JP2016192398A - 導電性組成物、蓄電デバイス用下地付き集電体、蓄電デバイス用電極、及び蓄電デバイス - Google Patents
導電性組成物、蓄電デバイス用下地付き集電体、蓄電デバイス用電極、及び蓄電デバイス Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016192398A JP2016192398A JP2016056707A JP2016056707A JP2016192398A JP 2016192398 A JP2016192398 A JP 2016192398A JP 2016056707 A JP2016056707 A JP 2016056707A JP 2016056707 A JP2016056707 A JP 2016056707A JP 2016192398 A JP2016192398 A JP 2016192398A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- storage device
- electrode
- fine particles
- water
- resin fine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 89
- 238000003860 storage Methods 0.000 title claims abstract description 76
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 119
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 119
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 62
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 59
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 58
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims abstract description 41
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 35
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 claims abstract description 10
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 claims description 84
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 47
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 45
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims description 42
- 229920005672 polyolefin resin Polymers 0.000 claims description 41
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 25
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 22
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 claims description 20
- 150000001733 carboxylic acid esters Chemical class 0.000 claims description 13
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 12
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 12
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 12
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 claims description 12
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 12
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 11
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 claims description 7
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims description 6
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 claims description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 abstract description 31
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 28
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 46
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 34
- 239000002585 base Substances 0.000 description 27
- 239000000463 material Substances 0.000 description 22
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 20
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 19
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 19
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 19
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 16
- 238000007600 charging Methods 0.000 description 16
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 description 16
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 16
- 230000008859 change Effects 0.000 description 11
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 11
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 10
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 10
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 10
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 10
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 10
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 9
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 9
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 9
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 9
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 9
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 8
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 8
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 8
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 7
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 7
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 7
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 7
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 7
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 7
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical group [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002174 Styrene-butadiene Substances 0.000 description 6
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 6
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 5
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 5
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 5
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 5
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 5
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 5
- 239000007962 solid dispersion Substances 0.000 description 5
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 4
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 4
- 239000002482 conductive additive Substances 0.000 description 4
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 4
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 4
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 4
- 150000003462 sulfoxides Chemical class 0.000 description 4
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 3
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 3
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 3
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 3
- 150000001414 amino alcohols Chemical class 0.000 description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N butadiene-styrene rubber Chemical group C=CC=C.C=CC1=CC=CC=C1 MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 description 3
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 3
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 3
- 229940052303 ethers for general anesthesia Drugs 0.000 description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- 150000002334 glycols Chemical class 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003273 ketjen black Substances 0.000 description 3
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 3
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 3
- 150000003014 phosphoric acid esters Chemical class 0.000 description 3
- 229920000233 poly(alkylene oxides) Polymers 0.000 description 3
- 229920001197 polyacetylene Polymers 0.000 description 3
- 229940058401 polytetrafluoroethylene Drugs 0.000 description 3
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 239000011115 styrene butadiene Substances 0.000 description 3
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 3
- VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 1-Butene Chemical compound CCC=C VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LIKMAJRDDDTEIG-UHFFFAOYSA-N 1-hexene Chemical compound CCCCC=C LIKMAJRDDDTEIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KWKAKUADMBZCLK-UHFFFAOYSA-N 1-octene Chemical compound CCCCCCC=C KWKAKUADMBZCLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WSSSPWUEQFSQQG-UHFFFAOYSA-N 4-methyl-1-pentene Chemical compound CC(C)CC=C WSSSPWUEQFSQQG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- ROSDSFDQCJNGOL-UHFFFAOYSA-N Dimethylamine Chemical compound CNC ROSDSFDQCJNGOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VZCYOOQTPOCHFL-OWOJBTEDSA-N Fumaric acid Chemical compound OC(=O)\C=C\C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-OWOJBTEDSA-N 0.000 description 2
- VQTUBCCKSQIDNK-UHFFFAOYSA-N Isobutene Chemical compound CC(C)=C VQTUBCCKSQIDNK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920006369 KF polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000004640 Melamine resin Substances 0.000 description 2
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 2
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BAPJBEWLBFYGME-UHFFFAOYSA-N Methyl acrylate Chemical compound COC(=O)C=C BAPJBEWLBFYGME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATHHXGZTWNVVOU-UHFFFAOYSA-N N-methylformamide Chemical compound CNC=O ATHHXGZTWNVVOU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001807 Urea-formaldehyde Polymers 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 229920000180 alkyd Polymers 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 description 2
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 2
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 2
- IAQRGUVFOMOMEM-UHFFFAOYSA-N but-2-ene Chemical compound CC=CC IAQRGUVFOMOMEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002134 carbon nanofiber Substances 0.000 description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N cyclohexanone Chemical compound O=C1CCCCC1 JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N dilithium;dioxido(dioxo)manganese Chemical compound [Li+].[Li+].[O-][Mn]([O-])(=O)=O QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002296 dynamic light scattering Methods 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 238000006266 etherification reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 2
- IPBFYZQJXZJBFQ-UHFFFAOYSA-N gamma-octalactone Chemical compound CCCCC1CCC(=O)O1 IPBFYZQJXZJBFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GAEKPEKOJKCEMS-UHFFFAOYSA-N gamma-valerolactone Chemical compound CC1CCC(=O)O1 GAEKPEKOJKCEMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005227 gel permeation chromatography Methods 0.000 description 2
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 2
- AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M lithium bromide Chemical compound [Li+].[Br-] AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 2
- 239000002931 mesocarbon microbead Substances 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- TZIHFWKZFHZASV-UHFFFAOYSA-N methyl formate Chemical compound COC=O TZIHFWKZFHZASV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 2
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 description 2
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003002 pH adjusting agent Substances 0.000 description 2
- YWAKXRMUMFPDSH-UHFFFAOYSA-N pentene Chemical compound CCCC=C YWAKXRMUMFPDSH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 2
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol group Chemical group C1(=CC=CC=C1)O ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 2
- KJFMBFZCATUALV-UHFFFAOYSA-N phenolphthalein Chemical compound C1=CC(O)=CC=C1C1(C=2C=CC(O)=CC=2)C2=CC=CC=C2C(=O)O1 KJFMBFZCATUALV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920006287 phenoxy resin Polymers 0.000 description 2
- 239000013034 phenoxy resin Substances 0.000 description 2
- 150000003012 phosphoric acid amides Chemical class 0.000 description 2
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 2
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 2
- 229920005749 polyurethane resin Polymers 0.000 description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003755 preservative agent Substances 0.000 description 2
- 230000002335 preservative effect Effects 0.000 description 2
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M sulfonate Chemical compound [O-]S(=O)=O BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 2
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 1,2-butylene carbonate Chemical compound CCC1COC(=O)O1 ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MFEVGQHCNVXMER-UHFFFAOYSA-L 1,3,2$l^{2}-dioxaplumbetan-4-one Chemical compound [Pb+2].[O-]C([O-])=O MFEVGQHCNVXMER-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxolane Chemical compound C1COCO1 WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001140 1,4-phenylene group Chemical group [H]C1=C([H])C([*:2])=C([H])C([H])=C1[*:1] 0.000 description 1
- GDXHBFHOEYVPED-UHFFFAOYSA-N 1-(2-butoxyethoxy)butane Chemical compound CCCCOCCOCCCC GDXHBFHOEYVPED-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JAHNSTQSQJOJLO-UHFFFAOYSA-N 2-(3-fluorophenyl)-1h-imidazole Chemical compound FC1=CC=CC(C=2NC=CN=2)=C1 JAHNSTQSQJOJLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 2-methyltetrahydrofuran Chemical compound CC1CCCO1 JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFNISBHGPNMTMS-UHFFFAOYSA-N 3-methylideneoxolane-2,5-dione Chemical compound C=C1CC(=O)OC1=O OFNISBHGPNMTMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LDTAOIUHUHHCMU-UHFFFAOYSA-N 3-methylpent-1-ene Chemical compound CCC(C)C=C LDTAOIUHUHHCMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 4-(3,5-dimethylphenyl)-1,3-thiazol-2-amine Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C=2N=C(N)SC=2)=C1 MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SBUOHGKIOVRDKY-UHFFFAOYSA-N 4-methyl-1,3-dioxolane Chemical compound CC1COCO1 SBUOHGKIOVRDKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003026 Acene Polymers 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AZHXBKSCCSBOTO-UHFFFAOYSA-J C(C)[N+](C)(CC)CC.[F-].[F-].[F-].[F-].C(C)[N+](CC)(CC)C.C(C)[N+](CC)(CC)C.C(C)[N+](CC)(CC)C Chemical compound C(C)[N+](C)(CC)CC.[F-].[F-].[F-].[F-].C(C)[N+](CC)(CC)C.C(C)[N+](CC)(CC)C.C(C)[N+](CC)(CC)C AZHXBKSCCSBOTO-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical compound C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- 241001561902 Chaetodon citrinellus Species 0.000 description 1
- 241000284156 Clerodendrum quadriloculare Species 0.000 description 1
- 235000013162 Cocos nucifera Nutrition 0.000 description 1
- 244000060011 Cocos nucifera Species 0.000 description 1
- 241000557626 Corvus corax Species 0.000 description 1
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IMROMDMJAWUWLK-UHFFFAOYSA-N Ethenol Chemical compound OC=C IMROMDMJAWUWLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- 229910001200 Ferrotitanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 101000713585 Homo sapiens Tubulin beta-4A chain Proteins 0.000 description 1
- 239000004354 Hydroxyethyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920000663 Hydroxyethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 229910000003 Lead carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015015 LiAsF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013372 LiC 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013684 LiClO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012748 LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012513 LiSbF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N Magnesium ion Chemical compound [Mg+2] JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RJUFJBKOKNCXHH-UHFFFAOYSA-N Methyl propionate Chemical compound CCC(=O)OC RJUFJBKOKNCXHH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000282320 Panthera leo Species 0.000 description 1
- 229910000978 Pb alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004111 Potassium silicate Substances 0.000 description 1
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Propanedioic acid Natural products OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229920000297 Rayon Polymers 0.000 description 1
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001128 Sn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 1
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N Sodium cation Chemical compound [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 102100036788 Tubulin beta-4A chain Human genes 0.000 description 1
- XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N Vinyl acetate Chemical compound CC(=O)OC=C XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FMRLDPWIRHBCCC-UHFFFAOYSA-L Zinc carbonate Chemical compound [Zn+2].[O-]C([O-])=O FMRLDPWIRHBCCC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- BNOODXBBXFZASF-UHFFFAOYSA-N [Na].[S] Chemical compound [Na].[S] BNOODXBBXFZASF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] Chemical compound [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N acetic acid trimethyl ester Natural products COC(C)=O KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004931 aggregating effect Effects 0.000 description 1
- 229910001854 alkali hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- CQEYYJKEWSMYFG-UHFFFAOYSA-N butyl acrylate Chemical compound CCCCOC(=O)C=C CQEYYJKEWSMYFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N cadmium nickel Chemical compound [Ni].[Cd] OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 239000012461 cellulose resin Substances 0.000 description 1
- 239000006231 channel black Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011333 coal pitch coke Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010280 constant potential charging Methods 0.000 description 1
- 238000010277 constant-current charging Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 description 1
- LDHQCZJRKDOVOX-NSCUHMNNSA-N crotonic acid Chemical compound C\C=C\C(O)=O LDHQCZJRKDOVOX-NSCUHMNNSA-N 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 125000002704 decyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000004925 denaturation Methods 0.000 description 1
- 230000036425 denaturation Effects 0.000 description 1
- JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N diboron trioxide Chemical compound O=BOB=O JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007607 die coating method Methods 0.000 description 1
- 150000001993 dienes Chemical class 0.000 description 1
- AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N digallium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Ga+3].[Ga+3] AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000118 dimethyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- XNMQEEKYCVKGBD-UHFFFAOYSA-N dimethylacetylene Natural products CC#CC XNMQEEKYCVKGBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 125000003438 dodecyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000007610 electrostatic coating method Methods 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- GFJVXXWOPWLRNU-UHFFFAOYSA-N ethenyl formate Chemical compound C=COC=O GFJVXXWOPWLRNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UIWXSTHGICQLQT-UHFFFAOYSA-N ethenyl propanoate Chemical compound CCC(=O)OC=C UIWXSTHGICQLQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N ethylene glycol dimethyl ether Natural products COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 1
- 229920001973 fluoroelastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001530 fumaric acid Substances 0.000 description 1
- 239000006232 furnace black Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 239000007770 graphite material Substances 0.000 description 1
- 238000007756 gravure coating Methods 0.000 description 1
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004051 hexyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 235000019447 hydroxyethyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- BDAGIHXWWSANSR-NJFSPNSNSA-N hydroxyformaldehyde Chemical compound O[14CH]=O BDAGIHXWWSANSR-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002596 lactones Chemical class 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004816 latex Substances 0.000 description 1
- 229920000126 latex Polymers 0.000 description 1
- PBOSTUDLECTMNL-UHFFFAOYSA-N lauryl acrylate Chemical compound CCCCCCCCCCCCOC(=O)C=C PBOSTUDLECTMNL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L lithium carbonate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052808 lithium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- HSZCZNFXUDYRKD-UHFFFAOYSA-M lithium iodide Inorganic materials [Li+].[I-] HSZCZNFXUDYRKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N lithium oxide Chemical compound [Li+].[Li+].[O-2] FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001947 lithium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 description 1
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001425 magnesium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N magnesium orthosilicate Chemical compound [Mg+2].[Mg+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000391 magnesium silicate Substances 0.000 description 1
- 229910052919 magnesium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019792 magnesium silicate Nutrition 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N maleic acid Chemical compound OC(=O)\C=C/C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N 0.000 description 1
- 239000011976 maleic acid Substances 0.000 description 1
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N maleic anhydride Chemical compound O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052914 metal silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052976 metal sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229940017219 methyl propionate Drugs 0.000 description 1
- LVHBHZANLOWSRM-UHFFFAOYSA-N methylenebutanedioic acid Natural products OC(=O)CC(=C)C(O)=O LVHBHZANLOWSRM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 1
- TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N n-Octanol Natural products CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002347 octyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 239000010450 olivine Substances 0.000 description 1
- 229910052609 olivine Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 239000011334 petroleum pitch coke Substances 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 229920000083 poly(allylamine) Polymers 0.000 description 1
- 229920002627 poly(phosphazenes) Polymers 0.000 description 1
- 229920001495 poly(sodium acrylate) polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920006122 polyamide resin Polymers 0.000 description 1
- 229920013716 polyethylene resin Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 description 1
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920000128 polypyrrole Polymers 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 229920000123 polythiophene Polymers 0.000 description 1
- 229920002620 polyvinyl fluoride Polymers 0.000 description 1
- XAEFZNCEHLXOMS-UHFFFAOYSA-M potassium benzoate Chemical compound [K+].[O-]C(=O)C1=CC=CC=C1 XAEFZNCEHLXOMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000004300 potassium benzoate Substances 0.000 description 1
- 229940103091 potassium benzoate Drugs 0.000 description 1
- 235000010235 potassium benzoate Nutrition 0.000 description 1
- NNHHDJVEYQHLHG-UHFFFAOYSA-N potassium silicate Chemical compound [K+].[K+].[O-][Si]([O-])=O NNHHDJVEYQHLHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052913 potassium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000004151 quinonyl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000002964 rayon Substances 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000000790 scattering method Methods 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- WXMKPNITSTVMEF-UHFFFAOYSA-M sodium benzoate Chemical compound [Na+].[O-]C(=O)C1=CC=CC=C1 WXMKPNITSTVMEF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000004299 sodium benzoate Substances 0.000 description 1
- 235000010234 sodium benzoate Nutrition 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- NNMHYFLPFNGQFZ-UHFFFAOYSA-M sodium polyacrylate Chemical compound [Na+].[O-]C(=O)C=C NNMHYFLPFNGQFZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021384 soft carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 125000004079 stearyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000018 strontium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N sulfolane Chemical compound O=S1(=O)CCCC1 HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 229920003051 synthetic elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000005061 synthetic rubber Substances 0.000 description 1
- 238000010345 tape casting Methods 0.000 description 1
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical group FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006234 thermal black Substances 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- LDHQCZJRKDOVOX-UHFFFAOYSA-N trans-crotonic acid Natural products CC=CC(O)=O LDHQCZJRKDOVOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 1
- LSGOVYNHVSXFFJ-UHFFFAOYSA-N vanadate(3-) Chemical compound [O-][V]([O-])([O-])=O LSGOVYNHVSXFFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004034 viscosity adjusting agent Substances 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011667 zinc carbonate Substances 0.000 description 1
- 235000004416 zinc carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000010 zinc carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Abstract
【課題】通常作動時の導電性に優れることから、蓄電デバイスの出力特性等に優れ、蓄電デバイスの内部温度が上昇した場合に、内部抵抗を上昇させる機能を備えた蓄電デバイス(例えばリチウムイオン二次電池)を形成するための導電性組成物であって、蓄電デバイスの導電性および安全機能に優れる導電性組成物を提供すること。【解決手段】前記課題は、導電性の炭素材料(A)と、水溶性樹脂(B)と、水分散樹脂微粒子(C)と、水性液状媒体(D)とを含有する蓄電デバイス用電極の導電性組成物であって、前記水分散樹脂微粒子が少なくともオレフィン系樹脂微粒子を含み、導電性組成物の固形分中、導電性の炭素材料(A)の含有量が、10〜60質量%であり、水溶性樹脂(B)の含有量が、5〜50質量%であり、水分散樹脂微粒子(C)の含有量が、20〜70質量%であることを特徴とする蓄電デバイス用電極の下地層形成用導電性組成物によって解決される。【選択図】なし
Description
本発明は、導電性組成物、及びその組成物を用いて得られる蓄電デバイス(例えばリチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池、電気二重層キャパシター、リチウムイオンキャパシターなど)用電極、並びにその電極を用いて得られる蓄電デバイスに関する。詳しくは、蓄電デバイスの温度が上昇した場合に該蓄電デバイスの内部抵抗を高くする機能を備えた導電性組成物、蓄電デバイス用電極並びに蓄電デバイスに関する。
近年、デジタルカメラや携帯電話のような小型携帯型電子機器が広く用いられるようになってきた。これらの電子機器には、容積を最小限にし、かつ重量を軽くすることが常に求められてきており、搭載される電池においても、小型、軽量かつ大容量の電池の実現が求められている。特にリチウムイオン二次電池は鉛蓄電池、ニッカド電池、ニッケル水素電池等の水溶系二次電池と比較して大きなエネルギー密度が得られることから、パソコンや携帯端末等の電源としての重要性が高まっており、さらには車載搭載用高出力電源として好ましく用いられるものとして期待されている。
リチウムイオン二次電池は、エネルギー密度が高いという利点の反面、非水電解質を使用することから、安全性に対する十分な対応策が必要になる。近年、電池の大型化及び高容量化に応じて、安全性の確保が大きな課題となっている。例えば、過充電や電池内部での短絡等により、電池温度が異常に、かつ急激に上昇する場合、電池の外部に設けられた安全性機構だけでは、発熱を規制するのは困難となり、発火する危険性がある。
特許文献1では、集電体に正温度係数抵抗体(以下PTC)の機能を有する電子伝導材料を接合する方法が記載されている。しかし、電子伝導性材料の厚みが50μmと厚いために、電池全体としてのエネルギー密度が低下し、好ましくない。
特許文献2では、正極、負極、非水電解液のいずれかにPTCの特性をもたせることが開示されている。しかし、これらにPTC特性を付与するには、電池容量に寄与しない多量の添加物を加える必要があり、エネルギー密度の低下が起こる。
特許文献3では、集電体表面に結晶性熱可塑性樹脂と導電剤および結着材からなる導電層を設ける方法が記載されている。この導電層は、電池内の温度が結晶性熱可塑性樹脂の融点を超えると、導電層の抵抗が上昇して、集電体と活物質間の電流が遮断される。しかし、電池の通常作動時における内部抵抗が高くなり、電池の出力特性が低下し、好ましくない。
特許文献4では、集電体表面にポリフッ化ビニリデンと導電剤からなる導電層を設け、この導電層を設けた集電体を120℃を超える温度で加熱する方法が記載されている。しかし、熱処理する工程が追加されるほか、電池内の温度が上昇したときの抵抗上昇は十分でなく、好ましくない。
特許文献5では、導電性粒子、カルボキシメチルセルロース、水分散オレフィン系樹脂および分散剤からなる導電層を設けた集電体を設ける方法が記載されている。しかし、カルボキシメチルセルロースは分散液の増粘剤として用いられ、その添加量は分散液の固形分の合計100質量%中、5質量%以下と少ない。
本発明の目的は、通常作動時の導電性に優れることから、蓄電デバイスの出力特性等に優れ、蓄電デバイスの内部温度が上昇した場合に、内部抵抗を上昇させる機能を備えた非蓄電デバイス(例えば非水電解質二次電池(例えばリチウムイオン二次電池)、電気二重層キャパシター、リチウムイオンキャパシターなど)を形成するための導電性組成物であって、蓄電デバイスの導電性および安全機能に優れる導電性組成物を提供することである
本発明は、導電性の炭素材料(A)と、水溶性樹脂(B)と、少なくともオレフィン系樹脂微粒子を含む水分散樹脂微粒子(C)とを含む導電性組成物であり、蓄電デバイスの発熱時に集電体の抵抗が増大し、電流を遮断することで、蓄電デバイスの発火等を回避するものである。また、発熱時に内部抵抗を増大させる樹脂が水分散樹脂微粒子であることから、炭素材料(A)の導電性を損なうことがなく、通常作動時の内部抵抗を低減でき、出力特性を改善することができる。
さらに、本発明者は鋭意検討を行った結果、導電性組成物に含まれる水溶性樹脂(B)が、電池の内部温度が上昇した場合に、内部抵抗を上昇し続ける機能があることを知見し、本発明をなすに至った。
例えば、内部短絡などによって電池の内部温度が上昇した場合、導電性組成物に含まれるオレフィン系樹脂微粒子が、体積膨張することにより、導電性の炭素材料同士の接触を切断する。これにより、電極自体の抵抗が高くなるので、短絡箇所に流れる電流が減少し、ジュール発熱を抑制し、電池の安全性が保たれるという効果を奏すると考えられる。しかし、ポリオレフィン樹脂微粒子の体積膨張と同時に樹脂微粒子の溶融が起こり、炭素材料同士が再度接触して、電池の内部抵抗が十分上昇せず、安全性を保てなかった。
一方、導電性組成物に所定量の水溶性樹脂(B)を含むことで、上記オレフィン樹脂微粒子が溶融した場合でも、水溶性樹脂(B)が炭素同士の再接触を防ぐ効果が確認され、電池の安全性を飛躍的に向上させることがわかった。
さらには、水溶性樹脂(B)は導電性組成物(スラリー)において、化学的に安定であることから、経時変化が少なく、下地層を形成する際の塗工特性に優れる。
さらに、導電性の炭素材料の二次凝集粒子径を適切に制御することによって、上記、抵抗上昇をより効果的に行えることができ、電池の安全性を飛躍的に向上されることがわかった。
さらに、水分散樹脂微粒子(C)の変性により、樹脂の溶融耐性を付与することができ、ポリオレフィン樹脂の体積膨張を維持し、炭素材料同士の接続の切断効果を維持し続けることができる。
以上の効果によって、通常作動時には出力特性や充放電の繰り返しサイクル特性を改善でき、内部短絡や過充電等が起こった場合の電池の安全性を飛躍的に向上させることがわかった。
即ち、本発明は、導電性の炭素材料(A)と、水溶性樹脂(B)と、水分散樹脂微粒子(C)と、水性液状媒体(D)とを含有する蓄電デバイス用電極の導電性組成物であって、前記水分散樹脂微粒子が少なくともオレフィン系樹脂微粒子を含み、導電性組成物の固形分の合計100質量%中、導電性の炭素材料(A)の含有量が、10〜60質量%であり、水溶性樹脂(B)の含有量が、5〜50質量%であり、水分散樹脂微粒子(C)の含有量が、20〜70質量%であることを特徴とする蓄電デバイス用電極の下地層形成用導電性組成物に関する。
水分散樹脂微粒子(C)に含まれる樹脂微粒子中のオレフィン系樹脂微粒子の割合が、50〜100質量%である上記蓄電デバイス用電極の下地層形成用導電性組成物に関する。
水分散樹脂微粒子(C)に含まれるオレフィン系樹脂微粒子が少なくともカルボン酸またはカルボン酸エステルで変性されたポリオレフィン樹脂粒子であり、ポリオレフィン樹脂粒子の赤外吸収スペクトルにおいて、2800〜3000cm−1の最大ピーク高さ(極大吸光度)(X)と、1690〜1740cm−1の最大ピーク高さ(極大吸光度)(Y)との比(Y)/(X)が0.05〜1.0であることを特徴とする上記蓄電デバイス用電極の下地層形成用導電性組成物に関する。
水分散樹脂微粒子(C)に含まれるオレフィン系樹脂微粒子が少なくともカルボン酸またはカルボン酸エステルで変性されたポリエチレンからなり、前記(Y)/(X)が0.3〜0.8であることを特徴とする上記蓄電デバイス用電極の下地層形成用導電性組成物に関する。
水分散樹脂微粒子(C)に含まれるオレフィン系樹脂微粒子が少なくともカルボン酸またはカルボン酸エステルで変性されたポリプロピレンからなり、前記(Y)/(X)が0.05〜0.5であることを特徴とする上記蓄電デバイス用電極の下地層形成用導電性組成物に関する。
集電体と、上記蓄電デバイス用電極の下地層形成用導電性組成物から形成された下地層とを有する蓄電デバイス用下地層付き集電体に関する。
集電体と、上記蓄電デバイス用電極の下地層形成用導電性組成物から形成された下地層と、電極活物質とバインダーとを含有する電極形成用組成物から形成された合材層とを有する蓄電デバイス用電極に関する。
正極と負極と電解液とを具備する蓄電デバイスであって、前記正極または前記負極の少なくとも一方が上記蓄電デバイス用電極である、蓄電デバイスに関する。
前記蓄電デバイスが、非水電解質二次電池、電気二重層キャパシターまたはリチウムイオンキャパシターのいずれかである、請求項8に記載の蓄電デバイスに関する。
水分散樹脂微粒子(C)に含まれる樹脂微粒子中のオレフィン系樹脂微粒子の割合が、50〜100質量%である上記蓄電デバイス用電極の下地層形成用導電性組成物に関する。
水分散樹脂微粒子(C)に含まれるオレフィン系樹脂微粒子が少なくともカルボン酸またはカルボン酸エステルで変性されたポリオレフィン樹脂粒子であり、ポリオレフィン樹脂粒子の赤外吸収スペクトルにおいて、2800〜3000cm−1の最大ピーク高さ(極大吸光度)(X)と、1690〜1740cm−1の最大ピーク高さ(極大吸光度)(Y)との比(Y)/(X)が0.05〜1.0であることを特徴とする上記蓄電デバイス用電極の下地層形成用導電性組成物に関する。
水分散樹脂微粒子(C)に含まれるオレフィン系樹脂微粒子が少なくともカルボン酸またはカルボン酸エステルで変性されたポリエチレンからなり、前記(Y)/(X)が0.3〜0.8であることを特徴とする上記蓄電デバイス用電極の下地層形成用導電性組成物に関する。
水分散樹脂微粒子(C)に含まれるオレフィン系樹脂微粒子が少なくともカルボン酸またはカルボン酸エステルで変性されたポリプロピレンからなり、前記(Y)/(X)が0.05〜0.5であることを特徴とする上記蓄電デバイス用電極の下地層形成用導電性組成物に関する。
集電体と、上記蓄電デバイス用電極の下地層形成用導電性組成物から形成された下地層とを有する蓄電デバイス用下地層付き集電体に関する。
集電体と、上記蓄電デバイス用電極の下地層形成用導電性組成物から形成された下地層と、電極活物質とバインダーとを含有する電極形成用組成物から形成された合材層とを有する蓄電デバイス用電極に関する。
正極と負極と電解液とを具備する蓄電デバイスであって、前記正極または前記負極の少なくとも一方が上記蓄電デバイス用電極である、蓄電デバイスに関する。
前記蓄電デバイスが、非水電解質二次電池、電気二重層キャパシターまたはリチウムイオンキャパシターのいずれかである、請求項8に記載の蓄電デバイスに関する。
導電性の炭素材料(A)と、水溶性樹脂(B)と、少なくともオレフィン系樹脂微粒子を含む水分散性樹脂微粒子(C)とを含むことにより、導電性の炭素材料の分散性を損ねることなく、蓄電デバイスの内部温度が上昇した場合に、内部抵抗を上昇させる機能を備えた蓄電デバイス(例えばリチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池、電気二重層キャパシター、リチウムイオンキャパシターなど)を提供できる。
<導電性組成物>
前記したように、本発明の導電性組成物は、蓄電デバイスの下地層形成用として使用できる。導電性組成物は、導電性の炭素材料(A)と水溶性樹脂バインダー(B)と、少なくともオレフィン系樹脂微粒子を含む水分散性樹脂微粒子(C)と、水性液状媒体(D)とを含有する。
前記したように、本発明の導電性組成物は、蓄電デバイスの下地層形成用として使用できる。導電性組成物は、導電性の炭素材料(A)と水溶性樹脂バインダー(B)と、少なくともオレフィン系樹脂微粒子を含む水分散性樹脂微粒子(C)と、水性液状媒体(D)とを含有する。
導電性組成物の固形分の合計100質量%中、導電性の炭素材料(A)の含有量は、導電性と内部抵抗の観点から、10〜60質量%であり、好ましくは10〜50質量%、より好ましくは15〜50質量%であり、さらに好ましくは20〜40質量%である。
導電性組成物の固形分の合計100質量%中、水溶性樹脂(B)の含有量は、電極の密着性と導電性の観点から、5〜50質量%であり、好ましくは10〜50質量%であり、より好ましくは10〜40質量%であり、さらに好ましくは15〜35質量%である。水溶性樹脂(B)の含有量が少ないと、加熱によるポリオレフィン樹脂(水分散樹脂微粒子(C))の体積膨張と同時に起こると思われる樹脂の溶融を抑えることができず、炭素材料(A)同士が効率的に切断できない場合があると考えられ、電池の内部温度が上昇しても内部抵抗がそれほど上昇しないことが予想されるため、好ましくない。
導電性組成物の固形分の合計100質量%中、水分散樹脂微粒子(C)の含有量は、内部抵抗と導電性、および発熱時における電池の内部抵抗上昇の観点から、20〜70質量%であり、好ましくは20〜60質量%であり、より好ましくは20〜60質量%であり、さらに好ましくは35〜60質量%である。水分散樹脂微粒子(C)の含有量が少ないと、ポリオレフィン樹脂(水分散樹脂微粒子(C))の体積膨張が十分に発現しない場合があり、この結果、電池の内部温度が上昇しても内部抵抗がそれほど上昇しないことが予想されるため、好ましくない。
導電性組成物の固形分の合計100質量%中、導電性組成物(A)と水溶性樹脂(B)と水分散樹脂微粒子(C)の総量は、内部抵抗と導電性および発熱時における電池の内部抵抗上昇の観点から、好ましくは80質量%以上であり、より好ましくは90質量%以上であり、さらに好ましくは95質量%以上である。上記組成物中に必要に応じて任意の成分を追加しても良い。
任意の成分としては特に限定されないが、例えば電解液の反応によって生成する酸を吸着または消費する材料や、所定温度以上になるとガスを発生する材料、無機のPTC材料、ポリオレフィン系樹脂微粒子が体積膨張した後の導電パスを保持する材料などを追加しても良い。
電解液の反応によって生成する酸を吸着する材料としては、例えば、酸化マグネシウム(MgO)、酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化ホウ素(B2O3)、酸化ガリウム(Ga2O3)、酸化インジウム(In2O3)などが挙げられる。
電解液の反応によって生成する酸を消費する材料としては、炭酸マグネシウム、炭酸カルシムなどの金属炭酸塩類、カルボン酸ナトリウム、カルボン酸カリウム、スルホン酸ナトリウム、スルホン酸カリウム、安息香酸ナトリウム、安息香酸カリウムなどの金属有機塩類、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、珪酸アルミニウム、珪酸マグネシウム、二酸化珪素などの珪酸塩類、水酸化マグネシウムなどのアルカリ性水酸化物類などが挙げられる。
所定温度以上になるとガスを発生する材料としては、炭酸リチウム、炭酸亜鉛、炭酸鉛、炭酸ストロンチウムなどの炭酸塩類、膨張黒鉛などが挙げられる。
無機のPTC材料としては、BaTiMO2(MはCr、Pb、Ca、Sr、Ce、Mn、La、Y、NbおよびNdのいずれか一種類以上の元素)などが挙げられる。
ポリオレフィン系樹脂微粒子が体積膨張した後の導電パスを保持する材料としは、セルロースナノファイバーやシリカ、アルミナなどの無機微粒子などが挙げられる。
また、導電性組成物の適正粘度は、導電性組成物の塗工方法によるが、一般には、10mPa・s以上、30,000mPa・s以下とするのが好ましい。
<導電性の炭素材料(A)>
本発明における導電性の炭素材料(A)としては、導電性を有する炭素材料であれば特に限定されるものではないが、グラファイト、カーボンブラック、導電性炭素繊維(カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンファイバー)、フラーレン等を単独で、もしくは2種類以上併せて使用することができる。導電性、入手の容易さ、およびコスト面から、カーボンブラックの使用が好ましい。
本発明における導電性の炭素材料(A)としては、導電性を有する炭素材料であれば特に限定されるものではないが、グラファイト、カーボンブラック、導電性炭素繊維(カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンファイバー)、フラーレン等を単独で、もしくは2種類以上併せて使用することができる。導電性、入手の容易さ、およびコスト面から、カーボンブラックの使用が好ましい。
カーボンブラックとしては、気体もしくは液体の原料を反応炉中で連続的に熱分解し製造するファーネスブラック、特にエチレン重油を原料としたケッチェンブラック、原料ガスを燃焼させて、その炎をチャンネル鋼底面にあて急冷し析出させたチャンネルブラック、ガスを原料とし燃焼と熱分解を周期的に繰り返すことにより得られるサーマルブラック、特にアセチレンガスを原料とするアセチレンブラックなどの各種のものを単独で、もしくは2種類以上併せて使用することができる。また、通常行われている酸化処理されたカーボンブラックや、中空カーボン等も使用できる。
カーボンの酸化処理は、カーボンを空気中で高温処理したり、硝酸や二酸化窒素、オゾン等で二次的に処理したりすることより、例えばフェノール基、キノン基、カルボキシル基、カルボニル基の様な酸素含有極性官能基をカーボン表面に直接導入(共有結合)する処理であり、カーボンの分散性を向上させるために一般的に行われている。しかしながら、官能基の導入量が多くなる程カーボンの導電性が低下することが一般的であるため、酸化処理をしていないカーボンの使用が好ましい。
また、本発明で用いるカーボンブラックは、一次粒子径が小さいほど単位質量当たりに含まれる粒子個数が増え、カーボンブラック粒子同士の接触点が増えるため、電極の内部抵抗を下げるのに有利となる。具体的には、導電性と入手のし易さの観点から、好ましくは1〜100nmであり、より好ましくは10〜80nmであり、さらに好ましくは20〜70nmである。 ただし、ここでいう一次粒子径とは、アグリゲート(一次凝集体)を形成する球形粒子であり、電子顕微鏡などで測定された粒子径を平均したものである。
本発明で用いられるカーボンブラックは、アグリゲート(一次凝集体)が凝集してなるアグロメレート(二次凝集体)を形成している。二次凝集体のサイズが所定以上大きいことで、導電ネットワークを形成しやすくなり、電極の内部抵抗を下げるのに有利となる。また、本発明において、鋭意検討を重ねた結果、カーボンブラックが所定の二次凝集体を形成することで、蓄電デバイスの内部温度が上昇した場合、蓄電デバイスの内部抵抗が大きくなることが明らかとなった。本発明において、二次凝集体は体積平均粒子径で表され、具体的には体積平均粒子径(D50)が0.2〜5μmであり、好ましくは0.3〜5μmであり、より好ましくは0.3〜3μmである。体積平均粒子径が小さすぎると、電池の内部温度が上昇しても内部抵抗がそれほど上昇しないことが予想されるため、好ましくない。この原因の一つとしては、温度上昇の際に下地層内部での各材料の存在形態が変化し、炭素材料同士が効果的に切断しない可能性が考えられる。
ここでいう体積平均粒子径とは、体積粒度分布において、粒子径の細かいものからその粒子の体積割合を積算していったときに、50%となるところの粒子径(D50)であり、一般的な粒度分布計、例えば、レーザー散乱方式の粒度分布計(日機装社製「マイクロトラックMT3300EXII」)等で測定される。レーザー散乱法による体積平均粒子径の測定は、以下のようにして行うことができる。導電性の炭素材料(A)と水溶性樹脂(B)を機械分散したスラリーを、固形分に応じて100〜1000倍に水希釈しておく。測定装置 [(株)日機装製 マイクロトラックMT3300EXII]のセルに該希釈スラリーをサンプリングローディングにおいて適正濃度になるまで注入し、サンプルに応じた溶剤(本発明では水)の屈折率条件を入力後、測定を行う。
本発明で用いられるカーボンブラックの体積平均粒子径が、水分散樹脂微粒子(C)の体積平均粒子径よりも大きいことが好ましい。水分散樹脂微粒子(C)の体積平均粒子径がカーボンブラックの体積平均粒子径よりも大きいと、蓄電デバイスの内部温度が上昇した場合、効率よく蓄電デバイスの抵抗上昇がおこらなくなる(炭素材料同士が効果的に切断しない可能性)ほか、通常作動時の内部抵抗が上昇し、性能が悪化する場合がある。水分散樹脂微粒子(C)の体積平均粒子径の測定方法については、別途記載する。
本発明で用いるカーボンブラックの比表面積は、一般的には値が大きいほど、カーボンブラックの一次粒子径が小さくなるため、粒子同士の接触点が増え、電極の内部抵抗を下げるのに有利となる。具体的には、導電性や塗工適性、電極密着性や入手のし易さの観点から、窒素の吸着量から求められる比表面積(BET)で、好ましくは20〜1500m2/g、より好ましくは40〜1500m2/gのものを使用することが望ましい。
市販のカーボンブラックとしては、例えば、トーカブラック#4300、#4400、#4500、#5500等(東海カーボン社製、ファーネスブラック)、プリンテックスL等(デグサ社製、ファーネスブラック)、Raven7000、5750、5250、5000ULTRAIII、5000ULTRA等、Conductex SC ULTRA
、Conductex 975 ULTRA等、PUER BLACK100、115、2
05等(コロンビヤン社製、ファーネスブラック)、#2350、#2400B、#2600B、#30050B、#3030B、#3230B、#3350B、#3400B、#5400B等(三菱化学社製、ファーネスブラック)、MONARCH1400、1300、900、VulcanXC−72R、BlackPearls2000等(キャボット社製、ファーネスブラック)、Ensaco250G、Ensaco260G、Ensaco350G、SuperP−Li(TIMCAL社製)、ケッチェンブラックEC−300J、EC−600JD(アクゾ社製)、デンカブラック、デンカブラックHS−100、FX−35(電気化学工業社製、アセチレンブラック)等、グラファイトとしては、例えば人造黒鉛や燐片状黒鉛、塊状黒鉛、土状黒鉛などの天然黒鉛が挙げられるが、これらに限定されるものではなく、2種以上を組み合わせて用いても良い。
、Conductex 975 ULTRA等、PUER BLACK100、115、2
05等(コロンビヤン社製、ファーネスブラック)、#2350、#2400B、#2600B、#30050B、#3030B、#3230B、#3350B、#3400B、#5400B等(三菱化学社製、ファーネスブラック)、MONARCH1400、1300、900、VulcanXC−72R、BlackPearls2000等(キャボット社製、ファーネスブラック)、Ensaco250G、Ensaco260G、Ensaco350G、SuperP−Li(TIMCAL社製)、ケッチェンブラックEC−300J、EC−600JD(アクゾ社製)、デンカブラック、デンカブラックHS−100、FX−35(電気化学工業社製、アセチレンブラック)等、グラファイトとしては、例えば人造黒鉛や燐片状黒鉛、塊状黒鉛、土状黒鉛などの天然黒鉛が挙げられるが、これらに限定されるものではなく、2種以上を組み合わせて用いても良い。
導電性炭素繊維としては石油由来の原料から焼成して得られるものが良いが、植物由来の原料からも焼成して得られるものも用いることができる。例えば石油由来の原料で製造される昭和電工社製のVGCFなどを挙げることができる。
<水溶性樹脂(B)>
本発明の水溶性樹脂(B)とは、25℃の水99g中に水溶性樹脂(B)1g入れて撹拌し、25℃で24時間放置した後、分離・析出せずに水中で樹脂が溶解可能なものである。
本発明の水溶性樹脂(B)とは、25℃の水99g中に水溶性樹脂(B)1g入れて撹拌し、25℃で24時間放置した後、分離・析出せずに水中で樹脂が溶解可能なものである。
水溶性樹脂(B)としては、上述の通り水溶性を示す樹脂であれば特に限定されるものではないが、例えば、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアリルアミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、アルキッド樹脂、ホルムアルデヒド樹脂、シリコン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、フッ素樹脂、カルボキシメチルセルロース等の多糖類の樹脂を含む高分子化合物が挙げられる。また、水溶性であれば、これらの樹脂の変性物、混合物、又は共重合体でも良い。これら水溶性樹脂は、1種または複数を組み合わせて使用することも出来る。
水溶性樹脂(B)の分子量は特に限定されないが、好ましくは質量平均分子量が5,000〜2,000,000である。質量平均分子量(Mw)とは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)におけるポリエチレンオキサイド換算分子量を示す。
また、本発明において、水溶性樹脂(B)はカルボキシメチルセルロースを用いることが好ましく、蓄電デバイスの内部温度が上昇したときの抵抗上昇の観点から、上記の質量平均分子量が10,000〜70,000であり、エーテル化度が0.3〜1.0であることがより好ましい。エーテル化は、灰化した試料を硫酸にて煮沸し、フェノールフタレイン指示薬に加え、過剰の酸を水酸化カリウムで逆滴定することにより求める。
さらに、カルボキシメチルセルロース1gを25℃の水99g中に入れて撹拌して得られた1質量%水溶液の粘度が0.01〜0.1Pa・sであることがより好ましい。水溶液の粘度測定はレオメーター(TAインスツルメント社製AR−G2)により、コーンプレート(60mm、1°)を用いて、測定温度25℃、せん断速度360(1/s)で測定したものである。
以上のようなカルボキシメチルセルロースは市販品を用いることが可能であり、市販品としては、例えば、ダイセル化学工業社製の#1110、#1120、#1130、#1140.#1170、#1210、#1240、#1250、#1260、#1270などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
<水分散樹脂微粒子(C)>
本発明の水分散樹脂微粒子(C)としては、一般的に水性エマルションとも呼ばれるものであり、樹脂粒子が水中で溶解せずに、微粒子の形態で分散されているものである。
本発明の水分散樹脂微粒子(C)としては、一般的に水性エマルションとも呼ばれるものであり、樹脂粒子が水中で溶解せずに、微粒子の形態で分散されているものである。
水分散樹脂微粒子は少なくともオレフィン系樹脂微粒子を含み、水分散樹脂微粒子に含まれるオレフィン系樹脂微粒子の割合が50〜100質量%であり、2種以上のオレフィン系樹脂微粒子を組み合わせても良く、必要に応じて、オレフィン系樹脂微粒子以外を含めた2種以上の水分散樹脂微粒子を組み合わせても良い。オレフィン系樹脂微粒子以外の水分散樹脂微粒子は特に限定されないが、(メタ)アクリル系エマルション、ニトリル系エマルション、ウレタン系エマルション、ジエン系エマルション(SBRなど)、フッ素系エマルション(PVDFやPTFEなど)等が挙げられる。
水分散樹脂微粒子としては、80〜180℃の範囲内でオレフィン系樹脂が体積膨張して、導電層中に分散している導電性の炭素材料同士の接触を引き剥がすことができる樹脂であれば特に限定されるものではない。ポリオレフィン樹脂のオレフィン成分としては、例えば、エチレン、プロピレン、イソブチレン、イソブテン、1−ブテン、2−ブテン、1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、3−メチル−1−ペンテンン、1−ヘキセン、1−オクテン、ノルボネン等が挙げられる。これらオレフィン成分単一の重合体でも良く、2成分以上の共重合体でも良い。また、蓄電デバイスの内部温度上昇時でのポリオレフィンの体積膨張を保持する効果から、カルボン酸やカルボン酸エステルを有する化合物での変性や共重合などを行っても良い。
本発明において、水分散樹脂微粒子(C)に含まれるオレフィン系樹脂微粒子が少なくともカルボン酸またはカルボン酸エステルを有する化合物で変性させることが好ましい。変性によって、樹脂の溶融耐性を付与できることから、内部短絡などによる蓄電デバイスの内部温度上昇時に、ポリオレフィン樹脂の体積膨張を維持することができ、炭素材料同士の切断効果を維持し続けることができると考えられる。カルボン酸またはカルボン酸エステルの変性量が少ないか、または未変性であると、蓄電デバイスの内部温度が上昇しても内部抵抗はそれほど上昇しない場合がある。この原因の一つとしては、蓄電デバイスの内部温度の上昇により、ポリオレフィン樹脂の体積膨張と溶融が同時に起こるため、炭素材料同士の切断を効果的に引き起こすことができない可能性が考えられる。このことから、ポリオレフィン樹脂は一定量以上変性させることによって、溶融を制御することが好ましい。
カルボン酸またはカルボン酸エステルの成分としては特に限定されないが、アクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸、マレイン酸、無水イタコン酸、イタコン酸、フマル酸、クロトン酸、アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸ステアリル、ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ピパリン酸ビニルなどが挙げられる。
上記に変性されたポリオレフィン樹脂微粒子の変性量としては、フーリエ変換赤外分光装置(FT−IR:PerkinElmer社製Spectrum One/100)による全反射測定法(ATR)によって求めることができ、2800〜3000cm−1のオレフィン由来の最大ピーク高さ(極大吸光度)(X)と、1690〜1740cm−1のカルボニル由来の最大ピーク高さ(極大吸光度)(Y)との比(Y)/(X)が0.05〜1.0であることが好ましい。また、ポリエチレンからなる樹脂微粒子においては、上記(Y)/(X)が0.3〜0.8であり、ポリプロピレンからなる樹脂微粒子においては、上記(Y)/(X)が0.05〜0.5であることがさらに好ましい。
ここでいうピーク高さとは、水分散樹脂微粒子(C)から分散媒を除去し、最終的に120℃で乾燥させて得られた固形物をFT−IRにて測定したものである。ポリオレフィン樹脂微粒子の変性量は、波数に対して吸光度をプロットしたスペクトルを用い、2700m−1における吸光度を示す点と3000cm−1における吸光度を示す点との2点を結ぶ直線をベースラインBXとした際の、2800〜3000cm−1に見られるオレフィン由来の2本または4本のうち、最大ピークからベースラインBXまでの高さ(極大吸光度)(X)と、1650m−1における吸光度を示す点と1850cm−1における吸光度を示す点との2点を結ぶ直線をベースラインBYとした際の、1690〜1740cm−1のカルボニル由来の最大ピークからベースラインBYまでの高さ(極大吸光度)(Y)との比(Y)/(X)から求めることができる。一般的に、ポリエチレン系樹脂は2本、ポリプロピレン系樹脂は4本みられるが、両者とも最大ピークは2915cm−1付近に見られる。
以上のような水分散樹脂微粒子は市販品を用いることが可能であり、市販品としてはユニチカ社製のアローベースSB−1200、SD−1200、SE−1200、TC−4010、TD−4010、東洋アドレ社製のアクアペトロDP−2401、DP−2502、住友精化社製のザイクセンAC、A、AC−HW−10,L、NC、Nなど、三井化学社製のケミパールA100、A400、M200、S100、S200、S300V100、V200、V300、W100、W200、W300、W400、W4005、WP100、東洋紡社製のハードレンNZ−1004、NZ−1015、東邦化学社製ハイテックE−6500、P−9018、S−3121などが挙げられるが、これらに限定されるものではなく、2種以上を組み合わせて用いても良い。
本発明の水分散樹脂微粒子(C)の分散媒としては、水を使用することが好ましいが、樹脂微粒子の安定化等のために、水と相溶する液状媒体を使用しても良い。水と相溶する液状媒体としては、アルコール類、グリコール類、セロソルブ類、アミノアルコール類、アミン類、ケトン類、カルボン酸アミド類、リン酸アミド類、スルホキシド類、カルボン酸エステル類、リン酸エステル類、エーテル類、ニトリル類等が挙げられ、水と相溶する範囲で使用しても良い。
本発明の水分散樹脂微粒子(C)の平均粒子径は、好ましくは0.01〜5μmであり、さらに好ましくは0.05〜1μmである。粒子径が小さすぎると、安定に製造するのが困難となり、一方、粒子径が大きすぎると、導電層の導電性を均一に保つことが困難となり、通常作動時の内部抵抗が上昇し、出力性能等が悪化する。
なお、本発明における平均粒子径とは、体積平均粒子径(D50)のことを表し、動的光散乱法により測定できる。動的光散乱法による平均粒子径の測定は、以下のようにして行うことができる。水分散樹脂微粒子分散液は固形分に応じて200〜1000倍に水希釈しておく。該希釈液約5mlを測定装置[(株)日機装製 ナノトラック]のセルに注入し、サンプルに応じた溶剤(本発明では水)および樹脂の屈折率条件を入力後、測定を行う。
<水性液状媒体(D)>
本発明に使用する水性液状媒体(D)としては、水を使用することが好ましいが、必要に応じて、例えば、集電体への塗工性向上のために、水と相溶する液状媒体を使用しても良い。
本発明に使用する水性液状媒体(D)としては、水を使用することが好ましいが、必要に応じて、例えば、集電体への塗工性向上のために、水と相溶する液状媒体を使用しても良い。
水と相溶する液状媒体としては、アルコール類、グリコール類、セロソルブ類、アミノアルコール類、アミン類、ケトン類、カルボン酸アミド類、リン酸アミド類、スルホキシド類、カルボン酸エステル類、リン酸エステル類、エーテル類、ニトリル類等が挙げられ、水と相溶する範囲で使用しても良い。
<その他添加剤>
さらに、導電性組成物には、界面活性剤、成膜助剤、消泡剤、レベリング剤、防腐剤、pH調整剤、粘性調整剤などを必要に応じて配合できる。
さらに、導電性組成物には、界面活性剤、成膜助剤、消泡剤、レベリング剤、防腐剤、pH調整剤、粘性調整剤などを必要に応じて配合できる。
<分散機・混合機>
本発明の導電性組成物や後述する合材インキを得る際に用いられる装置としては、顔料分散等に通常用いられている分散機、混合機が使用できる。
例えば、ディスパー、ホモミキサー、若しくはプラネタリーミキサー等のミキサー類;エム・テクニック社製「クレアミックス」、若しくはPRIMIX社「フィルミックス」等のホモジナイザー類;ペイントコンディショナー(レッドデビル社製)、ボールミル、サンドミル(シンマルエンタープライゼス社製「ダイノミル」等)、アトライター、パールミル(アイリッヒ社製「DCPミル」等)、若しくはコボールミル等のメディア型分散機;湿式ジェットミル(ジーナス社製「ジーナスPY」、スギノマシン社製「スターバースト」、ナノマイザー社製「ナノマイザー」等)、エム・テクニック社製「クレアSS−5」、若しくは奈良機械社製「MICROS」等のメディアレス分散機;または、その他ロールミル等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、分散機としては、分散機からの金属混入防止処理を施したものを用いることが好ましい。
本発明の導電性組成物や後述する合材インキを得る際に用いられる装置としては、顔料分散等に通常用いられている分散機、混合機が使用できる。
例えば、ディスパー、ホモミキサー、若しくはプラネタリーミキサー等のミキサー類;エム・テクニック社製「クレアミックス」、若しくはPRIMIX社「フィルミックス」等のホモジナイザー類;ペイントコンディショナー(レッドデビル社製)、ボールミル、サンドミル(シンマルエンタープライゼス社製「ダイノミル」等)、アトライター、パールミル(アイリッヒ社製「DCPミル」等)、若しくはコボールミル等のメディア型分散機;湿式ジェットミル(ジーナス社製「ジーナスPY」、スギノマシン社製「スターバースト」、ナノマイザー社製「ナノマイザー」等)、エム・テクニック社製「クレアSS−5」、若しくは奈良機械社製「MICROS」等のメディアレス分散機;または、その他ロールミル等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、分散機としては、分散機からの金属混入防止処理を施したものを用いることが好ましい。
例えば、メディア型分散機を使用する場合は、アジテーター及びベッセルがセラミック製又は樹脂製の分散機を使用する方法や、金属製アジテーター及びベッセル表面をタングステンカーバイド溶射や樹脂コーティング等の処理をした分散機を用いることが好ましい。そして、メディアとしては、ガラスビーズ、または、ジルコニアビーズ、若しくはアルミナビーズ等のセラミックビーズを用いることが好ましい。また、ロールミルを使用する場合についても、セラミック製ロールを用いることが好ましい。分散装置は、1種のみを使用しても良いし、複数種の装置を組み合わせて使用しても良い。また、強い衝撃で粒子が割れたり、潰れたりしやすい正または負極活物質の場合は、メディア型分散機よりは、ロールミルやホモジナイザー等のメディアレス分散機が好ましい。
<蓄電デバイス用下地層付き集電体、蓄電デバイス用電極>
本発明の蓄電デバイス用下地層付き集電体とは、集電体上に、本発明の導電性組成物から形成された下地層を有するものである。また、本発明の蓄電デバイス用電極とは、集電体上に、本発明の導電性組成物から形成された下地層と、電極活物質とバインダーとを含有する電極形成用組成物(合材インキ)から形成された合材層とを有する。
本発明の蓄電デバイス用下地層付き集電体とは、集電体上に、本発明の導電性組成物から形成された下地層を有するものである。また、本発明の蓄電デバイス用電極とは、集電体上に、本発明の導電性組成物から形成された下地層と、電極活物質とバインダーとを含有する電極形成用組成物(合材インキ)から形成された合材層とを有する。
(集電体)
電極に使用する集電体の材質や形状は特に限定されず、各種蓄電デバイス用にあったものを適宜選択することができる。例えば、集電体の材質としては、アルミニウム、銅、ニッケル、チタン、又はステンレス等の金属や合金が挙げられる。リチウムイオン電池の場合、特に正極材料としてはアルミニウムが、負極材料としては銅が、それぞれ好ましい。また、形状としては、一般的には平板上の箔が用いられるが、表面を粗面化したものや、穴あき箔状のもの、及びメッシュ状の集電体も使用できる。
電極に使用する集電体の材質や形状は特に限定されず、各種蓄電デバイス用にあったものを適宜選択することができる。例えば、集電体の材質としては、アルミニウム、銅、ニッケル、チタン、又はステンレス等の金属や合金が挙げられる。リチウムイオン電池の場合、特に正極材料としてはアルミニウムが、負極材料としては銅が、それぞれ好ましい。また、形状としては、一般的には平板上の箔が用いられるが、表面を粗面化したものや、穴あき箔状のもの、及びメッシュ状の集電体も使用できる。
集電体上に導電性組成物や後述する合材インキを塗工する方法としては、特に制限はなく公知の方法を用いることができる。具体的には、ダイコーティング法、ディップコーティング法、ロールコーティング法、ドクターコーティング法、ナイフコーティング法、スプレーコティング法、グラビアコーティング法、スクリーン印刷法または静電塗装法等が挙げる事ができ、乾燥方法としては放置乾燥、送風乾燥機、温風乾燥機、赤外線加熱機、遠赤外線加熱機などが使用できるが、特にこれらに限定されるものではなく、塗布後に平版プレスやカレンダーロール等による圧延処理を行っても良い。
下地層の厚みは、好ましくは0.1〜10μmであり、より好ましくは0.5〜5μm、さらに好ましくは0.5〜32μmである。下地層の厚みが薄すぎると、集電体と活物質とが直接接触するバイパス部分が局所的に形成され、電池が発熱した際、下地層部分の抵抗増大による電流遮断効果が不十分となる。一方、下地層の厚みが厚すぎると、電極に占める下地層の割合が増大し、活物質の含有比率が低下し、蓄電デバイスの容量が低下する。
下地層は集電体の片面もしくは両面に設置できるが、熱による抵抗上昇や蓄電デバイスの内部抵抗低減の観点から、集電体の両面に設置することが好ましい。
<合材インキ>
前記したように、一般的な蓄電デバイス用の合材インキは、活物質と、溶媒を必須とし、必要に応じて導電助剤と、バインダーとを含有する。
活物質はできるだけ多く含まれることが好ましく、例えば、合材インキ固形分に占める活物質の割合は、80〜99質量%以下が好ましい。導電助剤を含む場合、合材インキ固形分に占める導電助剤の割合は、0.1〜15質量%であることが好ましい。バインダーを含む場合、合材インキ固形分に占めるバインダーの割合は、0.1〜15質量%であることが好ましい。
前記したように、一般的な蓄電デバイス用の合材インキは、活物質と、溶媒を必須とし、必要に応じて導電助剤と、バインダーとを含有する。
活物質はできるだけ多く含まれることが好ましく、例えば、合材インキ固形分に占める活物質の割合は、80〜99質量%以下が好ましい。導電助剤を含む場合、合材インキ固形分に占める導電助剤の割合は、0.1〜15質量%であることが好ましい。バインダーを含む場合、合材インキ固形分に占めるバインダーの割合は、0.1〜15質量%であることが好ましい。
塗工方法によるが、固形分30〜90質量%の範囲で、合材インキの粘度は、100mPa・s以上、30,000mPa・s以下とするのが好ましい。
合材インキの溶媒(分散媒)は特に限定されないが、使用するバインダーに応じて使い分けることができる。例えば樹脂型のバインダーを用いる場合、樹脂を溶解可能な溶媒が使用され、エマルション型のバインダーを用いる場合、エマルションの分散を維持できる溶媒を用いることが好ましい。溶媒としては、例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルホルムアミドなどのアミド類、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルアミンなどのアミン類、メチルエチルケトン、アセトン、シクロヘキサノンなどのケトン類、アルコール類、グリコール類、セロソルブ類、アミノアルコール類、スルホキシド類、カルボン酸エステル類、リン酸エステル類、エーテル類、ニトリル類、水等が挙げられる。また、必要に応じて、上記溶媒を2種以上組み合わせて使用しても良い。例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)をバインダーに用いる場合、PVDFを溶解可能なNMPが好ましく用いられ、カルボキシメチルセルロース(CMC)とスチレンブタジエンゴム(SBR)をバインダーに用いる場合、CMCを溶解し、SBRの分散を維持できる水が好ましく用いられる。
合材インキ中で使用される活物質について以下で説明する。
リチウムイオン二次電池用の正極活物質としては、特に限定はされないが、リチウムイオンをドーピングまたはインターカレーション可能な金属酸化物、金属硫化物等の金属化合物、および導電性高分子等を使用することができる。
例えば、Fe、Co、Ni、Mn等の遷移金属の酸化物、リチウムとの複合酸化物、遷移金属硫化物等の無機化合物等が挙げられる。具体的には、MnO、V2O5、V6O13、
TiO2等の遷移金属酸化物粉末、層状構造のニッケル酸リチウム、コバルト酸リチウム
、マンガン酸リチウム、スピネル構造のマンガン酸リチウムなどのリチウムと遷移金属との複合酸化物粉末、オリビン構造のリン酸化合物であるリン酸鉄リチウム系材料、TiS2、FeSなどの遷移金属硫化物粉末等が挙げられる。
TiO2等の遷移金属酸化物粉末、層状構造のニッケル酸リチウム、コバルト酸リチウム
、マンガン酸リチウム、スピネル構造のマンガン酸リチウムなどのリチウムと遷移金属との複合酸化物粉末、オリビン構造のリン酸化合物であるリン酸鉄リチウム系材料、TiS2、FeSなどの遷移金属硫化物粉末等が挙げられる。
また、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリチオフェン等の導電性高分子を使用することもできる。また、上記の無機化合物や導電性高分子を混合して用いてもよい。
リチウムイオン二次電池用の負極活物質としては、リチウムイオンをドーピングまたはインターカレーション可能なものであれば特に限定されない。例えば、金属Li、その合金であるスズ合金、シリコン合金、鉛合金等の合金系、LiXFe2O3、LiXFe3O4、LiXWO2、チタン酸リチウム、バナジウム酸リチウム、ケイ素酸リチウム等の金属酸化物系、ポリアセチレン、ポリ−p−フェニレン等の導電性高分子系、ソフトカーボンやハードカーボンといった、アモルファス系炭素質材料や、高黒鉛化炭素材料等の人造黒鉛、あるいは天然黒鉛等の炭素質粉末、カーボンブラック、メソフェーズカーボンブラック、樹脂焼成炭素材料、気層成長炭素繊維、炭素繊維などの炭素系材料が挙げられる。これら負極活物質は、1種または複数を組み合わせて使用することも出来る。
電気二重層キャパシター用の電極活物質としては、特に限定されないが、活性炭、ポリアセン、カーボンウィスカ及びグラファイト等が挙げられ、これらの粉末または繊維などが挙げられる。電気二重層キャパシター用の好ましい電極活物質は活性炭であり、具体的にはフェノール系、ヤシガラ系、レーヨン系、アクリル系、石炭/ 石油系ピッチコークス、メソカーボンマイクロビーズ(MCMB)等を賦活した活性炭を挙げることができる。同じ重量でもより広い面積の界面を形成することが可能な、比表面積の大きいものが好ましい。具体的には、比表面積が30m2/g以上、好ましくは500〜5000m2/g、より好ましくは1000〜 3000m2/gであることが好ましい。
これらの電極活物質は、単独、または二種類以上を組み合わせて使用することができるし、体積平均粒子径(D50)または粒度分布の異なる二種類以上の炭素を組み合わせて使用してもよい。
リチウムイオンキャパシター用の正極活物質としては、リチウムイオンおよびアニオンを可逆的にドープ・脱ドープすることが可能な材料であれば、特に限定されるものではないが、例えば活性炭粉末が挙げられる。活性炭の体積平均粒子径(D50)は、0.1μm〜20μmが好ましい。ここでいう体積平均粒子径(D50)は、上述の通りである。
リチウムイオンキャパシター用の負極活物質としては、リチウムイオンを可逆的にドープ・脱ドープ可能である材料であれば、特に限定されるものではないが、例えば人造黒鉛、天然黒鉛などの黒鉛系材料が挙げられる。黒鉛材料の体積平均粒子径(D50)は、0.1μm〜20μmが好ましい。ここでいう体積平均粒子径(D50)は、上述の通りである。
合材インキ中の導電助剤とは、導電性を有する炭素材料であれば特に限定されるものではなく、上述の導電性の炭素材料(A)と同様のものも使用できる。
合材インキ中のバインダーとは、活物質や導電性の炭素材料などの粒子同士、あるいは導電性の炭素材料と集電体を結着させるために使用されるものである。
合材インキ中で使用されるバインダーとしては、例えば、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、アルキッド樹脂、ホルムアルデヒド樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂、カルボキシメチルセルロース等のセルロース樹脂、スチレン−ブタジエンゴムやフッ素ゴム等の合成ゴム、ポリアニリンやポリアセチレン等の導電性樹脂等、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、及びテトラフルオロエチレン等のフッ素原子を含む高分子化合物が挙げられる。また、これらの樹脂の変性物、混合物、又は共重合体でも良い。これらバインダーは、1種または複数を組み合わせて使用することも出来る。
また、水性の合材インキ中で好適に使用されるバインダーとしては水媒体のものが好ましく、水媒体のバインダーの形態としては、水溶性型、エマルション型、ハイドロゾル型等が挙げられ、適宜選択することができる。
また、水性の合材インキ中で好適に使用されるバインダーとしては水媒体のものが好ましく、水媒体のバインダーの形態としては、水溶性型、エマルション型、ハイドロゾル型等が挙げられ、適宜選択することができる。
さらに、合材インキには、成膜助剤、消泡剤、レベリング剤、防腐剤、pH調整剤、粘性調整剤などを必要に応じて配合できる。
<電極の製造方法>
本発明の導電性組成物を、集電体上に塗工・乾燥し、下地層を形成し、非水電解質二次蓄電デバイス用下地層電極を得ることができる。
本発明の導電性組成物を、集電体上に塗工・乾燥し、下地層を形成し、非水電解質二次蓄電デバイス用下地層電極を得ることができる。
あるいは、本発明の導電性組成物を、集電体上に塗工・乾燥し、下地層を形成し、該下地層上に、合材層を設け、蓄電デバイス用電極を得ることもできる。下地層上に設ける合材層は、上記した合材インキを用いて形成することができる。
<蓄電デバイス>
正極もしくは負極の少なくとも一方に上記の電極を用い、二次電池、キャパシターなどの蓄電デバイスを得ることができる。
正極もしくは負極の少なくとも一方に上記の電極を用い、二次電池、キャパシターなどの蓄電デバイスを得ることができる。
二次電池としては、リチウムイオン二次電池の他、ナトリウムイオン二次電池、マグネシウムイオン二次電池、アルカリ二次電池、鉛蓄電池、ナトリウム硫黄二次電池、リチウム空気二次電池等が挙げられ、それぞれの二次電池で従来から知られている、電解液やセパレーター等を適宜用いることができる。
キャパシターとしては、電気二重層キャパシター、リチウムイオンキャパシターなどが挙げられ、それぞれのキャパシターで従来から知られている、電解液やセパレーター等を適宜用いることができる。
<電解液>
リチウムイオン二次電池の場合を例にとって説明する。電解液としては、リチウムを含んだ電解質を非水系の溶剤に溶解したものを用いる。
リチウムイオン二次電池の場合を例にとって説明する。電解液としては、リチウムを含んだ電解質を非水系の溶剤に溶解したものを用いる。
電解質としては、LiBF4、LiClO4、LiPF6、LiAsF6、LiSbF6、LiCF3SO3、Li(CF3SO2)2N、LiC4F9SO3、Li(CF3SO2)3C、LiI、LiBr、LiCl、LiAlCl、LiHF2、LiSCN、又はLiBPh4等が挙げられるがこれらに限定されない。
非水系の溶剤としては特に限定はされないが、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、及びジエチルカーボネート等のカーボネート類;
γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、及びγ−オクタノイックラクトン等のラクトン類;
テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、1,2−メトキシエタン、1,2−エトキシエタン、及び1,2−ジブトキシエタン等のグライム類;
メチルフォルメート、メチルアセテート、及びメチルプロピオネート等のエステル類;ジメチルスルホキシド、及びスルホラン等のスルホキシド類;並びに、
アセトニトリル等のニトリル類等が挙げられる。又これらの溶剤は、それぞれ単独で使用しても良いが、2種以上を混合して使用しても良い。
γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、及びγ−オクタノイックラクトン等のラクトン類;
テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、1,2−メトキシエタン、1,2−エトキシエタン、及び1,2−ジブトキシエタン等のグライム類;
メチルフォルメート、メチルアセテート、及びメチルプロピオネート等のエステル類;ジメチルスルホキシド、及びスルホラン等のスルホキシド類;並びに、
アセトニトリル等のニトリル類等が挙げられる。又これらの溶剤は、それぞれ単独で使用しても良いが、2種以上を混合して使用しても良い。
さらに上記電解液をポリマーマトリクスに保持しゲル状とした高分子電解質とすることもできる。ポリマーマトリクスとしては、ポリアルキレンオキシドセグメントを有するアクリレート系樹脂、ポリアルキレンオキシドセグメントを有するポリホスファゼン系樹脂、及びポリアルキレンオキシドセグメントを有するポリシロキサン等が挙げられるがこれらに限定されない。
<セパレーター>
セパレーターとしては、例えば、ポリエチレン不織布、ポリプロピレン不織布、ポリアミド不織布及びそれらに親水性処理を施したものが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。
セパレーターとしては、例えば、ポリエチレン不織布、ポリプロピレン不織布、ポリアミド不織布及びそれらに親水性処理を施したものが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。
本発明の組成物を用いたリチウムイオン二次電池、電気二重層キャパシター、リチウムイオンキャパシターの構造については特に限定されないが、通常、正極及び負極と、必要に応じて設けられるセパレーターとから構成され、ペーパー型、円筒型、ボタン型、積層型等、使用する目的に応じた種々の形状とすることができる。
(実施例1)
<導電性組成物>
導電性の炭素材料としてアセチレンブラック(A−1:デンカブラックHS−100、電気化学工業社製)25質量部、水溶性樹脂であるカルボキシメチルセルロース(CMCダイセル#1240、ダイセル化学工業社製)2.5%水溶液1000質量部(固形分として25質量部)をミキサーに入れて混合し、更にサンドミルに入れて分散を行った。次に水分散樹脂粒子であるポリオレフィン系樹脂微粒子(C−1:アローベースSB−1200、ユニチカ社製、25%水系分散液(平均粒子径0.10μm))200質量部(固形分として50質量部)を入れ、ミキサーで混合し、導電性組成物(1)を得た。
<導電性組成物>
導電性の炭素材料としてアセチレンブラック(A−1:デンカブラックHS−100、電気化学工業社製)25質量部、水溶性樹脂であるカルボキシメチルセルロース(CMCダイセル#1240、ダイセル化学工業社製)2.5%水溶液1000質量部(固形分として25質量部)をミキサーに入れて混合し、更にサンドミルに入れて分散を行った。次に水分散樹脂粒子であるポリオレフィン系樹脂微粒子(C−1:アローベースSB−1200、ユニチカ社製、25%水系分散液(平均粒子径0.10μm))200質量部(固形分として50質量部)を入れ、ミキサーで混合し、導電性組成物(1)を得た。
実施例および比較例に用いた材料の評価については、以下の通り行った。
(水分散樹脂微粒子の体積平均粒子径)
水分散樹脂微粒子分散液を、固形分に応じて200〜1000倍に水希釈し。該希釈液約5mlをナノトラック(日機装社製 Wave−EX150)のセルに注入し、サンプルに応じた分散媒(本発明では水)および樹脂の屈折率条件を入力後、測定を行い、D50を平均粒子径とした。
(オレフィン系樹脂微粒子の変性量(Y)/(X))
水分散樹脂微粒子(C)を80℃のオーブンに入れ、分散媒を除去した後、120℃で30分乾燥させて固形物を得た。これをフーリエ変換赤外分光装置(FT−IR:PerkinElmer社製Spectrum One/100)による全反射測定法(ATR)によって測定した。
変性量は、波数に対して吸光度をプロットしたスペクトルを用い、2700cm−1における吸光度を示す点と3000cm−1における吸光度を示す点との2点を結ぶ直線をベースラインBXとした際の、2800〜3000cm−1のオレフィン由来の最大ピークからベースラインBXまでの高さ(極大吸光度)(X)と、1650m−1における吸光度を示す点と1850cm−1における吸光度を示す点との2点を結ぶ直線をベースラインBYとした際の、1690〜1740cm−1のカルボニル由来の最大ピークからベースラインBYまでの高さ(極大吸光度)(Y)との比(Y)/(X)を求めた。
(水分散樹脂微粒子の体積平均粒子径)
水分散樹脂微粒子分散液を、固形分に応じて200〜1000倍に水希釈し。該希釈液約5mlをナノトラック(日機装社製 Wave−EX150)のセルに注入し、サンプルに応じた分散媒(本発明では水)および樹脂の屈折率条件を入力後、測定を行い、D50を平均粒子径とした。
(オレフィン系樹脂微粒子の変性量(Y)/(X))
水分散樹脂微粒子(C)を80℃のオーブンに入れ、分散媒を除去した後、120℃で30分乾燥させて固形物を得た。これをフーリエ変換赤外分光装置(FT−IR:PerkinElmer社製Spectrum One/100)による全反射測定法(ATR)によって測定した。
変性量は、波数に対して吸光度をプロットしたスペクトルを用い、2700cm−1における吸光度を示す点と3000cm−1における吸光度を示す点との2点を結ぶ直線をベースラインBXとした際の、2800〜3000cm−1のオレフィン由来の最大ピークからベースラインBXまでの高さ(極大吸光度)(X)と、1650m−1における吸光度を示す点と1850cm−1における吸光度を示す点との2点を結ぶ直線をベースラインBYとした際の、1690〜1740cm−1のカルボニル由来の最大ピークからベースラインBYまでの高さ(極大吸光度)(Y)との比(Y)/(X)を求めた。
(実施例2〜16、18〜29、37〜44.47〜50)
表1に示す組成比を変更した以外は、導電性組成物(1)と同様の方法により、それぞれ実施例の導電性組成物(2)〜(16)、(18)〜(20)、(25)〜(33)、(41)〜(48)、(51)〜(54)を得た。
表1に示す組成比を変更した以外は、導電性組成物(1)と同様の方法により、それぞれ実施例の導電性組成物(2)〜(16)、(18)〜(20)、(25)〜(33)、(41)〜(48)、(51)〜(54)を得た。
実施例および比較例で使用した材料を以下に示す。
(導電性の炭素材料(A))
・A−1:デンカブラックHS−100(電気化学工業社製)
・A−2:ケッチェンブラックEC−300J(ライオン社製)
(水溶性樹脂)(B))
・B−1:CMCダイセル#1240(ダイセル化学工業社製)
・B−2:ポリアクリル酸ナトリウム、平均分子量5000(和光純薬工業社製)
・B−3:クラレポバールPVA235(クラレ社製)
・B−4:CMCダイセル#1110(ダイセル化学工業社製)
・B−5:CMCダイセル#1120(ダイセル化学工業社製)
・B−6:CMCダイセル#1130(ダイセル化学工業社製)
・B−7:CMCダイセル#1140(ダイセル化学工業社製)
・B−8:CMCダイセル#1260(ダイセル化学工業社製)
(水分散樹脂粒子(C))
・C−1:アローベースSB−1200(固形分25%水分散液、平均粒子径0.10μm、変性量(Y)/(X)0.58、ポリエチレン)(ユニチカ社製)
・C−2:アローベースTC−4010(固形分25%水分散液、平均粒子径0.20μm、変性量(Y)/(X)0.14、ポリプロピレン)(ユニチカ社製)
・C−3:アクアペトロDP−2401(固形分30%水分散液、平均粒子径0.30μm、変性なし、ポリエチレン)(東洋アドレ社製)
・C−4:ポリテトラフルオロエチレン30−J(固形分60%水分散液、平均粒子径0.2μm)(三井・デュポンフロロケミカル社製)
・C−6:ザイクセンAC(固形分30%水分散液、平均粒子径0.04μm、変性量(Y)/(X)0.64、ポリエチレン)(住友精化社製)
・C−7:アローベースSE−1200(固形分20%水分散液、平均粒子径0.12μm、変性量(Y)/(X)0.37、ポリエチレン)(ユニチカ社製)
・C−8:ハイテックS−3121(固液分25%水分散液、平均粒子径0.01μm、変性量(Y)/(X)0.62、ポリエチレン)(東邦化学社製)
・C−9:ケミパールV300(固形分40%水分散液、平均粒子径3.50μm、変性量(Y)/(X)0.54、ポリエチレン)(三井化学社製)
・C−10:ケミパールS100(固形分28%水分散液、平均粒子径0.02μm、変性量(Y)/(X)0.13、ポリエチレン)(三井化学社製)
・C−11:ケミパールW4005(固形分40%水分散液、平均粒子径0.57μm、変性なし、ポリエチレン)(三井化学社製)
・C−12:アローベースTD−4010(固形分25%水分散液、平均粒子径0.17μm、変性量(Y)/(X)0.09、ポリプロピレン)(ユニチカ社製)
・C−13:ハードレンNZ−1015(固形分30%水分散液、平均粒子径0.15μm、変性量(Y)/(X)0.05、ポリプロピレン)(東洋紡社製)
・C−14:ハードレンNZ−1004(固形分30%水分散液、平均粒子径0.12μm、変性量(Y)/(X)0.03、ポリプロピレン)(東洋紡社製)
(任意成分(E))
・E−1:セルロールナノファイバー(繊維径20nm、繊維長2000nm)
・E−2:スノーテックスN(固形分20%水分散液、平均粒子径12nm)
(導電性の炭素材料(A))
・A−1:デンカブラックHS−100(電気化学工業社製)
・A−2:ケッチェンブラックEC−300J(ライオン社製)
(水溶性樹脂)(B))
・B−1:CMCダイセル#1240(ダイセル化学工業社製)
・B−2:ポリアクリル酸ナトリウム、平均分子量5000(和光純薬工業社製)
・B−3:クラレポバールPVA235(クラレ社製)
・B−4:CMCダイセル#1110(ダイセル化学工業社製)
・B−5:CMCダイセル#1120(ダイセル化学工業社製)
・B−6:CMCダイセル#1130(ダイセル化学工業社製)
・B−7:CMCダイセル#1140(ダイセル化学工業社製)
・B−8:CMCダイセル#1260(ダイセル化学工業社製)
(水分散樹脂粒子(C))
・C−1:アローベースSB−1200(固形分25%水分散液、平均粒子径0.10μm、変性量(Y)/(X)0.58、ポリエチレン)(ユニチカ社製)
・C−2:アローベースTC−4010(固形分25%水分散液、平均粒子径0.20μm、変性量(Y)/(X)0.14、ポリプロピレン)(ユニチカ社製)
・C−3:アクアペトロDP−2401(固形分30%水分散液、平均粒子径0.30μm、変性なし、ポリエチレン)(東洋アドレ社製)
・C−4:ポリテトラフルオロエチレン30−J(固形分60%水分散液、平均粒子径0.2μm)(三井・デュポンフロロケミカル社製)
・C−6:ザイクセンAC(固形分30%水分散液、平均粒子径0.04μm、変性量(Y)/(X)0.64、ポリエチレン)(住友精化社製)
・C−7:アローベースSE−1200(固形分20%水分散液、平均粒子径0.12μm、変性量(Y)/(X)0.37、ポリエチレン)(ユニチカ社製)
・C−8:ハイテックS−3121(固液分25%水分散液、平均粒子径0.01μm、変性量(Y)/(X)0.62、ポリエチレン)(東邦化学社製)
・C−9:ケミパールV300(固形分40%水分散液、平均粒子径3.50μm、変性量(Y)/(X)0.54、ポリエチレン)(三井化学社製)
・C−10:ケミパールS100(固形分28%水分散液、平均粒子径0.02μm、変性量(Y)/(X)0.13、ポリエチレン)(三井化学社製)
・C−11:ケミパールW4005(固形分40%水分散液、平均粒子径0.57μm、変性なし、ポリエチレン)(三井化学社製)
・C−12:アローベースTD−4010(固形分25%水分散液、平均粒子径0.17μm、変性量(Y)/(X)0.09、ポリプロピレン)(ユニチカ社製)
・C−13:ハードレンNZ−1015(固形分30%水分散液、平均粒子径0.15μm、変性量(Y)/(X)0.05、ポリプロピレン)(東洋紡社製)
・C−14:ハードレンNZ−1004(固形分30%水分散液、平均粒子径0.12μm、変性量(Y)/(X)0.03、ポリプロピレン)(東洋紡社製)
(任意成分(E))
・E−1:セルロールナノファイバー(繊維径20nm、繊維長2000nm)
・E−2:スノーテックスN(固形分20%水分散液、平均粒子径12nm)
(比較例2)
水分散樹脂微粒子をスチレンブタジエンエマルション(C−5:TRD2001(固形分48%水分散液)、JSR社製)に代えた以外は、実施例1と同様の方法により、導電性組成物(22)を得た。
水分散樹脂微粒子をスチレンブタジエンエマルション(C−5:TRD2001(固形分48%水分散液)、JSR社製)に代えた以外は、実施例1と同様の方法により、導電性組成物(22)を得た。
(比較例3)
導電性の炭素材料としてアセチレンブラック(A−1:デンカブラックHS−100、電気化学工業社)30質量部、非水溶性樹脂であるポリフッ化ビニリデン(KFポリマー#9100:クレハ社)35質量部とN―メチルピロリドン900質量部をミキサーに入れて混合した後、融点が130℃、密度が0.98g/mlの固形のポリオレフィン樹脂35質量部入れ、160℃のオーブンに入れてポリオレフィン樹脂を溶解させた後、サンドミルに入れて分散を行い、導電性組成物(23)を得た。
導電性の炭素材料としてアセチレンブラック(A−1:デンカブラックHS−100、電気化学工業社)30質量部、非水溶性樹脂であるポリフッ化ビニリデン(KFポリマー#9100:クレハ社)35質量部とN―メチルピロリドン900質量部をミキサーに入れて混合した後、融点が130℃、密度が0.98g/mlの固形のポリオレフィン樹脂35質量部入れ、160℃のオーブンに入れてポリオレフィン樹脂を溶解させた後、サンドミルに入れて分散を行い、導電性組成物(23)を得た。
(比較例4)
導電性の炭素材料としてアセチレンブラック(A−1:デンカブラックHS−100、電気化学工業社)28質量部、非水溶性樹脂であるポリフッ化ビニリデン(KFポリマー#9100:クレハ社)72質量部とN―メチルピロリドン900質量部をミキサーに入れて混合し、更にサンドミルに入れて分散を行い、導電性組成物(24)を得た。
導電性の炭素材料としてアセチレンブラック(A−1:デンカブラックHS−100、電気化学工業社)28質量部、非水溶性樹脂であるポリフッ化ビニリデン(KFポリマー#9100:クレハ社)72質量部とN―メチルピロリドン900質量部をミキサーに入れて混合し、更にサンドミルに入れて分散を行い、導電性組成物(24)を得た。
<下地層付き集電体>(実施例1〜16、18〜19、21〜29、37〜44.47〜50、比較例2、3)
導電性組成物(1)〜(16)、(18)〜(19)、(25)〜(33)、(41)〜(48).(51)〜(54)、(22)〜(23)を、集電体となる厚さ20μmのアルミ箔上にバーコーターを用いて塗布をした後、80℃で加熱乾燥し、表1に示す厚み(比較例3は厚み2μm)となるように非水電解質二次電池用下地層付き集電体(1)〜(16)、(18)〜(19)、(25)〜(33)、(41)〜(48).(51)〜(54)、(22)〜(23)をそれぞれ得た。
導電性組成物(1)〜(16)、(18)〜(19)、(25)〜(33)、(41)〜(48).(51)〜(54)、(22)〜(23)を、集電体となる厚さ20μmのアルミ箔上にバーコーターを用いて塗布をした後、80℃で加熱乾燥し、表1に示す厚み(比較例3は厚み2μm)となるように非水電解質二次電池用下地層付き集電体(1)〜(16)、(18)〜(19)、(25)〜(33)、(41)〜(48).(51)〜(54)、(22)〜(23)をそれぞれ得た。
<下地層付き集電体>(実施例20)
導電性組成物(20)を、集電体となる厚さ20μmの銅箔上にバーコーターを用いて塗布をした後、80℃で加熱乾燥し、厚みが2μmとなるように非水電解質二次電池用下地層付き集電体(20)を得た。
導電性組成物(20)を、集電体となる厚さ20μmの銅箔上にバーコーターを用いて塗布をした後、80℃で加熱乾燥し、厚みが2μmとなるように非水電解質二次電池用下地層付き集電体(20)を得た。
<下地層付き集電体>(比較例4)
導電性組成物(24)を、集電体となる厚さ20μmのアルミ箔上にバーコーターを用いて厚みが2μmとなるように塗布をした後、80℃で加熱乾燥を行った。次いで、145℃のオーブンに入れて5時間の熱処理を行って、非水電解質二次電池用下地層付き集電体(24)を得た。
導電性組成物(24)を、集電体となる厚さ20μmのアルミ箔上にバーコーターを用いて厚みが2μmとなるように塗布をした後、80℃で加熱乾燥を行った。次いで、145℃のオーブンに入れて5時間の熱処理を行って、非水電解質二次電池用下地層付き集電体(24)を得た。
<リチウムイオン二次電池正極用合材インキ>
正極活物質としてLiNi0.5Mn0.3Co0.2O293質量部、導電剤としてアセチレンブラック4質量部、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン3質量部、N―メチルピロリドン45質量部を入れて混合して、正極用合材インキを作製した。
正極活物質としてLiNi0.5Mn0.3Co0.2O293質量部、導電剤としてアセチレンブラック4質量部、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン3質量部、N―メチルピロリドン45質量部を入れて混合して、正極用合材インキを作製した。
<リチウムイオン二次電池負極用合材インキ>
負極活物質として人造黒鉛98質量部、カルボキシメチルセルロース1.5%水溶液66.7質量部(固形分として1質量部)をプラネタリーミキサーに入れて混練し、水33質量部、スチレンブタジエンエマルション48質量%水系分散液2.08質量部(固形分として1質量部)を混合して、負極二次電池電極用合材インキを得た。
負極活物質として人造黒鉛98質量部、カルボキシメチルセルロース1.5%水溶液66.7質量部(固形分として1質量部)をプラネタリーミキサーに入れて混練し、水33質量部、スチレンブタジエンエマルション48質量%水系分散液2.08質量部(固形分として1質量部)を混合して、負極二次電池電極用合材インキを得た。
<下地層付きリチウムイオン二次電池用正極>(実施例1〜16、18〜19、21〜29、37〜44.47〜50、比較例2〜4)
上述のリチウムイオン二次電池正極用合材インキを、二次電池用下地層付き集電体(1)〜(16)、(18)〜(19)、(25)〜(33)、(41)〜(48).(51)〜(54)、(22)〜(24)上にドクターブレードを用いて塗布した後、80℃で加熱乾燥して電極の単位面積当たりの目付け量が20mg/cm2となるようにとなるように調整した。さらにロールプレスによる圧延処理を行い、合材層の密度が3.1g/cm3となる正極(1)〜(16)、(18)〜(19)、(25)〜(33)、(41)〜(48).(51)〜(54)、(22)〜(24)を作製した。
上述のリチウムイオン二次電池正極用合材インキを、二次電池用下地層付き集電体(1)〜(16)、(18)〜(19)、(25)〜(33)、(41)〜(48).(51)〜(54)、(22)〜(24)上にドクターブレードを用いて塗布した後、80℃で加熱乾燥して電極の単位面積当たりの目付け量が20mg/cm2となるようにとなるように調整した。さらにロールプレスによる圧延処理を行い、合材層の密度が3.1g/cm3となる正極(1)〜(16)、(18)〜(19)、(25)〜(33)、(41)〜(48).(51)〜(54)、(22)〜(24)を作製した。
<下地層なしリチウムイオン二次電池用正極>(実施例20、比較例1用正極)
上述のリチウムイオン二次電池正極用合材インキを、集電体となる厚さ20μmのアルミ箔上にドクターブレードを用いて塗布した後、80℃で加熱乾燥して電極の単位面積当たりの目付け量が20mg/cm2となるようにとなるように調整した。さらにロールプレスによる圧延処理を行い、合材層の密度が3.1g/cm3となる正極(20)、(21)を作製した。
上述のリチウムイオン二次電池正極用合材インキを、集電体となる厚さ20μmのアルミ箔上にドクターブレードを用いて塗布した後、80℃で加熱乾燥して電極の単位面積当たりの目付け量が20mg/cm2となるようにとなるように調整した。さらにロールプレスによる圧延処理を行い、合材層の密度が3.1g/cm3となる正極(20)、(21)を作製した。
<下地層なしリチウムイオン二次電池用負極>(実施例1〜16、18〜29、37〜44.47〜50、比較例1〜4用負極)
上述のリチウムイオン二次電池負極用合材インキを、集電体となる厚さ20μmの銅箔上にドクターブレードを用いて塗布した後、80℃で加熱乾燥して電極の単位面積当たりの目付け量が12mg/cm2となるように調整した。さらにロールプレスによる圧延処理を行い、合材層の密度が1.5g/cm3となる負極(1)〜(16)、(18)〜(19)、(25)〜(33)、(41)〜(48).(51)〜(54)、(21)〜(24)を作製した。
上述のリチウムイオン二次電池負極用合材インキを、集電体となる厚さ20μmの銅箔上にドクターブレードを用いて塗布した後、80℃で加熱乾燥して電極の単位面積当たりの目付け量が12mg/cm2となるように調整した。さらにロールプレスによる圧延処理を行い、合材層の密度が1.5g/cm3となる負極(1)〜(16)、(18)〜(19)、(25)〜(33)、(41)〜(48).(51)〜(54)、(21)〜(24)を作製した。
<下地層付きリチウムイオン二次電池用負極>(実施例20)
上述のリチウムイオン二次電池負極用合材インキを、下地層付き集電体(20)上にドクターブレードを用いて塗布した後、80℃で加熱乾燥して電極の単位面積当たりの目付け量が12mg/cm2となるように調整した。さらにロールプレスによる圧延処理を行い、合材層の密度が1.5g/cm3となる負極(20)を作製した。
上述のリチウムイオン二次電池負極用合材インキを、下地層付き集電体(20)上にドクターブレードを用いて塗布した後、80℃で加熱乾燥して電極の単位面積当たりの目付け量が12mg/cm2となるように調整した。さらにロールプレスによる圧延処理を行い、合材層の密度が1.5g/cm3となる負極(20)を作製した。
<ラミネート型リチウムイオン二次電池>(実施例1〜50、比較例1〜4)
表2に示す正極と負極を各々45mm×40mm、50mm×45mmに打ち抜き、その間に挿入されるセパレーター(多孔質ポリプロプレンフィルム)とをアルミ製ラミネート袋に挿入し、真空乾燥の後、電解液(エチレンカーボネートとジエチルカーボネートを1:1(体積比)の割合で混合した混合溶媒に、LiPF6を1Mの濃度で溶解させた非水系電解液)を注入した後、アルミ製ラミネートを封口してラミネート型リチウムイオン電池を作製した。ラミネート型リチウムイオン型電池の作製はアルゴンガス置換したグロ−ブボックス内で行い、ラミネート型リチウムイオン型電池作製後、以下に示す初期抵抗、抵抗増加、レート特性およびサイクル特性の電池特性評価を行った。
表2に示す正極と負極を各々45mm×40mm、50mm×45mmに打ち抜き、その間に挿入されるセパレーター(多孔質ポリプロプレンフィルム)とをアルミ製ラミネート袋に挿入し、真空乾燥の後、電解液(エチレンカーボネートとジエチルカーボネートを1:1(体積比)の割合で混合した混合溶媒に、LiPF6を1Mの濃度で溶解させた非水系電解液)を注入した後、アルミ製ラミネートを封口してラミネート型リチウムイオン電池を作製した。ラミネート型リチウムイオン型電池の作製はアルゴンガス置換したグロ−ブボックス内で行い、ラミネート型リチウムイオン型電池作製後、以下に示す初期抵抗、抵抗増加、レート特性およびサイクル特性の電池特性評価を行った。
(抵抗測定)
放電電流12mA(0.2C)にて放電終止電圧3.0Vで定電流放電を行ったラミネート型電池を、インピーダンスアナライザー(biologic社製SP−50)にて500kHzでの抵抗測定を行った。
上述したラミネート型電池を25℃から180℃まで加熱し、各々の温度での抵抗測定を行った。25℃で測定した抵抗を初期抵抗とし、180℃で測定した抵抗値と25℃で測定した抵抗値の商を抵抗増加とした。すなわち抵抗増加は以下(式1)で表される。
(式1) 抵抗増加=180℃での抵抗値/25℃での抵抗値
初期抵抗および抵抗増加について、以下の基準で評価した結果を表2に示す。
・初期抵抗
○:「初期抵抗が下地層なしの比較例1の初期抵抗より小さい。優れている。」
△:「初期抵抗が下地層なしの比較例1の初期抵抗と同等。」
×:「初期抵抗が下地層なしの比較例1の初期抵抗より大きい。劣っている。」
・抵抗増加
○:「抵抗増加が初期抵抗の5倍以上。優れている。」
△:「抵抗増加が初期低能の3倍以上、5倍未満。電流の遮断効果が不十分。」
×:「抵抗増加が初期抵抗の3倍未満。電流の遮断効果が低い。劣っている。」
放電電流12mA(0.2C)にて放電終止電圧3.0Vで定電流放電を行ったラミネート型電池を、インピーダンスアナライザー(biologic社製SP−50)にて500kHzでの抵抗測定を行った。
上述したラミネート型電池を25℃から180℃まで加熱し、各々の温度での抵抗測定を行った。25℃で測定した抵抗を初期抵抗とし、180℃で測定した抵抗値と25℃で測定した抵抗値の商を抵抗増加とした。すなわち抵抗増加は以下(式1)で表される。
(式1) 抵抗増加=180℃での抵抗値/25℃での抵抗値
初期抵抗および抵抗増加について、以下の基準で評価した結果を表2に示す。
・初期抵抗
○:「初期抵抗が下地層なしの比較例1の初期抵抗より小さい。優れている。」
△:「初期抵抗が下地層なしの比較例1の初期抵抗と同等。」
×:「初期抵抗が下地層なしの比較例1の初期抵抗より大きい。劣っている。」
・抵抗増加
○:「抵抗増加が初期抵抗の5倍以上。優れている。」
△:「抵抗増加が初期低能の3倍以上、5倍未満。電流の遮断効果が不十分。」
×:「抵抗増加が初期抵抗の3倍未満。電流の遮断効果が低い。劣っている。」
(レート特性)
上述したラミネート電池について、充放電装置(北斗電工社製SM−8)を用い、充放電測定を行った。
充電電流12mA(0.2C)にて充電終止電圧4.2Vで定電流定電圧充電(カットオフ電流0.6mAを行った後、放電電流12mA(0.2C)および120mA(2C)で放電終止電圧3.0Vに達するまで定電流放電を行って、それぞれ放電容量を求めた。レート特性は0.2C放電容量と2C放電容量の比、つまり以下(式2)で表される。
(式2) レート特性=2C放電容量/0.2C放電容量×100(%)
以下の基準で評価した結果を表2に示す。
・レート特性
○:「レート特性が80%以上。特に優れている。」
○△:「レート特性が75%以上、80%未満。優れている。」
△:「レート特性が70以上、75%未満。下地層なしの比較例1のレート特性と同等。」
×:「レート特性が70%未満。劣っている。」
上述したラミネート電池について、充放電装置(北斗電工社製SM−8)を用い、充放電測定を行った。
充電電流12mA(0.2C)にて充電終止電圧4.2Vで定電流定電圧充電(カットオフ電流0.6mAを行った後、放電電流12mA(0.2C)および120mA(2C)で放電終止電圧3.0Vに達するまで定電流放電を行って、それぞれ放電容量を求めた。レート特性は0.2C放電容量と2C放電容量の比、つまり以下(式2)で表される。
(式2) レート特性=2C放電容量/0.2C放電容量×100(%)
以下の基準で評価した結果を表2に示す。
・レート特性
○:「レート特性が80%以上。特に優れている。」
○△:「レート特性が75%以上、80%未満。優れている。」
△:「レート特性が70以上、75%未満。下地層なしの比較例1のレート特性と同等。」
×:「レート特性が70%未満。劣っている。」
(サイクル特性)
50℃恒温槽にて充電電流を60mAにて充電終止電圧を4.2Vで定電流定電圧充電(カットオフ電流0.6mA)を行った後、放電電流60mAで放電終止電圧3.0Vに達するまで定電流放電を行って、初回放電容量を求めた。この充放電サイクルを200回行い、放電容量維持率(初回放電容量に対する200回目の放電容量の百分率)を算出した。以下の基準で評価した結果を表2に示す。
・サイクル特性
○:「放電容量維持率が90%以上。特に優れている。」
○△:「放電容量維持率が85%以上、90%未満。優れている。」
△:「放電容量維持率が80%以上、85%未満。下地層なしの比較例1の放電容量維持率と同等。」
×:「放電容量維持率が80%未満。劣っている。」
50℃恒温槽にて充電電流を60mAにて充電終止電圧を4.2Vで定電流定電圧充電(カットオフ電流0.6mA)を行った後、放電電流60mAで放電終止電圧3.0Vに達するまで定電流放電を行って、初回放電容量を求めた。この充放電サイクルを200回行い、放電容量維持率(初回放電容量に対する200回目の放電容量の百分率)を算出した。以下の基準で評価した結果を表2に示す。
・サイクル特性
○:「放電容量維持率が90%以上。特に優れている。」
○△:「放電容量維持率が85%以上、90%未満。優れている。」
△:「放電容量維持率が80%以上、85%未満。下地層なしの比較例1の放電容量維持率と同等。」
×:「放電容量維持率が80%未満。劣っている。」
表2に示すように、本発明の導電性組成物から形成された下地層を用いることで、電池の内部温度が上昇した場合、電池の内部抵抗が上昇することが確認された。このことから、例えば、内部短絡などにより電池が異常発熱した場合、集電体の抵抗が増大し、電流を遮断することで、電池の発火等を回避するものと考えられる。
一方、下地層を形成していない比較例1や、本発明以外の水分散樹脂微粒子(C)からなる下地層を形成した比較例2や、本発明の水分散樹脂微粒子(C)以外の樹脂からなる下地層を形成した比較例3および4では、電池の内部温度が上昇しても、目立った電池の内部抵抗の上昇は見られなかった。
比較例1は下地層を形成していないため、発熱時に抵抗を増大させる効果がなく、比較例2および4では、発熱時における樹脂の体積膨張が不十分なため、導電層中に分散している導電性の炭素材料同士を引き剥がすことができなかったためと考えられる。さらに、比較例3では、下地層内でのポリオレフィン樹脂の分散性が不均一なため、局所的に導電性の炭素材料同士の接触を引き剥がすことができなかったためと考えられ、さらには、導電性の炭素材料やポリオレフィン樹脂の分散性が不均一なことで、下地層の導電性が悪化し、レート特性やサイクル特性が悪化したと考えられる。
実施例48〜50に示すように、導電性の炭素材料(A)、水溶性樹脂(B)、水分散樹脂微粒子(C)以外の成分を加えても、レート説く栄や加熱による抵抗上昇などの一定の効果は確認された。しかし、目的とする効果を効率良く得るためには、上記成分はある一定量含まれることが好ましい。
<電気二重層キャパシター用正極、負極用合材インキ>
活物質として活性炭(比表面積1800m2/g)85部、導電助剤(アセチレンブラック:デンカブラックHS−100、電気化学工業社)5部、カルボキシメチルセルロース(和光純薬工業社)8部、バインダー(ポリテトラフルオロエチレン30−J:三井・デュポンフロロケミカル社製、60%水系分散体)3.3部(固形分として2部)、水220部を混合して正極、負極用合材インキを作製した。
<下地層なし電気二重層キャパシター用正極、負極(比較例65、及び評価用対極)>
上述の電気二重層キャパシター用合材インキを、集電体となる厚さ20μmのアルミ箔上にドクターブレードを用いて塗布した後、加熱乾燥した後にロールプレスによる圧延処理を行い、電極の厚みが50μmとなる正極および負極を作製した。
活物質として活性炭(比表面積1800m2/g)85部、導電助剤(アセチレンブラック:デンカブラックHS−100、電気化学工業社)5部、カルボキシメチルセルロース(和光純薬工業社)8部、バインダー(ポリテトラフルオロエチレン30−J:三井・デュポンフロロケミカル社製、60%水系分散体)3.3部(固形分として2部)、水220部を混合して正極、負極用合材インキを作製した。
<下地層なし電気二重層キャパシター用正極、負極(比較例65、及び評価用対極)>
上述の電気二重層キャパシター用合材インキを、集電体となる厚さ20μmのアルミ箔上にドクターブレードを用いて塗布した後、加熱乾燥した後にロールプレスによる圧延処理を行い、電極の厚みが50μmとなる正極および負極を作製した。
<下地層付き電気二重層キャパシター用正極、負極>
(実施例51)
上述の電気二重層キャパシター用合材インキを、実施例1の下地層付き集電体(1)上にドクターブレードを用いて塗布した後、80℃で加熱乾燥した後、ロールプレスによる圧延処理を行い、厚みが50μmとなる正極を作製した。
(実施例52〜65、比較例5〜8)
表3に示す集電体を用いた以外は実施例51と同様にして、正極および負極を得た。
(実施例51)
上述の電気二重層キャパシター用合材インキを、実施例1の下地層付き集電体(1)上にドクターブレードを用いて塗布した後、80℃で加熱乾燥した後、ロールプレスによる圧延処理を行い、厚みが50μmとなる正極を作製した。
(実施例52〜65、比較例5〜8)
表3に示す集電体を用いた以外は実施例51と同様にして、正極および負極を得た。
<電気二重層キャパシター>
表3に示す正極と負極をそれぞれ直径16mmに打ち抜き、その間に挿入されるセパレーター(多孔質ポリプロピレンフィルム)と、電解液(プロピレンカーボネート溶媒に(TEMABF4(四フッ化ホウ素トリエチルメチルアンモニウム)を1Mの濃度で溶解させた非水系電解液)とからなる電気二重層キャパシターを作製した。電気二重層キャパシターはアルゴンガス置換したグロ−ブボックス内で行い、電気二重層キャパシター作製後、所定の電気特性評価を行った。
表3に示す正極と負極をそれぞれ直径16mmに打ち抜き、その間に挿入されるセパレーター(多孔質ポリプロピレンフィルム)と、電解液(プロピレンカーボネート溶媒に(TEMABF4(四フッ化ホウ素トリエチルメチルアンモニウム)を1Mの濃度で溶解させた非水系電解液)とからなる電気二重層キャパシターを作製した。電気二重層キャパシターはアルゴンガス置換したグロ−ブボックス内で行い、電気二重層キャパシター作製後、所定の電気特性評価を行った。
(充放電サイクル特性)
得られた電気二重層キャパシターについて、充放電装置を用い、充放電測定を行った。
得られた電気二重層キャパシターについて、充放電装置を用い、充放電測定を行った。
充電電流10Cレートにて充電終止電圧2.0Vまで充電を行った後、放電電流10Cレートで放電終止電圧0Vに達するまで定電流放電を行った。これらの充電・放電サイクルを1サイクルとして5サイクルの充電・放電を繰り返し、5サイクル目の放電容量を初回放電容量とした。(初回放電容量を維持率100%とする)。また、充放電電流レートは、セル容量を1時間で放電出来る電流の大きさを1Cとした。
次に、50℃恒温槽にて充電電流10Cレートにて充電終止電圧2.0Vで充電を行った後、放電電流10Cレートで放電終止電圧0Vに達するまで定電流放電を行った。この充放電サイクルを500回行い放電容量維持率の変化率を算出した(100%に近いほど良好)。
○:「変化率が95%以上。特に優れている。」
○△:「変化率が90%以上、85%未満。全く問題なし。」
△:「変化率が85%以上、80%未満。問題はあるが使用可能なレベル。」
×:「変化率が85%未満。実用上問題あり、使用不可。」
○△:「変化率が90%以上、85%未満。全く問題なし。」
△:「変化率が85%以上、80%未満。問題はあるが使用可能なレベル。」
×:「変化率が85%未満。実用上問題あり、使用不可。」
(抵抗測定)
充電電流10Cレートにて充電終止電圧2.0Vまで充電を行ったラミネート型電池を、インピーダンスアナライザー(biologic社製SP−50)にて500kHzでの抵抗測定を行った。
上述したラミネート型電池を25℃から180℃まで加熱し、各々の温度での抵抗測定を行った。25℃で測定した抵抗を初期抵抗とし、180℃で測定した抵抗値と25℃で測定した抵抗値の商を抵抗増加とした。すなわち抵抗増加は以下(式1)で表される。
(式1) 抵抗増加=180℃での抵抗値/25℃での抵抗値
初期抵抗および抵抗増加について、以下の基準で評価した結果を表2に示す。
・初期抵抗
○:「初期抵抗が下地層なしの比較例1の初期抵抗より小さい。優れている。」
△:「初期抵抗が下地層なしの比較例1の初期抵抗と同等。」
×:「初期抵抗が下地層なしの比較例1の初期抵抗より大きい。劣っている。」
・抵抗増加
○:「抵抗増加が初期抵抗の5倍以上。優れている。」
△:「抵抗増加が初期低能の3倍以上、5倍未満。電流の遮断効果が不十分。」
×:「抵抗増加が初期抵抗の3倍未満。電流の遮断効果が低い。劣っている。」
充電電流10Cレートにて充電終止電圧2.0Vまで充電を行ったラミネート型電池を、インピーダンスアナライザー(biologic社製SP−50)にて500kHzでの抵抗測定を行った。
上述したラミネート型電池を25℃から180℃まで加熱し、各々の温度での抵抗測定を行った。25℃で測定した抵抗を初期抵抗とし、180℃で測定した抵抗値と25℃で測定した抵抗値の商を抵抗増加とした。すなわち抵抗増加は以下(式1)で表される。
(式1) 抵抗増加=180℃での抵抗値/25℃での抵抗値
初期抵抗および抵抗増加について、以下の基準で評価した結果を表2に示す。
・初期抵抗
○:「初期抵抗が下地層なしの比較例1の初期抵抗より小さい。優れている。」
△:「初期抵抗が下地層なしの比較例1の初期抵抗と同等。」
×:「初期抵抗が下地層なしの比較例1の初期抵抗より大きい。劣っている。」
・抵抗増加
○:「抵抗増加が初期抵抗の5倍以上。優れている。」
△:「抵抗増加が初期低能の3倍以上、5倍未満。電流の遮断効果が不十分。」
×:「抵抗増加が初期抵抗の3倍未満。電流の遮断効果が低い。劣っている。」
<リチウムイオンキャパシター用正極用合材インキ>
活物質として活性炭(比表面積1800m2/g)85部、導電助剤(アセチレンブラック:デンカブラックHS−100、電気化学工業社)5部、カルボキシメチルセルロース(和光純薬社)8部、バインダー(ポリテトラフルオロエチレン30−J:三井・デュポンフロロケミカル社製、60%水系分散体)3.3部(固形分として2部)を混合して正極用合材インキを作製した。
<リチウムイオンキャパシター用負極用合材インキ>
負極活物質として黒鉛90部、導電助剤(アセチレンブラック:デンカブラックHS−100、電気化学工業社)5部、ヒドロキシエチルセルロース(和光純薬社)2重量%水溶液175部(固形分として3.5部)をミキサーに入れて混合し、水26.3部、バインダー(SBR:スチレンブタジエン系ラテックス40%水系分散体)3.75部(固形分として1.5部)を混合して、負極用合材インキを作製した。
<下地層なしリチウムイオンキャパシター用正極(実施例80、比較例9)>
上述のリチウムイオンキャパシター用正極用合材インキを、集電体となる厚さ20μmのアルミ箔上にドクターブレードを用いて塗布した後、減圧加熱乾燥してロールプレスによる圧延処理を行った後、厚みが60μmとなる正極を作製した。
活物質として活性炭(比表面積1800m2/g)85部、導電助剤(アセチレンブラック:デンカブラックHS−100、電気化学工業社)5部、カルボキシメチルセルロース(和光純薬社)8部、バインダー(ポリテトラフルオロエチレン30−J:三井・デュポンフロロケミカル社製、60%水系分散体)3.3部(固形分として2部)を混合して正極用合材インキを作製した。
<リチウムイオンキャパシター用負極用合材インキ>
負極活物質として黒鉛90部、導電助剤(アセチレンブラック:デンカブラックHS−100、電気化学工業社)5部、ヒドロキシエチルセルロース(和光純薬社)2重量%水溶液175部(固形分として3.5部)をミキサーに入れて混合し、水26.3部、バインダー(SBR:スチレンブタジエン系ラテックス40%水系分散体)3.75部(固形分として1.5部)を混合して、負極用合材インキを作製した。
<下地層なしリチウムイオンキャパシター用正極(実施例80、比較例9)>
上述のリチウムイオンキャパシター用正極用合材インキを、集電体となる厚さ20μmのアルミ箔上にドクターブレードを用いて塗布した後、減圧加熱乾燥してロールプレスによる圧延処理を行った後、厚みが60μmとなる正極を作製した。
<下地層付きリチウムイオンキャパシター用正極>
(実施例66)
上述のリチウムイオンキャパシター用正極用合材インキを、実施例1の下地層付き集電体(1)上にドクターブレードを用いて塗布した後、減圧加熱乾燥してロールプレスによる圧延処理を行った後、厚みが60μmとなる正極を作製した。
(実施例67〜79、比較例10〜12) 表4に示す集電体を用いた以外は実施例66と同様にして、正極を得た。
(実施例66)
上述のリチウムイオンキャパシター用正極用合材インキを、実施例1の下地層付き集電体(1)上にドクターブレードを用いて塗布した後、減圧加熱乾燥してロールプレスによる圧延処理を行った後、厚みが60μmとなる正極を作製した。
(実施例67〜79、比較例10〜12) 表4に示す集電体を用いた以外は実施例66と同様にして、正極を得た。
<下地層なしリチウムイオンキャパシター用負極(実施例66〜79比較例9〜12)> 上述のリチウムイオンキャパシター用負極用合材インキを、集電体となる厚さ20μmの銅箔上にドクターブレードを用いて塗布した後、減圧加熱乾燥してロールプレスによる圧延処理を行った後、厚みが45μmとなる負極を作製した。
<下地層付きリチウムイオンキャパシター用負極>
(実施例80)
上述のリチウムイオンキャパシター用負極用合材インキを、実施例1の下地層付き集電体(1)上にドクターブレードを用いて塗布した後、減圧加熱乾燥してロールプレスによる圧延処理を行った後、厚みが45μmとなる負極を作製した。
(実施例80)
上述のリチウムイオンキャパシター用負極用合材インキを、実施例1の下地層付き集電体(1)上にドクターブレードを用いて塗布した後、減圧加熱乾燥してロールプレスによる圧延処理を行った後、厚みが45μmとなる負極を作製した。
<リチウムイオンキャパシター>
表4示す正極と、あらかじめリチウムイオンのハーフドープ処理を施した負極を、それぞれ直径16mmの大きさで用意し、その間に挿入されるセパレーター(多孔質ポリプロピレンフィルム)と、電解液(エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネートを1:1:1(体積比)の割合で混合した混合溶媒にLiPF6を1Mの濃度で溶解させた非水系電解液)とからなるリチウムイオンキャパシターを作製した。リチウムイオンのハーフドープは、ビーカーセル中で負極とリチウム金属の間にセパレーターを挟み、負極容量の約半分の量となるようリチウムイオンを負極にドープして行った。また、リチウムイオンキャパシターはアルゴンガス置換したグロ−ブボックス内で行い、リチウムイオンキャパシター作製後、所定の電気特性評価を行った。
表4示す正極と、あらかじめリチウムイオンのハーフドープ処理を施した負極を、それぞれ直径16mmの大きさで用意し、その間に挿入されるセパレーター(多孔質ポリプロピレンフィルム)と、電解液(エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネートを1:1:1(体積比)の割合で混合した混合溶媒にLiPF6を1Mの濃度で溶解させた非水系電解液)とからなるリチウムイオンキャパシターを作製した。リチウムイオンのハーフドープは、ビーカーセル中で負極とリチウム金属の間にセパレーターを挟み、負極容量の約半分の量となるようリチウムイオンを負極にドープして行った。また、リチウムイオンキャパシターはアルゴンガス置換したグロ−ブボックス内で行い、リチウムイオンキャパシター作製後、所定の電気特性評価を行った。
(充放電サイクル特性)
得られたリチウムイオンキャパシターについて、充放電装置を用い、充放電測定を行った。
得られたリチウムイオンキャパシターについて、充放電装置を用い、充放電測定を行った。
充電電流10Cレートにて充電終止電圧4.0Vまで充電を行った後、放電電流10Cレートで放電終止電圧2.0Vに達するまで定電流放電を行った。これらの充電・放電サイクルを1サイクルとして5サイクルの充電・放電を繰り返し、5サイクル目の放電容量を初回放電容量とした。(初回放電容量を維持率100%とする)。
次に、50℃恒温槽にて充電電流10Cレートにて充電終止電圧4.0Vで充電を行った後、放電電流10Cレートで放電終止電圧2.0Vに達するまで定電流放電を行った。この充放電サイクルを500回行い放電容量維持率の変化率を算出した(100%に近いほど良好)。
○:「変化率が95%以上。特に優れている。」
○△:「変化率が90%以上、95%未満。全く問題なし。」
△:「変化率が85%以上、90%未満。問題はあるが使用可能なレベル。」
×:「変化率が85%未満。実用上問題あり、使用不可。」
(抵抗測定)
充電電流10Cレートにて充電終止電圧4.0Vまで充電を行ったラミネート型電池を、インピーダンスアナライザー(biologic社製SP−50)にて500kHzでの抵抗測定を行った。
上述したラミネート型電池を25℃から180℃まで加熱し、各々の温度での抵抗測定を行った。25℃で測定した抵抗を初期抵抗とし、180℃で測定した抵抗値と25℃で測定した抵抗値の商を抵抗増加とした。すなわち抵抗増加は以下(式1)で表される。
(式1) 抵抗増加=180℃での抵抗値/25℃での抵抗値
初期抵抗および抵抗増加について、以下の基準で評価した結果を表2に示す。
・初期抵抗
○:「初期抵抗が下地層なしの比較例1の初期抵抗より小さい。優れている。」
△:「初期抵抗が下地層なしの比較例1の初期抵抗と同等。」
×:「初期抵抗が下地層なしの比較例1の初期抵抗より大きい。劣っている。」
・抵抗増加
○:「抵抗増加が初期抵抗の5倍以上。優れている。」
△:「抵抗増加が初期低能の3倍以上、5倍未満。電流の遮断効果が不十分。」
×:「抵抗増加が初期抵抗の3倍未満。電流の遮断効果が低い。劣っている。」
○△:「変化率が90%以上、95%未満。全く問題なし。」
△:「変化率が85%以上、90%未満。問題はあるが使用可能なレベル。」
×:「変化率が85%未満。実用上問題あり、使用不可。」
(抵抗測定)
充電電流10Cレートにて充電終止電圧4.0Vまで充電を行ったラミネート型電池を、インピーダンスアナライザー(biologic社製SP−50)にて500kHzでの抵抗測定を行った。
上述したラミネート型電池を25℃から180℃まで加熱し、各々の温度での抵抗測定を行った。25℃で測定した抵抗を初期抵抗とし、180℃で測定した抵抗値と25℃で測定した抵抗値の商を抵抗増加とした。すなわち抵抗増加は以下(式1)で表される。
(式1) 抵抗増加=180℃での抵抗値/25℃での抵抗値
初期抵抗および抵抗増加について、以下の基準で評価した結果を表2に示す。
・初期抵抗
○:「初期抵抗が下地層なしの比較例1の初期抵抗より小さい。優れている。」
△:「初期抵抗が下地層なしの比較例1の初期抵抗と同等。」
×:「初期抵抗が下地層なしの比較例1の初期抵抗より大きい。劣っている。」
・抵抗増加
○:「抵抗増加が初期抵抗の5倍以上。優れている。」
△:「抵抗増加が初期低能の3倍以上、5倍未満。電流の遮断効果が不十分。」
×:「抵抗増加が初期抵抗の3倍未満。電流の遮断効果が低い。劣っている。」
また、表3、表4に示すように、電気二重層キャパシターや、リチウムイオンキャパシターでもリチウムイオン二次電池の実施例と同様の効果を得ることが確認できた。
以上の結果から、本発明によって、蓄電デバイスの出力特性等に優れ、過充電や内部短絡などにより蓄電デバイスの内部温度が上昇した場合に、内部抵抗を上昇させることで流れる電流を抑制することで、電池の安全性を高める機能を備えた非水電解質二次電池などの蓄電デバイスを形成するための導電性組成物を提供することができる。
Claims (9)
- 導電性の炭素材料(A)と、水溶性樹脂(B)と、水分散樹脂微粒子(C)と、水性液状媒体(D)とを含有する蓄電デバイス用電極の導電性組成物であって、前記水分散樹脂微粒子が少なくともオレフィン系樹脂微粒子を含み、導電性組成物の固形分の合計100質量%中、導電性の炭素材料(A)の含有量が、10〜60質量%であり、水溶性樹脂(B)の含有量が、5〜50質量%であり、水分散樹脂微粒子(C)の含有量が、20〜70質量%であることを特徴とする蓄電デバイス用電極の下地層形成用導電性組成物。
- 水分散樹脂微粒子(C)に含まれる樹脂微粒子中のオレフィン系樹脂微粒子の割合が、50〜100質量%である請求項1に記載の蓄電デバイス用電極の下地層形成用導電性組成物。
- 水分散樹脂微粒子(C)に含まれるオレフィン系樹脂微粒子が少なくともカルボン酸またはカルボン酸エステルで変性されたポリオレフィン樹脂粒子であり、ポリオレフィン樹脂粒子の赤外吸収スペクトルにおいて、2800〜3000cm−1の最大ピーク高さ(極大吸光度)(X)と、1690〜1740cm−1の最大ピーク高さ(極大吸光度)(Y)との比(Y)/(X)が0.05〜1.0であることを特徴とする請求項1または2に記載の蓄電デバイス用電極の下地層形成用導電性組成物。
- 水分散樹脂微粒子(C)に含まれるオレフィン系樹脂微粒子が少なくともカルボン酸またはカルボン酸エステルで変性されたポリエチレンからなり、前記(Y)/(X)が0.3〜0.8であることを特徴とする請求項3に記載の蓄電デバイス用電極の下地層形成用導電性組成物。
- 水分散樹脂微粒子(C)に含まれるオレフィン系樹脂微粒子が少なくともカルボン酸またはカルボン酸エステルで変性されたポリプロピレンからなり、前記(Y)/(X)が0.05〜0.5であることを特徴とする請求項3に記載の蓄電デバイス用電極の下地層形成用導電性組成物。
- 集電体と、請求項1〜5いずれかに記載の蓄電デバイス用電極の下地層形成用導電性組成物から形成された下地層とを有する蓄電デバイス用下地層付き集電体。
- 集電体と、請求項1〜5いずれかに記載の蓄電デバイス用電極の下地層形成用導電性組成物から形成された下地層と、電極活物質とバインダーとを含有する電極形成用組成物から形成された合材層とを有する蓄電デバイス用電極。
- 正極と負極と電解液とを具備する蓄電デバイスであって、前記正極または前記負極の少なくとも一方が請求項7に記載の蓄電デバイス用電極である、蓄電デバイス。
- 前記蓄電デバイスが、非水電解質二次電池、電気二重層キャパシターまたはリチウムイオンキャパシターのいずれかである、請求項8に記載の蓄電デバイス。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015068139 | 2015-03-30 | ||
JP2015068139 | 2015-03-30 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016192398A true JP2016192398A (ja) | 2016-11-10 |
Family
ID=56184639
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015220863A Expired - Fee Related JP5939346B1 (ja) | 2015-03-30 | 2015-11-11 | 導電性組成物、非水電解質二次電池用下地付き集電体、非水電解質二次電池用電極、及び非水電解質二次電池 |
JP2016056707A Pending JP2016192398A (ja) | 2015-03-30 | 2016-03-22 | 導電性組成物、蓄電デバイス用下地付き集電体、蓄電デバイス用電極、及び蓄電デバイス |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015220863A Expired - Fee Related JP5939346B1 (ja) | 2015-03-30 | 2015-11-11 | 導電性組成物、非水電解質二次電池用下地付き集電体、非水電解質二次電池用電極、及び非水電解質二次電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (2) | JP5939346B1 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018124042A1 (ja) * | 2016-12-28 | 2018-07-05 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 電気化学デバイス |
WO2019220677A1 (ja) * | 2018-05-15 | 2019-11-21 | 株式会社クレハ | 電極合剤、電極合剤の製造方法、電極構造体、電極構造体の製造方法および二次電池 |
WO2023113021A1 (ja) * | 2021-12-17 | 2023-06-22 | 三井化学株式会社 | 組成物、電極、リチウムイオン二次電池、及び組成物の製造方法 |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6879044B2 (ja) * | 2017-05-12 | 2021-06-02 | 東洋インキScホールディングス株式会社 | 非水電解質二次電池用下地層付き集電体、非水電解質二次電池用電極及び非水電解質二次電池 |
KR102245127B1 (ko) | 2018-01-08 | 2021-04-28 | 주식회사 엘지화학 | 전극기재의 건조 상태를 모니터링하는 방법 및 장치 |
JP7375509B2 (ja) * | 2019-11-29 | 2023-11-08 | 東洋インキScホールディングス株式会社 | 酵素センサー用電極及び酵素センサー |
JP6850936B1 (ja) * | 2020-12-24 | 2021-03-31 | 関西ペイント株式会社 | 導電性顔料ペースト、塗工材、及び導電性塗工膜 |
JP7285819B2 (ja) * | 2020-12-24 | 2023-06-02 | プライムプラネットエナジー&ソリューションズ株式会社 | 非水電解質二次電池 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002054524A1 (fr) * | 2000-12-28 | 2002-07-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Accumulateur electrolytique non aqueux |
JP2009176599A (ja) * | 2008-01-25 | 2009-08-06 | Panasonic Corp | 非水電解質二次電池 |
WO2014077366A1 (ja) * | 2012-11-19 | 2014-05-22 | 株式会社Uacj | 集電体、電極構造体、蓄電部品および集電体用組成物 |
US20150311001A1 (en) * | 2012-11-19 | 2015-10-29 | Uacj Corporation | Current collector, electrode structure, and electrical storage device |
US20150303484A1 (en) * | 2012-11-19 | 2015-10-22 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Current collector, electrode, secondary battery, and capacitor |
JP5935820B2 (ja) * | 2013-04-19 | 2016-06-15 | 東洋インキScホールディングス株式会社 | 導電性組成物、蓄電デバイス用下地層付き集電体、蓄電デバイス用電極、及び蓄電デバイス |
US10573875B2 (en) * | 2013-09-30 | 2020-02-25 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Cathode for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery using the same |
-
2015
- 2015-11-11 JP JP2015220863A patent/JP5939346B1/ja not_active Expired - Fee Related
-
2016
- 2016-03-22 JP JP2016056707A patent/JP2016192398A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018124042A1 (ja) * | 2016-12-28 | 2018-07-05 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 電気化学デバイス |
JPWO2018124042A1 (ja) * | 2016-12-28 | 2019-10-31 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 電気化学デバイス |
JP7033700B2 (ja) | 2016-12-28 | 2022-03-11 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 電気化学デバイス |
WO2019220677A1 (ja) * | 2018-05-15 | 2019-11-21 | 株式会社クレハ | 電極合剤、電極合剤の製造方法、電極構造体、電極構造体の製造方法および二次電池 |
WO2023113021A1 (ja) * | 2021-12-17 | 2023-06-22 | 三井化学株式会社 | 組成物、電極、リチウムイオン二次電池、及び組成物の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2016191037A (ja) | 2016-11-10 |
JP5939346B1 (ja) | 2016-06-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5939346B1 (ja) | 導電性組成物、非水電解質二次電池用下地付き集電体、非水電解質二次電池用電極、及び非水電解質二次電池 | |
US10626264B2 (en) | Conductive composition, current collector with base layer for electric storage device, electrode for electric storage device, and electric storage device | |
JP2015026595A (ja) | 導電性組成物、蓄電デバイス用下地層付き集電体、蓄電デバイス用電極、及び蓄電デバイス | |
WO2014157405A1 (ja) | 集電体、電極構造体、電池およびキャパシタ | |
JP6185984B2 (ja) | 集電体、電極構造体、非水電解質電池又は蓄電部品 | |
JP6183216B2 (ja) | 二次電池電極形成用組成物、二次電池電極、及び二次電池 | |
CN113728064B (zh) | 含有炭黑的浆料、电极糊剂、电极的制造方法和二次电池的制造方法 | |
JP6269013B2 (ja) | 蓄電デバイス電極形成用組成物、蓄電デバイス電極、及び蓄電デバイス | |
WO2012173072A1 (ja) | 二次電池電極形成用組成物、二次電池電極、及び二次電池 | |
JP2014135198A (ja) | 二次電池電極形成用組成物、二次電池用電極および二次電池 | |
JP6044300B2 (ja) | 非水系二次電池電極形成用導電性プライマー組成物、それを用いた非水系二次電池電極、及び非水系二次電池 | |
JP6880576B2 (ja) | 導電性組成物、蓄電デバイス用下地層付き集電体、蓄電デバイス用電極、及び蓄電デバイス | |
JP6683028B2 (ja) | 導電性組成物、蓄電デバイス用下地付き集電体、蓄電デバイス用電極、及び蓄電デバイス | |
JP6763163B2 (ja) | 導電性組成物、蓄電デバイス用下地層付き集電体、蓄電デバイス用電極、及び蓄電デバイス | |
JP7009048B2 (ja) | 導電性組成物、蓄電デバイス用下地層付き集電体、蓄電デバイス用電極、及び蓄電デバイス | |
JP6874283B2 (ja) | 導電性組成物、蓄電デバイス用下地付き集電体、蓄電デバイス用電極、及び蓄電デバイス | |
JP2011181387A (ja) | 電気化学素子用電極合材の製造方法 | |
JP7055589B2 (ja) | 導電性組成物、非水電解質二次電池用下地層付き集電体、非水電解質二次電池用電極、及び非水電解質二次電池 | |
JP6879044B2 (ja) | 非水電解質二次電池用下地層付き集電体、非水電解質二次電池用電極及び非水電解質二次電池 | |
JP2019117725A (ja) | 導電性組成物、蓄電デバイス用下地層付き集電体、蓄電デバイス用電極及び蓄電デバイス | |
JP6760034B2 (ja) | 導電性組成物、蓄電デバイス用下地層付き集電体、蓄電デバイス用電極、及び蓄電デバイス | |
JP2017224469A (ja) | 非水電解質二次電池用電極の下地層形成用導電性組成物、及びその用途 | |
JP2023059402A (ja) | 導電性組成物、それを用いてなる蓄電デバイス用下地層付き集電体および蓄電デバイス用電極、並びにその電極を用いて得られる蓄電デバイス | |
JP6740564B2 (ja) | 蓄電デバイス電極形成用組成物、蓄電デバイス電極、及び蓄電デバイス | |
JP2023092639A (ja) | 非水電解質二次電池用カーボン材料樹脂複合物、それを用いた非水電解質二次電池用分散液、非水電解質二次電池用電極、及び非水電解質二次電池 |