JP2017532737A - 2次電池電極のための高固形分ペースト製剤 - Google Patents
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Abstract
Description
[0001]本出願は、全体として参照により本明細書に組み込まれている2014年9月26日出願の米国仮特許出願第62/056.353号の利益を主張する。
[0030]以下で示される実施例は、種々のペースト組成を例示する。しかしながら、本実施形態は、多くの種類の組成で実施してもよく、本開示に従って種々の使用法を有し得ることが明らかとなろう。
[0032]実施形態では、炭素(グラファイト)を含む水系高固形分ペーストの実施例は、前述の図2のプロセスフローを用いて調製され得る。具体的な組成及び物理的特性は、表1で示されている。天然グラファイト(エネルギー等級材料(energy grade material))は、炭素(グラファイト)含有材料の具体的な例である。カルボキシル‐メチル‐セルロース(CMC)MW90,000は、バインダ材料の具体的な例である。Solsperse(登録商標)27000は、ペーストの粘度の微調整に使用される超分散剤の一例である。
[0035]実施形態では、炭素(グラファイト)を含む水系高固形分ペーストのさらなる実施例は、前述の図2のプロセスフローを用いて調製され得る。具体的な組成及び物理的特性は、表2で示されている。天然グラファイト(エネルギー等級材料)は、炭素(グラファイト)含有材料の具体的な例である。ヒドロキシ‐エチル‐セルロースは、バインダ材料の具体的な例である。Solsperse(登録商標)27000は、ペーストの粘度の微調整に使用される超分散剤の一例である。
[0038]実施形態では、炭素(グラファイト)を含む水系高固形分ペーストの別のさらなる実施例は、前述の図2のプロセスフローを用いて調製され得る。具体的な組成及び物理的特性は、表3で示されている。天然グラファイト(エネルギー等級材料)は、炭素(グラファイト)含有材料の具体的な例である。ヒドロキシ‐エチル‐セルロース、CMC(MW90,000)、及びポリ‐メチル−メタクリレート/ポリ‐エチル‐メタクリレートは、バインダ材料の具体的な例である。Lubrizol Ltd.から入手可能である高分子分散剤であるSolsperse(登録商標)27000は、ペーストの粘度の微調整に使用される超分散剤の一例である。
[0041]実施形態では、LiCoO2を含む有機溶媒系高固形分ペーストの実施例は、前述の図3のプロセスフローを用いて調製され得る。具体的な組成及び物理的特性は、表4で示されている。フッ化ポリビニリデン(PVDF)Kynar(登録商標)761は、バインダ材料の一例である。TIMCAL Graphite & Carbon Ltd.から入手可能なSuper P(登録商標)は、導電性カーボンブラック含有材料の一例である。Lubrizol Ltd.から入手可能である高分子分散剤のSolsperse(登録商標)20000は、ペーストの粘度の微調整に使用される超分散剤の一例である。
[0044]実施形態では、LiCoO2を含む有機溶媒系高固形分ペーストのさらなる実施例は、前述の図3のプロセスフローを用いて調製され得る。具体的な組成及び物理的特性は、表5で示されている。フッ化ポリビニリデン(PVDF)Kynar(登録商標)761は、バインダ材料の一例である。TIMCAL Graphite & Carbon Ltd.から入手可能なSuper P(登録商標)は、導電性カーボンブラック含有材料の一例である。Lubrizol Ltd.から入手可能である高分子分散剤のSolsperse(登録商標)20000は、ペーストの粘度の微調整に使用される超分散剤の一例である。
[0047]室温で、ペースト内の固体の有害な分離/沈殿/凝固がない状態で、実施例1から5の高固形分ペーストのうち、実施例1、3、4、及び5は、数週間の貯蔵寿命、潜在的に数か月の貯蔵寿命(例えば、6から9か月)を示し、実施形態では、9から12か月の貯蔵寿命を示し、さらなる実施形態では、12か月を上回る貯蔵寿命を示した。実施例2は、わずか24時間後に沈殿を示し、そのため、使用直前に調製を必要とする。
Claims (15)
- 2次電池電極の製造のための高固形分ペーストであって、
負極活物質及び正極活物質からなる群から選択された活物質と、
バインダと、
溶媒と、
超分散剤と
を備えており、
前記高固形分ペーストが、特定のコーティング工具に対して選択された特定の粘度と、少なくとも前記高固形分ペーストが乾燥するまで、前記高固形分ペーストがコーティング後に堆積形状を維持するような組成とを有しており、
乾燥コーティングの厚みが5ミクロンから300ミクロンの範囲内である、高固形分ペースト。 - 前記活物質が、黒鉛粒子を含む負極活物質である、請求項1に記載の高固形分ペースト。
- 前記バインダが、カルボキシル‐メチル‐セルロース、ヒドロキシ‐エチル‐セルロース、ポリ‐メチル−メタクリレート、及びポリ‐エチル‐メタクリレートのうちの少なくとも1つを含む、請求項2に記載の高固形分ペースト。
- 前記溶媒が水を含む、請求項2に記載の高固形分ペースト。
- 前記高固形分ペーストが、30,000cPから45,000cPの範囲内の粘度と、対応する1.40g/ccから1.43g/ccの密度とを有する、請求項4に記載の高固形分ペースト。
- 前記活物質が、正極活物質である、請求項1に記載の高固形分ペースト。
- 前記高固形分ペーストが、電気化学エネルギー貯蔵デバイス製造用の基板として使用するための正極活物質を含む焼結シートの形成に使用されるように配合されている、請求項6に記載の高固形分ペースト。
- 正極活物質の前記焼結シートが、3ミクロンから260ミクロンの範囲内の厚みを有する、請求項7に記載の高固形分ペースト。
- 正極活物質の前記焼結シートが、10ミクロンから60ミクロンの範囲内の厚みを有する、請求項7に記載の高固形分ペースト。
- 前記溶媒が有機溶媒を含む、請求項6に記載の高固形分ペースト。
- 前記高固形分ペーストが、25,479cPから47,184cPの範囲内の粘度と、対応する2.72g/ccから2.73g/ccの密度とを有する、請求項6に記載の高固形分ペースト。
- 炭素固体をさらに含む、請求項6に記載の高固形分ペースト。
- 2次電池電極の製造のための高固形分ペーストを調製するための方法であって、
負極活物質及び正極活物質からなる群から選択された活物質を提供することと、
前記活物質を濡らして、濡れた活物質を形成することと、
バインダ及び溶媒を提供することと、
前記バインダを前記溶媒と組み合わせて、粘着性のバインダ混合物を形成することと、
低せん断ミキサ内で前記濡れた活物質と前記粘着性のバインダ混合物を組み合わせて、ペーストを形成することと、
超分散剤を提供することと、
前記超分散剤を前記ペーストに添加して、特定の粘度を有する前記高固形分ペーストを形成することと
を含む方法。 - 2次電池電極の製造のための高固形分ペーストを調製するための方法であって、
負極活物質及び正極活物質からなる群から選択された活物質を提供することと、
前記活物質を固相混合して、固体混合物を形成することと、
バインダ及び溶媒を提供することと、
前記固体混合物を前記バインダ及び前記溶媒と組み合わせて、ペーストを形成することと、
超分散剤を提供することと、
前記超分散剤を前記ペーストに添加して、特定の粘度を有する前記高固形分ペーストを形成することと
を含む方法。 - 炭素固体を提供することと、前記炭素固体を前記活物質と固相混合して、前記固体混合物を形成することとをさらに含む、請求項14に記載の方法。
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