JP2017112119A - 二次電池用接着樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】二次電池用セパレータと二次電池用電極とを接着させるための二次電池用接着樹脂組成物であって、芳香族ビニルモノマーに由来する構造単位を有し、かつ、ガラス転移温度が25℃以下である接着樹脂を含む組成物。
【選択図】図1
Description
[1]二次電池用セパレータと二次電池用電極とを接着させるための二次電池用接着樹脂組成物であって、芳香族ビニルモノマーに由来する構造単位を有し、かつ、ガラス転移温度が25℃以下である接着樹脂を含む組成物。
[2]芳香族ビニルモノマーに由来する構造単位が、スチレンに由来する構造単位である[1]記載の組成物。
[3]接着樹脂が、スチレン−1,3−ブタジエン共重合体である[1]又は[2]記載の組成物。
[4]芳香族ビニルモノマーに由来する構造単位を有し、かつ、ガラス転移温度が25℃以下である接着樹脂と、有機溶剤と、水とを含有する[1]〜[3]のいずれか記載の組成物。
[5]接着樹脂の含有量が、組成物100質量部に対して0.001〜30質量部である[1]〜[4]のいずれか記載の組成物。
[6]有機溶剤の含有量が、水100質量部に対して0.01〜100質量部である[4]又は[5]記載の組成物。
[7]有機溶剤が、アルコールである[4]〜[6]のいずれか記載の組成物。
[8]アルコールが、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、1−ブタノール、2−ブタノール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール及びブタンジオールからなる群から選ばれる少なくとも1種のアルコールである[7]記載の組成物。
[9][1]〜[8]のいずれか記載の組成物を、二次電池用セパレータ又は二次電池用電極に塗布する工程を含む積層体の製造方法。
[10]ドクターブレード法、グラビア法又はスプレー法により塗布する[9]記載の積層体の製造方法。
[11]下記(a)、(b)及び(c)を含む二次電池用部材の製造方法。
(a)[1]〜[8]のいずれか記載の組成物を二次電池用セパレータに塗布して接着層と二次電池用セパレータとからなる積層体を得る工程
(b)上記(a)で得られた積層体を乾燥させる工程
(c)上記(b)で乾燥された積層体の接着層と二次電池用電極とを圧着させる工程
[12]下記(a’)、(b’)及び(c’)を含む二次電池用部材の製造方法。
(a’)[1]〜[8]のいずれか記載の組成物を二次電池用電極に塗布して接着層と二
次電池用電極とからなる積層体を得る工程
(b’)上記(a’)で得られた積層体を乾燥させる工程
(c’)上記(b’)で乾燥された積層体の接着層と二次電池用セパレータとを圧着させ
る工程
[13][1]〜[8]のいずれか記載の組成物を含む接着層。
[14][1]〜[8]のいずれか記載の組成物を含む接着層と、二次電池用セパレー
タ又は二次電池用電極とを含む積層体。
[15]二次電池用セパレータと、[1]〜[8]のいずれか記載の組成物を含む接着
層と、二次電池用電極とが、この順に積層されてなる二次電池用部材。
[16]芳香族ビニルモノマーに由来する構造単位を有し、かつ、ガラス転移温度が2
5℃以下の接着樹脂を含むことを特徴とする二次電池用セパレータと二次電池用電極との
接着層。
[17]芳香族ビニルモノマーに由来する構造単位が、スチレンに由来する構造単位で
ある[16]記載の接着層。
[18]接着樹脂が、スチレン−1,3−ブタジエン共重合体である[16]記載の接
着層。
[19][16]〜[18]のいずれか記載の接着層と、二次電池用セパレータ又は二
次電池用電極とを含む積層体。
[20]少なくとも一つの最表面に接着層を有する[19]記載の積層体。
[21]塗布が、二次電池用セパレータ又は二次電池用電極の塗布面全体の面積に対す
る接着樹脂の塗布面積の割合が5〜100%となるように実施される[9]記載の製造方
法。
[22]塗布が、ドクターブレード法、グラビア法、キスコート法、ポーラスコート法
、スプレー法、スパイラルスプレー法又はサミットスプレー法により実施される[9]又
は[21]記載の製造方法。
[23]さらに、得られる積層体の接着層を乾燥させる工程を含む[9]、[10]、
[21]又は[22]記載の製造方法。
[24]下記(a)、(b)及び(c)を含む二次電池用電極と二次電池用セパレータ
との接着方法。
(a)[1]〜[8]のいずれか記載の組成物を二次電池用セパレータに塗布して接着層
と該二次電池用セパレータとからなる積層体を得る工程
(b)得られた積層体の接着層を乾燥させる工程
(c)乾燥された積層体の接着層と二次電池用電極とを圧着させる工程
[25]下記(a’)、(b’)及び(c’)を含む二次電池用電極と二次電池用セパ
レータとの接着方法。
(a’)[1]〜[8]のいずれか記載の組成物を二次電池用電極に塗布して接着層と該
二次電池用電極とからなる積層体を得る工程
(b’)該積層体の接着層を乾燥させる工程
(c’)乾燥された該積層体の接着層と二次電池用セパレータとを圧着させる工程
[26]二次電池用電極と二次電池用セパレータとを接着させるための[1]〜[8]
のいずれか記載の組成物の使用。
を接着させることにより、得られる二次電池の内部抵抗を大幅に上昇させることなく、二
次電池組立時の作業性を向上させることができる。
本発明の二次電池用接着樹脂組成物は、さらに、有機溶剤及び水を含むことが好ましい。
本明細書において、「二次電池用セパレータ」を「セパレータ」と、「二次電池用電極」を「電極」と記載することがある。
本発明の組成物に含まれる接着樹脂は、ガラス転移温度(Tg)が25℃以下であり、好ましくは20℃以下、より好ましくは−40〜20℃である。
らのポリマーは単独で用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。中でもスチ
レン−1,3−ブタジエン共重合体を含むものが好ましい。
有機溶剤としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、1−ブタノー
ル、2−ブタノール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、エチレ
ングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール等のアルコール;プロピルエーテ
ル、イソプロピルエーテル、ブチルエーテル、イソブチルエーテル、n−アミルエーテル
、イソアミルエーテル、メチルブチルエーテル、メチルイソブチルエーテル、メチルn−
アミルエーテル、メチルイソアミルエーテル、エチルプロピルエーテル、エチルイソプロ
ピルエーテル、エチルブチルエーテル、エチルイソブチルエーテル、エチルn−アミルエ
ーテル、エチルイソアミルエーテル等の飽和脂肪族エーテル化合物;アリルエーテル、エ
チルアリルエーテル等の不飽和脂肪族エーテル化合物;アニソール、フェネトール、フェ
ニルエーテル、ベンジルエーテル等の芳香族エーテル化合物;テトラヒドロフラン、テト
ラヒドロピラン、ジオキサン等の環状エーテル化合物;エチレングリコールモノメチルエ
ーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテ
ル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテ
ル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル等のエチレングリコールエーテル化合物;
ギ酸、酢酸、無水酢酸、アクリル酸、クエン酸、プロピオン酸、酪酸等のモノカルボン酸
化合物;ギ酸ブチル、ギ酸アミル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、酢酸
第二ブチル、酢酸アミル、酢酸イソアミル、酢酸2−エチルヘキシル、酢酸シクロヘキシ
ル、酢酸ブチルシクロヘキシル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸ブチル、プロピオン
酸アミル、酪酸ブチル、炭酸ジエチル、シュウ酸ジエチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳
酸ブチル、リン酸トリエチル等の有機酸エステル化合物;アセトン、エチルケトン、プロ
ピルケトン、ブチルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイ
ソブチルケトン、アセチルアセトン、ジアセトンアルコール、シクロヘキサノン、シクロ
ペンタノン、メチルシクロヘキサノン、シクロヘプタノン等のケトン化合物;コハク酸、
グルタル酸、アジピン酸、ウンデカン二酸、ピルビン酸、シトラコン酸等のジカルボン酸
化合物;1,4−ジオキサン、フルフラール、N−メチルピロリドン等が挙げられる。中
でも、アルコールが好ましく、炭素数1〜4のアルコールがより好ましく、メタノール、
エタノール、イソプロピルアルコール、1−ブタノール、2−ブタノール、sec−ブチ
ルアルコール、tert−ブチルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコー
ル及びブタンジオールからなる群から選ばれる少なくとも1種のアルコールがさらに好ま
しく、イソプロピルアルコール及び/又は1−ブタノールがさらにより好ましい。
水は、純水でもよいし、水道水程度に不純物を含んでいてもよい。
本発明の二次電池用接着組成物は、塗布性や電池性能を大幅に低下させない範囲におい
て、上記接着樹脂、有機溶剤及び水以外の添加剤を含んでいてもよい。かかる添加剤とし
ては、水に溶解又は膨潤する粘度調整剤;バインダー補助剤;アルキルベンゼンスルホン
酸ソーダ、アルキルスルホサクシネート等のアニオン性界面活性剤;スルホ基を有してい
てもよいポリビニルアルコール、ポリオキシエチレンアルキルフエニルエーテル、ポリオ
キシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレ
ンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロックコポ
リマー等のノニオン系界面活性剤;ヒドロキシエチルセルロースの等の水溶性高分子;そ
の他の有機化合物の粉末;アルミナ、シリカ、ゼオライト等のセラミック;等が挙げられ
る。
本発明の接着層は、本発明の組成物を含み、本発明の組成物に含まれる接着樹脂が二次電池用セパレータと二次電池用電極との間に介在して、セパレータと電極を接着させる層である。本発明の接着層は、実質的に上記接着樹脂のみからなることが好ましい。また、本発明の接着層は、本発明の組成物から形成されるものであることが好ましい。
本発明の積層体は、本発明の接着層とセパレータ又は電極とを含む。積層体の少なくと
も一つの最表面が接着層であることが好ましい。
してセパレータ又は電極に貼付する方法により製造することもできるが、後述の積層体の
製造方法により製造することが好ましい。
本発明の積層体の製造方法は、本発明の組成物を二次電池用セパレータ又は二次電池用
電極に塗布する工程を含む。
セパレータとしては、例えば、ビスコースレーヨン、天然セルロース等の抄紙;セルロ
ース、ポリエステル等の繊維を抄紙して得られる混抄紙;電解紙;クラフト紙;マニラ紙
;ポリエチレン不織布、ポリプロピレン不織布、ポリエステル不織布、ガラス繊維、多孔
質ポリオレフィン(例えば、多孔質ポリエチレン、多孔質ポリプロピレン)、多孔質ポリ
エステル、アラミド繊維、ポリブチレンテレフタレート不織布、パラ系全芳香族ポリアミ
ド、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ化ビニリデンと6フッ化
プロピレンとの共重合体、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂等の不織布又は多孔質膜;プロト
ン伝導型ポリマーの膜;等が挙げられる。電解紙、ビスコースレーヨン又は天然セルロー
スの抄紙、セルロース及びポリエステルの繊維を抄紙して得られる混抄紙、クラフト紙、
マニラ紙、ポリエチレン不織布、ポリプロピレン不織布、ポリエステル不織布、マニラ麻
シート、ガラス繊維シート、多孔質ポリオレフィンが好ましい。
ある。セパレータの厚さは、通常1〜300μm、好ましくは5〜30μmである。
レフィンと多孔質ポリエステル樹脂とからなるセパレータが好適である。
る積層多孔質フィルムであってもよい。
ミド66、ポリアミド11、ポリアミド12、芳香族ポリアミド、ポリイミド等のポリア
ミド系又はポリイミド系ポリマー;フィラー粒子を含む層;等が挙げられる。セパレータ
は、1種の耐熱層を有していてもよいし、2種類以上の耐熱層を有してもよい。
無機物の微粒子としては、炭酸カルシウム、タルク、クレー、カオリン、シリカ、ハイ
ドロタルサイト、珪藻土、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグ
ネシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化カルシウム、
酸化マグネシウム、酸化チタン、アルミナ、マイカ、ゼオライト、ガラス等が挙げられる
。
有機物の微粒子としては、スチレン、ビニルケトン、アクリロニトリル、メタクリル酸
メチル、メタクリル酸エチル、グリシジルメタクリレート、グリシジルアクリレート、ア
クリル酸メチル等の単独重合体あるいは2種類以上の共重合体;ポリテトラフルオロエチ
レン、4フッ化エチレン−6フッ化プロピレン共重合体、4フッ化エチレン−エチレン共
重合体、ポリビニリデンフルオライド等のフッ素系樹脂;メラミン樹脂;尿素樹脂;ポリ
エチレン;ポリプロピレン;ポリメタクリレート等が挙げられる。2種類以上の微粒子や
異なる粒度分布を持つ同種の微粒子を混合して、フィラー粒子としてもよい。
結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系ポリマー;フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体やエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体などの含フッ素ゴム;ポリブタジエン、ポリイソプレン、イソプレン−イソブチレン共重合体、天然ゴム、スチレン−1,3−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、1,3−ブタジエン−イソプレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−1,3−ブタジエン−イソプレン共重合体、1,3−ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−1,3−ブタジエン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−1,3−ブタジエン−イタコン酸共重合体、スチレン−アクリロニトリル−1,3−ブタジエン−メタクリル酸メチル−フマル酸共重合体、スチレン−1,3−ブタジエン−イタコン酸−メタクリル酸メチル−アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル−1,3−ブタジエン−メタクリル酸−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−1,3−ブタジエン−イタコン酸−メタクリル酸メチル−アクリロニトリル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−1,3−ブタジエン−メタクリル酸メチル−フマル酸共重合体等のジエン系ポリマー;ジエン系ポリマーの水素化物;エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−ビニルアセテート共重合体、エチレン系アイオノマー、ポリビニルアルコール、酢酸ビニル重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、塩素化ポリエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、クロロスルホン化ポリエチレン等のオレフィン系ポリマー;スチレン−エチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−ブタジエン−プロピレン共重合体、スチレン−アクリル酸n−ブチル−イタコン酸−メタクリル酸メチル−アクリロニトリル共重合体、スチレン−アクリル酸n−ブチル−イタコン酸−メタクリル酸メチル−アクリロニトリル共重合体等のスチレン系ポリマー;ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリエチルアクリレート、ポリブチルアクリレート、アクリレート−アクリロニトリル共重合体、アクリル酸2−エチルヘキシル−アクリル酸メチル−アクリル酸−メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート等のアクリレート系ポリマー;ポリフェニレンエーテル、ポリエチレングリコール、セルロースエーテル、ポリエーテルアミド等のエーテル系ポリマー;ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド等の含硫黄ポリマー;ポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド11、ポリアミド12、芳香族ポリアミド、ポリイミド等のポリアミド系又はポリイミド系ポリマー;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のエステル系ポリマー;カルボキシメチルセルロース、カルボキシエチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシエチルメチルセルロース等のセルロース系ポリマー、これらのアンモニウム塩又はこれらのアルカリ金属塩等の塩;スチレン−ブタジエンブロック共重合体、スチレン−ブタジエン−スチレン・ブロック共重合体、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン・ブロック共重合体、スチレン−イソプレン・ブロック共重合体、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレン・ブロック共重合体等のブロック共重合体、エチレン−塩化ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体;アルギン酸、これらのアンモニウム塩又はこれらのアルカリ金属塩等の塩;等が挙げられる。
電極としては、二次電池用の正極と負極が挙げられる。電極は、通常、電極活物質及び
必要に応じて導電材が、集電体の少なくとも一方の面(好ましくは両面)に、結着剤を介
して塗布された状態を有する。
れた状態の電極表面を表すこともある。
く用いられる。電極活物質には正極活物質と負極活物質とがある。
ンガンの少なくとも1種類以上の金属を含有する金属複合酸化物等が挙げられ、好ましく
は、LixMO2(但し、Mは1種以上の遷移金属、好ましくはCo、MnまたはNiの
少なくとも一種を表し、1.10>x>0.05である)、または、LixM2O4(式
中、Mは1種以上の遷移金属、好ましくはMnを表し、1.10>x>0.05である。
)を含んだ活物質が挙げられ、例えばLiCoO2、LiNiO2、LixNiyCo(
1−y)O2(式中、1.10>x>0.05、1>y>0である。)、LiMn2O4
で表される複合酸化物等が挙げられる。
等が挙げられ、好ましくは、アモルファスカーボン、グラファイト、天然黒鉛、MCMB
、ピッチ系炭素繊維、ポリアセンなどの炭素質材料;AxMyOZ(式中、AはLi、M
はCo、Ni、Al、Sn及びMnから選択された少なくとも一種、Oは酸素原子を表し
、x、y、zはそれぞれ1.10≧x≧0.05、4.00≧y≧0.85、5.00≧
z≧1.5の範囲の数である。)で表される複合金属酸化物やその他の金属酸化物などが
挙げられる。
ッチェンブラック、活性炭等の導電性カーボン;天然黒鉛、熱膨張黒鉛、鱗状黒鉛、膨張
黒鉛等の黒鉛系導電材;気相成長炭素繊維等の炭素繊維;アルミニウム、ニッケル、銅、
銀、金、白金等の金属微粒子あるいは金属繊維;酸化ルテニウムあるいは酸化チタン等の
導電性金属酸化物;ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポ
リアセン等の導電性高分子が挙げられる。
少量で効果的に導電性が向上する点で、カーボンブラック、アセチレンブラック及びケ
ッチェンブラックが好ましい。
導電材の含有量は、電極活物質100質量部に対し、例えば、0〜50質量部であるこ
とが好ましく、0〜30質量部であることがより好ましい。
、アルミニウム合金又はステンレス等の金属、例えば、炭素素材又は活性炭繊維に、ニッ
ケル、アルミニウム、亜鉛、銅、スズ、鉛又はこれらの合金をプラズマ溶射又はアーク溶
射することによって形成されたもの、例えば、ゴム又はスチレン−エチレン−ブチレン−
スチレン共重合体(SEBS)など樹脂に導電材を分散させた導電性フィルムなどが挙げ
られる。
集電体の形状としては、例えば、箔、平板状、メッシュ状、ネット状、ラス状、パンチ
ング状若しくはエンボス状であるもの又はこれらを組み合わせたもの(例えば、メッシュ
状平板など)等が挙げられる。
集電体表面にエッチング処理により凹凸を形成させてもよい。
本発明の組成物を塗布する場合、セパレータ又は電極の表面の全面に略均一に塗布(以下「連続塗布」と記載することがある)してもよいし、セパレータ又は電極の表面の一部に塗布(以下「不連続塗布」と記載することがある)してもよい。
本発明の組成物をセパレータ又は電極に塗布する方法としては、例えばスロットダイコート法、ドクターブレード法、ディップ法、リバースロール法、ダイレクトロール法、グラビア法、キスコート法、エクストルージョン法、ビード法、カーテンコート法、ドット法、ポーラスコート法、スロットコート法、スプレー法、スパイラルスプレー法、サミットスプレー法、浸漬、ハケ塗り等が挙げられる。好ましくはドクターブレード法、グラビア法、キスコート法、カーテンコート法、ドット法、ポーラスコート法、スロットコート法、スプレー法、スパイラルスプレー法、サミットスプレー法であり、より好ましくはドクターブレード法、グラビア法、キスコート法、ポーラスコート法、スプレー法、スパイラルスプレー法又はサミットスプレー法であり、さらに好ましくはドクターブレード法、グラビア法又はスプレー法である。これらの方法のうち、連続塗布はいずれの方法でも可能である。不連続塗布を行う方法としては、例えば、グラビア法、カーテンコート法、ド
ット法、ポーラスコート法、スプレー法、スパイラルスプレー法、サミットスプレー法等
が挙げられる。
得られる積層体は、さらに乾燥させることが好ましい。本発明において「乾燥」とは、
上記塗布により得られた積層体の接着層から有機溶剤及び水を除去することを表す。かか
る乾燥方法は特に制限されず、例えば、温風、熱風、低湿風による乾燥;真空乾燥;赤外
線、遠赤外線や電子線等の照射による乾燥が挙げられる。乾燥温度は、30〜200℃が
好ましく、40〜100℃がより好ましい。
〜20μmであることがより好ましく、0.005〜10μmであることがさらに好まし
い。
また、乾燥後の接着層の被覆率は、5〜100%であることが好ましい。接着層の被覆
率とは、セパレータ又は電極の塗布面全体の面積に対する、接着層の面積の割合であり、
例えば、マイクロスコープを用いて、接着層を1〜1000倍の視野で観察することによ
り、求めることができる。
連続塗布で得られる積層体の場合、乾燥後の接着層の被覆率は、30〜100%である
ことが好ましく、50〜100%であることがより好ましく、70〜100%であること
がさらに好ましい。
不連続塗布で得られる積層体の場合、乾燥後の接着層の被覆率は、5〜80%であるこ
とが好ましく、10〜70%であることがより好ましく、10〜60%であることがさら
に好ましい。
膜厚及び塗布面積が上記の範囲内であると、得られる二次電池の内部抵抗を大幅には上
昇させない傾向にあるため、好ましい。
本明細書において「二次電池用部材」とは、本発明の組成物により電極とセパレータと
が接着された部材を表し、電極と接着層とセパレータとからなる。
かかる二次電池用部材は、例えば図2のように負極及びセパレータのみを接着させた部
材であってもよいし、正極及びセパレータのみを接着させた部材(図示せず)であっても
よいし、図3のように負極−セパレータ−正極−セパレータの順でそれぞれ接着し、これ
が複数回繰り返された部材(ただし、2つの最表面は負極及び正極である。)であっても
よい。
含む。
(a)本発明の組成物を二次電池用セパレータに塗布して接着層と二次電池用セパレータ
とからなる積層体を得る工程
(b)上記(a)で得られた積層体を乾燥させる工程
(c)上記(b)で乾燥された積層体の接着層と二次電池用電極とを圧着させる工程
’)を含む。
(a’)本発明の組成物を二次電池用電極に塗布して接着層と二次電池用電極とからなる
積層体を得る工程
(b’)上記(a’)で得られた積層体を乾燥させる工程
(c’)上記(b’)で乾燥された積層体の接着層と二次電池用セパレータとを圧着させ
る工程
圧着時の温度は25℃以上が好ましく、より好ましくは30℃〜200℃である。
電極とセパレータとの接着方法は、上記(a)〜(c)の全ての工程又は上記(a’)〜(c’)の全ての工程を含む。
電極とセパレータとを接着させるための本発明の組成物の使用は、上記(a)〜(c)の全ての工程又は上記(a’)〜(c’)の全ての工程を実施することにより行われる。
本発明の製造方法により得られる二次電池用部材と電解液とを有する二次電池のうち、代表的なものとしてリチウムイオン二次電池について以下に説明する。リチウムイオン二次電池は、正極及び負極の両極においてリチウムの酸化・還元が行われ、電気エネルギーを貯蔵、放出する電池である。
リチウムイオン二次電池に用いられる電解液としては、例えばリチウム塩を有機溶媒に溶解させた非水電解液などが挙げられる。リチウム塩としては、LiClO4、LiPF6、LiAsF6、LiSbF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(SO2CF3)2、LiC(SO2CF3)3、Li2B10Cl10、低級脂肪族カルボン酸リチウム塩、LiAlCl4などのうち1種または2種以上の混合物が挙げられる。
これらの中でも、リチウム塩としては、フッ素を含むリチウム塩が好ましく、LiPF6、LiAsF6、LiSbF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、およびLiC(CF3SO2)3からなる群から選ばれる少なくとも1種を含むものがより好ましい。
スチレン−1,3−ブタジエン共重合体(Tg;7℃、粒径;0.2μm)2質量部、
イソプロピルアルコール20質量部及び水78質量部を加えて混合した。得られた混合物
を自転・公転ミキサー「あわとり練太郎」(株式会社シンキー製;登録商標)で室温下、
2000rpm、30秒攪拌・混合して組成物を得た。
得られた組成物を、厚さ16μm、空隙率51%の多孔質ポリエチレン上に、ハンドタ
イプ型スプレーを用いたスプレー法により不連続塗布し、得られた塗布物である積層体を
65℃で5分間乾燥させて、接着樹脂を含む接着層と二次電池用多孔質セパレータとの積
層体を得た。デジタルマイクロスコープ(KEYENCE株式会社製、VHX−500F
)を用いて、該積層体の接着層を200倍の倍率で計測したところ、接着層の被覆率は2
1%であった。ここで、接着層の被覆率とは、セパレータの塗布面全体の面積に対する接
着樹脂が付着している面積の割合をいう。
スチレン−1,3−ブタジエン共重合体(Tg;−15℃、粒径;0.2μm)1質量
部、イソプロピルアルコール20質量部、1−ブタノール10質量部及び水69質量部を
加えて混合した。得られた混合物を自転・公転ミキサー「あわとり練太郎」(株式会社シ
ンキー製;登録商標)で室温下、2000rpm、30秒攪拌・混合して組成物を得た。
得られた組成物を、厚さ16μm、空隙率51%の多孔質ポリエチレン上に、ドクター
ブレード法により連続塗布し、得られた塗布物である積層体を65℃で5分間乾燥させて
、接着樹脂を含む接着層と二次電池用多孔質セパレータとの積層体を得た。実施例1と同
様にして積層体の接着層を計測したところ、接着層の被覆率は100%であった。
スチレン−1,3−ブタジエン共重合体(Tg;−15℃、粒径;0.2μm)1質量
部、イソプロピルアルコール20質量部、1−ブタノール10質量部及び水69質量部を
加えて混合した。得られた混合物を自転・公転ミキサー「あわとり練太郎」(株式会社シ
ンキー製;登録商標)で室温下、2000rpm、30秒攪拌・混合して組成物を得た。
得られた組成物を、厚さ19μm、空隙率54%の多孔質ポリエチレン上に、グラビア
コーターによって連続塗布し、得られた塗布物である積層体を65℃で5分間乾燥させて
、接着樹脂を含む接着層と二次電池用多孔質セパレータとの積層体を得た。
得られた積層体と、実施例の積層体に使用したものと同じセパレータのみ(比較例1)
とを用い、JIS P8117に準拠して、それぞれの透気抵抗度を測定した。結果を表
1及び2に示す。
実施例1で使用したセパレータ(厚さ16μm、空隙率51%の多孔質ポリエチレン)
を比較例1とする。
実施例3で使用したセパレータ(厚さ19μm、空隙率54%の多孔質ポリエチレン)
を比較例2とする。
実施例1で得た積層体の接着層と、短冊状に切断した負極〔黒鉛/ポリフッ化ビニリデン(質量比100/7.5)を銅箔に塗布することにより製造された市販の負極〕とを、60℃で5分間、真空圧着することにより、セパレータと負極とが接着層を介して接着された状態の二次電池用部材を得た。
実施例2で得た積層体の接着層と、短冊状に切断した負極〔黒鉛/スチレン−1,3−ブタジエン共重合体/カルボキシメチルセルロースナトリウム(質量比100/1.5/1)を銅箔に塗布することにより製造された市販の負極〕とを、60℃で5分間、真空圧着することにより、セパレータと負極とが接着層を介して接着された状態の二次電池用部材を得た。
実施例2で得た積層体の接着層と、短冊状に切断した正極〔LiNi0.3Co0.3Mn0.3O2/カーボンブラック/ポリフッ化ビニリデン(質量比93/4/3)をアルミニウム箔に塗布することにより製造された市販の正極〕とを、ロールタイプラミネーター(フジプラ株式会社製、フジラミパッカー LPP6512)を用いて、70℃で4往復熱圧着することにより、セパレータと負極とが接着層を介して接着された二次電池用部材を得た。
実施例3で得た積層体の接着層と、短冊状に切断した負極〔黒鉛/スチレン−1,3−ブタジエン共重合体/カルボキシメチルセルロースナトリウム(質量比100/1.5/1)を銅箔に塗布することにより製造された市販の負極〕とを、ロールタイプラミネーター(フジプラ株式会社製、フジラミパッカー LPP6512)を用いて、70℃で4往復熱圧着することにより、セパレータと負極とが接着層を介して接着された二次電池用部材を得た。
厚さ16μm、空隙率51%の多孔質ポリエチレンと、短冊状に切断した負極〔黒鉛/
ポリフッ化ビニリデン(質量比100/7.5)を銅箔に塗布することにより製造された
市販の負極〕とを、60℃で5分間、真空圧着することにより、二次電池用部材を得た。
厚さ16μm、空隙率51%の多孔質ポリエチレンと、短冊状に切断した負極〔黒鉛/
スチレン−1,3−ブタジエン共重合体/カルボキシメチルセルロースナトリウム(質量
比100/1.5/1)を銅箔に塗布することにより製造された市販の負極〕とを、60
℃で5分間、真空圧着することにより、二次電池用部材を得た。
厚さ16μm、空隙率51%の多孔質ポリエチレンと、短冊状に切断した正極〔LiN
i0.3Co0.3Mn0.3O2/カーボンブラック/ポリフッ化ビニリデン(質量比
93/4/3)をアルミニウム箔に塗布することにより製造された市販の正極〕とを、ロ
ールタイプラミネーター(フジプラ株式会社製、フジラミパッカー LPP6512)を
用いて、70℃で4往復熱圧着することにより、セパレータと負極とが接着層を介して接
着された二次電池用部材を得た。
厚さ19μm、空隙率54%の多孔質ポリエチレンと、短冊状に切断した負極〔黒鉛/
スチレン−1,3−ブタジエン共重合体/カルボキシメチルセルロースナトリウム(質量
比100/1.5/1)を銅箔に塗布することにより製造された市販の負極〕とを、70
℃で4往復熱圧着することにより、セパレータと負極とが接着層を介して接着された二次
電池用部材を得た。
得られた二次電池用部材の電極側と、ガラスエポキシ樹脂板とを両面接着テープで貼り
付け、剥離強度測定器に固定し、小型卓上試験機(島津製、EZ Test EZ−L)
を用いて厚み方向に剥離させて、二次電池用部材に含まれる電極とセパレータとを剥離さ
せるのに要する力の大きさを測定した。そのときの力の大きさを上記製造したセパレータ
の幅(2cm)で除した値を剥離強度(N/m)とした。結果を表3に示す。
てる時の作業性は向上すると言える。
実施例1で用いた組成物の塗布を、グラビアコーターによって連続塗布する以外は実施例1と同様の操作を行を行うことにより、二次電池用多孔質セパレータと接着層との積層体を得る。
得られた積層体に、実施例3と同様の操作を行うことにより、セパレータと負極とが接着層を介して接着された状態の二次電池用部材を得る。
実施例1で得られた組成物を、短冊状に切断した負極〔黒鉛/ポリフッ化ビニリデン(質量比100/7.5)を銅箔に塗布することにより製造された市販の負極〕上に、ハンドタイプ型スプレーを用いて、スプレー法により不連続塗布する。得られる積層体を乾燥させて、接着層と負極とからなる積層体を得る。
実施例8で得られる積層体の接着層と、厚さ16μm、空隙率51%の多孔質ポリエチレンとを、真空圧着させて、部材を得る。得られる部材は剥離強度が良好である。
実施例2で得られた組成物を、短冊状に切断した負極〔黒鉛/スチレン−1,3−ブタジエン共重合体/カルボキシメチルセルロースナトリウム(質量比100/1.5/1)を銅箔に塗布することにより製造された市販の負極〕上に、ドクターブレード法により連続塗布する。得られる積層体を乾燥させて、接着層と負極とからなる積層体を得る。
実施例10で得られる積層体の接着層と、厚さ16μm、空隙率51%の多孔質ポリエチレンとを、真空圧着させて、部材を得る。得られる部材は剥離強度が良好である。
実施例4で得た二次電池用部材を真空乾燥し、負極とセパレータとを含む二次電池用部材を得る。CR2032型(IEC/JIS規格)のコインセルに、該二次電池用部材と、正極としてリチウム箔と、電解液として濃度1.0モル/リットルのLiPF6/エチレンカーボネート及びジエチルカーボネートの混合溶媒とを用いて2極式セルを組み立てる。
実施例4で得た二次電池用部材に替えて、実施例5で得た二次電池用部材を用いる以外は、参考例1と同様にして2極式セルを組み立てる。
b:接着層
c:セパレータ
d:正極
Claims (15)
- 二次電池用セパレータと二次電池用電極とを接着させるための二次電池用接着樹脂組成物であって、
芳香族ビニルモノマーに由来する構造単位を有し、かつ、ガラス転移温度が25℃以下である接着樹脂を含む組成物。 - 芳香族ビニルモノマーに由来する構造単位が、スチレンに由来する構造単位である請求項1記載の組成物。
- 接着樹脂が、スチレン−1,3−ブタジエン共重合体である請求項1又は2記載の組成物。
- さらに、有機溶剤及び水を含む請求項1〜3のいずれか記載の組成物。
- 接着樹脂の含有量が、組成物100質量部に対して0.001〜30質量部である請求項1〜4のいずれか記載の組成物。
- 有機溶剤の含有量が、水100質量部に対して0.01〜100質量部である請求項4又は5記載の組成物。
- 有機溶剤が、アルコールである請求項4〜6のいずれか記載の組成物。
- アルコールが、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、1−ブタノール、2−ブタノール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール及びブタンジオールからなる群から選ばれる少なくとも1種のアルコールである請求項7記載の組成物。
- 請求項1〜8のいずれか記載の組成物を、二次電池用セパレータ又は二次電池用電極に塗布する工程を含む積層体の製造方法。
- ドクターブレード法、グラビア法又はスプレー法により塗布する請求項9記載の積層体の製造方法。
- 下記(a)、(b)及び(c)を含む二次電池用部材の製造方法。
(a)請求項1〜8のいずれか記載の組成物を二次電池用セパレータに塗布して接着層と二次電池用セパレータとからなる積層体を得る工程
(b)上記(a)で得られた積層体を乾燥させる工程
(c)上記(b)で乾燥された積層体の接着層と二次電池用電極とを圧着させる工程 - 下記(a’)、(b’)及び(c’)を含む二次電池用部材の製造方法。
(a’)請求項1〜8のいずれか記載の組成物を二次電池用電極に塗布して接着層と二次電池用電極とからなる積層体を得る工程
(b’)上記(a’)で得られた積層体の接着層を乾燥させる工程
(c’)上記(b’)で乾燥された積層体の接着層と二次電池用セパレータとを圧着させる工程 - 請求項1〜8のいずれか記載の組成物を含む接着層。
- 請求項13記載の接着層と、二次電池用セパレータ又は二次電池用電極とを含む積層体。
- 二次電池用セパレータと、請求項13記載の接着層と、二次電池用電極とが、この順に
積層されてなる二次電池用部材。
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