(電気化学工業(株)製、DAB50)を0.31g入れ、そこに溶媒として水を10gと、分散剤として、上記化学式(1)に示したアリルアルコール・スチレン・無水マレイン酸共重合体とポリオキシアルキレンモノアルキルエーテルとのグラフト化体(日本油脂(株)製、マリアリムAKM−0531)を0.3g混合したものを添加した。 In a plastic container, 29.69 g of activated carbon (RP-20, manufactured by Kuraray Chemical Co., Ltd.) as an active material, and carbon black (CB) (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd., DAB50) as a conductive auxiliary agent are 0. .31 g, 10 g of water as a solvent, and a grafted product of an allyl alcohol / styrene / maleic anhydride copolymer represented by the above chemical formula (1) and a polyoxyalkylene monoalkyl ether as a dispersant (Japan) What mixed 0.3 g of oil and fat Co., Ltd. product and Marialim AKM-053) was added.
これをハイブリッドミキサー(キーエンス(株)製)で1分間混合した。ハイブリッドミキサーとは、容器を自転・公転させることにより容器内の物質を攪拌・混合する器械である。次に容器に2wt%CMC水溶液(日本製紙ケミカル(株)製、サンローズF1400MC)を13.92g入れ、ハイブリッドミキサーで3分間分散した。次に水適当量とSBR(日本合成ゴム(株)製、TRD2001)を1.34g加え、ハイブリッドミキサーで3分間分散した。次に塗布に適する粘度になるまで水を添加し、ハイブリッドミキサーで3分間分散させ電極塗料を作製した。この電極塗料中の次の物質の組成は下記のとおりである。 This was mixed with a hybrid mixer (manufactured by Keyence Corporation) for 1 minute. A hybrid mixer is a device that stirs and mixes substances in a container by rotating and revolving the container. Next, 13.92 g of a 2 wt% CMC aqueous solution (manufactured by Nippon Paper Chemicals Co., Ltd., Sunrose F1400MC) was placed in the container, and dispersed with a hybrid mixer for 3 minutes. Next, 1.34 g of an appropriate amount of water and SBR (manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd., TRD2001) were added and dispersed with a hybrid mixer for 3 minutes. Next, water was added until the viscosity became suitable for coating, and the mixture was dispersed with a hybrid mixer for 3 minutes to prepare an electrode paint. The composition of the following substances in this electrode paint is as follows.
活性炭:CB:SBR:CMC=96.0:1.0:2.1:0.9質量%
(分散度の測定)
Activated carbon: CB: SBR: CMC = 96.0: 1.0: 2.1: 0.9 mass%
(Measurement of dispersion)
分散度合いを判定するために、調整した電極塗料を粒度ゲージ(テスター産業(株)製、0〜200μm)で測定した。これは、所定の深さの窪みに電極塗料を刃で塗布し、粒があるかどうか目視で判断するものである。 In order to determine the degree of dispersion, the adjusted electrode paint was measured with a particle size gauge (manufactured by Tester Sangyo Co., Ltd., 0 to 200 μm). In this method, electrode paint is applied to a recess having a predetermined depth with a blade, and it is visually determined whether or not there is a particle.
上記の電極塗料をこの粒度ゲージで試験したところ、粒(凝集塊)は全く見られなかった。
(電極の作製)
When the electrode paint was tested with this particle size gauge, no particles (agglomerates) were found.
(Production of electrodes)
ハイブリッドミキサーで分散すると中に入っている物質の摩擦熱で塗料温度が上昇する。塗料温度が室温に下がってから、ドクターブレード法で集電体のエッチングアルミニウム箔(日本蓄電器工業製、商品名:40C054)に塗布・乾燥し電極を作製した。さらにこの電極を圧延ロール(線圧600kgf/cm)で圧延して電極とした。
(電気二重層キャパシタの作製)
When dispersed with a hybrid mixer, the temperature of the paint rises due to frictional heat of the substance contained in it. After the temperature of the coating material dropped to room temperature, an electrode was prepared by applying and drying the current collector on an etched aluminum foil (trade name: 40C054, manufactured by Nippon Denki Kogyo Kogyo) by the doctor blade method. Furthermore, this electrode was rolled with a rolling roll (linear pressure 600 kgf / cm) to obtain an electrode.
(Production of electric double layer capacitor)
上記の電極を所定の大きさ(約17mm×32mm)に打ち抜き、外部引き出しリード用のアルミニウム箔(幅4mm×長さ40mm×厚み0.1mm)を超音波溶接した。
The electrode was punched into a predetermined size (about 17 mm × 32 mm), and an aluminum foil (width 4 mm ×
この電極を150℃で3時間乾燥させた。上記の電極2枚でセパレータ(ニッポン高度紙工業製、型番:TF4030、厚み30μm)をはさむように積層した。この外部引き出し端子に、無水マレイン酸をグラフト化したポリプロピレン(PP)フィルムを巻き付け熱接着させた。これは外部端子と外装体とのシール性を向上させるためである。これを電池用外装体に挿入し、電解液を注入後、開口部を真空ヒートシールし、電気二重層キャパシタを作製した。ここで外装体はアルミニウムラミネート材料からなり、その構成は、PET(12)/Al(40)/PP(50)となる。PETはポリエチレンテレフタレート、PPはポリプロピレンである。かっこ内は各層の厚み(単位はμm)を表す。なおこの時PPが内側となるように製袋した。電解液は四フッ化ホウ酸トリエチルメチルアンモニウムを1.2Mに溶解させたPC(プロピレンカーボネート)を適量添加した。 The electrode was dried at 150 ° C. for 3 hours. The two electrodes were laminated so as to sandwich a separator (manufactured by Nippon Kogyo Paper Industry Co., Ltd., model number: TF4030, thickness 30 μm). A polypropylene (PP) film grafted with maleic anhydride was wrapped around this external lead terminal and thermally bonded. This is to improve the sealing performance between the external terminal and the exterior body. This was inserted into the battery case and the electrolyte was injected, and then the opening was vacuum heat sealed to produce an electric double layer capacitor. Here, the exterior body is made of an aluminum laminate material, and its configuration is PET (12) / Al (40) / PP (50). PET is polyethylene terephthalate and PP is polypropylene. The value in parentheses represents the thickness of each layer (unit: μm). At this time, bags were made so that PP was inside. An appropriate amount of PC (propylene carbonate) in which triethylmethylammonium tetrafluoroborate was dissolved in 1.2 M was added to the electrolytic solution.
この電気二重層キャパシタを2.0〜2.5V間で充放電させた(作製後の電圧は0Vであるから初回の充電だけは0Vから始まる)。電極の体積(集電体を除く)当たりの初回〜15サイクルの放電時の静電容量の平均値は18.8F/cm3であった。 This electric double layer capacitor was charged / discharged between 2.0 and 2.5 V (since the voltage after fabrication is 0 V, only the first charge starts from 0 V). The average value of the electrostatic capacity during the first to 15 cycles of discharge per electrode volume (excluding the current collector) was 18.8 F / cm 3 .
(電極塗料の作製) (Production of electrode paint)
アリルアルコール・スチレン・無水マレイン酸共重合体とポリオキシアルキレンモノアルキルエーテルとのグラフト化体(日本油脂(株)製、マリアリムAKM−0531)単独の替わりに、この物質とアセチレンジオール(日信化学工業製、商品名:サーフィノール104E、2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオールとエチレングリコールの混合物)とポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル(商品名:トリトンX−100)の混合物を0.3g添加した以外は、実施例1と同様にして電極塗料を作製した。トリトンX−100は、アセチレンジオールを水に溶解させるために用いた。組成比は、下に示すように実施例1と同様である。 Instead of a grafted product of allyl alcohol / styrene / maleic anhydride copolymer and polyoxyalkylene monoalkyl ether (Marialim AKM-053, manufactured by NOF Corporation), this substance and acetylenic diol (Nisshin Chemical) Product name: Surfynol 104E, 2,4,7,9-tetramethyl-5-decyne-4,7-diol and ethylene glycol) and polyoxyethylene octylphenyl ether (trade name: Triton X-) An electrode paint was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.3 g of the mixture 100) was added. Triton X-100 was used to dissolve acetylenic diol in water. The composition ratio is the same as in Example 1 as shown below.
活性炭:CB:SBR:CMC=96.0:1.0:2.1:0.9質量%
(分散度の測定)
Activated carbon: CB: SBR: CMC = 96.0: 1.0: 2.1: 0.9 mass%
(Measurement of dispersion)
上記の電極塗料をこの粒度ゲージで試験したところ、粒(凝集塊)は全く見られなかった。
(電極及び電気二重層キャパシタの作製)
When the electrode paint was tested with this particle size gauge, no particles (agglomerates) were found.
(Production of electrodes and electric double layer capacitors)
実施例1と同様に、電極、電気二重層キャパシタを作製した。初回〜15サイクルの放電時の、電極の体積(集電体を除く)当たりの静電容量の平均値は18.8F/cm3であった。 In the same manner as in Example 1, an electrode and an electric double layer capacitor were produced. The average capacitance per electrode volume (excluding the current collector) during the first to fifteen cycles of discharge was 18.8 F / cm 3 .
(電極塗料の作製) (Production of electrode paint)
アリルアルコール・スチレン・無水マレイン酸共重合体とポリオキシアルキレンモノアルキルエーテルとのグラフト化体(日本油脂(株)製、マリアリムAKM−0531)の替わりに、分散剤として販売されているPD−301(日信化学工業製、アセチレンジオール(2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオール)、スチレン−マレイン酸−マレイン酸ブチル共重合体(上記化学式(9)に示すもの)、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル、2−ブトキシエタノール及び水の混合物)を0.3g添加した以外は、実施例1と同様に電極塗料を作製した。ここで、アセチレンジオールは濡れ剤としての役割を果たし、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルは界面活性剤としての役割を果たし、2−ブトキシエタノールは分散剤中の溶媒としての役割を果たす。組成比は、下に示すように実施例1と同様である。 PD-301 sold as a dispersant in place of a grafted product of an allyl alcohol / styrene / maleic anhydride copolymer and polyoxyalkylene monoalkyl ether (Marialim AKM-053 manufactured by NOF Corporation) (Manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd., acetylene diol (2,4,7,9-tetramethyl-5-decyne-4,7-diol), styrene-maleic acid-butyl maleate copolymer (the above chemical formula (9) An electrode paint was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.3 g of the mixture shown in FIG. 1 and a mixture of polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ether, 2-butoxyethanol and water) was added. Here, acetylene diol serves as a wetting agent, polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ether serves as a surfactant, and 2-butoxyethanol serves as a solvent in the dispersant. The composition ratio is the same as in Example 1 as shown below.
活性炭:CB:SBR:CMC=96.0:1.0:2.1:0.9質量% Activated carbon: CB: SBR: CMC = 96.0: 1.0: 2.1: 0.9 mass%
尚、2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオールとは、上記化学式(10)に示すR1を下記の化学式(12)とし、R2を下記の化学式(13)とした材料である。 In addition, 2,4,7,9-tetramethyl-5-decyne-4,7-diol means that R 1 shown in the chemical formula (10) is the following chemical formula (12), and R 2 is the following chemical formula ( 13).
上記の電極塗料をこの粒度ゲージで試験したところ、粒(凝集塊)は全く見られなかった。
(電極及び電気二重層キャパシタの作製)
When the electrode paint was tested with this particle size gauge, no particles (agglomerates) were found.
(Production of electrodes and electric double layer capacitors)
実施例1と同様に、電極、電気二重層キャパシタを作製した。初回〜15サイクルの放電時の、電極の体積(集電体を除く)当たりの静電容量の平均値は18.8F/cm3であった。 In the same manner as in Example 1, an electrode and an electric double layer capacitor were produced. The average capacitance per electrode volume (excluding the current collector) during the first to fifteen cycles of discharge was 18.8 F / cm 3 .
(塗料の作製) (Preparation of paint)
実施例1で用いたアリルアルコール・スチレン・無水マレイン酸共重合体とポリオキシアルキレンモノアルキルエーテルとのグラフト化体(日本油脂(株)製、マリアリムAKM−0531)の替わりに、1−オクタデセン−無水マレイン酸共重合体のナトリウム塩(オレフィン−無水マレイン酸共重合体のナトリウム塩)を0.3g添加した以外は、実施例1と同様に塗料を作製した。組成比は、下に示すように実施例1と同様である。 Instead of the grafted product of allyl alcohol / styrene / maleic anhydride copolymer and polyoxyalkylene monoalkyl ether used in Example 1 (Marialim AKM-053, manufactured by NOF Corporation), 1-octadecene- A coating material was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.3 g of sodium salt of maleic anhydride copolymer (sodium salt of olefin-maleic anhydride copolymer) was added. The composition ratio is the same as in Example 1 as shown below.
活性炭:CB:SBR:CMC=96.0:1.0:2.1:0.9質量%
(分散度の測定)
Activated carbon: CB: SBR: CMC = 96.0: 1.0: 2.1: 0.9 mass%
(Measurement of dispersion)
上記の塗料をこの粒度ゲージで試験したところ、粒(凝集塊)は全く見られなかった。
(電極及び電気二重層キャパシタの作製)
When the above-mentioned paint was tested with this particle size gauge, no particles (agglomerates) were found.
(Production of electrodes and electric double layer capacitors)
実施例1と同様に、電極、電気二重層キャパシタを作製した。電極の体積(集電体を除く)当たりの初回〜15サイクルの放電時の静電容量の平均値は18.7F/cm3であった。 In the same manner as in Example 1, an electrode and an electric double layer capacitor were produced. The average value of the electrostatic capacity during the first to 15 cycles of discharge per electrode volume (excluding the current collector) was 18.7 F / cm 3 .
(塗料の作製) (Preparation of paint)
実施例1で用いたアリルアルコール・スチレン・無水マレイン酸共重合体とポリオキシアルキレンモノアルキルエーテルとのグラフト化体(日本油脂(株)製、マリアリムAKM−0531)の替わりに、酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合体を0.3g添加した以外は、実施例1と同様に塗料を作製した。組成比は、下に示すように実施例1と同様である。 Instead of the grafted product of allyl alcohol / styrene / maleic anhydride copolymer and polyoxyalkylene monoalkyl ether used in Example 1 (Marialim AKM-0531 manufactured by NOF Corporation), vinyl acetate-anhydrous A paint was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.3 g of maleic acid copolymer was added. The composition ratio is the same as in Example 1 as shown below.
活性炭:CB:SBR:CMC=96.0:1.0:2.1:0.9質量%
(分散度の測定)
Activated carbon: CB: SBR: CMC = 96.0: 1.0: 2.1: 0.9 mass%
(Measurement of dispersion)
上記の塗料をこの粒度ゲージで試験したところ、粒(凝集塊)は全く見られなかった。
(電極及び電気二重層キャパシタの作製)
When the above-mentioned paint was tested with this particle size gauge, no particles (agglomerates) were found.
(Production of electrodes and electric double layer capacitors)
実施例1と同様に、電極、電気二重層キャパシタを作製した。電極の体積(集電体を除く)当たりの初回〜15サイクルの放電時の静電容量の平均値は18.7F/cm3であった。 In the same manner as in Example 1, an electrode and an electric double layer capacitor were produced. The average value of the electrostatic capacity during the first to 15 cycles of discharge per electrode volume (excluding the current collector) was 18.7 F / cm 3 .
(塗料の作製) (Preparation of paint)
実施例1で用いたアリルアルコール・スチレン・無水マレイン酸共重合体とポリオキシアルキレンモノアルキルエーテルとのグラフト化体(日本油脂(株)製、マリアリムAKM−0531)の替わりに、インデン−無水マレイン酸共重合体のナトリウム塩を0.3g添加した以外は、実施例1と同様に塗料を作製した。組成比は、下に示すように実施例1と同様である。 Instead of the grafted product of allyl alcohol / styrene / maleic anhydride copolymer and polyoxyalkylene monoalkyl ether used in Example 1 (Marialim AKM-053 manufactured by NOF Corporation), indene-anhydrous maleic anhydride. A paint was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.3 g of the sodium salt of the acid copolymer was added. The composition ratio is the same as in Example 1 as shown below.
活性炭:CB:SBR:CMC=96.0:1.0:2.1:0.9質量%
(分散度の測定)
Activated carbon: CB: SBR: CMC = 96.0: 1.0: 2.1: 0.9 mass%
(Measurement of dispersion)
上記の塗料をこの粒度ゲージで試験したところ、粒(凝集塊)は全く見られなかった。
(電極及び電気二重層キャパシタの作製)
When the above-mentioned paint was tested with this particle size gauge, no particles (agglomerates) were found.
(Production of electrodes and electric double layer capacitors)
実施例1と同様に、電極、電気二重層キャパシタを作製した。電極の体積(集電体を除く)当たりの初回〜15サイクルの放電時の静電容量の平均値は18.7F/cm3であった。
[比較例1]
In the same manner as in Example 1, an electrode and an electric double layer capacitor were produced. The average value of the electrostatic capacity during the first to 15 cycles of discharge per electrode volume (excluding the current collector) was 18.7 F / cm 3 .
[Comparative Example 1]
実施例1で、アリルアルコール・スチレン・無水マレイン酸共重合体とポリオキシアルキレンモノアルキルエーテルとのグラフト化体(日本油脂(株)製、マリアリムAKM−0531)を添加せずに、電極塗料を作製した。
(分散度の測定)
In Example 1, the electrode paint was prepared without adding the grafted product of allyl alcohol / styrene / maleic anhydride copolymer and polyoxyalkylene monoalkyl ether (Marialim AKM-0531 manufactured by NOF Corporation). Produced.
(Measurement of dispersion)
上記の電極塗料をこの粒度ゲージで試験したところ、30〜200μmの粒(凝集塊)が多数見られ、分散されていないことがわかった。
(電極の作製)
When the above electrode paint was tested with this particle size gauge, it was found that many particles (aggregates) of 30 to 200 μm were seen and not dispersed.
(Production of electrodes)
この電極塗料をドクターブレード法で塗布しようとしたが、ドクターブレード(刃)に凝集塊が引っ掛かり、集電体のアルミニウム箔が破れ塗布できなかった。
[比較例1]
(電極塗料の作製)
An attempt was made to apply this electrode paint by the doctor blade method, but an agglomerate was caught on the doctor blade (blade), and the aluminum foil of the current collector was torn and could not be applied.
[Comparative Example 1]
(Production of electrode paint)
実施例1で使ったものと同品種の活性炭、カーボンブラック、SBR分散液およびCMC溶液とを混練機(ブラベンダー社、PLASTI−CORDER)で60rpmで5分間混練した。この混練時には混練開始には7Nmのトルクが掛かっていたが、5分後には2Nmまでトルクが低下しCMCの分子鎖が切断されたことが示唆された。この混練物を所定量、樹脂製の容器に入れ塗布に適する粘性になるように水を加え、分散機(ハイブリッドミキサー、キーエンス(株)製)で分散し電極塗料を作製した。
(分散度の測定)
The same kind of activated carbon, carbon black, SBR dispersion and CMC solution as used in Example 1 were kneaded for 5 minutes at 60 rpm with a kneader (Brabender, PLASTI-CORDER). At the time of kneading, a torque of 7 Nm was applied at the start of kneading, but after 5 minutes the torque decreased to 2 Nm, suggesting that the molecular chain of CMC was broken. A predetermined amount of this kneaded material was placed in a resin container, water was added so as to have a viscosity suitable for coating, and the mixture was dispersed with a disperser (hybrid mixer, manufactured by Keyence Corporation) to prepare an electrode paint.
(Measurement of dispersion)
上記の電極塗料をこの粒度ゲージで試験したところ、粒(凝集塊)は全く見られなかった。
(電極の作製)
When the electrode paint was tested with this particle size gauge, no particles (agglomerates) were found.
(Production of electrodes)
電極の作製は実施例1と同様に行った。
(電気二重層キャパシタの作製)
The electrodes were produced in the same manner as in Example 1.
(Production of electric double layer capacitor)
上記の電極を所定の大きさ(約17mm×32mm)に打ち抜いたが、電極の端部が欠け(CMCの分子鎖が切断され電極強度が低下したためと考えられる)、電気二重層キャパシタを作製することができなかった。 The above electrode was punched into a predetermined size (about 17 mm × 32 mm), but the end of the electrode was chipped (considered because the molecular chain of CMC was cut and the electrode strength was reduced), and an electric double layer capacitor was produced. I couldn't.
実施例1〜6及び比較例1,2にて使用した分散剤及び混合機と、得られた分散状態及び静電容量を図5にまとめる。 FIG. 5 summarizes the dispersants and mixers used in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2, and the obtained dispersion state and capacitance.
10 電気化学素子用電極
12 引き出し電極
16 集電体
18 電極層
20 積層体
34 混合装置
36 撹拌部
40 セパレータ
50 活物質
52 バインダー
54 溶媒
56 分散剤
58 導電助剤
100 電気化学素子用電極の製造装置
101 供給ロール
102 巻き取りロール
103 ガイドロール
104 テンションロール
110 塗布部
111 バックアップロール
112 電極塗布手段
120 乾燥部
121,122 乾燥機
130 ロールプレス部
131,132 ローラ
L1 電極塗料
L2 塗膜
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