JP2013219006A - 二次電池用接着樹脂組成物 - Google Patents

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Abstract

【課題】二次電池用セパレータと二次電池用電極とを接着し、二次電池組立時の作業性を良好にさせうる二次電池用接着樹脂組成物を提供する。
【解決手段】接着樹脂を含み、二次電池用セパレータと二次電池用電極とを接着させるための二次電池用接着樹脂組成物であって、接着樹脂が、下記(A)及び(B)を含み、かつ、(A)及び(B)からなる相がコアシェル異相構造及び/又は海島状異相構造である組成物;(A)ガラス転移温度が−30℃〜+20℃である樹脂;(B)(A)よりガラス転移温度が高く、その差が20℃〜200℃である樹脂。
【選択図】図1

Description

本発明は、二次電池用接着樹脂組成物等に関する。
二次電池用部材として、電極とセパレータとを積層させた部材が知られている(非特許文献1)。
芳尾真幸/小沢昭弥編「リチウムイオン二次電池第二版−材料と応用−」、日刊工業新聞社、2001年8月、p.173−177
従来の上記二次電池用部材は、電極とセパレータとの間にずれが生じやすく、電池組立時の作業性の点で、必ずしも十分に満足できるものではない場合があった。
本発明は、下記[1]〜[16]記載の発明を含む。
[1]接着樹脂を含み、二次電池用セパレータと二次電池用電極とを接着させるための二次電池用接着樹脂組成物であって、
接着樹脂が、下記(A)及び(B)を含み、かつ、(A)及び(B)からなる相がコアシェル異相構造及び/又は海島状異相構造である組成物。
(A)ガラス転移温度が−30℃〜+20℃である樹脂
(B)(A)よりガラス転移温度が高く、その差が20℃〜200℃である樹脂
[2](A)及び(B)からなる相がコアシェル異相構造である[1]記載の組成物。
[3](A)が、エチレン−酢酸ビニル共重合体である[1]又は[2]記載の組成物。
[4](B)が、メタクリル酸メチルに由来する構造単位を含む樹脂である[1]〜[3]のいずれか記載の組成物。
[5]さらに、有機溶剤及び水を含有する[1]〜[4]のいずれか記載の組成物。
(A)ガラス転移温度が−30℃〜+20℃である樹脂
(B)(A)よりガラス転移温度が高く、その差が20℃〜200℃である樹脂
[6]接着樹脂の含有量が、組成物100質量部に対して0.001〜30質量部である[1]〜[5]のいずれか記載の組成物。
[7]有機溶剤の含有量が、水100質量部に対して0.01〜100質量部である[5]又は[6]記載の組成物。
[8]有機溶剤が、アルコールである[5]〜[7]のいずれか記載の組成物。
[9]アルコールが、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、1−ブタノール、2−ブタノール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール及びブタンジオールからなる群から選ばれる少なくとも1種のアルコールである[8]記載の組成物。
[10][1]〜[9]のいずれか記載の組成物を、二次電池用セパレータ又は二次電池用電極に塗布する工程を含む積層体の製造方法。
[11]ドクターブレード法、グラビア法又はスプレー法により塗布する[10]記載の積層体の製造方法。
[12]下記(a)、(b)及び(c)を含む二次電池用部材の製造方法。
(a)[1]〜[9]のいずれか記載の組成物を二次電池用セパレータに塗布して接着層と二次電池用セパレータとからなる積層体を得る工程
(b)上記(a)で得られた積層体を乾燥させる工程
(c)上記(b)で乾燥された積層体の接着層と二次電池用電極とを圧着させる工程
[13]下記(a’)、(b’)及び(c’)を含む二次電池用部材の製造方法。
(a’)[1]〜[9]のいずれか記載の組成物を二次電池用電極に塗布して接着層と二次電池用電極とからなる積層体を得る工程
(b’)上記(a’)で得られた積層体を乾燥させる工程
(c’)上記(b’)で乾燥された積層体の接着層と二次電池用セパレータとを圧着させる工程
[14][1]〜[9]のいずれか記載の組成物から形成される接着層。
[15][1]〜[9]のいずれか記載の組成物から形成される接着層と、二次電池用セパレータ又は二次電池用電極とを含む積層体。
[16]二次電池用セパレータと、[1]〜[9]のいずれか記載の組成物から形成される接着層と、二次電池用電極とが、この順に積層されてなる二次電池用部材。
さらに本発明は、下記[17]〜[29]記載の発明をも含む。
[17]下記(A)及び(B)からなる相がコアシェル異相構造及び/又は海島状異相構造を有する接着樹脂を含むことを特徴とする二次電池用セパレータと二次電池用電極との接着層。
(A)ガラス転移温度が−30℃〜+20℃である樹脂
(B)(A)よりガラス転移温度が高く、その差が20℃〜200℃である樹脂
[18]接着樹脂が、(A)がコアであり(B)がシェルであるコアシェル異相構造を有する[17]記載の接着層。
[19](A)が、エチレン−酢酸ビニル共重合体である[17]又は[18]記載の接着層。
[20](B)が、メタクリル酸メチルに由来する構造単位を含む樹脂である[17]〜[19]のいずれか記載の接着層。
[21][17]〜[20]のいずれか記載の接着層と、二次電池用セパレータ又は二次電池用電極とを含む積層体。
[22]少なくとも一つの最表面に接着層を有する[21]記載の積層体。
[23]接着樹脂が、(A)がコアであり(B)がシェルであるコアシェル異相構造を有する[1]記載の組成物。
[24]塗布が、二次電池用セパレータ又は二次電池用電極の塗布面全体の面積に対する接着樹脂の塗布面積の割合が5〜100%となるように実施される[10]記載の製造方法。
[25]塗布が、ドクターブレード法、グラビア法、キスコート法、ポーラスコート法、スプレー法、スパイラルスプレー法又はサミットスプレー法により実施される[10]又は[24]記載の製造方法。
[26]さらに、得られる積層体の接着層を乾燥させる工程を含む[10]、[11]、[24]又は[25]記載の製造方法。
[27]下記(a)、(b)及び(c)を含む二次電池用電極と二次電池用セパレータとの接着方法。
(a)[1]〜[9]のいずれか記載の組成物を二次電池用セパレータに塗布して接着層と該二次電池用セパレータとからなる積層体を得る工程
(b)得られた積層体の接着層を乾燥させる工程
(c)乾燥された積層体の接着層と二次電池用電極とを圧着させる工程
[28]下記(a’)、(b’)及び(c’)を含む二次電池用電極と二次電池用セパレータとの接着方法。
(a’)[1]〜[9]のいずれか記載の組成物を二次電池用電極に塗布して接着層と該二次電池用電極とからなる積層体を得る工程
(b’)該積層体の接着層を乾燥させる工程
(c’)乾燥された該積層体の接着層と二次電池用セパレータとを圧着させる工程
[29]二次電池用電極と二次電池用セパレータとを接着させるための[1]〜[9]のいずれか記載の組成物の使用。
本発明の二次電池用接着樹脂組成物によって二次電池用セパレータと二次電池用電極とを接着させることにより、得られる二次電池の内部抵抗を大幅に上昇させることなく、二次電池組立時の作業性を向上させることができる。
本発明の積層体の例(実施例1、断面図) 本発明の接着層を介して負極及びセパレータのみを接着させた状態の二次電池用部材の例(実施例3、断面図) 本発明の接着層を介して負極−セパレータ−正極−セパレータを複数回繰り返し接着させた状態の二次電池用部材の例(断面図)
本発明の二次電池用接着樹脂組成物(本明細書中「組成物」と記載することがある)は、二次電池用セパレータと二次電池用電極とを接着させるために用いられるものであり、下記接着樹脂を含む。
本発明の二次電池用接着樹脂組成物は、さらに、有機溶剤及び水を含むことが好ましい。
本明細書において、「二次電池用セパレータ」を「セパレータ」と、「二次電池用電極」を「電極」と記載することがある。
<接着樹脂>
本発明の組成物に含まれる接着樹脂は、下記(A)及び(B)を含み、かつ、(A)及び(B)からなる相がコアシェル異相構造及び/又は海島状異相構造である。
(A)ガラス転移温度が−30℃〜+20℃である樹脂
(B)(A)よりガラス転移温度が高く、その差が20℃〜200℃である樹脂
(A)としては、例えば、ポリブタジエン、ポリイソプレン、イソプレン−イソブチレン共重合体、天然ゴム、スチレン−1,3−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、1,3−ブタジエン−イソプレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−1,3−ブタジエン−イソプレン共重合体、1,3−ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−1,3−ブタジエン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−1,3−ブタジエン−イタコン酸共重合体、スチレン−アクリロニトリル−1,3−ブタジエン−メタクリル酸メチル−フマル酸共重合体、スチレン−1,3−ブタジエン−イタコン酸−メタクリル酸メチル−アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル−1,3−ブタジエン−メタクリル酸−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−1,3−ブタジエン−イタコン酸−メタクリル酸メチル−アクリロニトリル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−1,3−ブタジエン−メタクリル酸メチル−フマル酸共重合体等のジエン系ポリマー;
エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−ビニルアセテート共重合体、エチレン系アイオノマー、ポリビニルアルコール、酢酸ビニル重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、塩素化ポリエチレン、クロロスルホン化ポリエチレン等のオレフィン系ポリマー;
スチレン−エチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−ブタジエン−プロピレン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリル酸n−ブチル−イタコン酸−メタクリル酸メチル−アクリロニトリル共重合体、スチレン−アクリル酸n−ブチル−イタコン酸−メタクリル酸メチル−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエンブロック共重合体、スチレン−ブタジエン−スチレン・ブロック共重合体、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン・ブロック共重合体、スチレン−イソプレン・ブロック共重合体、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレン・ブロック共重合体等のブロック共重合体等のスチレン系ポリマー;
ポリブチルアクリレート、アクリレート−アクリロニトリル共重合体、アクリル酸2−エチルヘキシル−アクリル酸メチル−アクリル酸−メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート等のアクリレート系ポリマー;
エチレン−塩化ビニル共重合体等の塩化ビニル系ポリマー;
エチレン−酢酸ビニル共重合体等の酢酸ビニル系ポリマー;
等が挙げられ、エチレン−酢酸ビニル共重合体が好ましい。これらのポリマーは単独で用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。
一方、(B)としては、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル又はメタクリル酸エステルに由来する構造単位を含む樹脂;
エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体等のオレフィン系ポリマー;
スチレン−ブタジエン−スチレン・ブロック共重合体、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン・ブロック共重合体、スチレン−イソプレン・ブロック共重合体、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレン・ブロック共重合体等のスチレン系ポリマー;
ビニルアルコール重合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のエステル系ポリマー;
ポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド11、ポリアミド12、芳香族ポリアミド、ポリイミド等のポリアミド系又はポリイミド系ポリマー;
カルボキシメチルセルロース、カルボキシエチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシエチルメチルセルロース等のセルロース系ポリマー(これらのアンモニウム塩やアルカリ金属塩等の塩類を含む);
などが挙げられる。中でもアクリル酸エステル又はメタクリル酸エステルに由来する構造単位を含む樹脂が好ましく、メタクリル酸メチルに由来する構造単位を含む樹脂がより好ましい。
ガラス転移温度は、モノマー比率等の重合条件によって、上記(A)及び(B)記載の条件となるように適宜調整することができる。
(A)と(B)との質量比は、(A)/(B)が、1/0.01〜0.01/1の範囲であることが好ましく、1/0.05〜0.05/1の範囲であることがより好ましい。
本明細書において、コアシェル異相構造とは、2種類の樹脂のうち、一方が核(コア)を形成し、もう一方がその周囲を被覆した(シェル)構造のことをいう。また、海島状異相構造とは、一方の成分が孤立した粒子状(島)になってもう一方の成分中に分散した(海)構造のことをいう。いずれの構造も、互いに非相溶な2種以上の樹脂により形成される。
コアシェル異相構造及び海島状異相構造は、例えば、(A)及び(B)を混合して、加熱することにより形成することができる。加熱は、シェルを形成する樹脂の融点以上の温度で行うことが好ましい(例えば、田中眞人著「ナノ・マイクロカプセル調製のキーポイント」、株式会社テクノシステム、2008年5月、p.154−156参照)。
また、コアシェル異相構造及び/又は海島状異相構造は、例えば、あらかじめ調製した(A)の周囲を(B)が被覆するように、(B)の単位となるモノマーを重合させることにより形成することができる(例えば、尾見信三、佐藤寿弥、川瀬進監修「高分子微粒子の最新技術と用途展開」、株式会社シーエムシー、1997年8月、p.94−98参照)。
コアシェル異相構造及び海島状異相構造は、例えば、透過型電子顕微鏡によって確認することができる。
本発明の組成物に含まれる接着樹脂においては、(A)及び(B)からなる相がコアシェル異相構造であることが好ましく、(A)がコアであり(B)がシェルであるコアシェル異相構造であることがより好ましい。
<有機溶剤>
有機溶剤としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、1−ブタノール、2−ブタノール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール等のアルコール;プロピルエーテル、イソプロピルエーテル、ブチルエーテル、イソブチルエーテル、n−アミルエーテル、イソアミルエーテル、メチルブチルエーテル、メチルイソブチルエーテル、メチルn−アミルエーテル、メチルイソアミルエーテル、エチルプロピルエーテル、エチルイソプロピルエーテル、エチルブチルエーテル、エチルイソブチルエーテル、エチルn−アミルエーテル、エチルイソアミルエーテル等の飽和脂肪族エーテル化合物;アリルエーテル、エチルアリルエーテル等の不飽和脂肪族エーテル化合物;アニソール、フェネトール、フェニルエーテル、ベンジルエーテル等の芳香族エーテル化合物;テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、ジオキサン等の環状エーテル化合物;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、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル等のエチレングリコールエーテル化合物;ギ酸、酢酸、無水酢酸、アクリル酸、クエン酸、プロピオン酸、酪酸等のモノカルボン酸化合物;ギ酸ブチル、ギ酸アミル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、酢酸第二ブチル、酢酸アミル、酢酸イソアミル、酢酸2−エチルヘキシル、酢酸シクロヘキシル、酢酸ブチルシクロヘキシル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸ブチル、プロピオン酸アミル、酪酸ブチル、炭酸ジエチル、シュウ酸ジエチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、リン酸トリエチル等の有機酸エステル化合物;アセトン、エチルケトン、プロピルケトン、ブチルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、アセチルアセトン、ジアセトンアルコール、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、メチルシクロヘキサノン、シクロヘプタノン等のケトン化合物;コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ウンデカン二酸、ピルビン酸、シトラコン酸等のジカルボン酸化合物;1,4−ジオキサン、フルフラール、N−メチルピロリドン等が挙げられる。中でも、アルコールが好ましく、炭素数は1〜4のアルコールがより好ましく、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、1−ブタノール、2−ブタノール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール及びブタンジオールからなる群から選ばれる少なくとも1種のアルコールがさらに好ましく、イソプロピルアルコール及び/又は1−ブタノールがさらにより好ましい。
<水>
水は、純水でもよいし、水道水程度に不純物を含んでいてもよい。
<その他の添加剤>
その他の添加剤としては、水に溶解又は膨潤する粘度調整剤;バインダー補助剤;アルキルベンゼンスルホン酸ソーダ、アルキルスルホサクシネート等のアニオン性界面活性剤;スルホ基を有していてもよいポリビニルアルコール、ポリオキシエチレンアルキルフエニルエーテル、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、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロックコポリマー等のノニオン系界面活性剤;ヒドロキシエチルセルロースの等の水溶性高分子;その他の有機化合物の粉末;アルミナ、シリカ、ゼオライト等のセラミック;等が挙げられる。
接着樹脂の含有量は、組成物100質量部に対して0.001〜30質量部であることが好ましく、0.01〜20質量部であることがより好ましい。
有機溶剤の含有量は、水100質量部に対して0.01〜100質量部であることが好ましく、0.01〜80質量部であることがより好ましい。
その他の添加剤の含有量は、組成物100質量部に対して、通常0〜10質量部の範囲であり、実質的に含まないことが好ましい。
有機溶剤及び水を含む本発明の組成物は、通常、接着樹脂の一部又は全部が有機溶剤及び水中に、微粒子状に分散しており、その微粒子の粒径は、好ましくは0.005〜100μm、より好ましくは0.01〜50μm、さらに好ましくは0.05〜50μmである。かかる粒径は、本発明の組成物から有機溶剤及び水を除去した後、電子顕微鏡で100個の粒子の長径と短径とを測定し、その平均値をとることにより求められる。
有機溶剤及び水を含む本発明の組成物は、上記接着樹脂と有機溶剤と水と、必要によりその他の成分とを任意の順番で混合・攪拌することにより得られる。ここで、溶融状態の接着樹脂を水に分散させ、そこに有機溶剤を混合してもよいし、接着樹脂と有機溶剤との混合溶液を攪拌しながら、そこに水を加えていってもよい。また、乳化重合により得られた接着樹脂のエマルションに有機溶剤を混合してもよい。
乳化重合は、例えば(A)の構造単位となるモノマーを、水の存在下で重合させることにより実施される。重合転化率が20〜100%、好ましくは40〜100%、より好ましくは80〜100%まで重合し、(B)の構造単位となるモノマーを添加し、重合させる方法などが挙げられる。(A)及び(B)の各重合はそれぞれ、乳化剤と水との混合物中に、モノマーと、重合開始剤とを混合し、得られた混合物を攪拌しながら昇温して実施することが好ましい。
乳化剤としては、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸ソーダ、アルキルスルホサクシネート等のアニオン性界面活性剤;スルホ基を有していてもよいポリビニルアルコール、ポリオキシエチレンアルキルフエニルエーテル、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、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロックコポリマー等のノニオン系界面活性剤;ヒドロキシエチルセルロースの等の水溶性高分子;等が挙げられる。
重合開始剤としては、重合開始剤としては、例えば、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、2,2′−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、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−メチルプロピオニトリル)、2,2′−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)等が挙げられる。
重合温度は、20〜95℃の範囲が好ましい。
<接着層>
本発明の接着層は、本発明の組成物から形成されるものであり、二次電池用セパレータと二次電池用電極との間に介在して、セパレータと電極とを接着させる層である。
<積層体>
本発明の積層体は、本発明の接着層とセパレータ又は電極とを含む。積層体の少なくとも一つの最表面が接着層であることが好ましい。
本発明の積層体は、任意の方法により所望の形状に成形された上記接着樹脂を接着層としてセパレータ又は電極に貼付する方法により製造することもできるが、後述の積層体の製造方法により製造することが好ましい。
<積層体の製造方法>
本発明の積層体の製造方法は、本発明の組成物を二次電池用セパレータ又は二次電池用電極に塗布する工程を含む。
(セパレータ)
セパレータとしては、例えば、ビスコースレーヨン、天然セルロース等の抄紙;セルロース、ポリエステル等の繊維を抄紙して得られる混抄紙;電解紙;クラフト紙;マニラ紙;ポリエチレン不織布、ポリプロピレン不織布、ポリエステル不織布、ガラス繊維、多孔質ポリオレフィン(例えば、多孔質ポリエチレン、多孔質ポリプロピレン)、多孔質ポリエステル、アラミド繊維、ポリブチレンテレフタレート不織布、パラ系全芳香族ポリアミド、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ化ビニリデンと6フッ化プロピレンとの共重合体、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂等の不織布又は多孔質膜;プロトン伝導型ポリマーの膜;等が挙げられる。電解紙、ビスコースレーヨン又は天然セルロースの抄紙、セルロース及びポリエステルの繊維を抄紙して得られる混抄紙、クラフト紙、マニラ紙、ポリエチレン不織布、ポリプロピレン不織布、ポリエステル不織布、マニラ麻シート、ガラス繊維シート、多孔質ポリオレフィンが好ましい。
セパレータは微細孔を有するものが好ましく、その孔径は、通常0.01〜10μmである。セパレータの厚さは、通常1〜300μm、好ましくは5〜30μmである。
セパレータは空隙率の異なる膜を積層したものであってもよい。中でも、多孔質ポリオレフィンと多孔質ポリエステル樹脂とからなるセパレータが好適である。
セパレータは、前記膜(好ましくは多孔質ポリオレフィン)と耐熱層とが積層されてなる積層多孔質フィルムであってもよい。
耐熱層としては、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素系ポリマー;ポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド11、ポリアミド12、芳香族ポリアミド、ポリイミド等のポリアミド系又はポリイミド系ポリマー;フィラー粒子を含む層;等が挙げられる。セパレータは、1種の耐熱層を有していてもよいし、2種類以上の耐熱層を有してもよい。
前記フィラー粒子としては、無機物の微粒子又は有機物の微粒子が用いられる。
無機物の微粒子としては、炭酸カルシウム、タルク、クレー、カオリン、シリカ、ハイドロタルサイト、珪藻土、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、アルミナ、マイカ、ゼオライト、ガラス等が挙げられる。
有機物の微粒子としては、スチレン、ビニルケトン、アクリロニトリル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、グリシジルメタクリレート、グリシジルアクリレート、アクリル酸メチル等の単独重合体あるいは2種類以上の共重合体;ポリテトラフルオロエチレン、4フッ化エチレン−6フッ化プロピレン共重合体、4フッ化エチレン−エチレン共重合体、ポリビニリデンフルオライド等のフッ素系樹脂;メラミン樹脂;尿素樹脂;ポリエチレン;ポリプロピレン;ポリメタクリレート等が挙げられる。2種類以上の微粒子や異なる粒度分布を持つ同種の微粒子を混合して、フィラー粒子としてもよい。
耐熱層がフィラー粒子を含む層である場合、該層にはフィラー粒子以外に、フィラー粒子同士又はフィラー粒子と前記膜(好ましくは多孔質ポリオレフィン)とを結着させるために、結着剤が含まれてもよい。結着剤としては、電池の電解液に不溶であり、かつ、その電池の使用範囲で電気化学的に安定である樹脂が好ましい。
結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系ポリマー;フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体やエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体などの含フッ素ゴム;ポリブタジエン、ポリイソプレン、イソプレン−イソブチレン共重合体、天然ゴム、スチレン−1,3−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、1,3−ブタジエン−イソプレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−1,3−ブタジエン−イソプレン共重合体、1,3−ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−1,3−ブタジエン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−1,3−ブタジエン−イタコン酸共重合体、スチレン−アクリロニトリル−1,3−ブタジエン−メタクリル酸メチル−フマル酸共重合体、スチレン−1,3−ブタジエン−イタコン酸−メタクリル酸メチル−アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル−1,3−ブタジエン−メタクリル酸−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−1,3−ブタジエン−イタコン酸−メタクリル酸メチル−アクリロニトリル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−1,3−ブタジエン−メタクリル酸メチル−フマル酸共重合体等のジエン系ポリマー;ジエン系ポリマーの水素化物;エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−ビニルアセテート共重合体、エチレン系アイオノマー、ポリビニルアルコール、酢酸ビニル重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、塩素化ポリエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、クロロスルホン化ポリエチレン等のオレフィン系ポリマー;スチレン−エチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−ブタジエン−プロピレン共重合体、スチレン−アクリル酸n−ブチル−イタコン酸−メタクリル酸メチル−アクリロニトリル共重合体、スチレン−アクリル酸n−ブチル−イタコン酸−メタクリル酸メチル−アクリロニトリル共重合体等のスチレン系ポリマー;ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリエチルアクリレート、ポリブチルアクリレート、アクリレート−アクリロニトリル共重合体、アクリル酸2−エチルヘキシル−アクリル酸メチル−アクリル酸−メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート等のアクリレート系ポリマー;ポリフェニレンエーテル、ポリエチレングリコール、セルロースエーテル、ポリエーテルアミド等のエーテル系ポリマー;ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド等の含硫黄ポリマー;ポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド11、ポリアミド12、芳香族ポリアミド、ポリイミド等のポリアミド系又はポリイミド系ポリマー;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のエステル系ポリマー;カルボキシメチルセルロース、カルボキシエチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシエチルメチルセルロース等のセルロース系ポリマー、これらのアンモニウム塩又はこれらのアルカリ金属塩等の塩;スチレン−ブタジエンブロック共重合体、スチレン−ブタジエン−スチレン・ブロック共重合体、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン・ブロック共重合体、スチレン−イソプレン・ブロック共重合体、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレン・ブロック共重合体等のブロック共重合体、エチレン−塩化ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体;アルギン酸、これらのアンモニウム塩又はこれらのアルカリ金属塩等の塩;等が挙げられる。
本発明において「セパレータ」とは、上記のセパレータ単独のもののみならず、電極が接着された状態のセパレータ表面を表すこともある。
(電極)
電極としては、二次電池用の正極と負極が挙げられる。電極は、通常、電極活物質及び必要に応じて導電材が、集電体の少なくとも一方の面(好ましくは両面)に、結着剤を介して塗布された状態を有する。
本発明において「電極」とは、上記の電極単独のもののみならず、セパレータが接着された状態の電極表面を表すこともある。
電極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵及び放出することができる活物質が好ましく用いられる。電極活物質には正極活物質と負極活物質とがある。
正極活物質としては、金属複合酸化物、特にリチウム及び鉄、コバルト、ニッケル、マンガンの少なくとも1種類以上の金属を含有する金属複合酸化物等が挙げられ、好ましくは、LiMO(但し、Mは1種以上の遷移金属、好ましくはCo、MnまたはNiの少なくとも一種を表し、1.10>x>0.05である)、または、Li(式中、Mは1種以上の遷移金属、好ましくはMnを表し、1.10>x>0.05である。
)を含んだ活物質が挙げられ、例えばLiCoO、LiNiO、LiNiCo(1−y)(式中、1.10>x>0.05、1>y>0である。)、LiMnで表される複合酸化物等が挙げられる。
負極活物質としては、各種の珪素酸化物(SiO等)、炭素質物質、金属複合酸化物等が挙げられ、好ましくは、アモルファスカーボン、グラファイト、天然黒鉛、MCMB、ピッチ系炭素繊維、ポリアセンなどの炭素質材料;A(式中、AはLi、MはCo、Ni、Al、Sn及びMnから選択された少なくとも一種、Oは酸素原子を表し、x、y、zはそれぞれ1.10≧x≧0.05、4.00≧y≧0.85、5.00≧z≧1.5の範囲の数である。)で表される複合金属酸化物やその他の金属酸化物などが挙げられる。
導電材としては、例えば、グラファイト、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、活性炭等の導電性カーボン;天然黒鉛、熱膨張黒鉛、鱗状黒鉛、膨張黒鉛等の黒鉛系導電材;気相成長炭素繊維等の炭素繊維;アルミニウム、ニッケル、銅、銀、金、白金等の金属微粒子あるいは金属繊維;酸化ルテニウムあるいは酸化チタン等の導電性金属酸化物;ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリアセン等の導電性高分子が挙げられる。
少量で効果的に導電性が向上する点で、カーボンブラック、アセチレンブラック及びケッチェンブラックが好ましい。
導電材の含有量は、電極活物質100質量部に対し、例えば、0〜50質量部であることが好ましく、0〜30質量部であることがより好ましい。
集電体の材料としては、例えば、ニッケル、アルミニウム、チタン、銅、金、銀、白金、アルミニウム合金又はステンレス等の金属、例えば、炭素素材又は活性炭繊維に、ニッケル、アルミニウム、亜鉛、銅、スズ、鉛又はこれらの合金をプラズマ溶射又はアーク溶射することによって形成されたもの、例えば、ゴム又はスチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体(SEBS)など樹脂に導電材を分散させた導電性フィルムなどが挙げられる。
集電体の形状としては、例えば、箔、平板状、メッシュ状、ネット状、ラス状、パンチング状若しくはエンボス状であるもの又はこれらを組み合わせたもの(例えば、メッシュ状平板など)等が挙げられる。
集電体表面にエッチング処理により凹凸を形成させてもよい。
結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素系ポリマー;ポリブタジエン、ポリイソプレン、イソプレン−イソブチレン共重合体、天然ゴム、スチレン−1,3−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、1,3−ブタジエン−イソプレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−1,3−ブタジエン−イソプレン共重合体、1,3−ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−1,3−ブタジエン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−1,3−ブタジエン−イタコン酸共重合体、スチレン−アクリロニトリル−1,3−ブタジエン−メタクリル酸メチル−フマル酸共重合体、スチレン−1,3−ブタジエン−イタコン酸−メタクリル酸メチル−アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル−1,3−ブタジエン−メタクリル酸−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−1,3−ブタジエン−イタコン酸−メタクリル酸メチル−アクリロニトリル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−1,3−ブタジエン−メタクリル酸メチル−フマル酸共重合体等のジエン系ポリマー;エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−ビニルアセテート共重合体、エチレン系アイオノマー、ポリビニルアルコール、酢酸ビニル重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、塩素化ポリエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、クロロスルホン化ポリエチレン等のオレフィン系ポリマー;スチレン−エチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−ブタジエン−プロピレン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリル酸n−ブチル−イタコン酸−メタクリル酸メチル−アクリロニトリル共重合体、スチレン−アクリル酸n−ブチル−イタコン酸−メタクリル酸メチル−アクリロニトリル共重合体等のスチレン系ポリマー;ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリエチルアクリレート、ポリブチルアクリレート、アクリレート−アクリロニトリル共重合体、アクリル酸2−エチルヘキシル−アクリル酸メチル−アクリル酸−メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート等のアクリレート系ポリマー;ポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド11、ポリアミド12、芳香族ポリアミド、ポリイミド等のポリアミド系又はポリイミド系ポリマー;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のエステル系ポリマー;カルボキシメチルセルロース、カルボキシエチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシエチルメチルセルロース等のセルロース系ポリマー(これらのアンモニウム塩やアルカリ金属塩等の塩類を含む);スチレン−ブタジエンブロック共重合体、スチレン−ブタジエン−スチレン・ブロック共重合体、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン・ブロック共重合体、スチレン−イソプレン・ブロック共重合体、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレン・ブロック共重合体等のブロック共重合体、エチレン−塩化ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体;その他メチルメタクリレート重合体等が挙げられる。
(塗布方法)
本発明の組成物を塗布する場合、セパレータ又は電極の表面の全面に略均一に塗布(以下「連続塗布」と記載することがある)してもよいし、セパレータ又は電極の表面の一部に塗布(以下「不連続塗布」と記載することがある)してもよい。
本発明の組成物をセパレータ又は電極に塗布する方法としては、例えばスロットダイコート法、ドクターブレード法、ディップ法、リバースロール法、ダイレクトロール法、グラビア法、キスコート法、エクストルージョン法、ビード法、カーテンコート法、ドット法、ポーラスコート法、スロットコート法、スプレー法、スパイラルスプレー法、サミットスプレー法、浸漬、ハケ塗り等が挙げられる。好ましくはドクターブレード法、グラビア法、キスコート法、カーテンコート法、ドット法、ポーラスコート法、スロットコート法、スプレー法、スパイラルスプレー法、サミットスプレー法であり、より好ましくはドクターブレード法、グラビア法、キスコート法、ポーラスコート法、スプレー法、スパイラルスプレー法又はサミットスプレー法であり、さらに好ましくはドクターブレード法、グラビア法又はスプレー法である。これらの方法のうち、連続塗布はいずれの方法でも可能である。不連続塗布を行う方法としては、例えば、グラビア法、カーテンコート法、ドット法、ポーラスコート法、スプレー法、スパイラルスプレー法、サミットスプレー法等が挙げられる。
(乾燥方法)
得られる積層体は、さらに乾燥させることが好ましい。本発明において「乾燥」とは、上記塗布により得られた積層体の接着層から有機溶剤及び水を除去することを表す。かかる乾燥方法は特に制限されず、例えば、温風、熱風、低湿風による乾燥;真空乾燥;赤外線、遠赤外線や電子線等の照射による乾燥が挙げられる。乾燥温度は、30〜200℃が好ましく、40〜100℃がより好ましい。
乾燥後の接着層の膜厚は、0.005〜100μmであることが好ましく、0.005〜20μmであることがより好ましく、0.005〜10μmであることがさらに好ましい。
また、乾燥後の接着層の被覆率は、5〜100%であることが好ましい。接着層の被覆率とは、セパレータ又は電極の塗布面全体の面積に対する、接着層の面積の割合であり、例えば、マイクロスコープを用いて、接着層を1〜1000倍の視野で観察することにより、求めることができる。
連続塗布で得られる積層体の場合、乾燥後の接着層の被覆率は、30〜100%であることが好ましく、50〜100%であることがより好ましく、70〜100%であることがさらに好ましい。
不連続塗布で得られる積層体の場合、乾燥後の接着層の被覆率は、5〜80%であることが好ましく、10〜70%であることがより好ましく、10〜60%であることがさらに好ましい。
膜厚及び塗布面積が上記の範囲内であると、得られる二次電池の内部抵抗を大幅には上昇させない傾向にあるため、好ましい。
<二次電池用部材及びその製造方法>
本明細書において「二次電池用部材」とは、本発明の組成物により電極とセパレータとが接着された部材を表し、電極と接着層とセパレータとからなる。
かかる二次電池用部材は、例えば図2のように負極及びセパレータのみを接着させた部材であってもよいし、正極及びセパレータのみを接着させた部材(図示せず)であってもよいし、図3のように負極−セパレータ−正極−セパレータの順でそれぞれ接着し、これが複数回繰り返された部材(ただし、2つの最表面は負極及び正極である。)であってもよい。
本発明の二次電池用部材の製造方法の第1の態様は、下記(a)、(b)及び(c)を含む。
(a)本発明の組成物を二次電池用セパレータに塗布して接着層と二次電池用セパレータとからなる積層体を得る工程
(b)上記(a)で得られた積層体を乾燥させる工程
(c)上記(b)で乾燥された積層体の接着層と二次電池用電極とを圧着させる工程
本発明の二次電池用部材の製造方法の第2の態様は、下記(a’)、(b’)及び(c’)を含む。
(a’)本発明の組成物を二次電池用電極に塗布して接着層と二次電池用電極とからなる積層体を得る工程
(b’)上記(a’)で得られた積層体を乾燥させる工程
(c’)上記(b’)で乾燥された積層体の接着層と二次電池用セパレータとを圧着させる工程
かかる(a)工程、(b)工程、(a’)工程及び(b’)工程は、上記積層体の塗布方法及び乾燥方法にそれぞれ記載された方法により実施される。
上記(c)工程及び(c’)工程における積層体とセパレータ又は電極との圧着は、加圧による圧着でも減圧による圧着でもよい。
圧着時の温度は25℃以上が好ましく、より好ましくは30℃〜200℃である。
図3のように負極−セパレータ−正極−セパレータの接着を複数回繰り返して製造された二次電池用部材を得るには、第1の態様のみを繰り返してもよいし、第2の態様のみを繰り返してもよいし、第1の態様と第2の態様とを適宜組み合わせてもよい。
<電極とセパレータとの接着方法>
電極とセパレータとの接着方法は、上記(a)〜(c)の全ての工程又は上記(a’)〜(c’)の全ての工程を含む。
<電極とセパレータとを接着させるための本発明の組成物の使用>
電極とセパレータとを接着させるための本発明の組成物の使用は、上記(a)〜(c)の全ての工程又は上記(a’)〜(c’)の全ての工程を実施することにより行われる。
<二次電池>
本発明の製造方法により得られる二次電池用部材と電解液とを有する二次電池のうち、代表的なものとしてリチウムイオン二次電池について以下に説明する。リチウムイオン二次電池は、正極及び負極の両極においてリチウムの酸化・還元が行われ、電気エネルギーを貯蔵、放出する電池である。
(電解液)
リチウムイオン二次電池に用いられる電解液としては、例えばリチウム塩を有機溶媒に溶解させた非水電解液などが挙げられる。リチウム塩としては、LiClO、LiPF、LiAsF、LiSbF、LiBF、LiCFSO、LiN(SOCF、LiC(SOCF、Li10Cl10、低級脂肪族カルボン酸リチウム塩、LiAlClなどのうち1種または2種以上の混合物が挙げられる。
これらの中でも、リチウム塩としては、フッ素を含むリチウム塩が好ましく、LiPF、LiAsF、LiSbF、LiBF、LiCFSO、LiN(CFSO、およびLiC(CFSOからなる群から選ばれる少なくとも1種を含むことがより好ましい。
本発明の電解液で用いる有機溶媒としては、例えばプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、4−トリフルオロメチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、1,2−ジ(メトキシカルボニルオキシ)エタンなどのカーボネート類;1,2−ジメトキシエタン、1,3−ジメトキシプロパン、ペンタフルオロプロピルメチルエーテル、2,2,3,3−テトラフルオロプロピルジフルオロメチルエーテル、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフランなどのエーテル類;ギ酸メチル、酢酸メチル、γ−ブチロラクトンなどのエステル類;アセトニトリル、ブチロニトリルなどのニトリル類;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドなどのアミド類;3−メチル−2−オキサゾリドンなどのカーバメート類;スルホラン、ジメチルスルホキシド、1,3−プロパンサルトンなどの含硫黄化合物、または上記の有機溶媒にフッ素置換基を導入したものを用いることができるが、通常はこれらのうちの2種以上を混合して用いる。
以下に、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれに限定されない。
実施例1(積層体の製造)
コアとしてエチレン−酢酸ビニル共重合体(Tg;−20℃)と、シェルとしてアクリル酸メチル−アクリル酸n−ブチル共重合体(Tg;50℃)とからなるコアシェル異相構造を有する接着樹脂2質量部、イソプロピルアルコール20質量部及び水78質量部を加えて混合した。得られた混合物を自転・公転ミキサー「あわとり練太郎」(株式会社シンキー製;登録商標)で室温下、2000rpm、30秒攪拌・混合して組成物を得た。
得られた組成物を、厚さ16μm、空隙率51%の多孔質ポリエチレン上に、ハンドタイプ型スプレーを用いたスプレー法により不連続塗布し、得られた塗布物である積層体を65℃で5分間乾燥させて、二次電池用多孔質セパレータと接着樹脂との積層体を得た。デジタルマイクロスコープ(KEYENCE株式会社製、VHX−500F)を用いて、該積層体の接着層を200倍の倍率で計測したところ、接着層の被覆率は22%であった。ここで、接着層の被覆率とは、セパレータの塗布面全体の面積に対する接着樹脂が付着している面積の割合をいう。
実施例2(積層体の製造)
コアとしてエチレン−酢酸ビニル共重合体(Tg;−20℃)と、シェルとしてアクリル酸メチル−アクリル酸n−ブチル共重合体(Tg;50℃)とからなるコアシェル異相構造を有する接着樹脂1質量部、ポリオキシエチレンアルキルエーテル0.5質量部、イソプロピルアルコール10質量部、1−ブタノール5質量部及び水83.5質量部を加えて混合した。得られた混合物を自転・公転ミキサー「あわとり練太郎」(株式会社シンキー製;登録商標)で室温下、2000rpm、30秒攪拌・混合して組成物を得た。
得られた組成物を、実施例1に使用したと同じセパレータ上に、ドクターブレード法により連続塗布し、得られた塗布物である積層体を65℃で5分間乾燥させて、接着樹脂を含む接着層と二次電池用多孔質セパレータとの積層体を得た。実施例1と同様にして該積層体の接着層を計測したところ、接着層の被覆率は100%であった。
実施例3(積層体の製造)
コアとしてエチレン−酢酸ビニル共重合体(Tg;−20℃)と、シェルとしてアクリル酸メチル−アクリル酸n−ブチル共重合体(Tg;50℃)とからなるコアシェル異相構造を有する接着樹脂1質量部、ポリオキシエチレンアルキルエーテル0.5質量部、イソプロピルアルコール10質量部、1−ブタノール5質量部及び水83.5質量部を加えて混合した。得られた混合物を自転・公転ミキサー「あわとり練太郎」(株式会社シンキー製;登録商標)で室温下、2000rpm、30秒攪拌・混合して組成物を得た。
得られた組成物を、厚さ19μm、空隙率54%の多孔質ポリエチレン上に、グラビアコーターによって連続塗布し、得られた塗布物である積層体を65℃で5分間乾燥させて、接着層とセパレータとの積層体を得た。
試験例1(透気抵抗度)
得られた積層体と、実施例の積層体に使用したものと同じセパレータのみとを用い、JIS P8117に準拠して、それぞれの透気抵抗度を測定した。結果を表1及び2に示す。
実施例1で使用したセパレータ(厚さ16μm、空隙率51%の多孔質ポリエチレン)を比較例1とする。
実施例3で使用したセパレータ(厚さ19μm、空隙率54%の多孔質ポリエチレン)を比較例2とする。
Figure 2013219006
Figure 2013219006
透気抵抗度が大きいほど、得られる二次電池の内部抵抗を大幅に上昇させる可能性があるが、上記の結果から、実施例1及び2の透気抵抗度と比較例1の透気抵抗度とに大きな差異は認められなかった。また、実施例3の透気抵抗度と比較例2の透気抵抗度とに大きな差異は認められなかった。そのため、セパレータのみを用いることに代えて、本発明の積層体を用いて得られる二次電池を製造しても、得られる二次電池の内部抵抗は、大幅には上昇しないと言える。
実施例4(二次電池用部材の製造)
実施例1で得た積層体の接着層と、短冊状に切断した負極〔黒鉛/ポリフッ化ビニリデン(質量比100/7.5)を銅箔に塗布することにより製造された市販の負極〕とを、60℃で5分間、真空圧着することにより、セパレータと負極とが接着された状態の二次電池用部材を得た。
実施例5(二次電池用部材の製造)
実施例2で得た積層体の接着層と、短冊状に切断した負極〔黒鉛/スチレン−1,3−ブタジエン共重合体/カルボキシメチルセルロースナトリウム(質量比100/1.5/1)を銅箔に塗布することにより製造された市販の負極〕とを、60℃で5分間、真空圧着することにより、セパレータと負極とが接着層を介して接着された状態の二次電池用部材を得た。
実施例6(二次電池用部材の製造)
実施例2で得た積層体の接着層と、短冊状に切断した正極〔LiNi0.3Co0.3Mn0.3/カーボンブラック/ポリフッ化ビニリデン(質量比93/4/3)をアルミニウム箔に塗布することにより製造された市販の正極〕とを、ロールタイプラミネーター(フジプラ株式会社製、フジラミパッカー LPP6512)を用いて、70℃で4往復熱圧着することにより、セパレータと正極とが接着層を介して接着された二次電池用部材を得た。
実施例7(二次電池用部材の製造)
実施例3で得た得られた積層体に、短冊状に切断した負極〔黒鉛/スチレン−1,3−ブタジエン共重合体/カルボキシメチルセルロースナトリウム(質量比100/1.5/1)を銅箔に塗布することにより製造された市販の負極〕とを、ロールタイプラミネーター(フジプラ株式会社製、フジラミパッカー LPP6512)を用いて、70℃で4往復熱圧着することにより、セパレータと負極とが接着層を介して接着された二次電池用部材を得た。
比較例3
厚さ16μm、空隙率51%の多孔質ポリエチレンと、短冊状に切断した負極〔黒鉛/ポリフッ化ビニリデン(質量比100/7.5)を銅箔に塗布することにより製造された市販の負極〕とを、60℃で5分間、真空圧着することにより、二次電池用部材を得た。
比較例4
厚さ16μm、空隙率51%の多孔質ポリエチレンと、短冊状に切断した負極〔黒鉛/スチレン−1,3−ブタジエン共重合体/カルボキシメチルセルロースナトリウム(質量比100/1.5/1)を銅箔に塗布することにより製造された市販の負極〕とを、60℃で5分間、真空圧着することにより、二次電池用部材を得た。
比較例5
厚さ16μm、空隙率51%の多孔質ポリエチレンと、短冊状に切断した正極〔LiNi0.3Co0.3Mn0.3/カーボンブラック/ポリフッ化ビニリデン(質量比93/4/3)をアルミニウム箔に塗布することにより製造された市販の正極〕とを、ロールタイプラミネーター(フジプラ株式会社製、フジラミパッカー LPP6512)を用いて、70℃で4往復熱圧着することにより、セパレータと負極とが接着層を介して接着された二次電池用部材を得た。
比較例6
厚さ19μm、空隙率54%の多孔質ポリエチレンと、短冊状に切断した負極〔黒鉛/スチレン−1,3−ブタジエン共重合体/カルボキシメチルセルロースナトリウム(質量比100/1.5/1)を銅箔に塗布することにより製造された市販の負極〕とを、70℃で4往復熱圧着することにより、セパレータと負極とが接着層を介して接着された二次電池用部材を得た。
試験例2(剥離強度)
得られた二次電池用部材の電極側と、ガラスエポキシ樹脂板とを両面接着テープで貼り付け、剥離強度測定器に固定し、小型卓上試験機(島津製、EZ Test EZ−L)を用いて厚み方向に剥離させて、二次電池用部材に含まれる電極とセパレータとを剥離させるのに要する力の大きさを測定した。そのときの力の大きさを上記製造したセパレータの幅(2cm)で除した値を剥離強度(N/m)とした。結果を表3に示す。
Figure 2013219006
実施例4〜7でそれぞれ得た二次電池用部材は剥離強度が良好なため、二次電池を組立てる時の作業性は向上すると言える。
実施例8(積層体の製造)
実施例1で得られた組成物を、短冊状に切断した負極〔黒鉛/ポリフッ化ビニリデン(質量比100/7.5)を銅箔に塗布することにより製造された市販の負極〕上に、ハンドタイプ型スプレーを用いて、スプレー法により不連続塗布する。得られる積層体を乾燥させて、接着層と負極とからなる積層体を得る。
実施例9(部材の製造)
実施例8で得られる積層体の接着層と、厚さ16μm、空隙率51%の多孔質ポリエチレンとを、真空圧着させて、二次電池用部材を得る。得られる部材は剥離強度が良好である。
実施例10(積層体の製造)
実施例2で得られた組成物を、短冊状に切断した負極〔黒鉛/スチレン−1,3−ブタジエン共重合体/カルボキシメチルセルロースナトリウム(質量比100/1.5/1)を銅箔に塗布することにより製造された市販の負極〕上に、ドクターブレード法により連続塗布する。得られる積層体を乾燥させて、接着層と負極とからなる積層体を得る。
実施例11(部材の製造)
実施例10で得られる積層体の接着層と、厚さ16μm、空隙率51%の多孔質ポリエチレンとを、真空圧着させて、二次電池用部材を得る。得られる部材は剥離強度が良好である。
参考例1
実施例4で得た二次電池用部材を真空乾燥し、負極とセパレータとを含む二次電池用部材を得る。CR2032型(IEC/JIS規格)のコインセルに、該二次電池用部材と、正極としてリチウム箔と、電解液として濃度1.0モル/リットルのLiPF/エチレンカーボネート及びジエチルカーボネートの混合溶媒とを用いて2極式セルを組み立てる。
参考例2
実施例4で得た二次電池用部材に替えて、実施例5で得た二次電池用部材を用いる以外は、参考例1と同様にして2極式セルを組み立てる。
本発明の二次電池用接着樹脂組成物によれば、得られる二次電池の内部抵抗を大幅に上昇させることなく、二次電池組立時の作業性を向上させることができる。
a:負極
b:接着層
c:セパレータ
d:正極

Claims (16)

  1. 接着樹脂を含み、二次電池用セパレータと二次電池用電極とを接着させるための二次電池用接着樹脂組成物であって、
    接着樹脂が、下記(A)及び(B)を含み、かつ、(A)及び(B)からなる相がコアシェル異相構造及び/又は海島状異相構造である組成物。
    (A)ガラス転移温度が−30℃〜+20℃である樹脂
    (B)(A)よりガラス転移温度が高く、その差が20℃〜200℃である樹脂
  2. (A)及び(B)からなる相がコアシェル異相構造である請求項1記載の組成物。
  3. (A)が、エチレン−酢酸ビニル共重合体である請求項1又は2記載の組成物。
  4. (B)が、メタクリル酸メチルに由来する構造単位を含む樹脂である請求項1〜3のいずれか記載の組成物。
  5. さらに、有機溶剤及び水を含有する請求項1〜4のいずれか記載の組成物。
  6. 接着樹脂の含有量が、組成物100質量部に対して0.001〜30質量部である請求項1〜5のいずれか記載の組成物。
  7. 有機溶剤の含有量が、水100質量部に対して0.01〜100質量部である請求項5又は6記載の組成物。
  8. 有機溶剤が、アルコールである請求項5〜7のいずれか記載の組成物。
  9. アルコールが、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、1−ブタノール、2−ブタノール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール及びブタンジオールからなる群から選ばれる少なくとも1種のアルコールである請求項8記載の組成物。
  10. 請求項1〜9のいずれか記載の組成物を、二次電池用セパレータ又は二次電池用電極に塗布する工程を含む積層体の製造方法。
  11. ドクターブレード法、グラビア法又はスプレー法により塗布する請求項10記載の積層体の製造方法。
  12. 下記(a)、(b)及び(c)を含む二次電池用部材の製造方法。
    (a)請求項1〜9のいずれか記載の組成物を二次電池用セパレータに塗布して接着層と二次電池用セパレータとからなる積層体を得る工程
    (b)上記(a)で得られた積層体を乾燥させる工程
    (c)上記(b)で乾燥された積層体の接着層と二次電池用電極とを圧着させる工程
  13. 下記(a’)、(b’)及び(c’)を含む二次電池用部材の製造方法。
    (a’)請求項1〜9のいずれか記載の組成物を二次電池用電極に塗布して接着層と二次電池用電極とからなる積層体を得る工程
    (b’)上記(a’)で得られた積層体を乾燥させる工程
    (c’)上記(b’)で乾燥された積層体の接着層と二次電池用セパレータとを圧着させる工程
  14. 請求項1〜9のいずれか記載の組成物から形成される接着層。
  15. 請求項14記載の接着層と、二次電池用セパレータ又は二次電池用電極とを含む積層体。
  16. 二次電池用セパレータと、請求項14記載の接着層と、二次電池用電極とが、この順に積層されてなる二次電池用部材。
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