JP2012150896A - Resin current collector and secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、双極型リチウム二次電池用樹脂集電体に関する。さらに詳しくは、リチウム二次電池の陽極及び陰極の導電体として好適に使用することができる双極型リチウム二次電池用樹脂集電体および当該集電体を有する双極型リチウム二次電池用積層電極に関する。 The present invention relates to a resin current collector for a bipolar lithium secondary battery. More specifically, a resin current collector for a bipolar lithium secondary battery that can be suitably used as a conductor for an anode and a cathode of a lithium secondary battery, and a laminated electrode for a bipolar lithium secondary battery having the current collector About.
近年、環境や燃費の観点から、ハイブリッド自動車や電気自動車、さらには燃料電池自動車が製造・販売され、新たな開発が続けられている。これらのいわゆる電動車両においては、放電・充電ができる電源装置の活用が不可欠である。この電源装置としては、リチウム電池やニッケル水素電池等の二次電池や、電気二重層キャパシタ等が利用される。特に、リチウム二次電池はそのエネルギー密度の高さや繰り返し充放電に対する耐久性の高さから、電動車両に好適と考えられ、各種の開発が鋭意進められている。ただし、上記したような各種自動車のモータ駆動用電源に適用するためには、大出力を確保するために、複数の二次電池を直列に接続して用いる必要がある。 In recent years, hybrid vehicles, electric vehicles, and fuel cell vehicles have been manufactured and sold from the viewpoints of environment and fuel efficiency, and new developments are continuing. In these so-called electric vehicles, it is indispensable to use a power supply device capable of discharging and charging. As the power supply device, a secondary battery such as a lithium battery or a nickel metal hydride battery, an electric double layer capacitor, or the like is used. In particular, lithium secondary batteries are considered suitable for electric vehicles because of their high energy density and high durability against repeated charge and discharge, and various developments have been intensively advanced. However, in order to apply to the power sources for driving motors of various automobiles as described above, it is necessary to use a plurality of secondary batteries connected in series in order to ensure a large output.
しかしながら、接続部を介して電池を接続した場合、接続部の電気抵抗によって出力が低下してしまう。また、接続部を有する電池は空間的にも不利益を有する。即ち、接続部によって、電池の出力密度やエネルギー密度の低下がもたらされる。 However, when a battery is connected via the connection portion, the output is reduced due to the electrical resistance of the connection portion. Further, the battery having the connection portion has a disadvantage in terms of space. That is, the connection portion causes a reduction in the output density and energy density of the battery.
この問題を解決するものとして、双極型リチウム二次電池(双極型電池)が開発されている(例えば、特許文献1を参照)。双極型電池は、片面に正極活物質層が形成され、他方の面に負極活物質層が形成された双極型電極が、電解質層を介して複数積層された構成を有する。集電体としては通常金属箔などが用いられ、正極活物質層または負極活物質層は、一般に、正極活物質または負極活物質と、導電物質と、バインダとを含む。 As a solution to this problem, bipolar lithium secondary batteries (bipolar batteries) have been developed (see, for example, Patent Document 1). The bipolar battery has a configuration in which a plurality of bipolar electrodes each having a positive electrode active material layer formed on one surface and a negative electrode active material layer formed on the other surface are stacked via an electrolyte layer. As the current collector, a metal foil or the like is usually used, and the positive electrode active material layer or the negative electrode active material layer generally includes a positive electrode active material or a negative electrode active material, a conductive material, and a binder.
上述の特許文献1に記載されるような双極型電池は、電池内で積層方向に直列に接続されているため、電池を高電圧化でき、また接触抵抗値がないので低抵抗化することができる。さらに、直列時の接続部がないことで、電池のパッケージングをコンパクト化することができ、電池の高出力密度化が可能になる。特許文献2では集電体の強度を上げる手法として、金属箔ではなく樹脂に導電剤を添加した樹脂集電体が提案されており、また特許文献3では樹脂集電体を用いることで軽量化することが可能になるという技術が開示されている。 Since the bipolar battery as described in the above-mentioned Patent Document 1 is connected in series in the stacking direction in the battery, the voltage of the battery can be increased, and since there is no contact resistance value, the resistance can be reduced. it can. Furthermore, since there is no connection part at the time of series, the packaging of a battery can be made compact and the output density of a battery can be increased. Patent Document 2 proposes a resin current collector in which a conductive agent is added to a resin instead of a metal foil as a technique for increasing the strength of the current collector, and Patent Document 3 reduces the weight by using a resin current collector. A technique is disclosed that makes it possible to do this.
この樹脂集電体の更なる機能付与の取り組みとして、特許文献4,5,6では、樹脂集電体の面内抵抗値をなるべく高く維持しながら、膜厚方向の抵抗値を下げる提案がなされている。これにより電池内部に微小短絡が発生したときに、集電体表面を局所に向けて大量の電流が集中して流れて、更なる発熱を引き起こすことを効果的に抑制できる。 As an effort to impart further functions to this resin current collector, Patent Documents 4, 5, and 6 propose to lower the resistance value in the film thickness direction while maintaining the in-plane resistance value of the resin current collector as high as possible. ing. As a result, when a micro short circuit occurs inside the battery, it is possible to effectively suppress a large amount of current from concentrating the current collector surface locally and causing further heat generation.
特許文献4では導電剤の凝集状態、凝集物間を制御することで導電性に異方性を付与しているが、実生産時に凝集を制御することが困難で、安定した品質が得られない。また特許文献5では膜厚方向に穴が開いたフィルムに導電剤を含むペーストを含浸させることで前述の課題を解決する提案がされているが、フィラーが入ったペーストを微小な孔に含浸させることが困難で、生産性に課題がある。特許文献6ではミクロ層分離させた樹脂層をキセノンランプで分解・洗浄した後、無電解メッキを行い、さらにプラズマエッチングを行うことで膜厚方向のみの導電性を付与しているが、工程が多段にわたり複雑である為、高コストになってしまう課題があった。
In Patent Document 4, anisotropy is imparted to the conductivity by controlling the aggregation state of the conductive agent and between the aggregates, but it is difficult to control the aggregation during actual production, and stable quality cannot be obtained. . Patent Document 5 proposes to solve the above-mentioned problem by impregnating a film containing a hole in the film thickness direction with a paste containing a conductive agent, but impregnating a fine hole with a paste containing a filler. It is difficult and there is a problem in productivity. In Patent Document 6, the resin layer separated from the micro layer is decomposed and washed with a xenon lamp, electroless plating is performed, and plasma etching is performed to provide conductivity only in the film thickness direction. Due to the complexity of multiple stages, there was a problem of high costs.
本発明は、前記従来技術に鑑みてなされたものであり、簡易な工程で作成することが可能で、充放電特性および面内抵抗値を高く維持した双極型リチウム二次電池用樹脂集電体、及び当該集電体を有する双極型リチウム二次電池用積層電極に関する。 The present invention has been made in view of the above prior art, and can be prepared by a simple process, and the resin current collector for a bipolar lithium secondary battery that maintains high charge / discharge characteristics and in-plane resistance. And a laminated electrode for a bipolar lithium secondary battery having the current collector.
本発明は、
(1) リチウム二次電池に用いられる樹脂集電体であって、導電性粒子を含む導電剤と樹脂バインダーとを含有し、前記導電性粒子の粒子径が樹脂集電体層の厚さの0.5〜2倍であり、樹脂集電体の厚さが1〜500μmであることを特徴とする双極型リチウム二次電池用樹脂集電体、
(2) 長径と短径との比(長径/短径)の値が1〜2である球状の導電性粒子である前記(1)に記載の双極型リチウム二次電池用樹脂集電体
(3) 導電剤がさらにカーボンブラックを含む前記(1)〜(2)に記載の双極型リチウム二次電池用樹脂集電体、
(4) 導電性粒子とカーボンブラックとの質量比(導電性粒子/カーボンブラック)が80/20〜95/5である前記(3)に記載の双極型リチウム二次電池用樹脂集電体、
(5) 樹脂集電体と活物質層とが順次積層されてなる双極型リチウム二次電池用積層電極であって、前記樹脂集電体として前記(1)〜(4)のいずれかに記載の樹脂集電体を用いられていることを特徴とする双極型リチウム二次電池用積層電極
に関する。
The present invention
(1) A resin current collector used in a lithium secondary battery, comprising a conductive agent containing conductive particles and a resin binder, wherein the particle diameter of the conductive particles is the thickness of the resin current collector layer. A resin current collector for a bipolar lithium secondary battery, wherein the resin current collector is 0.5 to 2 times and the thickness of the resin current collector is 1 to 500 μm;
(2) The bipolar lithium secondary battery resin current collector according to (1), wherein the conductive particles are spherical conductive particles having a major axis / minor axis ratio (major axis / minor axis) value of 1-2. 3) The resin current collector for a bipolar lithium secondary battery according to (1) to (2), wherein the conductive agent further contains carbon black,
(4) The resin current collector for bipolar lithium secondary batteries according to (3), wherein the mass ratio of the conductive particles to carbon black (conductive particles / carbon black) is 80/20 to 95/5,
(5) A laminated electrode for a bipolar lithium secondary battery in which a resin current collector and an active material layer are sequentially laminated, and the resin current collector is any one of (1) to (4) The present invention relates to a laminated electrode for a bipolar lithium secondary battery, characterized in that a resin current collector is used.
本発明によれば、作成することが簡便で、充放電特性に優れ、面内抵抗値を高く維持した双極型リチウム二次電池用樹脂集電体、及び当該集電体を有する双極型リチウム二次電池用積層電極が提供される。 According to the present invention, a resin current collector for a bipolar lithium secondary battery that is simple to produce, has excellent charge / discharge characteristics, and maintains a high in-plane resistance value, and a bipolar lithium secondary battery having the current collector are provided. A laminated electrode for a secondary battery is provided.
図1は、本発明の第1の実施形態に係る双極型リチウム二次電池の全体構造を模式的に示す概略断面図である。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view schematically showing the entire structure of a bipolar lithium secondary battery according to the first embodiment of the present invention.
図1を参照して、双極型リチウム二次電池は、概説すれば、樹脂集電体3の一方の面に正極活物質層4が形成され他方の面に負極活物質層2が形成された双極型電極10を、電解質を含むセパレータ1を挟んで複数直列に積層した双極型リチウム二次電池である。双極型リチウム二次電池は、樹脂集電体3の外周縁と接するシール部6を有している。シール部6は、絶縁性のシール材によって形成してある。シール部6は、樹脂集電体3の外周部である端部を固定する。シール部6は、2つのセパレータ1における外周部の間に配置されている。図示例にあっては、2つのセパレータ1は、隣り合うセパレータ同士である。以下、詳述する。
図1には、本発明を適用した、双極型リチウム二次電池が示される。双極型リチウム二次電池は、双極型電極10を、セパレータ1を挟んで複数直列に積層している。セパレータ1は、電解質を含んでおり、電解質層を形成している。双極型電極10は、セパレータ1を挟んで、隣合う双極型電極10の正極活物質層4と負極活物質層2とが対向する。隣接する正極活物質層4、セパレータ1および負極活物質層2は、一つの単電池層(単セル)を構成する。双極型リチウム二次電池の基本構成は、複数積層した単電池層を直列に接続した構成である。電池要素の最外層に位置する最外層電極5は、片面に正極活物質層4、もしくは負極活物質層2を配置した構造を有しており、電池タブとし、電池外部に導出している。
Referring to FIG. 1, the bipolar lithium secondary battery can be summarized as follows. A positive electrode active material layer 4 is formed on one surface of a resin current collector 3, and a negative electrode active material layer 2 is formed on the other surface. This is a bipolar lithium secondary battery in which a plurality of
FIG. 1 shows a bipolar lithium secondary battery to which the present invention is applied. In the bipolar lithium secondary battery, a plurality of
セパレータ1における外周部は、双極型電極10に対して外方に伸びている。ここに、「双極型電極14に対して外方に伸びる」とは、双極型電極10を構成する部材(樹脂集電体3、正極活物質層4、および負極活物質層2)のうち面方向に最も小さい部材の端部よりも面方向の外方に向けて伸び、双極型電極10を構成する部材のうち面方向に最も大きい部材の端部を超えて延長していることをいう。隣り合うセパレータ1のそれぞれにおける外周部同士の間に、絶縁性のシール材によって形成されるシール部6を樹脂集電体の外周縁に接して配置している。シール部6は、隣り合うセパレータ1のそれぞれと露出部との間にシール材が充填されて、双極型電極10の外周部全体を包み込んでいる。その結果、樹脂集電体3の外周部である端部が、隣り合うセパレータ1の間でシール部6によって固定される。このため、外力による応力が樹脂集電体3に加わっても、樹脂集電体3がセパレータ1を貫通することを抑制できる。これにより、外力により樹脂集電体3同士の内部短絡を防止することができる。
The outer peripheral portion of the separator 1 extends outward with respect to the
さらに、セパレータ1の外周部間にシール部6を設けることによって、単電池層の外周部のシール効果を確保しつつ、積層方向の外力に対する剛性を高めることができる。このため、積層方向の外力に対する剛性を高める補強枠体を電池要素に設ける必要がなくなる。 Furthermore, by providing the seal portion 6 between the outer peripheral portions of the separator 1, the rigidity against the external force in the stacking direction can be increased while ensuring the sealing effect of the outer peripheral portion of the single cell layer. For this reason, it is not necessary to provide the battery element with a reinforcing frame that increases the rigidity against external force in the stacking direction.
絶縁性のシール材は、樹脂集電体の端部を固定して樹脂集電体3同士の内部短絡を防ぐのに有効であり、電解液の漏れ出しや外部からの水分に対するシール性(密封性)を発揮する材料であれば特に制限されず、公知の絶縁性シール材を使用できる。具体的には、絶縁性シール材としては、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、パラフィンワックス、ポリ(メタ)アクリル樹脂などが挙げられる。なかでも、耐蝕性、耐薬品性、製膜性、経済性などの観点から、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリ(メタ)アクリル樹脂が好ましい。 The insulating sealing material is effective in fixing the end of the resin current collector to prevent an internal short circuit between the resin current collectors 3 and is capable of leaking electrolyte and sealing against moisture from the outside (sealing Any known insulating sealing material can be used as long as the material exhibits high performance). Specifically, examples of the insulating sealing material include silicon resin, epoxy resin, urethane resin, polybutadiene resin, polypropylene resin, polyethylene resin, paraffin wax, poly (meth) acrylic resin, and the like. Of these, urethane resins, epoxy resins, and poly (meth) acrylic resins are preferable from the viewpoints of corrosion resistance, chemical resistance, film-forming properties, economy, and the like.
本実施形態の電解質層は、電解質を含むセパレータ1を用いている。電解質の材料として、高分子ゲル電解質(ゲルポリマー電解質)、全固体電解質(高分子固体電解質、無機固体型電解質)、液体電解質(電解液)を用いることができる。 The electrolyte layer of this embodiment uses a separator 1 containing an electrolyte. As the electrolyte material, a polymer gel electrolyte (gel polymer electrolyte), an all solid electrolyte (polymer solid electrolyte, inorganic solid electrolyte), or a liquid electrolyte (electrolytic solution) can be used.
セパレータ1の具体的な形態としては、特に制限されず、微多孔膜セパレータおよび不織布(ノンウーブンファブリック)セパレータなどを利用することができる。
該微多孔膜セパレータの材質としては、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)などのポリオレフィン、PP/PE/PPの3層構造をした積層体、ポリイミドなどが挙げられる。
The specific form of the separator 1 is not particularly limited, and a microporous membrane separator and a non-woven fabric (non-woven fabric) separator can be used.
Examples of the material of the microporous membrane separator include polyolefins such as polyethylene (PE) and polypropylene (PP), laminates having a three-layer structure of PP / PE / PP, and polyimide.
上記微多孔膜セパレータの厚みとしては、電池の薄膜化の観点から、単層あるいは多層で1〜60μmであることが望ましい。上記微多孔膜セパレータの微細孔の径は、最大で1μm以下(通常、数十nm程度の孔径である)であり、その空孔率は20〜80%であることが望ましい。また、上記不織布セパレータとしても、セパレータ機能を有し、高分子ゲル電解質を保持させることができるものであれば特に制限されるべきものではなく、従来公知のものを利用できる。また、使用繊維としては、特に制限されるものではなく、例えば、綿、レーヨン、アセテート、ナイロン、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン、ポリイミド、アラミドなど従来公知のものを用いることができる。これらは、使用目的(電解質層に要求される機械強度など)に応じて、単独または混合して用いる。 The thickness of the microporous membrane separator is preferably 1 to 60 μm for a single layer or multiple layers from the viewpoint of thinning the battery. The fine pore diameter of the microporous membrane separator is 1 μm or less (usually a pore diameter of about several tens of nanometers), and the porosity is preferably 20 to 80%. The nonwoven fabric separator is not particularly limited as long as it has a separator function and can hold the polymer gel electrolyte, and conventionally known nonwoven fabric separators can be used. Further, the fiber used is not particularly limited, and conventionally known fibers such as cotton, rayon, acetate, nylon, polyester, polypropylene, polyethylene and other polyolefins, polyimide, and aramid can be used. These may be used alone or in combination depending on the purpose of use (such as mechanical strength required for the electrolyte layer).
不織布セパレータの空孔率は30〜70%であることが好ましい。空孔率が30%未満では、電解質の保持性が悪化する場合があり、70%超では強度が不足する場合がある。さらに、不織布セパレータの厚さは、好ましくは5〜40μmであり、特に好ましくは5〜30μmである。厚さが5μm未満ではショート不良が増加電解質の保持性が悪化し、40μmを超える場合には抵抗が増大することになる。 The porosity of the nonwoven fabric separator is preferably 30 to 70%. If the porosity is less than 30%, the electrolyte retention may be deteriorated, and if it exceeds 70%, the strength may be insufficient. Furthermore, the thickness of the nonwoven fabric separator is preferably 5 to 40 μm, particularly preferably 5 to 30 μm. If the thickness is less than 5 μm, short-circuit defects will increase, and the retention of the electrolyte will deteriorate. If it exceeds 40 μm, the resistance will increase.
本発明の双極型リチウム二次電池用樹脂集電体は、前記したように、リチウム二次電池に用いられる樹脂集電体であって、導電性粒子を含む導電剤と樹脂バインダーとを含有し、前記導電性粒子の粒子径が樹脂集電体層の厚さの0.5〜2倍であり、樹脂集電体の厚さが1〜500μmであることを特徴とする。また、本発明のリチウム二次電池用積層電極は、樹脂集電体と活物質層とが順次積層されており、当該導電層として前記樹脂集電体が用いられていることを特徴とする。 As described above, the resin current collector for a bipolar lithium secondary battery of the present invention is a resin current collector used for a lithium secondary battery, and contains a conductive agent containing conductive particles and a resin binder. The particle diameter of the conductive particles is 0.5 to 2 times the thickness of the resin current collector layer, and the thickness of the resin current collector is 1 to 500 μm. In the laminated electrode for a lithium secondary battery of the present invention, a resin current collector and an active material layer are sequentially laminated, and the resin current collector is used as the conductive layer.
一般に、双極型リチウム二次電池で構成される樹脂集電体に含まれる導電性粒子の直径が樹脂集電体の厚さの0.5〜2倍もあると、例えば、導電性粒子と樹脂バインダーの界面が膜厚方向にも広がるため、この界面を通じて樹脂集電体内部を通じて電解液の液絡が発生することが懸念される。 Generally, when the diameter of the conductive particles contained in the resin current collector composed of the bipolar lithium secondary battery is 0.5 to 2 times the thickness of the resin current collector, for example, the conductive particles and the resin Since the interface of the binder extends in the film thickness direction, there is a concern that a liquid junction of the electrolytic solution may occur through the resin collector and through the interface.
したがって、従来、樹脂集電体の厚さの0.5〜2倍も大きい直径を有する導電性粒子を用いることは、双極型リチウム二次電池用樹脂集電体を製造するうえで適切ではないと考えられている。 Therefore, conventionally, using conductive particles having a diameter 0.5 to 2 times as large as the thickness of the resin current collector is not appropriate for producing a resin current collector for a bipolar lithium secondary battery. It is believed that.
ところが、本発明者が双極型リチウム二次電池に用いられている樹脂集電体に着目して鋭意研究を重ねたところ、導電性粒子の直径が樹脂集電体の厚さの0.5〜2倍にし、樹脂集電体の厚さを1〜500μmにした場合には、意外なことに、膜厚方向の導電性に優れ、さらに充放電特性にも優れたリチウム二次電池用積層電極が得られることが見出された。本発明は、かかる知見に基づいて完成されたものである。 However, when the present inventor conducted extensive research focusing on the resin current collector used in the bipolar lithium secondary battery, the diameter of the conductive particles is 0.5 to 0.5 times the thickness of the resin current collector. When the resin current collector is doubled and the thickness of the resin current collector is 1 to 500 μm, it is surprising that the laminated electrode for a lithium secondary battery has excellent conductivity in the film thickness direction and excellent charge / discharge characteristics. Was found to be obtained. The present invention has been completed based on such findings.
樹脂集電体の厚さは、その用途が双極型リチウム二次電池用積層電極であることから、好ましくは1〜500μm、より好ましくは3〜300μm、さらに好ましくは5〜200μmである。また、樹脂集電体の大きさは、通常、リチウム二次電池用積層電極に適した大きさが選択され、樹脂集電体の形状もかかる例示のみに限定されるものではない。 The thickness of the resin current collector is preferably 1 to 500 μm, more preferably 3 to 300 μm, and still more preferably 5 to 200 μm because the use is a laminated electrode for a bipolar lithium secondary battery. In addition, the size of the resin current collector is normally selected as a size suitable for a laminated electrode for a lithium secondary battery, and the shape of the resin current collector is not limited to such illustration.
球状の導電性粒子の長径と短径との比(長径/短径)の値は、樹脂集電体の膜厚方向導電性を選択的に向上させるとともに、積層電極の充放電特性を向上させる観点から、1〜2、好ましくは1〜1.9、より好ましくは1〜1.8である。 The value of the ratio of the major axis to the minor axis (major axis / minor axis) of the spherical conductive particles selectively improves the film-direction conductivity of the resin current collector and improves the charge / discharge characteristics of the laminated electrode. From the viewpoint, it is 1 to 2, preferably 1 to 1.9, more preferably 1 to 1.8.
なお、導電性炭素粒子の長径と短径との比(長径/短径)の値は、導電性粒子を超高分解能電界放出形走査電子顕微鏡〔(株)日立ハイテクノロジーズ製、品番:S−4800〕を用いて1000倍の倍率で観察した際に得られる撮影像に含まれている導電性粒子のなかから任意に選択された粒子50個の長径と短径とをそれぞれ測定し、各粒子について長径を短径で除することによって長径と短径との比(長径/短径)の値を求め、粒子50個について求められた長径と短径との比(長径/短径)の値の平均値を意味する。 The ratio of the major axis to the minor axis (major axis / minor axis) of the conductive carbon particles is determined by measuring the conductive particles with an ultrahigh resolution field emission scanning electron microscope [manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation, product number: S- 4800], the major axis and minor axis of 50 particles arbitrarily selected from the conductive particles included in the photographed image obtained when observing at a magnification of 1000 times are measured. The ratio of the major axis to the minor axis (major axis / minor axis) is obtained by dividing the major axis by the minor axis, and the ratio of the major axis to the minor axis (major axis / minor axis) is obtained for 50 particles. Mean value of
導電性粒子の粒子径は、積層電極の充放電特性を向上させる観点から、樹脂集電体の厚
さの0.5倍以上、好ましくは0.7倍以上であり、樹脂集電体と活物質層との接着性を向上させる観点から、導電層の厚さの2倍以下、好ましくは1.5倍以下である。
The particle size of the conductive particles is 0.5 times or more, preferably 0.7 times or more the thickness of the resin current collector, from the viewpoint of improving the charge / discharge characteristics of the laminated electrode. From the viewpoint of improving the adhesion to the material layer, it is not more than twice the thickness of the conductive layer, preferably not more than 1.5 times.
なお、導電性粒子の粒子径は、導電性粒子を超高分解能電界放出形走査電子顕微鏡〔(株)日立ハイテクノロジーズ製、品番:S−4800〕を用いて1000倍の倍率で観察した際に得られる撮影像に含まれている導電性粒子のうち、長径が最も長いものから順に数えて50個の導電性炭素粒子を選択し、それらの粒子の長径と短径とを測定し、各粒子について長径と短径との和を2で除することによって中間値を求め、選択された粒子50個について求められた当該中間値の平均値を意味する。 The particle diameter of the conductive particles is determined when the conductive particles are observed at a magnification of 1000 times using an ultra-high resolution field emission scanning electron microscope (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation, product number: S-4800). From the conductive particles contained in the obtained photographed image, 50 conductive carbon particles are selected in order from the longest diameter, and the long and short diameters of these particles are measured. An intermediate value is obtained by dividing the sum of the major axis and minor axis by 2 and means the average value of the intermediate values obtained for 50 selected particles.
導電剤としては、例えば、アルミニウム粒子、SUS粒子、銀粒子、金粒子、銅粒子、チタン粒子などの金属粒子、カーボン粒子が好ましく、カーボン粒子が特に好ましい。カーボンブラックやグラファイトなどのカーボン粒子は電位窓が非常に広く、正極電位および負極電位の双方に対して幅広い範囲で安定であり、さらに導電性に優れている。また、カーボン粒子は非常に軽量なため、質量の増加が最小限になる。さらに、カーボン粒子は、電極の導電助剤として用いられることが多いため、これらの導電助剤と接触しても、同材料であるがゆえに接触抵抗が非常に低くなる。なお、カーボン粒子を導電性粒子として用いる場合には、カーボンの表面に疎水性処理を施すことにより電解質のなじみ性を下げ、樹脂集電体の空孔に電解質が染み込みにくい状況を作ることも可能である。
また導電性粒子の長径と短径との比(長径/短径)が1〜2の球状導電剤としては、球状化天然黒鉛、球状の非晶質炭素粒子などが挙げられる。非晶質炭素粒子は、例えば、ポリアクリロニトリルなどの樹脂の炭化物などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
As the conductive agent, for example, metal particles such as aluminum particles, SUS particles, silver particles, gold particles, copper particles, and titanium particles, and carbon particles are preferable, and carbon particles are particularly preferable. Carbon particles such as carbon black and graphite have a very wide potential window, are stable in a wide range with respect to both the positive electrode potential and the negative electrode potential, and are excellent in conductivity. Also, since the carbon particles are very light, the increase in mass is minimized. Furthermore, since carbon particles are often used as a conductive aid for electrodes, even if they come into contact with these conductive aids, the contact resistance is very low because of the same material. In addition, when carbon particles are used as conductive particles, it is possible to reduce the compatibility of the electrolyte by applying hydrophobic treatment to the surface of the carbon, making it possible for the electrolyte to hardly penetrate into the pores of the resin current collector. It is.
Examples of the spherical conductive agent having a ratio of the major axis to the minor axis (major axis / minor axis) of the conductive particles of 1 to 2 include spheroidized natural graphite and spherical amorphous carbon particles. Examples of the amorphous carbon particles include a carbide of a resin such as polyacrylonitrile, but the present invention is not limited to such examples.
導電性粒子と樹脂バインダーとの質量比〔導電性炭素粒子/樹脂バインダー(不揮発分)〕は、積層電極の充放電特性を向上させる観点から、好ましくは10/90以上、より好ましくは30/70以上であり、導電層を介して集電体と活物質層とを強固に接着
させる観点から、好ましくは80/20以下、より好ましくは70/30以下である。
The mass ratio of the conductive particles to the resin binder [conductive carbon particles / resin binder (nonvolatile content)] is preferably 10/90 or more, more preferably 30/70, from the viewpoint of improving the charge / discharge characteristics of the laminated electrode. From the viewpoint of firmly bonding the current collector and the active material layer through the conductive layer, it is preferably 80/20 or less, more preferably 70/30 or less.
導電剤は、導電性粒子を含有するものであり、導電性粒子のみで構成されていてもよく、本発明の目的を阻害しない範囲内で、前記導電性粒子以外の導電性を有する粒子が含まれていてもよい。 The conductive agent contains conductive particles, may be composed only of conductive particles, and includes particles having conductivity other than the conductive particles as long as the object of the present invention is not impaired. It may be.
なお、導電剤には、充放電特性を向上させる観点から、カーボンブラックが含まれてい
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、チャンネルブラック、サーマルランプブラックなどが
挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのカーボン
ブラックは、それぞれ単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
The conductive agent preferably contains carbon black from the viewpoint of improving charge / discharge characteristics. Examples of carbon black include acetylene black, ketjen black, furnace black, channel black, and thermal lamp black. However, the present invention is not limited to such examples. These carbon blacks may be used alone or in combination of two or more.
カーボンブラックは、通常、1μm以下の粒子径を有する。カーボンブラックの平均粒
子径は、導電層における分散安定性を向上させる観点から、好ましくは0.05μm以上
、より好ましくは0.07μm以上、さらに好ましくは0.08μm以上であり、導電層
内における充填率を高めることによって積層電極の充放電特性を向上させる観点から、好
ましくは0.8μm以下、より好ましくは0.6μm以下である。カーボンブラックの平
均粒子径は、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置〔(株)堀場製作所製、品番:LA
−910〕を用いて測定されるD50の平均粒子径を意味する。
Carbon black usually has a particle size of 1 μm or less. The average particle size of carbon black is preferably 0.05 μm or more, more preferably 0.07 μm or more, and further preferably 0.08 μm or more from the viewpoint of improving dispersion stability in the conductive layer. From the viewpoint of improving the charge / discharge characteristics of the laminated electrode by increasing the rate, it is preferably 0.8 μm or less, more preferably 0.6 μm or less. The average particle size of the carbon black is determined by a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device [manufactured by Horiba, Ltd., product number: LA.
-910] is used to mean the average particle size of D50.
導電性粒子とカーボンブラックとの質量比(導電性粒子/カーボンブラック)は、積層電極の充放電特性を向上させる観点ならびに導電層と集電体および活物質層との接着性を向上させる観点から、好ましくは85/15〜95/5である。 From the viewpoint of improving the charge / discharge characteristics of the laminated electrode and the adhesion between the conductive layer, the current collector and the active material layer, the mass ratio of conductive particles to carbon black (conductive particles / carbon black) , Preferably 85/15 to 95/5.
なお、本発明においては、樹脂集電体には、導電性粒子およびカーボンブラック以外に、本発明の目的が阻害されない範囲内で、カーボンファイバー、カーボンウィスカーなどが含まれていてもよい。 In the present invention, the resin current collector may contain carbon fibers, carbon whiskers and the like within the range in which the object of the present invention is not impaired, in addition to the conductive particles and carbon black.
樹脂バインダーは、樹脂集電体の両面に形成された活物質層とを接着させるための成分である。樹脂バインダーとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、ジエン系樹脂、フッ素樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリウレタンなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの樹脂バインダーのなかでは、樹脂集電体と活物質層とを強固に接着させる観点から、アクリル系樹脂、オレフィン系樹脂およびジエン系樹脂が好ましく、アクリル系樹脂がより好ましい。 The resin binder is a component for adhering the active material layers formed on both surfaces of the resin current collector. Examples of the resin binder include olefin resins such as polyethylene and polypropylene, acrylic resins, diene resins, fluororesins, polyamides, polyimides, polyurethanes, and the like, but the present invention is limited only to such examples. is not. Among these resin binders, an acrylic resin, an olefin resin, and a diene resin are preferable, and an acrylic resin is more preferable from the viewpoint of firmly bonding the resin current collector and the active material layer.
アクリル系樹脂のなかでは、導電層を介して集電体と活物質層とを強固に接着させる観点から、置換基を有していてもよいシクロアルキル基をエステル部に有する(メタ)アクリル酸シクロアルキルエステルおよび炭素数4〜8のアルキル基をエステル部に有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルのうちの少なくとも1種を含有する(メタ)アクリル酸(シクロ)アルキルエステルを主成分とする単量体成分を重合させることによって得られるアクリル系樹脂が好ましい。 なお、本願明細書において、「(メタ)アクリル酸」は、「アクリル酸」および/または「メタクリル酸」を意味する。「(シクロ)アルキルエステル」は、「アルキルエステル」および/または「シクロアルキルエステル」を意味する。また、「(メタ)アクリレート」は、「アクリレート」および/または「メタクリレート」を意味する。 Among acrylic resins, (meth) acrylic acid having an cycloalkyl group which may have a substituent in the ester portion from the viewpoint of firmly bonding the current collector and the active material layer through the conductive layer Monomer mainly composed of (meth) acrylic acid (cyclo) alkyl ester containing at least one of cycloalkyl ester and (meth) acrylic acid alkyl ester having an alkyl group having 4 to 8 carbon atoms in the ester moiety An acrylic resin obtained by polymerizing the body component is preferred. In the present specification, “(meth) acrylic acid” means “acrylic acid” and / or “methacrylic acid”. “(Cyclo) alkyl ester” means “alkyl ester” and / or “cycloalkyl ester”. “(Meth) acrylate” means “acrylate” and / or “methacrylate”.
置換基を有していてもよいシクロアルキル基をエステル部に有する(メタ)アクリル酸シクロアルキルエステルおよび炭素数4〜8のアルキル基をエステル部に有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルは、それぞれ単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。 The (meth) acrylic acid cycloalkyl ester having an cycloalkyl group which may have a substituent in the ester part and the (meth) acrylic acid alkyl ester having an alkyl group having 4 to 8 carbon atoms in the ester part are each independent. It may be used in a mixture of two or more.
置換基を有していてもよいシクロアルキル基をエステル部に有する(メタ)アクリル酸シクロアルキルエステルのシクロアルキル基は、樹脂集電体と活物質層とを強固に接着させる観点から、炭素数が4〜20のシクロアルキル基であることが好ましく、炭素数が4〜10のシクロアルキル基であることがより好ましい。 The cycloalkyl group of the (meth) acrylic acid cycloalkyl ester having an cycloalkyl group that may have a substituent in the ester portion is the number of carbon atoms from the viewpoint of firmly bonding the resin current collector and the active material layer. Is preferably a cycloalkyl group having 4 to 20 carbon atoms, and more preferably a cycloalkyl group having 4 to 10 carbon atoms.
置換基を有していてもよいシクロアルキル基をエステル部に有する(メタ)アクリル酸シクロアルキルエステルは、本発明の目的が阻害されない範囲内で置換基を有していてもよい。当該(メタ)アクリル酸シクロアルキルエステルが有していてもよい置換基としては、例えば、メチル基、tert−ブチル基などのアルキル基、ニトロ基、ニトリル基、アルコキシル基、アシル基、スルホン基、ヒドロキシル基、ハロゲン原子などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。 The (meth) acrylic acid cycloalkyl ester having an cycloalkyl group which may have a substituent in the ester portion may have a substituent within a range in which the object of the present invention is not inhibited. Examples of the substituent that the (meth) acrylic acid cycloalkyl ester may have include, for example, an alkyl group such as a methyl group and a tert-butyl group, a nitro group, a nitrile group, an alkoxyl group, an acyl group, a sulfone group, Although a hydroxyl group, a halogen atom, etc. are mentioned, this invention is not limited only to this illustration.
置換基を有していてもよいシクロアルキル基をエステル部に有する(メタ)アクリル酸シクロアルキルエステルとしては、例えば、シクロアルキル(メタ)アクリレート、シクロアルキルアルキル(メタ)アクリレートなどが挙げられ、これらの単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。 Examples of the (meth) acrylic acid cycloalkyl ester having an optionally substituted cycloalkyl group in the ester portion include cycloalkyl (meth) acrylate, cycloalkylalkyl (meth) acrylate, and the like. These monomers may be used alone or in combination of two or more.
シクロアルキル(メタ)アクリレートとしては、例えば、イソボルニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレートなどのシクロアルキル基の炭素数が好ましくは4〜20、より好ましくは4〜10のシクロアルキル(メタ)アクリレートなどが挙げられ、これらのシクロアルキル(メタ)アクリレートは、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。 As the cycloalkyl (meth) acrylate, for example, a cycloalkyl group such as isobornyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate and the like preferably has 4 to 20 carbon atoms, more preferably 4 to 10 cycloalkyl (meth) acrylates. These cycloalkyl (meth) acrylates may be used alone or in combination of two or more.
シクロアルキルアルキル(メタ)アクリレートとしては、例えば、シクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシルエチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシルプロピル(メタ)アクリレート、4−メチルシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレートなどのシクロアルキル基の炭素数が好ましくは4〜20、より好ましくは4〜10であり、シクロアルキル基に結合しているアルキル基の炭素数が好ましくは1〜4であるシクロアルキルアルキル(メタ)アクリレートなどが挙げられ、これらのシクロアルキルアルキル(メタ)アクリレートは、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。 Examples of the cycloalkylalkyl (meth) acrylate include carbon numbers of cycloalkyl groups such as cyclohexylmethyl (meth) acrylate, cyclohexylethyl (meth) acrylate, cyclohexylpropyl (meth) acrylate, and 4-methylcyclohexylmethyl (meth) acrylate. Is preferably 4 to 20, more preferably 4 to 10, and examples thereof include cycloalkylalkyl (meth) acrylates in which the number of carbon atoms of the alkyl group bonded to the cycloalkyl group is preferably 1 to 4, and these These cycloalkylalkyl (meth) acrylates may be used alone or in combination of two or more.
置換基を有していてもよいシクロアルキル基をエステル部に有する(メタ)アクリル酸シクロアルキルエステルのなかでは、炭素数が4〜20のシクロアルキル基を有するシクロアルキル(メタ)アクリレートが好ましく、炭素数が4〜10のシクロアルキル基を有するシクロアルキル(メタ)アクリレートがより好ましく、イソボルニル(メタ)アクリレートおよびシクロヘキシル(メタ)アクリレートがさらに好ましく、シクロヘキシル(メタ)アクリレートが特に好ましい。 Among the (meth) acrylic acid cycloalkyl ester having an cycloalkyl group which may have a substituent in the ester portion, cycloalkyl (meth) acrylate having a cycloalkyl group having 4 to 20 carbon atoms is preferable, A cycloalkyl (meth) acrylate having a cycloalkyl group having 4 to 10 carbon atoms is more preferred, isobornyl (meth) acrylate and cyclohexyl (meth) acrylate are more preferred, and cyclohexyl (meth) acrylate is particularly preferred.
炭素数4〜8のアルキル基をエステル部に有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルとしては、例えば、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、sec−ブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、n−ペンチル(メタ)アクリレート、イソペンチル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、イソヘキシル(メタ)アクリレート、n−へプチル(メタ)アクリレート、イソヘプチル(メタ)アクリレート、n−オクチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレートなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 Examples of the (meth) acrylic acid alkyl ester having an alkyl group having 4 to 8 carbon atoms in the ester portion include n-butyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, sec-butyl (meth) acrylate, and tert-butyl. (Meth) acrylate, n-pentyl (meth) acrylate, isopentyl (meth) acrylate, n-hexyl (meth) acrylate, isohexyl (meth) acrylate, n-heptyl (meth) acrylate, isoheptyl (meth) acrylate, n- Although octyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, etc. are mentioned, this invention is not limited only to this illustration. These monomers may be used alone or in combination of two or more.
(メタ)アクリル酸(シクロ)アルキルエステルのなかでは、導電層を介して集電体と活物質層とを強固に接着させる観点から、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸シクロへキシルおよびメタクリル酸シクロへキシルが好ましく、アクリル酸2−エチルヘキシルおよびメタクリル酸シクロへキシルがより好ましく、アクリル酸2−エチルヘキシルとメタクリル酸シクロへキシルとの併用がさらに好ましい。
前記単量体成分における(メタ)アクリル酸(シクロ)アルキルエステルの含有率は、樹脂集電体と活物質層とを強固に接着させる観点から、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上、さらに好ましくは15質量%以上であり、積層電極の充放電特性を向上させる観点から、好ましくは99質量%以下、より好ましくは90質量%以下、さらに好ましくは80質量%以下である。
Among (meth) acrylic acid (cyclo) alkyl esters, butyl acrylate, butyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate, methacrylic acid are used from the viewpoint of firmly bonding the current collector and the active material layer through the conductive layer. 2-ethylhexyl acid, cyclohexyl acrylate and cyclohexyl methacrylate are preferred, 2-ethylhexyl acrylate and cyclohexyl methacrylate are more preferred, and the combined use of 2-ethylhexyl acrylate and cyclohexyl methacrylate is further preferable.
The content of the (meth) acrylic acid (cyclo) alkyl ester in the monomer component is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% from the viewpoint of firmly bonding the resin current collector and the active material layer. % Or more, more preferably 15% by mass or more, and preferably 99% by mass or less, more preferably 90% by mass or less, and still more preferably 80% by mass or less from the viewpoint of improving the charge / discharge characteristics of the laminated electrode.
単量体成分には、カルボキシル基含有単量体が含まれていてもよい。カルボキシル基含有単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、イタコン酸、シトラコン酸、無水マレイン酸、マレイン酸モノメチルエステル、マレイン酸モノブチルエステル、イタコン酸モノメチルエステル、イタコン酸モノブチルエステル、ビニル安息香酸などのカルボキシル基含有脂肪族系単量体などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのカルボキシル基含有単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。これらのカルボキシル基含有単量体のなかでは、共重合性の観点から、アクリル酸およびメタクリル酸が好ましい。 The monomer component may contain a carboxyl group-containing monomer. Examples of the carboxyl group-containing monomer include (meth) acrylic acid, maleic acid, fumaric acid, crotonic acid, itaconic acid, citraconic acid, maleic anhydride, maleic acid monomethyl ester, maleic acid monobutyl ester, and itaconic acid monomethyl. Examples thereof include carboxyl group-containing aliphatic monomers such as esters, itaconic acid monobutyl ester, and vinyl benzoic acid, but the present invention is not limited to such examples. These carboxyl group-containing monomers may be used alone or in combination of two or more. Among these carboxyl group-containing monomers, acrylic acid and methacrylic acid are preferable from the viewpoint of copolymerizability.
単量体成分におけるカルボキシル基含有単量体の含有率を多くしてしまうと、電解質であるリチウム塩を中和してしまう為に充放電容量が低下が起こる為、好ましくは15質量%以下、より好ましくは10質量%以下、さらに好ましくは5質量%以下である。 If the content of the carboxyl group-containing monomer in the monomer component is increased, the charge / discharge capacity is reduced because the lithium salt that is the electrolyte is neutralized. More preferably, it is 10 mass% or less, More preferably, it is 5 mass% or less.
単量体成分には、本発明の目的が阻害されない範囲内であれば、他の単量体が含まれていてもよい。他の単量体としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレートなどの炭素数1〜3のアルキル基をエステル部に有する(メタ)アクリル酸アルキルエステル;スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、tert−メチルスチレン、クロロスチレン、ビニルトルエンなどのスチレン系単量体;ベンジル(メタ)アクリレート、フェニルエチル(メタ)アクリレート、メチルベンジル(メタ)アクリレート、ナフチルメチル(メタ)アクリレートなどのアラルキル(メタ)アクリレート;2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートなどの水酸基含有(メタ)アクリル酸エステル;エチレングリコール(メタ)アクリレート、エチレングリコールメトキシ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコール(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールメトキシ(メタ)アクリレートなどのオキソ基含有単量体;トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、テトラフルオロプロピル(メタ)アクリレート、オクタフルオロペンチル(メタ)アクリレートなどのフッ素原子含有単量体;グリシジル(メタ)アクリレート、α−メチルグリシジル(メタ)アクリレート、グリシジルアリルエーテルなどのエポキシ基含有単量体;メトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシブチル(メタ)アクリレート、エトキシブチル(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリプロポキシ(メタ)アクリレートなどのアルコキシアルキル(メタ)アクリレート;ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリ(メトキシエトキシ)シラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、2−スチリルエチルトリメトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルヒドロキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルメチルヒドロキシシランなどのシラン基含有単量体;(メタ)アクリロイルアジリジン、(メタ)アクリル酸2−アジリジニルエチルなどのアジリジニル基含有単量体などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。 The monomer component may contain other monomers as long as the object of the present invention is not inhibited. As another monomer, for example, (meth) acrylic acid alkyl ester having an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms such as methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate and the like in the ester portion; Styrene monomers such as styrene, α-methylstyrene, p-methylstyrene, tert-methylstyrene, chlorostyrene, vinyltoluene; benzyl (meth) acrylate, phenylethyl (meth) acrylate, methylbenzyl (meth) acrylate, Aralkyl (meth) acrylates such as naphthylmethyl (meth) acrylate; 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, 2-hydroxybutyl (meth) acrylate Hydroxy group-containing (meth) acrylic acid esters such as 4-hydroxybutyl (meth) acrylate; ethylene glycol (meth) acrylate, ethylene glycol methoxy (meth) acrylate, diethylene glycol (meth) acrylate, diethylene glycol methoxy (meth) acrylate, etc. Oxo group-containing monomers; fluorine atom-containing monomers such as trifluoroethyl (meth) acrylate, tetrafluoropropyl (meth) acrylate, octafluoropentyl (meth) acrylate; glycidyl (meth) acrylate, α-methylglycidyl Epoxy group-containing monomers such as (meth) acrylate and glycidyl allyl ether; methoxyethyl (meth) acrylate, methoxybutyl (meth) acrylate, ethoxybutyl (meta Acrylates, alkoxyalkyl (meth) acrylates such as trimethylolpropane tripropoxy (meth) acrylate; vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltri (methoxyethoxy) silane, γ- (meth) acryloyloxypropyltrimethoxysilane, 2 Silane group-containing monomers such as styrylethyltrimethoxysilane, vinyltrichlorosilane, γ- (meth) acryloyloxypropylhydroxysilane, γ- (meth) acryloyloxypropylmethylhydroxysilane; (meth) acryloylaziridine, (meta ) Examples include aziridinyl group-containing monomers such as 2-aziridinylethyl acrylate, but the present invention is not limited to such examples. These monomers may be used alone or in combination of two or more.
ジエン系樹脂としては、例えば、共役ジエンの単独重合体、共役ジエンと他の単量体との共重合体などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。ジエン系重合体の具体例としては、ポリブタジエン、ポリイソプレンなどの共役ジエン単独重合体;スチレン−ブタジエン共重合体などの芳香族ビニル−共役ジエン共重合体;スチレン−ブタジエン−メタクリル酸からなる三元共重合体、スチレン−ブタジエン−イタコン酸からなる三元共重合体などの芳香族ビニル−共役ジエン−カルボン酸基含有単量体からなる三元共重合体;アクリロニトリル−ブタジエン共重合体などのシアン化ビニル−共役ジエン共重合体などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。 Examples of the diene resin include conjugated diene homopolymers and copolymers of conjugated dienes and other monomers, but the present invention is not limited to such examples. Specific examples of diene polymers include conjugated diene homopolymers such as polybutadiene and polyisoprene; aromatic vinyl-conjugated diene copolymers such as styrene-butadiene copolymers; Copolymers, terpolymers composed of aromatic vinyl-conjugated diene-carboxylic acid group-containing monomers such as terpolymers composed of styrene-butadiene-itaconic acid; cyanides such as acrylonitrile-butadiene copolymer Examples thereof include vinyl fluoride-conjugated diene copolymers, but the present invention is not limited to such examples.
樹脂バインダーは、例えば、以下のようにして調製することができることを例示するが、これ以外の手法により調整することも可能である。例えば、単量体成分を溶剤系均一重合、沈殿重合、分散重合、乳化重合など、種々の重合法により調製することができる。単量体成分を乳化重合させる方法としては、例えば、メタノールなどの低級アルコールなどの水溶性有機溶媒と水とを含む水性媒体、水などの媒体中に乳化剤を溶解させ、撹拌下で単量体成分および重合開始剤を滴下させる方法、乳化剤および水を用いてあらかじめ乳化させておいた単量体成分を水または水性媒体中に滴下させる方法などが挙げられるが、本発明は、かかる方法のみに限定されるものではない。なお、媒体の量は、得られる樹脂エマルションに含まれる不揮発分量を考慮して適宜設定すればよい。媒体は、あらかじめ反応容器に仕込んでおいてもよく、あるいはプレエマルションとして使用してもよい。また、媒体は、必要により、単量体成分を乳化重合させ、樹脂エマルションを製造しているときに用いてもよい。 The resin binder exemplifies that it can be prepared, for example, as follows, but it can also be adjusted by other methods. For example, the monomer component can be prepared by various polymerization methods such as solvent-based homogeneous polymerization, precipitation polymerization, dispersion polymerization, and emulsion polymerization. Examples of the method for emulsion polymerization of the monomer component include, for example, an aqueous medium containing a water-soluble organic solvent such as lower alcohol such as methanol and water, an emulsifier dissolved in a medium such as water, and the monomer under stirring. Examples of the method include dropping a component and a polymerization initiator, and a method of dropping a monomer component that has been pre-emulsified with an emulsifier and water into water or an aqueous medium. It is not limited. In addition, what is necessary is just to set the quantity of a medium suitably in consideration of the non volatile matter amount contained in the resin emulsion obtained. The medium may be charged in the reaction vessel in advance or used as a pre-emulsion. The medium may be used when a resin emulsion is produced by emulsion polymerization of monomer components as required.
単量体成分を乳化重合させる際には、単量体成分、乳化剤および媒体を混合した後に乳化重合を行なってもよく、単量体成分、乳化剤および媒体を攪拌することによって乳化させ、プレエマルションを調製した後に乳化重合を行なってもよく、あるいは単量体成分、乳化剤および媒体のうちの少なくとも1種類とその残部のプレエマルションとを混合して乳化重合を行なってもよい。単量体成分、乳化剤および媒体は、それぞれ一括添加してもよく、分割添加してもよく、あるいは連続滴下してもよい。 When the monomer component is emulsion-polymerized, the monomer component, the emulsifier and the medium may be mixed and then emulsion polymerization may be performed. The emulsion polymerization may be carried out after preparing the emulsion, or the emulsion polymerization may be carried out by mixing at least one of the monomer component, the emulsifier and the medium and the remaining pre-emulsion. The monomer component, the emulsifier, and the medium may be added all at once, dividedly, or continuously dropped.
乳化剤としては、アニオン性乳化剤、ノニオン性乳化剤、カチオン性乳化剤、両性乳化剤、高分子乳化剤などが挙げられ、これらの乳化剤は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。 Examples of the emulsifier include an anionic emulsifier, a nonionic emulsifier, a cationic emulsifier, an amphoteric emulsifier, and a polymer emulsifier. These emulsifiers may be used alone or in combination of two or more.
アニオン性乳化剤としては、例えば、アンモニウムドデシルサルフェート、ナトリウムドデシルサルフェートなどのアルキルサルフェート塩;アンモニウムドデシルスルホネート、ナトリウムドデシルスルホネートなどのアルキルスルホネート塩;アンモニウムドデシルベンゼンスルホネート、ナトリウムドデシルナフタレンスルホネートなどのアルキルアリールスルホネート塩;ポリオキシエチレンアルキルサルフェート塩;ポリオキシエチレンアルキルアリールサルフェート塩;ジアルキルスルホコハク酸塩;アリールスルホン酸−ホルマリン縮合物;アンモニウムラウリレート、ナトリウムステアリレートなどの脂肪酸塩などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。 Examples of the anionic emulsifier include alkyl sulfate salts such as ammonium dodecyl sulfate and sodium dodecyl sulfate; alkyl sulfonate salts such as ammonium dodecyl sulfonate and sodium dodecyl sulfonate; alkyl aryl sulfonate salts such as ammonium dodecyl benzene sulfonate and sodium dodecyl naphthalene sulfonate; Examples include polyoxyethylene alkyl sulfate salts; polyoxyethylene alkyl aryl sulfate salts; dialkyl sulfosuccinates; aryl sulfonic acid-formalin condensates; fatty acid salts such as ammonium laurate and sodium stearate. It is not limited to illustration only.
ノニオン性乳化剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル、ポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールとの縮合物、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、脂肪酸モノグリセライド、エチレンオキサイドと脂肪族アミンとの縮合生成物などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。 Nonionic emulsifiers include, for example, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl aryl ether, condensate of polyethylene glycol and polypropylene glycol, sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, fatty acid monoglyceride, ethylene oxide and aliphatic Although the condensation product with an amine etc. are mentioned, this invention is not limited only to this illustration.
カチオン性乳化剤としては、例えば、ドデシルアンモニウムクロライドなどのアルキル
アンモニウム塩などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではな
い。
Examples of the cationic emulsifier include alkylammonium salts such as dodecylammonium chloride, but the present invention is not limited to such examples.
両性乳化剤としては、例えば、ベタインエステル型乳化剤などが挙げられるが、本発明
は、かかる例示のみに限定されるものではない。
Examples of amphoteric emulsifiers include betaine ester type emulsifiers, but the present invention is not limited to such examples.
高分子乳化剤としては、例えば、ポリアクリル酸ナトリウムなどのポリ(メタ)アクリル酸塩;ポリビニルアルコール;ポリビニルピロリドン;ポリヒドロキシエチルアクリレ
ートなどのポリヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート;これらの重合体を構成する単量体のうちの1種類以上を共重合成分とする共重合体などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
Examples of the polymer emulsifier include poly (meth) acrylates such as sodium polyacrylate; polyvinyl alcohol; polyvinyl pyrrolidone; polyhydroxyalkyl (meth) acrylates such as polyhydroxyethyl acrylate; single polymers constituting these polymers. Although the copolymer etc. which use 1 or more types of a monomer as a copolymerization component are mentioned, this invention is not limited only to this illustration.
また、前記乳化剤として、耐水性を向上させる観点から、重合性基を有する乳化剤、す
なわち、いわゆる反応性乳化剤が好ましく、環境保護の観点から、非ノニルフェニル型の
乳化剤が好ましい。
Further, as the emulsifier, an emulsifier having a polymerizable group, that is, a so-called reactive emulsifier is preferable from the viewpoint of improving water resistance, and a non-nonylphenyl emulsifier is preferable from the viewpoint of environmental protection.
反応性乳化剤としては、例えば、プロペニル−アルキルスルホコハク酸エステル塩、(メタ)アクリル酸ポリオキシエチレンスルホネート塩、(メタ)アクリル酸ポリオキシエチレンホスフォネート塩〔例えば、三洋化成工業(株)製、商品名:エレミノールRS−30など〕、ポリオキシエチレンアルキルプロペニルフェニルエーテルスルホネート塩〔例えば、第一工業製薬(株)製、商品名:アクアロンHS−10など〕、アリルオキシメチルアルキルオキシポリオキシエチレンのスルホネート塩〔例えば、第一工業製薬(株)製、商品名:アクアロンKH−10など〕、アリルオキシメチルノニルフェノキシエチルヒドロキシポリオキシエチレンのスルホネート塩〔例えば、(株)ADEKA製、商品名:アデカリアソープSE−10など〕、アリルオキシメチルアルコキシエチルヒドロキシポリオキシエチレン硫酸エステル塩〔例えば、(株)ADEKA製、商品名:アデカリアソープSR−10、SR−30など〕、ビス(ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル)メタクリレート化スルホネート塩〔例えば、日本乳化剤(株)製、商品名:アントックスMS−60など〕、アリルオキシメチルアルコキシエチルヒドロキシポリオキシエチレン〔例えば、(株)ADEKA製、商品名:アデカリアソープER−20など〕、ポリオキシエチレンアルキルプロペニルフェニルエーテル〔例えば、第一工業製薬(株)製、商品名:アクアロンRN−20など〕、アリルオキシメチルノニルフェノキシエチルヒドロキシポリオキシエチレン〔例えば、(株)ADEKA製、商品名:アデカリアソープNE−10など)などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。 As the reactive emulsifier, for example, propenyl-alkylsulfosuccinic acid ester salt, (meth) acrylic acid polyoxyethylene sulfonate salt, (meth) acrylic acid polyoxyethylene phosphonate salt [for example, manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd., Product name: Eleminol RS-30, etc.], polyoxyethylene alkylpropenyl phenyl ether sulfonate salt [for example, product name: Aqualon HS-10, manufactured by Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.], allyloxymethylalkyloxypolyoxyethylene Sulfonate salt [for example, product name: Aqualon KH-10 manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.], sulfonate salt of allyloxymethylnonylphenoxyethylhydroxypolyoxyethylene [for example, product name: ADEKA manufactured by ADEKA Corporation Rear soap SE-10 etc.), Ryloxymethylalkoxyethylhydroxypolyoxyethylene sulfate ester salt (for example, manufactured by ADEKA, trade name: Adekaria soap SR-10, SR-30, etc.), bis (polyoxyethylene polycyclic phenyl ether) methacrylated sulfonate Salts (for example, Nippon Emulsifier Co., Ltd., trade name: Antox MS-60, etc.), allyloxymethylalkoxyethylhydroxypolyoxyethylene [eg, ADEKA Corporation, trade name: Adeka Soap ER-20, etc. ], Polyoxyethylene alkylpropenyl phenyl ether [for example, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., trade name: Aqualon RN-20, etc.], allyloxymethylnonylphenoxyethyl hydroxypolyoxyethylene [for example, manufactured by ADEKA Corporation, Product Name: Adekaria Soap E-10, etc.) and the like, the present invention is not limited only to those exemplified.
乳化剤の量は、単量体成分100質量部あたり、重合安定性を向上させる観点から、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.5質量部以上、さらに好ましくは1質量部以上、特に好ましくは2質量部以上であり、導電層を介して集電体と活物質層とを強固に接着させる観点から、好ましくは20質量部以下、より好ましくは10質量部以下、さらに好ましくは8質量部以下、特に好ましくは6質量部以下である。 The amount of the emulsifier is preferably 0.1 parts by mass or more, more preferably 0.5 parts by mass or more, further preferably 1 part by mass or more, from the viewpoint of improving the polymerization stability per 100 parts by mass of the monomer component. Particularly preferably, it is 2 parts by mass or more, and preferably 20 parts by mass or less, more preferably 10 parts by mass or less, and further preferably 8 from the viewpoint of firmly bonding the current collector and the active material layer through the conductive layer. It is at most 6 parts by mass, particularly preferably at most 6 parts by mass.
重合開始剤としては、例えば、アゾビスイソブチロニトリル、2,2−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2−アゾビス(2―ジアミノプロパン)ハイドロクロライド、4,4−アゾビス(4−シアノ吉草酸)、2,2−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)などのアゾ化合物;過硫酸カリウムなどの過硫酸塩;過酸化水素、ベンゾイルパーオキサイド、パラクロロベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、過酸化アンモニウムなどの過酸化物などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの重合開始剤は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。 Examples of the polymerization initiator include azobisisobutyronitrile, 2,2-azobis (2-methylbutyronitrile), 2,2-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2-azobis ( Azo compounds such as 2-diaminopropane) hydrochloride, 4,4-azobis (4-cyanovaleric acid), 2,2-azobis (2-methylpropionamidine); persulfates such as potassium persulfate; hydrogen peroxide , Benzoyl peroxide, parachlorobenzoyl peroxide, lauroyl peroxide, peroxides such as ammonium peroxide, and the like, but the present invention is not limited to such examples. These polymerization initiators may be used alone or in combination of two or more.
重合開始剤の量は、単量体成分100質量部あたり、重合速度を高め、未反応の単量体成分の残存量を低減させる観点から、好ましくは0.05質量部以上、より好ましくは0.1質量部以上であり、耐水性を向上させる観点から、好ましくは3質量部以下、より好ましくは1質量部以下である。 The amount of the polymerization initiator is preferably 0.05 parts by mass or more, more preferably 0 from the viewpoint of increasing the polymerization rate and reducing the residual amount of the unreacted monomer component per 100 parts by mass of the monomer component. From the viewpoint of improving water resistance, it is preferably 3 parts by mass or less, more preferably 1 part by mass or less.
重合開始剤の添加方法は、特に限定されない。その添加方法としては、例えば、一括仕込み、分割仕込み、連続滴下などが挙げられる。また、重合反応の終了時期を早める観点から、単量体成分を反応系内に添加する終了前またはその終了後に、重合開始剤の一部を添加してもよい。 The method for adding the polymerization initiator is not particularly limited. Examples of the addition method include batch charging, divided charging, and continuous dripping. From the viewpoint of advancing the completion time of the polymerization reaction, a part of the polymerization initiator may be added before or after the monomer component is added to the reaction system.
なお、重合開始剤の分解を促進するために、例えば、亜硫酸水素ナトリウムなどの還元剤、硫酸第一鉄などの遷移金属塩などの重合開始剤の分解剤を反応系内に適量で添加してもよい。 In order to accelerate the decomposition of the polymerization initiator, for example, a reducing agent such as sodium bisulfite and a polymerization initiator decomposition agent such as transition metal salt such as ferrous sulfate are added in an appropriate amount to the reaction system. Also good.
また、反応系内には、必要により、例えば、tert−ドデシルメルカプタンなどのチオール基を有する化合物などの連鎖移動剤、pH緩衝剤、キレート剤、造膜助剤などの添加剤を添加してもよい。添加剤の量は、その種類によって異なるので一概には決定することができないが、通常、単量体成分100質量部あたり、好ましくは0〜5質量部程度、より好ましくは0〜3質量部程度である。 Further, if necessary, additives such as chain transfer agents such as compounds having a thiol group such as tert-dodecyl mercaptan, pH buffering agents, chelating agents, and film-forming aids may be added to the reaction system. Good. Since the amount of the additive varies depending on the type, it cannot be determined unconditionally. Usually, it is preferably about 0 to 5 parts by mass, more preferably about 0 to 3 parts by mass per 100 parts by mass of the monomer component. It is.
単量体成分を乳化重合させる際の雰囲気は、特に限定されないが、重合開始剤の効率を向上させる観点から、窒素ガスなどの不活性ガスであることが好ましい。 The atmosphere for emulsion polymerization of the monomer component is not particularly limited, but is preferably an inert gas such as nitrogen gas from the viewpoint of improving the efficiency of the polymerization initiator.
単量体成分を乳化重合させる際の重合温度は、特に限定がないが、通常、好ましくは50〜100℃、より好ましくは60〜95℃である。重合温度は、一定であってもよく、重合反応の途中で変化させてもよい。 Although the polymerization temperature at the time of carrying out emulsion polymerization of a monomer component does not have limitation, Usually, Preferably it is 50-100 degreeC, More preferably, it is 60-95 degreeC. The polymerization temperature may be constant or may be changed during the polymerization reaction.
エマルション粒子を構成する重合体のガラス転移温度は、積層電極の充放電特性を向上させる観点から、好ましくは−70℃以上、より好ましくは−65℃以上、さらに好ましくは−60℃以上であり、導電層を介して集電体と活物質層とを強固に接着させる観点から、好ましくは80℃以下、より好ましくは50℃以下、さらに好ましくは30℃以下である。重合体のガラス転移温度は、単量体成分に使用される単量体の組成を調整することにより、容易に調節することができる。 The glass transition temperature of the polymer constituting the emulsion particles is preferably −70 ° C. or higher, more preferably −65 ° C. or higher, more preferably −60 ° C. or higher, from the viewpoint of improving the charge / discharge characteristics of the laminated electrode. From the viewpoint of firmly bonding the current collector and the active material layer through the conductive layer, the temperature is preferably 80 ° C. or lower, more preferably 50 ° C. or lower, and further preferably 30 ° C. or lower. The glass transition temperature of the polymer can be easily adjusted by adjusting the composition of the monomer used for the monomer component.
なお、本明細書において、重合体のガラス転移温度は、当該重合体を構成する単量体成分に使用されている単量体の単独重合体のガラス転移温度を用いて、式:
1/Tg=Σ(Wm/Tgm)/100
〔式中、Wmは重合体を構成する単量体成分における単量体mの含有率(質量%)、Tgmは単量体mの単独重合体のガラス転移温度(絶対温度:K)を示す〕で表されるフォックス(Fox)の式に基づいて求められた温度を意味する。
In the present specification, the glass transition temperature of the polymer is expressed by the following formula: the glass transition temperature of the homopolymer of the monomer used in the monomer component constituting the polymer.
1 / Tg = Σ (Wm / Tgm) / 100
[Wherein Wm represents the content (% by mass) of the monomer m in the monomer component constituting the polymer, and Tgm represents the glass transition temperature (absolute temperature: K) of the homopolymer of the monomer m. ] The temperature calculated | required based on the formula of Fox (Fox) represented by this.
重合体のガラス転移温度は、例えば、シクロヘキシルメタクリレートの単独重合体では83℃、シクロヘキシルアクリレートの単独重合体では16℃、アクリル酸の単独重合体では95℃、2−エチルヘキシルアクリレートの単独重合体では−70℃、n−ブチルアクリレートの単独重合体では−56℃、n−ブチルメタクリレートの単独重合体では20℃、メタクリル酸の単独重合体では130℃である。 The glass transition temperature of the polymer is, for example, 83 ° C. for a cyclohexyl methacrylate homopolymer, 16 ° C. for a cyclohexyl acrylate homopolymer, 95 ° C. for a homopolymer of acrylic acid, and −− for a homopolymer of 2-ethylhexyl acrylate. 70 ° C., −56 ° C. for n-butyl acrylate homopolymer, 20 ° C. for n-butyl methacrylate homopolymer, and 130 ° C. for methacrylic acid homopolymer.
重合体のガラス転移温度は、前記フォックス(Fox)の式に基づいて求められた値であるが、重合体のガラス転移温度の実測値は、前記フォックス(Fox)の式に基づいて求められた値と同じであることが好ましい。重合体のガラス転移温度の実測値は、例えば、その示差走査熱量の測定によって求めることができる。 The glass transition temperature of the polymer is a value obtained based on the Fox equation, but the measured value of the glass transition temperature of the polymer was obtained based on the Fox equation. The value is preferably the same. The actual measured value of the glass transition temperature of the polymer can be obtained, for example, by measuring the differential scanning calorimetry.
示差走査熱量の測定装置としては、例えば、セイコーインスツル(株)製、品番:DSC220Cなどが挙げられる。また、示差走査熱量を測定する際、示差走査熱量(DSC)曲線を描画する方法、示差走査熱量(DSC)曲線から一次微分曲線を得る方法、スムージング処理を行なう方法、目的のピーク温度を求める方法などには特に限定がない。例えば、前記測定装置を用いた場合には、当該測定装置を用いることによって得られたデータから作図すればよい。その際、数学的処理を行なうことができる解析ソフトウェアを用いることができる。当該解析ソフトウェアとしては、例えば、解析ソフトウェア〔セイコーインスツル(株)製、品番:EXSTAR6000〕などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。なお、このようにして求められたピーク温度には、上下5℃程度の作図による誤差が含まれることがある。 Examples of the differential scanning calorimeter measuring device include Seiko Instruments Inc., product number: DSC220C. Further, when measuring the differential scanning calorific value, a method of drawing a differential scanning calorific value (DSC) curve, a method of obtaining a first derivative curve from the differential scanning calorific value (DSC) curve, a method of performing a smoothing process, and a method of obtaining a target peak temperature There is no limitation in particular. For example, when the measuring device is used, the drawing may be performed from data obtained by using the measuring device. At that time, analysis software capable of performing mathematical processing can be used. Examples of the analysis software include analysis software [manufactured by Seiko Instruments Inc., product number: EXSTAR6000], but the present invention is not limited to such examples. In addition, the peak temperature obtained in this way may include an error due to plotting of about 5 ° C. up and down.
エマルション粒子の平均粒子径は、導電層の厚さによって異なるので一概には決定することができないことから、当該導電層の厚さに応じて適宜決定することが好ましいが、積層電極の充放電特性を向上させる観点から、好ましくは0.03μm以上、より好ましくは0.05μm以上、さらに好ましくは0.07μm以上であり、導電層を介して集電体と活物質層とを強固に接着させる観点から、好ましくは1μm以下、より好ましくは0.7μm以下、さらに好ましくは0.5μm以下である。 Since the average particle diameter of the emulsion particles varies depending on the thickness of the conductive layer, it cannot be determined unconditionally. Therefore, it is preferable to appropriately determine the thickness depending on the thickness of the conductive layer. Is preferably 0.03 μm or more, more preferably 0.05 μm or more, and even more preferably 0.07 μm or more, and a viewpoint of firmly bonding the current collector and the active material layer through the conductive layer Therefore, it is preferably 1 μm or less, more preferably 0.7 μm or less, and still more preferably 0.5 μm or less.
なお、本明細書において、エマルション粒子の平均粒子径は、動的光散乱法による粒度分布測定器〔パーティクル・サイジング・システムズ(Particle Sizing Systems)社製、商品名:NICOMP Model 380)を用いて測定された体積平均粒子径を意味する。 In the present specification, the average particle size of the emulsion particles is measured using a particle size distribution measuring instrument (manufactured by Particle Sizing Systems, trade name: NICOMP Model 380) by a dynamic light scattering method. It means the volume average particle diameter.
樹脂集電体には、さらに導電剤を樹脂バインダー中で均一に分散させるために、分散剤が含有されていることが好ましい。 The resin current collector preferably contains a dispersant in order to uniformly disperse the conductive agent in the resin binder.
分散剤として、例えば水系配合では、カルボキシメチルセルロース系化合物、界面活性剤などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの成分は、それぞれ単独で用いてもよく、併用してもよい。分散剤のなかでは、導電剤を樹脂バインダー中で均一に分散させる観点から、カルボキシメチルセルロース系化合物が好ましい。 Examples of the dispersant include a carboxymethyl cellulose compound and a surfactant in an aqueous formulation, but the present invention is not limited to such examples. These components may be used alone or in combination. Among the dispersants, a carboxymethyl cellulose compound is preferable from the viewpoint of uniformly dispersing the conductive agent in the resin binder.
カルボキシメチルセルロース系化合物としては、例えば、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースアンモニウム塩、カルボキシメチルセルロースアルカリ金属塩、カルボキシメチルセルロースアルカリ土類金属塩などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのカルボキシメチルセルロース系化合物は、それぞれ単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらのカルボキシメチルセルロース系化合物のなかでは、カルボキシメチルセルロースアルカリ金属塩が好ましい。 Examples of the carboxymethylcellulose-based compound include carboxymethylcellulose, carboxymethylcellulose ammonium salt, carboxymethylcellulose alkali metal salt, carboxymethylcellulose alkaline earth metal salt, and the like, but the present invention is not limited to such examples. . These carboxymethyl cellulose compounds may be used alone or in combination of two or more. Among these carboxymethyl cellulose compounds, carboxymethyl cellulose alkali metal salts are preferable.
界面活性剤としては、例えば、アルキル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、脂肪酸塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物などの陰イオン性界面活性剤、ポリオキシエチレナルキルエーテル、グリセリン脂肪酸エステルなどの非イオン性界面活性剤、アルキルアミン塩、第四級アンモニウム塩などの陽イオン性界面活性剤、アルキルアミンオキサイド、アルキルベタインなどの両性界面活性剤などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。界面活性剤のなかでは、本発明の積層電極の耐久性を向上させる観点から、陰イオン界面活性剤および非イオン性界面活性剤が好ましく、陰イオン性界面活性剤がより好ましい。 Examples of the surfactant include anionic surfactants such as alkyl sulfate ester salts, alkylbenzene sulfonates, fatty acid salts, and naphthalene sulfonic acid formalin condensates, and nonionic surfactants such as polyoxyethylene aralkyl ethers and glycerin fatty acid esters. Examples include surfactants, cationic surfactants such as alkylamine salts and quaternary ammonium salts, and amphoteric surfactants such as alkylamine oxides and alkylbetaines, but the present invention is limited to such examples only. It is not something. Among the surfactants, anionic surfactants and nonionic surfactants are preferred, and anionic surfactants are more preferred from the viewpoint of improving the durability of the laminated electrode of the present invention.
分散剤の量は、導電剤100質量部あたり、導電剤を樹脂バインダー中で均一に分散させる観点から、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.5質量部以上、さらに好ましくは1質量部以上であり、樹脂集電体と活物質層とを強固に接着させる観点から、好ましくは20質量部以下、より好ましくは15質量部以下、さらに好ましくは10質量部以下である。 The amount of the dispersant is preferably 0.1 parts by mass or more, more preferably 0.5 parts by mass or more, and further preferably 1 from the viewpoint of uniformly dispersing the conductive agent in the resin binder per 100 parts by mass of the conductive agent. From the viewpoint of firmly bonding the resin current collector and the active material layer, it is preferably 20 parts by mass or less, more preferably 15 parts by mass or less, and further preferably 10 parts by mass or less.
樹脂集電体は、例えば、導電剤と樹脂バインダーと必要により分散剤および溶媒とを混合し、得られた樹脂集電体組成物を離形性が良好な基材に塗布し、乾燥させた後で剥離させることで得ることができる。また乾燥させたバインダーと導電剤を混錬してペレット化し、押出し形成することによっても形成することができる。 The resin current collector is, for example, mixed with a conductive agent, a resin binder, and, if necessary, a dispersant and a solvent, and the obtained resin current collector composition was applied to a substrate having good releasability and dried. It can be obtained by peeling later. It can also be formed by kneading the dried binder and conductive agent into pellets and extrusion forming.
導電剤と樹脂バインダーと必要により分散剤および溶媒とを混合する際には、例えば、ボールミル、サンドミル、擂潰機、超音波分散機、ホモジナイザー、ミキサー、などの分散機を用いて各成分が均一に分散するようにすることが好ましい。 When mixing the conductive agent, the resin binder, and if necessary, the dispersant and the solvent, for example, the components are uniformly distributed using a dispersing machine such as a ball mill, a sand mill, a crusher, an ultrasonic dispersing machine, a homogenizer, or a mixer. It is preferable to be dispersed.
なお、溶媒を用いる場合には、環境保護の観点から、溶媒は水であることが好ましい。また、樹脂バインダーとして、樹脂エマルションを用いる場合には、溶媒を用いなくてもよいという利点がある。 In addition, when using a solvent, it is preferable that a solvent is water from a viewpoint of environmental protection. Moreover, when using a resin emulsion as a resin binder, there exists an advantage that it is not necessary to use a solvent.
樹脂集電体用組成物における固形分量は、塗工性および生産性を向上させる観点から、好ましくは10〜70質量%、より好ましくは15〜60質量%、さらに好ましくは20〜55質量%である。 The solid content in the resin current collector composition is preferably 10 to 70% by mass, more preferably 15 to 60% by mass, and still more preferably 20 to 55% by mass, from the viewpoint of improving coatability and productivity. is there.
樹脂集電体用組成物の粘度(BM型粘度計を用いて回転速度30r/m、25℃にて測定)は、塗工性および形成される導電層の均一性を向上させる観点から、好ましくは5〜5000mPa・s、より好ましくは10〜3000mPa・s、さらに好ましくは15〜2000mPa・sである。 The viscosity of the resin current collector composition (measured at a rotation speed of 30 r / m at 25 ° C. using a BM viscometer) is preferably from the viewpoint of improving the coating property and the uniformity of the conductive layer to be formed. Is 5 to 5000 mPa · s, more preferably 10 to 3000 mPa · s, and still more preferably 15 to 2000 mPa · s.
樹脂集電体用組成物を塗布する方法としては、例えば、浸漬法、ロールコーター法、ドクターブレード法、ハケ塗り法、リバースロール法、ダイレクトロール法、グラビア法などが挙げられるが、本発明は、かかる例示によって限定されるものではない。
基材に塗布された樹脂集電体用組成物を乾燥させる方法としては、例えば、温風ないし熱風乾燥法、真空乾燥法、赤外線照射による乾燥法などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。基材に塗布された樹脂集電体用組成物を乾燥させる際の乾燥温度は、特に限定されないが、常温〜200℃程度であることが好ましい。また、基材上に塗布された樹脂集電体用組成物を乾燥させるのに要する乾燥時間は、乾燥方法によって異なるため一概には決定することができない。前記乾燥時間は、通常、樹脂集電体用組成物における溶媒の含有率が0.1質量%以下となるまで乾燥させることが好ましい。
Examples of the method for applying the resin current collector composition include a dipping method, a roll coater method, a doctor blade method, a brush coating method, a reverse roll method, a direct roll method, and a gravure method. However, the present invention is not limited to such examples.
Examples of the method for drying the resin current collector composition applied to the substrate include a warm air or hot air drying method, a vacuum drying method, a drying method by infrared irradiation, and the like. It is not limited to only. Although the drying temperature at the time of drying the composition for resin collectors apply | coated to the base material is not specifically limited, It is preferable that it is normal temperature-about 200 degreeC. Moreover, since the drying time required for drying the composition for resin collectors apply | coated on the base material changes with drying methods, it cannot be determined unconditionally. The drying time is usually preferably dried until the content of the solvent in the resin current collector composition is 0.1% by mass or less.
以上のようにして形成される樹脂集電体層の厚さは、集電体の強度を確保し、液絡を防ぐ為に、好ましくは1μm以上、より好ましくは3μm以上、さらに好ましくは5μm以上であり、積層電極の充放電特性を向上させる観点から、好ましくは500μm以下、より好ましくは300μm以下、さらに好ましくは200μm以下である。 The thickness of the resin current collector layer formed as described above is preferably 1 μm or more, more preferably 3 μm or more, and even more preferably 5 μm or more in order to ensure the strength of the current collector and prevent liquid junction. From the viewpoint of improving the charge / discharge characteristics of the laminated electrode, it is preferably 500 μm or less, more preferably 300 μm or less, and even more preferably 200 μm or less.
樹脂集電体の一方表面には正極活物質層が、他方表面には負極活物質層が積層される。活物質層は、活物質、活物質用導電剤および活物質層用樹脂バインダーを含有する。 A positive electrode active material layer is laminated on one surface of the resin current collector, and a negative electrode active material layer is laminated on the other surface. The active material layer contains an active material, a conductive agent for active material, and a resin binder for active material layer.
活物質の種類は、リチウム二次電池の正極と負極とでは相違する。本発明においては、活物質として正極用活物質および負極用活物質のいずれを用いることもできる。正極用活物質および負極用活物質としては、通常使用されているものを用いることができ、本発明は、正極用活物質および負極用活物質の種類によって限定されるものではない。正極用活物質としては、例えば、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウムなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。また、負極用活物質としては、例えば、金属リチウム、グラファイト、アモルファスカーボン、チタン酸リチウムなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。 The type of the active material is different between the positive electrode and the negative electrode of the lithium secondary battery. In the present invention, any of the positive electrode active material and the negative electrode active material can be used as the active material. As the positive electrode active material and the negative electrode active material, those commonly used can be used, and the present invention is not limited by the types of the positive electrode active material and the negative electrode active material. Examples of the positive electrode active material include lithium cobaltate and lithium manganate, but the present invention is not limited to such examples. Examples of the negative electrode active material include metallic lithium, graphite, amorphous carbon, and lithium titanate. However, the present invention is not limited to such examples.
活物質用導電剤としては、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、チャンネルブラック、サーマルランプブラックなどのカーボンブラックなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。また、負極用活物質として用いられるグラファイトを活物質用導電剤として用いてもよい。これらの活物質用導電剤は、それぞれ単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。活物質用導電剤の平均粒子径は、分散安定性を向上させる観点から、好ましくは0.05μm以上、より好ましくは0.07μm以上、さらに好ましくは0.08μm以上であり、導電層内における充填率を高めることによって積層電極の充放電特性を向上させる観点から、好ましくは30μm以下、より好ましくは20μm以下、さらに好ましくは15μm以下である。カーボンブラックの平均粒子径は、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置〔(株)堀場製作所製、品番:LA−910〕を用いて測定されるD50の平均粒子径を意味する。 Examples of the conductive material for the active material include carbon black such as acetylene black, ketjen black, furnace black, channel black, and thermal lamp black. However, the present invention is not limited to such examples. . Moreover, you may use the graphite used as an active material for negative electrodes as a electrically conductive agent for active materials. These conductive materials for active materials may be used alone or in combination of two or more. The average particle diameter of the conductive agent for the active material is preferably 0.05 μm or more, more preferably 0.07 μm or more, and further preferably 0.08 μm or more from the viewpoint of improving dispersion stability. From the viewpoint of improving the charge / discharge characteristics of the laminated electrode by increasing the rate, it is preferably 30 μm or less, more preferably 20 μm or less, and even more preferably 15 μm or less. The average particle diameter of carbon black means the average particle diameter of D50 measured using a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring apparatus [manufactured by Horiba, Ltd., product number: LA-910].
活物質用導電剤の量は、活物質100質量部あたり、活物質層の導電性を向上させる観点から、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.5質量部以上、さらに好ましくは1質量部以上であり、積層電極の単位体積あたりの充電容量を高める観点から、好ましくは50質量部以下、より好ましくは20質量部以下、さらに好ましくは15質量部以下である。 The amount of the conductive material for the active material is preferably 0.1 parts by mass or more, more preferably 0.5 parts by mass or more, and further preferably 100 parts by mass of the active material from the viewpoint of improving the conductivity of the active material layer. From the viewpoint of increasing the charge capacity per unit volume of the laminated electrode, it is preferably 50 parts by mass or less, more preferably 20 parts by mass or less, and even more preferably 15 parts by mass or less.
なお、本発明においては、活物質用導電剤には、本発明の目的が阻害されない範囲内であれば、カーボンファイバー、カーボンウィスカーなどが含まれていてもよい。 In the present invention, the conductive material for active material may contain carbon fiber, carbon whisker, and the like as long as the object of the present invention is not impaired.
活物質層用樹脂バインダーは、活物質と活物質用導電剤とを結着させるために用いられる。活物質層用樹脂バインダーとしては、例えば、アクリル系樹脂、SBR系樹脂、ジエン系樹脂、フッ素樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリウレタンなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの樹脂バインダーのなかでは、活物質と活物質用導電剤とを強固に接着させる観点から、フッ素樹脂、SBR系樹脂が好ましく、ポリフッ化ビニリデンがより好ましい。 The active material layer resin binder is used to bind the active material and the active material conductive agent. Examples of the resin binder for the active material layer include acrylic resins, SBR resins, diene resins, fluororesins, polyamides, polyimides, polyurethanes, etc., but the present invention is not limited to such examples. Absent. Among these resin binders, a fluororesin and an SBR resin are preferable, and polyvinylidene fluoride is more preferable from the viewpoint of firmly bonding the active material and the conductive material for the active material.
活物質層用樹脂バインダーの量は、活物質100質量部あたり、活物質と活物質用導電剤とを強固に接着させる観点から、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.5質量部以上、さらに好ましくは1質量部以上であり、活物質層の導電性を向上させる観点から、好ましくは50質量部以下、より好ましくは30質量部以下、さらに好ましくは10質量部以下である。 The amount of the resin binder for the active material layer is preferably 0.1 parts by mass or more, more preferably 0.5 parts by mass from the viewpoint of firmly bonding the active material and the conductive material for the active material per 100 parts by mass of the active material. Part or more, more preferably 1 part by weight or more, and from the viewpoint of improving the conductivity of the active material layer, it is preferably 50 parts by weight or less, more preferably 30 parts by weight or less, and even more preferably 10 parts by weight or less.
なお、活物質層には、必要により、活物質および活物質用導電剤の分散性を向上させる観点から、活物質用分散剤が用いられていてもよい。活物質用分散剤としては、例えば、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース、これらのアンモニウム塩またはアルカリ金属塩;ポリ(メタ)アクリル酸ナトリウムなどのポリ(メタ)アクリル酸塩;ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド;ポリビニルピロリドン、ポリカルボン酸、酸化スターチ、リン酸スターチ、カゼイン、各種変性デンプン、キチン、キトサン誘導体などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの活物質用分散剤は、それぞれ単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 In addition, the active material dispersant may be used for the active material layer from the viewpoint of improving the dispersibility of the active material and the conductive material for the active material, if necessary. Examples of the active material dispersant include celluloses such as carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, ethyl cellulose, and hydroxypropyl cellulose, ammonium salts or alkali metal salts thereof; poly (meth) acrylates such as sodium poly (meth) acrylate; Examples include polyvinyl alcohol, modified polyvinyl alcohol, polyethylene oxide; polyvinyl pyrrolidone, polycarboxylic acid, oxidized starch, phosphate starch, casein, various modified starches, chitin, chitosan derivatives, etc., but the present invention is limited to such examples only. It is not something. These active material dispersants may be used alone or in combination of two or more.
活物質用分散剤の量は、活物質100質量部あたり、活物質および活物質用導電剤の分散性を向上させる観点から、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.3質量部以上、さらに好ましくは0.5質量部以上であり、活物質層の機械的強度を向上させる観点から、好ましくは10質量部以下、より好ましくは5質量部以下、さらに好ましくは3質量部以下である。 The amount of the active material dispersant is preferably 0.1 parts by mass or more, more preferably 0.3 parts by mass, from the viewpoint of improving the dispersibility of the active material and the conductive material for active material per 100 parts by mass of the active material. From the viewpoint of improving the mechanical strength of the active material layer, it is preferably 10 parts by mass or less, more preferably 5 parts by mass or less, and further preferably 3 parts by mass or less. is there.
なお、活物質用組成物には、必要により、塗工性を向上させる観点から、水、或いは有機溶媒を含有させてもよい。有機溶媒としては、例えば、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエ−テル、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、2,6−ジメチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキソランなどのエーテル類;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネートなどのカーボネート類;炭酸ジメチル、炭酸エチルメチル、炭酸ジエチル、炭酸ジフェニル、炭酸メチルフェニル、炭酸エチレン、炭酸プロピレンなどの炭酸エステル類;ギ酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸アミルなどの脂肪族カルボン酸エステル類;安息香酸メチル、安息香酸エチルなどの芳香族カルボン酸エステル類;γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトンなどの環状エステル類;リン酸トリメチル、リン酸エチルジメチル、リン酸ジエチルメチル、リン酸トリエチルなどのリン酸エステル類;アセトニトリル、プロピオニトリル、メトキシプロピオニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、2−メチルグルタロニトリルなどのニトリル類;N−メチルホルムアミド、N−エチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリジノン、N−メチルピロリドン、N−ビニルピロリドンなどのアミド類;エチレングリコール、プロピレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルなどのアルコール類;ジメチルスルホキシド、メチルエチルスルホキシド、ジエチルスルホキシドなどのスルホキシド類などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの溶媒は、それぞれ単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの有機溶媒のなかでは、アミド類が好ましく、N−メチルホルムアミド、N−エチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリジノン、N−メチルピロリドンおよびN−ビニルピロリドンがより好ましく、N−メチルピロリドンがさらに好ましい。有機溶媒の量は、特に限定されないが、通常、塗工性を向上させる観点から、活物質用組成物における不揮発分の含有率(不揮発分量)が5〜50質量%程度となるように調整することが好ましい。 In addition, you may make the composition for active materials contain water or an organic solvent from a viewpoint of improving applicability | paintability as needed. Examples of the organic solvent include ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol diethyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 2,6-dimethyltetrahydrofuran, tetrahydro Ethers such as pyran, 1,4-dioxane, 1,3-dioxolane; carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate; dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, diphenyl carbonate, methyl carbonate Carbonates such as phenyl, ethylene carbonate, propylene carbonate; methyl formate, methyl acetate, propionic acid Aliphatic carboxylic acid esters such as til, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, amyl acetate; aromatic carboxylic acid esters such as methyl benzoate and ethyl benzoate; γ-butyrolactone, γ-valerolactone, δ-valero Cyclic esters such as lactone; phosphate esters such as trimethyl phosphate, ethyl dimethyl phosphate, diethyl methyl phosphate, triethyl phosphate; acetonitrile, propionitrile, methoxypropionitrile, glutaronitrile, adiponitrile, 2- Nitriles such as methylglutaronitrile; amides such as N-methylformamide, N-ethylformamide, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidinone, N-methylpyrrolidone, N-vinylpyrrolidone Kind; Eth Alcohols such as ethylene glycol, propylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, and ethylene glycol monoethyl ether; and sulfoxides such as dimethyl sulfoxide, methyl ethyl sulfoxide, and diethyl sulfoxide. However, the present invention is limited to such examples. It is not something. These solvents may be used alone or in combination of two or more. Among these organic solvents, amides are preferable, and N-methylformamide, N-ethylformamide, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidinone, N-methylpyrrolidone and N-vinyl are preferred. Pyrrolidone is more preferable, and N-methylpyrrolidone is more preferable. The amount of the organic solvent is not particularly limited, but is usually adjusted so that the nonvolatile content (nonvolatile content) in the composition for active material is about 5 to 50% by mass from the viewpoint of improving the coatability. It is preferable.
活物質層は、例えば、活物質、活物質用導電剤、活物質層用樹脂バインダーおよび必要により活物質用分散剤および溶媒を混合し、得られた活物質用組成物を樹脂集電体層上に形成することによって積層することができる。 The active material layer may be, for example, an active material, a conductive material for active material, a resin binder for active material layer, and if necessary, a dispersant for active material and a solvent, and the resulting active material composition may be used as a resin current collector layer. It can be laminated by forming it on top.
活物質用組成物を樹脂集電体上に形成させる方法としては、例えば、活物質用組成物をシート状に成形し、得られたシート状の活物質層組成物を樹脂集電体上に積層する乾式法、活物質用組成物を樹脂集電体上に塗布した後に乾燥させる湿式法などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの方法のなかでは、湿式法は、生産性を向上させる観点から好ましい。湿式法を採用する場合、活物質、活物質用導電剤、活物質層用樹脂バインダー、有機溶媒および必要により活物質用分散剤を混合し、ディスパーなどを用いて各成分を分散させ、得られた活物質用組成物をドクターブレード、アプリケーター、バーコーターなどの塗工手段により樹脂集電体上に形成することによって活物質層を樹脂集電体層上に積層することができる。活物質層の形成後には、必要により、加熱乾燥によって活物質層に含まれている有機溶媒を除去してもよい。 As a method for forming the active material composition on the resin current collector, for example, the active material composition is formed into a sheet shape, and the obtained sheet-shaped active material layer composition is formed on the resin current collector. Examples thereof include a dry method of laminating and a wet method of applying a composition for an active material on a resin current collector and then drying, but the present invention is not limited to such examples. Among these methods, the wet method is preferable from the viewpoint of improving productivity. When the wet method is adopted, the active material, the conductive material for the active material, the resin binder for the active material layer, the organic solvent and, if necessary, the dispersant for the active material are mixed, and each component is dispersed using a disper, etc. The active material layer can be laminated on the resin current collector layer by forming the active material composition on the resin current collector by a coating means such as a doctor blade, an applicator or a bar coater. After the formation of the active material layer, the organic solvent contained in the active material layer may be removed by heating and drying, if necessary.
活物質層の厚さは、特に制限されないが、通常、好ましくは5〜1000μm、より好ましくは20〜500μm、さらに好ましくは30〜300μmである。 The thickness of the active material layer is not particularly limited, but is usually preferably 5 to 1000 μm, more preferably 20 to 500 μm, and still more preferably 30 to 300 μm.
以上のようにして得られる本発明の双極型リチウム二次電池用樹脂集電体は、充放電特性および膜厚方向の導電性に優れている。また、本発明の双極型リチウム二次電池用積層電極は、前記樹脂集電体が用いられているので、充放電特性に優れ、活物質層と樹脂集電体との接着性にも優れていることから、双極型リチウム二次電池の陽極と陰極を形成する集電体として好適に使用することができる。 The resin current collector for a bipolar lithium secondary battery of the present invention obtained as described above is excellent in charge / discharge characteristics and conductivity in the film thickness direction. In addition, since the resin current collector is used for the laminated electrode for the bipolar lithium secondary battery of the present invention, it has excellent charge / discharge characteristics and excellent adhesion between the active material layer and the resin current collector. Therefore, it can be suitably used as a current collector for forming an anode and a cathode of a bipolar lithium secondary battery.
なお、本発明の双極型リチウム二次電池用樹脂集電体は、基材の表面上に活物質層を形成し、形成された活物質層と樹脂集電体とを貼り合わせた後、活物質層から基材を分離することにより、製造することもできる。この場合、前記基材の表面には、基材と活物質層とを容易に剥離させる観点から、剥離処理が施されていることが好ましい。前記基材としては、例えば、アルミニウム箔などの金属基材、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステルなどの熱可塑性樹脂からなるフィルムなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。 The resin current collector for a bipolar lithium secondary battery of the present invention is formed by forming an active material layer on the surface of a substrate, bonding the formed active material layer and the resin current collector, It can also be produced by separating the substrate from the material layer. In this case, the surface of the base material is preferably subjected to a release treatment from the viewpoint of easily peeling the base material and the active material layer. Examples of the substrate include a metal substrate such as an aluminum foil, and a film made of a thermoplastic resin such as polyethylene, polypropylene, and polyester. However, the present invention is not limited to such examples.
本発明の双極型リチウム二次電池用積層電極を用いてリチウム二次電池を製造する方法は、特に限定されず、通常の製造方法を採用することができる。例えば、本発明のリチウム二次電池用積層電極を金属箔集電体上に形成された正極と負極を、セパレータを介して対極に配置する。ラミネートセル型のリチウム二次電池を製造する場合には、本発明のリチウム二次電池用積層電極、負極、電解質(電解液)およびセパレーターを用いて双極型リチウム二次電池を組み立てることができる。
The method for producing a lithium secondary battery using the laminated electrode for a bipolar lithium secondary battery of the present invention is not particularly limited, and a normal production method can be adopted. For example, a positive electrode and a negative electrode formed on the metal foil current collector of the laminated electrode for a lithium secondary battery of the present invention are arranged on the counter electrode via a separator. In the case of producing a laminated cell type lithium secondary battery, a bipolar lithium secondary battery can be assembled using the laminated electrode for a lithium secondary battery, the negative electrode, the electrolyte (electrolyte) and the separator of the present invention.
次に本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明は、かかる実施例のみに限定されるものではない。なお、以下の実施例において、特に断りがない限り、「部」は「質量部」を意味し、「%」は「質量%」を意味する。
製造例1
滴下ロート、攪拌機、窒素導入管、温度計および還流冷却管を備えたフラスコ内に、脱イオン水101.0部を仕込んだ。
EXAMPLES Next, although this invention is demonstrated further in detail based on an Example, this invention is not limited only to this Example. In the following Examples, “part” means “part by mass” and “%” means “mass%” unless otherwise specified.
Production Example 1
In a flask equipped with a dropping funnel, a stirrer, a nitrogen introducing tube, a thermometer and a reflux condenser, 101.0 parts of deionized water was charged.
一方、滴下ロートにポリオキシエチレンアルキルプロペニルフェニルエーテルスルホネート塩〔第一工業製薬(株)製、商品名:アクアロンHS−10〕の25%水溶液4.0部、ポリオキシエチレンアルキルプロペニルフェニルエーテル〔第一工業製薬(株)製、商品名:アクアロンRN−20〕の25%水溶液4部、脱イオン水5.8部、単量体成分として2−エチルヘキシルアクリレート34部、シクロヘキシルメタクリレート66部を添加し、これらの成分からなるプレエマルションを調製した。 On the other hand, in a dropping funnel, 4.0 parts of 25% aqueous solution of polyoxyethylene alkylpropenyl phenyl ether sulfonate salt [Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., trade name: Aqualon HS-10], polyoxyethylene alkyl propenyl phenyl ether [No. 4 parts of 25% aqueous solution of Ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., trade name: Aqualon RN-20], 5.8 parts of deionized water, 34 parts of 2-ethylhexyl acrylate and 66 parts of cyclohexyl methacrylate as monomer components were added. A pre-emulsion composed of these components was prepared.
得られたプレエマルションのうち、単量体成分全量の5%にあたる5.7部をフラスコ内に添加し、ゆるやかに窒素ガスを吹き込みながら攪拌下で80℃まで昇温した。昇温後、5%過硫酸カリウム水溶液6部をフラスコ内に添加して重合を開始し、反応温度80℃で10分間維持し、初期反応を終了した。 Of the obtained pre-emulsion, 5.7 parts corresponding to 5% of the total amount of the monomer components were added to the flask, and the temperature was raised to 80 ° C. with stirring while gently blowing nitrogen gas. After raising the temperature, 6 parts of 5% aqueous potassium persulfate solution was added to the flask to initiate polymerization, and maintained at a reaction temperature of 80 ° C. for 10 minutes to complete the initial reaction.
初期反応の終了後、反応系内を80℃に維持しながら、前記プレエマルションの残部を120分間にわたってフラスコ内に均一に滴下した。滴下終了後、脱イオン水5gで滴下ロートを洗浄し、得られた洗浄液をフラスコ内に添加した。その後、フラスコ内の内温を80℃で30分間維持、撹拌した。 After completion of the initial reaction, the remaining pre-emulsion was uniformly dropped into the flask over 120 minutes while maintaining the reaction system at 80 ° C. After completion of the dropping, the dropping funnel was washed with 5 g of deionized water, and the resulting cleaning solution was added to the flask. Thereafter, the internal temperature in the flask was maintained at 80 ° C. for 30 minutes and stirred.
得られた反応混合物を室温まで冷却した後、10%水酸化ナトリウム水溶液でpHを8に調整し、100メッシュ(JISメッシュ)の金網で濾過したところ、不揮発分量が45.0%であり、25℃での粘度が50mPa・sであるアクリル系樹脂エマルションを得た。得られたアクリル系樹脂エマルションに含まれているエマルション粒子を構成している樹脂のガラス転移温度は、10℃であった。 The obtained reaction mixture was cooled to room temperature, adjusted to pH 8 with 10% aqueous sodium hydroxide solution and filtered through a 100 mesh (JIS mesh) wire mesh. As a result, the nonvolatile content was 45.0%, 25 An acrylic resin emulsion having a viscosity at 50 ° C. of 50 mPa · s was obtained. The glass transition temperature of the resin constituting the emulsion particles contained in the obtained acrylic resin emulsion was 10 ° C.
なお、本明細書において、アクリル系樹脂エマルションの不揮発分量、粘度およびpHは、以下の方法に基づいて測定した。
(1)アクリル系樹脂エマルションの不揮発分量
アクリル系樹脂エマルションの質量(1g)を秤量し、熱風乾燥機で105℃にて1時間乾燥させることによって得られたアクリル系樹脂エマルションの不揮発分の質量を測定し、式:
〔アクリル系樹脂エマルションの不揮発分量(%)〕=〔アクリル系樹脂エマルションの不揮発分の質量〕÷〔アクリル系樹脂エマルションの質量(1g)〕×100
に基づいて求めた。
(2)アクリル系樹脂エマルションの粘度
アクリル系樹脂エマルションの粘度は、BM型粘度計〔東京計器(株)製〕を用いて回転速度30r/m、25℃にて測定した。なお、粘度の測定時には、測定粘度に応じたロータを選定した。
(3)アクリル系樹脂エマルションのpH
アクリル系樹脂エマルションのpHは、pHメータ〔(株)堀場製作所製、品番:F-23〕を用いて25℃の温度で測定した。
実施例1
製造例1で得られたアクリル系樹脂エマルション100部、球状のグラファイト粒子〔伊藤黒鉛工業(株)製、品番:SG−BL40、グラファイト粒子の長径と短径との比(長径/短径)の値:1.6、グラファイト粒子の粒子径:40μm〕36部、カーボンブラック〔ライオン(株)製、品番:W−310A〕20部、分散剤としてカルボキシメチルセルロースナトリウム塩〔第一工業製薬(株)製、商品名:セロゲンF−BSH4〕0.7部および精製水56部を混合し、得られた混合物をディスパーで分散させた後、100メッシュ(JISメッシュ)の金網で濾過することにより、樹脂集電体用組成物(固形分含量:40%)を調製した。得られた樹脂集電体用組成物において、グラファイト粒子と樹脂バインダーとの質量比〔グラファイト粒子/樹脂バインダー(不揮発分)〕は44/56であった。
In the present specification, the nonvolatile content, viscosity and pH of the acrylic resin emulsion were measured based on the following methods.
(1) Nonvolatile content of acrylic resin emulsion The mass (1 g) of the acrylic resin emulsion was weighed, and the nonvolatile content of the acrylic resin emulsion obtained by drying at 105 ° C. for 1 hour with a hot air drier was measured. Measure and formula:
[Non-volatile content of acrylic resin emulsion (%)] = [Mass of non-volatile content of acrylic resin emulsion] / [Mass of acrylic resin emulsion (1 g)] × 100
Based on.
(2) Viscosity of acrylic resin emulsion The viscosity of the acrylic resin emulsion was measured at a rotational speed of 30 r / m and 25 ° C using a BM viscometer [manufactured by Tokyo Keiki Co., Ltd.]. When measuring the viscosity, a rotor corresponding to the measured viscosity was selected.
(3) pH of acrylic resin emulsion
The pH of the acrylic resin emulsion was measured at a temperature of 25 ° C. using a pH meter [manufactured by Horiba, Ltd., product number: F-23].
Example 1
100 parts of the acrylic resin emulsion obtained in Production Example 1, spherical graphite particles [manufactured by Ito Graphite Industry Co., Ltd., product number: SG-BL40, the ratio of the major axis to the minor axis (major axis / minor axis) of the graphite particles Value: 1.6, graphite particle size: 40 μm] 36 parts, carbon black [manufactured by Lion Corporation, product number: W-310A] 20 parts, carboxymethylcellulose sodium salt as a dispersant [Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.] Manufactured, trade name: Serogen F-BSH4] and 56 parts of purified water were mixed, and the resulting mixture was dispersed with a disper and then filtered through a 100 mesh (JIS mesh) wire mesh to obtain a resin. A current collector composition (solid content: 40%) was prepared. In the obtained resin current collector composition, the mass ratio of graphite particles to resin binder [graphite particles / resin binder (nonvolatile content)] was 44/56.
なお、グラファイト粒子の長径と短径との比(長径/短径)の値およびグラファイト粒子の粒子径は、以下の方法に基づいて求めた。
〔グラファイト粒子の長径と短径との比(長径/短径)の値〕
グラファイト粒子を超高分解能電界放出形走査電子顕微鏡〔(株)日立ハイテクノロジーズ製、品番:S−4800〕を用いて200倍の倍率で観察した際に得られる撮影像に含まれている導電性炭素粒子のなかから任意に選択されたグラファイト粒子50個の長径と短径とをそれぞれ測定し、各グラファイト粒子について長径を短径で除することによってグラファイト粒子の長径と短径との比(長径/短径)の値を求め、グラファイト粒子50個について求められた長径と短径との比(長径/短径)の値の平均値を求め、その値をグラファイト粒子の長径と短径との比(長径/短径)の値とした。
〔グラファイト粒子の粒子径〕
グラファイト粒子の粒子径は、グラファイト粒子を超高分解能電界放出形走査電子顕微鏡〔(株)日立ハイテクノロジーズ製、品番:S−4800〕を用いて1000倍の倍率で観察した際に得られる撮影像に含まれているグラファイト粒子のうち、長径が最も長いものから順に数えて50個のグラファイト粒子を選択し、それらの粒子の長径と短径とを測定し、各粒子について長径と短径との和を2で除することによって中間値を求め、選択された粒子50個について求められた当該中間値の平均値を採用した。
The ratio of the major axis to the minor axis of the graphite particles (major axis / minor axis) and the particle diameter of the graphite particles were determined based on the following method.
[Ratio of major axis / minor axis (major axis / minor axis) of graphite particles]
Conductivity contained in a photographed image obtained when a graphite particle is observed at a magnification of 200 times using an ultra high resolution field emission scanning electron microscope (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation, product number: S-4800). The major axis and minor axis of 50 graphite particles arbitrarily selected from the carbon particles are measured, and the ratio of the major axis to the minor axis of the graphite particle (major axis) is obtained by dividing the major axis by the minor axis for each graphite particle. / Minor axis) value, the average value of the ratio of the major axis to the minor axis (major axis / minor axis) obtained for 50 graphite particles was determined, and the value was calculated as the major axis and minor axis of the graphite particle. The ratio (major axis / minor axis) was used.
[Particle diameter of graphite particles]
The particle size of the graphite particles is a photographed image obtained when the graphite particles are observed at a magnification of 1000 times using an ultra-high resolution field emission scanning electron microscope (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation, product number: S-4800). Among the graphite particles contained in the above, 50 graphite particles are selected in order from the longest longest diameter, and the longest and shortest diameters of these particles are measured. An intermediate value was obtained by dividing the sum by 2 and an average value of the intermediate values obtained for 50 selected particles was adopted.
次に、基材としてアルミニウム箔を用い、このアルミニウム箔の一方表面上に、前記で得られた樹脂集電体用組成物を設計膜厚に応じたアプリケーターで塗布した後、熱風乾燥機で80℃にて10分間乾燥させ、さらに真空乾燥機で40℃にて5時間乾燥させることにより、樹脂集電体塗膜を得た。 Next, an aluminum foil was used as a base material, and the resin current collector composition obtained above was applied on one surface of the aluminum foil with an applicator according to the design film thickness, and then heated with a hot air dryer. The resin current collector coating film was obtained by drying at 40 ° C. for 10 minutes and further drying at 40 ° C. for 5 hours with a vacuum dryer.
得られた樹脂集電体塗膜を縦5cm、横5cmの大きさに裁断し、裁断された樹脂集電体を秤量した後、この樹脂集電体の質量からアルミニウム箔の質量を差し引くことにより、樹脂集電体層の質量を求めた。樹脂集電体の組成から樹脂集電体の比重を計算によって求めたところ、その比重は1.5であった。樹脂集電体の質量およびその比重から樹脂集電体の厚さを計算によって求めたところ、導電層の厚さは40μmであった。 By cutting the obtained resin current collector coating film into a size of 5 cm in length and 5 cm in width, weighing the cut resin current collector, and subtracting the mass of the aluminum foil from the mass of the resin current collector The mass of the resin current collector layer was determined. When the specific gravity of the resin current collector was calculated from the composition of the resin current collector, the specific gravity was 1.5. When the thickness of the resin current collector was calculated from the mass of the resin current collector and its specific gravity, the thickness of the conductive layer was 40 μm.
一方、コバルト酸リチウム〔日本化学工業(株)製、商品名:セルシードC〕87部、ポリフッ化ビニリデン〔アルケマ(株)製、商品名:カイナーHSV−900〕5部、ケッチェンブラック〔ライオン(株)製、品番:EC−300J〕8部、分散剤としてヤシ油脂肪酸ジエタノールアミド〔第一工業製薬(株)製、商品名:ダイヤノール300〕1部およびN−メチルピロリドン〔和光純薬工業(株)製、特級〕を不揮発分量が35%となるように適量で配合し、得られた混合物をディスパーで分散させることにより、正極活物質層用組成物(固形分含量:35%)を得た。 On the other hand, lithium cobaltate [manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd., trade name: Cellseed C] 87 parts, polyvinylidene fluoride [manufactured by Arkema Co., Ltd., trade name: Kyner HSV-900], Ketjen Black [Lion ( 8 parts, palm oil fatty acid diethanolamide [Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., trade name: Dianol 300] as a dispersant and N-methylpyrrolidone [Wako Pure Chemical Industries, Ltd.] Co., Ltd., special grade] is blended in an appropriate amount so that the nonvolatile content is 35%, and the resulting mixture is dispersed with a disper to obtain a composition for the positive electrode active material layer (solid content: 35%). Obtained.
得られた正極活物質層用組成物を前記で得られた集電体の導電層上にアプリケーターで塗布時の厚さが約500μmとなるように塗布し、100℃の雰囲気中で15分間乾燥させた後、さらに100℃の温度で1時間真空乾燥させて正極活物質層を形成させたのち、基材であるアルミニウム箔を剥離し、片面に正極層が形成された樹脂集電体を得た。 The obtained composition for positive electrode active material layer was applied on the conductive layer of the current collector obtained above with an applicator so that the thickness when applied was about 500 μm, and dried in an atmosphere at 100 ° C. for 15 minutes. Then, after vacuum drying at a temperature of 100 ° C. for 1 hour to form a positive electrode active material layer, the aluminum foil as a base material was peeled off to obtain a resin current collector having a positive electrode layer formed on one side It was.
また、天然グラファイト〔日本黒鉛工業(株)製、商品名:CGB−20〕93部、ポリフッ化ビニリデン〔アルケマ(株)製、商品名:カイナーHSV−900〕7部、およびN−メチルピロリドン〔和光純薬工業(株)製、特級〕を不揮発分量が40%となるように適量で配合し、得られた混合物をディスパーで分散させることにより、負極活物質層用組成物(固形分含量:40%)を得た。 Also, 93 parts of natural graphite [manufactured by Nippon Graphite Industry Co., Ltd., trade name: CGB-20], 7 parts of polyvinylidene fluoride [manufactured by Arkema Co., Ltd., trade name: Kyner HSV-900], and N-methylpyrrolidone [ Wako Pure Chemical Industries, Ltd., special grade] is blended in an appropriate amount such that the nonvolatile content is 40%, and the resulting mixture is dispersed with a disper to obtain a composition for the negative electrode active material layer (solid content: 40%).
得られた負極活物質層用組成物を、前記で得られた樹脂集電体の基材剥離面にアプリケーターを用いて塗布時の厚さが約150μmとなるように塗布し、100℃の雰囲気中で15分間乾燥させた後、さらに100℃の温度で24時間真空乾燥させて、樹脂集電体に正極活物質層と負極活物質層が形成された積層電極を得た。 The obtained negative electrode active material layer composition was applied to the substrate release surface of the resin current collector obtained above using an applicator so that the thickness at the time of application was about 150 μm, and the atmosphere at 100 ° C. After being dried for 15 minutes, it was further vacuum dried at a temperature of 100 ° C. for 24 hours to obtain a laminated electrode in which a positive electrode active material layer and a negative electrode active material layer were formed on a resin current collector.
得られた積層電極の樹脂集電体において、グラファイト粒子の粒子径は樹脂集電体層の厚さの1.0倍であり、グラファイト粒子とカーボンブラックとの質量比(グラファイト粒子/カーボンブラック)は93/7であった。また、得られた導電層用組成物(固形分含量:40%)において、グラファイト粒子と樹脂バインダーとの質量比〔グラファイト粒子/樹脂バインダー(不揮発分)〕は44/56であった。
比較例1
実施例1において、グラファイト粒子として、燐片状のグラファイト粒子〔SECカーボン(株)製、品番:SGP−10、グラファイト粒子のアスペクト比:3、グラファイト粒子の粒子径:10μm〕を用いた以外には実施例1と同様にして比較例1の積層電極を得た。得られた積層電極において、グラファイト粒子の粒子径は導電層の厚さの0.25倍であり、グラファイト粒子とカーボンブラックとの質量比(グラファイト粒子/カーボンブラック)は93/7であった。また、得られた導電層用組成物(固形分含量:40%)において、グラファイト粒子と樹脂バインダーとの質量比〔グラファイト粒子/樹脂バインダー(不揮発分)〕は44/56であった。
比較例2
実施例1において、グラファイト粒子として、燐片状のグラファイト粒子〔SECカーボン(株)製、品番:SGP−10、グラファイト粒子のアスペクト比:3、グラファイト粒子の粒子径:10μm〕を15部、精製水を26部に変更した以外は実施例1と同様にして比較例2の積層電極を得た。得られた積層電極において、グラファイト粒子の粒子径は樹脂集電体層の厚さの0.25倍であり、グラファイト粒子とカーボンブラックとの質量比(グラファイト粒子/カーボンブラック)は85/15であった。また、得られた樹脂集電体用組成物(固形分含量:40%)において、グラファイト粒子と樹脂バインダーとの質量比〔グラファイト粒子/樹脂バインダー(不揮発分)〕は25/75であった。
In the obtained resin collector of the laminated electrode, the particle diameter of the graphite particles is 1.0 times the thickness of the resin current collector layer, and the mass ratio of graphite particles to carbon black (graphite particles / carbon black) Was 93/7. Moreover, in the obtained composition for conductive layers (solid content: 40%), the mass ratio of graphite particles to resin binder [graphite particles / resin binder (nonvolatile content)] was 44/56.
Comparative Example 1
In Example 1, flake graphite particles [manufactured by SEC Carbon Co., product number: SGP-10, graphite particle aspect ratio: 3, graphite particle diameter: 10 μm] were used as the graphite particles. Obtained a laminated electrode of Comparative Example 1 in the same manner as in Example 1. In the obtained laminated electrode, the particle diameter of the graphite particles was 0.25 times the thickness of the conductive layer, and the mass ratio of graphite particles to carbon black (graphite particles / carbon black) was 93/7. Moreover, in the obtained composition for conductive layers (solid content: 40%), the mass ratio of graphite particles to resin binder [graphite particles / resin binder (nonvolatile content)] was 44/56.
Comparative Example 2
In Example 1, 15 parts of flake-like graphite particles [manufactured by SEC Carbon Co., product number: SGP-10, aspect ratio of graphite particles: 3, particle diameter of graphite particles: 10 μm] were purified as graphite particles. A laminated electrode of Comparative Example 2 was obtained in the same manner as in Example 1 except that water was changed to 26 parts. In the obtained laminated electrode, the particle diameter of the graphite particles is 0.25 times the thickness of the resin current collector layer, and the mass ratio of graphite particles to carbon black (graphite particles / carbon black) is 85/15. there were. Further, in the obtained resin current collector composition (solid content: 40%), the mass ratio of graphite particles to resin binder [graphite particles / resin binder (nonvolatile content)] was 25/75.
前記で得られた樹脂集電体、およびその積層電極の物性として面内方向抵抗値と膜厚方向抵抗値を、以下の方法に基づいて評価した。その結果を表1に示す。
〔面内方向抵抗値測定〕
ペットフィルムに、樹脂集電体用組成物を乾燥膜厚が40μmになるようにアプリケーターで塗工し、100℃で15分間乾燥後、100℃で24時間真空乾燥し、樹脂集電体がペットフィルム上に形成された表面抵抗値測定用試験体を得た。この表面抵抗値測定用試験体を4端子4探針法抵抗率計ロレスタGP(三菱化学アナリテック社製)を用いて、表面抵抗値を測定した。
(評価基準)
○:103Ω/□以上
×:103Ω/□未満
〔膜厚方向抵抗値測定〕
実施例1で作成した積層電極を5×5cmに裁断した。また抵抗値を測定する為にアルミニウムタブを超音波溶接で取り付けたアルミニウム箔を図2のように重ね合わせ、さらにプレス用に5×5cmのアクリル板を上から重ね合わせ、0.5MPaの荷重をかけながら、アルミニウム箔同士が短絡しないように、アルミニウムタブ間の抵抗値を測定した。
(評価基準)
○:100Ω未満
×:100Ω以上
In-plane direction resistance values and film thickness direction resistance values were evaluated based on the following methods as the physical properties of the resin current collector obtained above and the laminated electrode. The results are shown in Table 1.
(In-plane resistance measurement)
The resin current collector composition is applied to a pet film with an applicator so that the dry film thickness is 40 μm, dried at 100 ° C. for 15 minutes, and then vacuum dried at 100 ° C. for 24 hours. A surface resistance measurement specimen formed on the film was obtained. The surface resistance value of this specimen for measuring surface resistance was measured using a 4-terminal 4-probe resistivity meter Loresta GP (manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech Co., Ltd.).
(Evaluation criteria)
○: 10 3 Ω / □ or more ×: Less than 10 3 Ω / □ [Measurement of film thickness resistance]
The laminated electrode prepared in Example 1 was cut into 5 × 5 cm. In order to measure the resistance value, aluminum foils with aluminum tabs attached by ultrasonic welding are overlapped as shown in Fig. 2, and a 5 x 5 cm acrylic plate is stacked from above for pressing, and a load of 0.5 MPa is applied. While being applied, the resistance value between the aluminum tabs was measured so that the aluminum foils were not short-circuited.
(Evaluation criteria)
○: Less than 10 0 Ω ×: 10 0 Ω or more
表1に示された結果から、各実施例で得られた導電層が用いられた積層電極は、いずれも、充放電特性に優れているとともに、集電体と導電層との接着性にも優れていることがわかる。なかでも、実施例1〜5で得られた導電層が用いられた積層電極は、導電性炭素粒子とカーボンブラックとが併用されているので、より一層充放電特性に優れていることがわかる。
From the results shown in Table 1, each of the laminated electrodes using the conductive layer obtained in each example is excellent in charge / discharge characteristics and also in the adhesion between the current collector and the conductive layer. It turns out that it is excellent. Especially, since the conductive electrode obtained in Examples 1-5 used the electroconductive carbon particle and carbon black together, it turns out that the charge / discharge characteristic is further excellent.
1 セパレーター
2 負極活物質層
3 樹脂集電体
4 正極活物質層
5 最外層集電体
6 シール部
7 アクリル板
10 双極型電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Separator 2 Negative electrode active material layer 3 Resin current collector 4 Positive electrode active material layer 5 Outermost layer current collector 6
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