JP2018198196A - 樹脂集電体、リチウムイオン電池用電極、及び、リチウムイオン電池 - Google Patents

樹脂集電体、リチウムイオン電池用電極、及び、リチウムイオン電池 Download PDF

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Abstract

【課題】 貫通抵抗値の低い樹脂集電体を提供すること。【解決手段】 ポリオレフィンとニッケル粒子とを含む導電性樹脂組成物からなる樹脂集電体であって、温度180℃、荷重2.16kgの条件下でJIS K7210−1:2014に記載の方法で測定される上記導電性樹脂組成物のメルトマスフローレートが70〜200g/10minであることを特徴とする樹脂集電体。【選択図】 なし

Description

本発明は、樹脂集電体、リチウムイオン電池用電極、及び、リチウムイオン電池に関する。
近年、環境保護のため、二酸化炭素排出量の低減が切に望まれている。自動車業界では、電気自動車(EV)やハイブリッド電気自動車(HEV)の導入による二酸化炭素排出量の低減に期待が集まっており、これらの実用化の鍵を握るモータ駆動用二次電池の開発が鋭意行われている。二次電池としては、高エネルギー密度、高出力密度が達成できるリチウムイオン電池に注目が集まっている。
リチウムイオン電池は、一般に、バインダを用いて正極または負極活物質等を正極用または負極用集電体にそれぞれ塗布して電極を構成している。また、双極型の電池の場合には、集電体の一方の面にバインダを用いて正極活物質等を塗布して正極層を、反対側の面にバインダを用いて負極活物質等を塗布して負極層を有する双極型電極を構成している。
このようなリチウムイオン電池においては、従来、集電体として金属箔(金属集電箔)が用いられてきた。近年、金属箔に代わって導電性材料が添加された樹脂から構成される、いわゆる樹脂集電体が提案されている。このような樹脂集電体は、金属集電箔と比較して軽量であり、電池の単位重量あたりの出力向上が期待される。
例えば、特許文献1には、簡易な工程で作成することが可能で、充放電特性および面内抵抗値を高く維持した双極型リチウム二次電池用樹脂集電体として、特定の粒子径を有する導電性粒子を含む導電剤と樹脂バインダとを含有し、特定の厚さを有する樹脂集電体が開示されている。
特開2012−150896号公報
しかし、抵抗値、特に貫通抵抗値(厚さ方向の抵抗値)の低い樹脂集電体を得るためには、未だ改善の余地があると言える。
本発明は、貫通抵抗値の低い樹脂集電体を提供することを目的とする。本発明はまた、上記樹脂集電体を用いたリチウムイオン電池用電極、及び、リチウムイオン電池を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、ポリオレフィンとニッケル粒子とを含む導電性樹脂組成物からなる樹脂集電体であって、温度180℃、荷重2.16kgの条件下でJIS K7210−1:2014に記載の方法で測定される上記導電性樹脂組成物のメルトマスフローレートが70〜200g/10minであることを特徴とする樹脂集電体;本発明の樹脂集電体と、上記樹脂集電体の表面に形成された活物質層とを備えることを特徴とするリチウムイオン電池用電極;本発明のリチウムイオン電池用電極を備えることを特徴とするリチウムイオン電池である。
本発明によれば、特定のメルトマスフローレートを有する導電性樹脂組成物を用いることにより、樹脂集電体の貫通抵抗値を低くすることができる。
[樹脂集電体]
本発明の樹脂集電体は、ポリオレフィンとニッケル粒子とを含む導電性樹脂組成物からなる。本発明の樹脂集電体は、好ましくはリチウムイオン電池用電極の樹脂集電体である。なお、本発明の樹脂集電体は、負極用樹脂集電体として用いられることが好ましい。
本発明の樹脂集電体においては、温度180℃、荷重2.16kgの条件下でJIS K7210−1:2014に記載の方法で測定される上記導電性樹脂組成物のメルトマスフローレートが70〜200g/10minであることを特徴としている。集電体の貫通抵抗値及び成形性の観点から、上記導電性樹脂組成物のメルトマスフローレートは70〜150g/10minであることが好ましく、70〜120g/10minであることがより好ましい。
メルトマスフローレート(MFRとも記載する)は、溶融状態にある樹脂の流動性を示す指標であり、MFRの値が大きいほど流動性が高い。本発明の樹脂集電体においては、MFRが70〜200g/10minである導電性樹脂組成物を用いることにより、樹脂集電体の貫通抵抗値を低くすることができる。MFRが70g/10minよりも小さいと、導電性樹脂組成物が上手く展開せず、必要な薄さを有する樹脂集電体を得ることができない。一方、MFRが200g/10minを超えると、膜強度等の樹脂物性が必要な値を有する樹脂集電体を得ることができない。MFRが上記の範囲にあることで貫通抵抗値の低い樹脂集電体を得ることができる理由は明らかではないが、ポリオレフィン及びニッケル粒子等の各成分を混練して導電性樹脂組成物を得る際、導電性フィラーであるニッケル粒子が適度に分散され、その結果、導電性フィラーによる導電経路が維持されるためと推定される。
導電性樹脂組成物に含まれるポリオレフィンとしては、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)等が挙げられる。その他、炭素数4〜30のα−オレフィン(1−ブテン、イソブテン、1−ヘキセン、1−デセン及び1−ドデセン等)を必須構成単量体とする重合体等でもよい。これらのポリオレフィンは、1種単独でもよいし、2種以上の混合物であってもよい。
ポリオレフィンの中でも、防湿特性や機械的強度の点で、ポリプロピレンが好ましい。ポリプロピレンとしては、例えば、ホモポリプロピレン、ランダムポリプロピレン、ブロックポリプロピレン、長鎖分岐構造を有するポリプロピレン及び酸変性ポリプロピレン等が挙げられる。ホモポリプロピレンは、プロピレンの単独重合体である。ランダムポリプロピレンは、不規則に導入された少量(好ましくは4.5重量%以下)のエチレン単位を含有する共重合体である。ブロックポリプロピレンは、ホモポリプロピレンの中にエチレンプロピレンゴム(EPR)が分散している組成物であり、ホモポリプロピレンの「海」の中にEPRを含む「島」が浮かぶ「海島構造」を有している。長鎖分岐構造を有するポリプロピレンとしては、特開2001−253910号公報等に記載されたポリプロピレン等が挙げられる。酸変性ポリプロピレンは、カルボキシル基を導入したポリプロピレンであり、無水マレイン酸等の不飽和カルボン酸とポリプロピレンとを有機過酸化物の存在下で反応する等の公知の方法で反応して得ることができる。
上述のように、ポリオレフィンは、2種以上の混合物であってもよく、例えば、2種以上のポリプロピレンの混合物等が挙げられる。中でも、第1のポリプロピレンと第2のポリプロピレンとの混合物として、第1のポリプロピレンがブロックポリプロピレンであり、第2のポリプロピレンがホモポリプロピレン、ランダムポリプロピレン、長鎖分岐構造を有するポリプロピレン及び酸変性ポリプロピレンからなる群より選ばれる少なくとも1種である混合物が好ましい。
第1のポリプロピレンとして、市場から入手できるものとしては、商品名「サンアロマーPM854X」(20g/10min)、「サンアロマーPM671A」(7g/10min)、「サンアロマーPC684S」(7.5g/10min)、「クオリアCM688A」(8g/10min)[サンアロマー(株)製]等が挙げられる。
第2のポリプロピレンとして、市場から入手できるものとしては、商品名「サンアロマーPHA03A」(42g/10min)、「サンアロマーPC630A」(7.5g/10min)、「サンアロマーPM600A」(7g/10min)、「サンアロマーPL500A」(3g/10min)、「サンアロマーPM900A」(30g/10min)[サンアロマー(株)製]、商品名「ウェイマックスMFX3」(8g/10min)[日本ポリプロ(株)製]、商品名「ユーメックス1001」(230g/10min)、「ユーメックスCA620」(100g/10min)[三洋化成工業(株)製]等が挙げられる。
なお、商品名の後の括弧内に記載した値は、そのポリプロピレンのメルトマスフローレート(MFR)である。
ポリオレフィンが上述した第1のポリプロピレンと第2のポリプロピレンとの混合物である場合、第1のポリプロピレンのメルトマスフローレート(MFR1)よりも第2のポリプロピレンのメルトマスフローレート(MFR2)が大きいことが好ましく、第1のポリプロピレンのメルトマスフローレート(MFR1)と第2のポリプロピレンのメルトマスフローレート(MFR2)との差が10g/10minを超えることがより好ましい。MFRの異なる2種以上のポリプロピレンの混合物を用いると、貫通抵抗値が低くなるため好ましい。
なお、第1のポリプロピレンのメルトマスフローレート(MFR1)及び第2のポリプロピレンのメルトマスフローレート(MFR2)とは、温度230℃、荷重2.16kgの条件下でJIS K7210−1:2014に記載の方法でそれぞれ測定される。第1のポリプロピレン又は第2のポリプロピレンが2種以上のポリプロピレンからなる場合、MFR1又はMFR2はそれぞれを構成するポリプロピレンのMFRの加重平均値として計算して得ることができる。
また、ポリオレフィンが上述した第1のポリプロピレンと第2のポリプロピレンとの混合物である場合、第1のポリプロピレンと第2のポリプロピレンとの重量比は、30:70〜50:50であることが好ましく、30:70〜40:60であることがより好ましい。
導電性樹脂組成物に含まれるニッケル粒子は、導電性フィラーとして機能する。ニッケル粒子は導電性を有している一方で、電荷移動媒体として用いられるイオンに関しては伝導性を有していないため、集電体内のイオン透過を抑制することができる。ここで、電荷移動媒体として用いられるイオンとは、例えばリチウムイオン電池であればリチウムイオンである。
導電性樹脂組成物に含まれるニッケル粒子のメジアン径は特に限定されるものではないが、電池の電気特性の観点から、1〜20μmであることが好ましく、また、メジアン径の異なる2種以上のニッケル粒子からなることが好ましい。
なお、メジアン径とは、体積分布に基づくメジアン径であり、レーザー式粒度分布測定装置(LA−920:堀場製作所製)によって測定される。
ニッケル粒子として、市場から入手できるものとしては、商品名「Type123」、「Type255」、「4SP−10」、「HCA−1」[いずれもVale社製]等が挙げられる。
集電体の強度と導電性とのバランスの観点から、導電性樹脂組成物に含まれるポリオレフィンとニッケル粒子との重量比は、ポリオレフィン:ニッケル粒子=25:75〜40:60であることが好ましく、30:70〜35:65であることがより好ましい。
導電性樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない範囲において、ニッケル粒子以外の導電性フィラーが含まれていてもよい。ニッケル粒子以外の導電性フィラーとしては、例えば、銅、鉄、クロム及びこれらの合金(ニッケルとの合金も含む)からなる群より選ばれる少なくとも1種の金属粒子、並びに、アセチレンブラック等の炭素系導電性フィラー等が挙げられる。
導電性樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない範囲において、ニッケル粒子等の導電性フィラー及びポリオレフィンの他に、その他の成分(分散剤、架橋促進剤、架橋剤、着色剤、紫外線吸収剤、可塑剤)等を適宜添加することができる。
本発明の樹脂集電体は、ポリオレフィンとニッケル粒子との重量比が異なる、2層以上の導電性樹脂層からなる樹脂集電体であることが好ましい。本発明の樹脂集電体は前記の導電性樹脂組成物を成形して得られるが、成形時にピンホールが生じた場合にそのままリチウムイオン電池に用いると不具合の原因となる。2層以上の導電性樹脂層からなる樹脂集電体であると、1層の成形時にピンホールが生じた場合でも、他の層でピンホールを塞ぐことができるため好ましい。より薄膜化してもピンホールが生じ難くなるため、3層以上の導電性樹脂層からなる樹脂集電体であることが更に好ましい。本発明の樹脂集電体が3層以上の導電性樹脂層からなる場合、全ての導電性樹脂層においてポリオレフィンとニッケル粒子との重量比が異なる必要はなく、ポリオレフィンとニッケル粒子との重量比が同じ導電性樹脂層が含まれていてもよい。
本発明の樹脂集電体の厚さは特に限定されないが、5〜400μmであることが好ましい。樹脂集電体が2層以上の導電性樹脂層からなる場合は、各々の導電性樹脂層の厚さが90μm以下であることが好ましい。
[樹脂集電体の製造方法]
本発明の樹脂集電体は、好ましくは、以下の方法で製造することができる。
まず、ポリオレフィンとニッケル粒子、及び、必要に応じてその他の成分を混合することにより、導電性樹脂組成物を得る。混合の方法としては、導電性フィラーのマスターバッチを得てからさらにポリオレフィンと混合する方法、ポリオレフィン、導電性フィラー、及び、必要に応じてその他の成分のマスターバッチを用いる方法、及び、全ての原料を一括して混合する方法等があり、その混合にはペレット状又は粉体状の成分を適切な公知の混合機、例えばニーダー、インターナルミキサー、バンバリーミキサー及びロール等を用いることができる。
溶融混練時の各成分の添加順序には特に限定はない。得られた混合物は、さらにペレタイザーなどを用いてペレット化又は粉末化してもよい。
得られた導電性樹脂組成物をフィルム状に成形等することにより、本発明の樹脂集電体が得られる。フィルム状に成形する方法としては、Tダイ法、インフレーション法及びカレンダー法等の公知のフィルム成形法が挙げられる。なお、本発明の樹脂集電体は、フィルム成形以外の成形方法によっても得ることができる。
[リチウムイオン電池用電極]
本発明のリチウムイオン電池用電極は、上述した本発明の樹脂集電体と、樹脂集電体の表面に形成された活物質層とを備えることを特徴とする。
本発明の樹脂集電体は、負極用樹脂集電体として用いられることが好ましい。本発明の樹脂集電体を負極用樹脂集電体として用いる場合、本発明のリチウムイオン電池用電極は、上述した本発明の樹脂集電体と、樹脂集電体の表面に形成された負極活物質層とを備える。負極活物質層は、負極活物質とともに、必要に応じてバインダ、導電助剤等の添加剤を含む。
[リチウムイオン電池]
本発明のリチウムイオン電池は、本発明のリチウムイオン電池用電極を備えることを特徴とする。
例えば、本発明の樹脂集電体が負極用樹脂集電体として用いられる場合、すなわち、本発明のリチウムイオン電池用電極が上述した本発明の樹脂集電体と、樹脂集電体の表面に形成された負極活物質層とを備える場合、本発明のリチウムイオン電池は、さらに、正極用集電体と、正極用集電体の表面に形成された正極活物質層と、電解液と、セパレータとを備える。正極活物質層は、正極活物質とともに、必要に応じてバインダ、導電助剤等の添加剤を含む。本発明のリチウムイオン電池において、負極活物質、正極活物質、電解液、セパレータ等の材料としては、公知の材料を使用することができる。正極活物質及び負極活物質は、アクリル系樹脂等の樹脂で被覆された被覆活物質であってもよい。正極用集電体は、金属集電箔であってもよいし、樹脂集電体であってもよい。
以下、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明の主旨を逸脱しない限り本発明は実施例に限定されるものではない。なお、特記しない限り、部は重量部、%は重量%を意味する。
<実施例1>
2軸押出機にて、第1のポリプロピレン[商品名「サンアロマーPM854X」、サンアロマー(株)製]、第2のポリプロピレン[商品名「ユーメックスCA620」、三洋化成工業(株)製]、ニッケル粒子1[商品名「Type255」、Vale社製、メジアン径:20μm]を180℃、100rpm、滞留時間5分の条件で溶融混練して導電性樹脂組成物(Z−1)を得た。表1には、第1のポリプロピレンと第2のポリプロピレンとの重量比を示している。また、ポリオレフィンとニッケル粒子との重量比は、ポリオレフィン:ニッケル粒子=30:70である。
得られた導電性樹脂組成物(Z−1)をTダイから押し出し、熱プレス機により圧延することで、膜厚200μmの樹脂集電体(X−1)を得た。
<実施例2〜5>
表1に示す第1のポリプロピレン及び第2のポリプロピレンを用いたことを除いて、実施例1と同様の方法により導電性樹脂組成物(Z−2)〜(Z−5)を得た。
得られた導電性樹脂組成物(Z−2)〜(Z−5)をTダイから押し出し、熱プレス機により圧延することで、表2に示す膜厚の樹脂集電体(X−2)〜(X−5)を得た。
<実施例6>
表1に示す第1のポリプロピレン及び第2のポリプロピレンを用い、ニッケル粒子2[商品名「4SP−10」:商品名「HCA−1」=29:71(重量比)、いずれもVale社製]を用いたことを除いて、実施例1と同様の方法により導電性樹脂組成物(Z−6)を得た。ポリオレフィンとニッケル粒子との重量比は、ポリオレフィン:ニッケル粒子=39:61である。
得られた導電性樹脂組成物(Z−6)をTダイから押し出し、熱プレス機により圧延することで、膜厚160μmの樹脂集電体(X−6)を得た。
<実施例7>
表1に示す第1のポリプロピレン及び第2のポリプロピレンを用い、ニッケル粒子3[商品名「4SP−10」:商品名「Type123」=33:67(重量比)、いずれもVale社製]を用いたことを除いて、実施例1と同様の方法により導電性樹脂組成物(Z−7)を得た。ポリオレフィンとニッケル粒子との重量比は、ポリオレフィン:ニッケル粒子=40:60である。
得られた導電性樹脂組成物(Z−7)をTダイから押し出し、熱プレス機により圧延することで、膜厚180μmの樹脂集電体(X−7)を得た。
<実施例8>
表1に示す実施例5のポリプロピレンを用いて、実施例1と同様の方法により導電性樹脂組成物(Z−8)を得た。ポリオレフィンとニッケル粒子との重量比は、ポリオレフィン:ニッケル粒子=35:65である。
得られた導電性樹脂組成物(Z−8)をTダイから押し出し、熱プレス機により圧延することで、膜厚80μmの樹脂集電体(X−8)を得た。
<実施例9>
実施例5で得られた導電性樹脂組成物(Z−5)をTダイから押し出し、熱プレス機により圧延することで、膜厚50μmの第1の導電性樹脂層(X−9−1)を得た。同様にして、実施例6で得られた導電性樹脂組成物(Z−6)から膜厚80μmの第2の導電性樹脂層(X−9−2)を得た。第1の導電性樹脂層(X−9−1)、第2の導電性樹脂層(X−9−2)の順に重ねて、熱プレス機で接着して膜厚130μmの樹脂集電体(X−9)を得た。
<実施例10>
実施例5で得られた導電性樹脂組成物(Z−5)をTダイから押し出し、熱プレス機により圧延することで、膜厚40μmの第1の導電性樹脂層(X−10−1)を得た。同様にして、実施例8で得られた導電性樹脂組成物(Z−8)から膜厚30μmの第2の導電性樹脂層(X−10−2)を、実施例6で得られた導電性樹脂組成物(Z−6)から膜厚50μmの第3の導電性樹脂層(X−10−3)を得た。第1の導電性樹脂層(X−10−1)、第2の導電性樹脂層(X−10−2)、第3の導電性樹脂層(X−10−3)の順に重ねて、熱プレス機で接着して膜厚120μmの樹脂集電体(X−10)を得た。
<実施例11>
実施例5で得られた導電性樹脂組成物(Z−5)をTダイから押し出し、熱プレス機により圧延することで、膜厚35μmの第1の導電性樹脂層(X−11−1)を得た。同様にして、実施例6で得られた導電性樹脂組成物(Z−6)から膜厚50μmの第2の導電性樹脂層(X−11−2)を得た。第1の導電性樹脂層(X−11−1)、第2の導電性樹脂層(X−11−2)、第1の導電性樹脂層(X−11−1)の順に重ねて、熱プレス機で接着して膜厚120μmの樹脂集電体(X−11)を得た。
<実施例12>
実施例5で得られた導電性樹脂組成物(Z−5)をTダイから押し出し、熱プレス機により圧延することで、膜厚50μmの第1の導電性樹脂層(X−12−1)を得た。第1の導電性樹脂層(X−12−1)を2枚重ねて、熱プレス機で接着して膜厚100μmの樹脂集電体(X−12)を得た。
<比較例1〜3>
表1に示す第1のポリプロピレン及び第2のポリプロピレンを用いたことを除いて、実施例1と同様の方法により導電性樹脂組成物(Z´−1)〜(Z´−3)を得た。
得られた導電性樹脂組成物(Z´−1)〜(Z´−3)をTダイから押し出し、熱プレス機により圧延することで、表2に示す膜厚の樹脂集電体(X´−1)〜(X´−3)を得た。
<比較例4>
表1に示す第1のポリプロピレン及び第2のポリプロピレンを用いたことを除いて、実施例1と同様の方法により導電性樹脂組成物(Z´−4)を得た。得られた導電性樹脂組成物(Z´−4)は流動性が高いため、フィルム状に製膜することが困難であり、樹脂集電体(X´−4)を得ることができなかった。
<比較例5>
表1に示す第1のポリプロピレン及び第2のポリプロピレンを用い、ニッケル粒子2を用いたことを除いて、実施例1と同様の方法により導電性樹脂組成物(Z´−5)を得た。ポリオレフィンとニッケル粒子との重量比は、ポリオレフィン:ニッケル粒子=39:61である。得られた導電性樹脂組成物(Z´−5)は流動性が高いため、フィルム状に製膜することが困難であり、樹脂集電体(X´−5)を得ることができなかった。
<比較例6>
表1に示す第1のポリプロピレン及び第2のポリプロピレンを用い、ニッケル粒子3を用いたことを除いて、実施例1と同様の方法により導電性樹脂組成物(Z´−6)を得た。ポリオレフィンとニッケル粒子との重量比は、ポリオレフィン:ニッケル粒子=40:60である。得られた導電性樹脂組成物(Z´−6)は流動性が高いため、フィルム状に製膜することが困難であり、樹脂集電体(X´−6)を得ることができなかった。
表1中、第1のポリプロピレン及び第2のポリプロピレンとして下記を用いた。
なお、表中に記載した第1のポリプロピレン及び第2のポリプロピレンのMFRの値は、温度230℃、荷重2.16kgの条件下でJIS K7210−1:2014に記載の方法で測定される値である。また、表1には、第1のポリプロピレンのメルトマスフローレート(MFR1)と前記第2のポリプロピレンのメルトマスフローレート(MFR2)との差であるMFR2−MFR1の値も示している。
<実施例1>
ブロックポリプロピレン[商品名「サンアロマーPM854X」、サンアロマー(株)製]
酸変性ポリプロピレン[商品名「ユーメックスCA620」、三洋化成工業(株)製]
<実施例2>
ブロックポリプロピレン[商品名「サンアロマーPM854X」、サンアロマー(株)製]
長鎖分岐構造を有するポリプロピレン[商品名「ウェイマックスMFX3」、日本ポリプロ(株)製]
酸変性ポリプロピレン[商品名「ユーメックス1001」、三洋化成工業(株)製]
<実施例3>
ブロックポリプロピレン[商品名「サンアロマーPM854X」、サンアロマー(株)製]
ホモポリプロピレン[商品名「サンアロマーPHA03A」、サンアロマー(株)製]
酸変性ポリプロピレン[商品名「ユーメックス1001」、三洋化成工業(株)製]
<実施例4>
ブロックポリプロピレン[商品名「サンアロマーPM854X」、サンアロマー(株)製]
酸変性ポリプロピレン[商品名「ユーメックス1001」、三洋化成工業(株)製]
<実施例5>
ブロックポリプロピレン[商品名「サンアロマーPC684S」、サンアロマー(株)製]
ホモポリプロピレン[商品名「サンアロマーPHA03A」、サンアロマー(株)製]
酸変性ポリプロピレン[商品名「ユーメックス1001」、三洋化成工業(株)製]
<実施例6>
ブロックポリプロピレン[商品名「サンアロマーPM854X」、サンアロマー(株)製]
酸変性ポリプロピレン[商品名「ユーメックス1001」、三洋化成工業(株)製]
<実施例7>
ブロックポリプロピレン[商品名「サンアロマーPM854X」、サンアロマー(株)製]
酸変性ポリプロピレン[商品名「ユーメックス1001」、三洋化成工業(株)製]
<比較例1>
ブロックポリプロピレン[商品名「サンアロマーPM854X」、サンアロマー(株)製]
ホモポリプロピレン[商品名「サンアロマーPHA03A」、サンアロマー(株)製]
<比較例2>
ホモポリプロピレン[商品名「サンアロマーPM900A」、サンアロマー(株)製]
酸変性ポリプロピレン[商品名「ユーメックス1001」、三洋化成工業(株)製]
<比較例3>
ホモポリプロピレン[商品名「サンアロマーPM900A」、サンアロマー(株)製]
酸変性ポリプロピレン[商品名「ユーメックス1001」、三洋化成工業(株)製]
<比較例4>
ブロックポリプロピレン[商品名「サンアロマーPM854X」、サンアロマー(株)製]
酸変性ポリプロピレン[商品名「ユーメックス1001」、三洋化成工業(株)製]
<比較例5>
ブロックポリプロピレン[商品名「サンアロマーPM854X」、サンアロマー(株)製]
酸変性ポリプロピレン[商品名「ユーメックス1001」、三洋化成工業(株)製]
<比較例6>
ブロックポリプロピレン[商品名「サンアロマーPM854X」、サンアロマー(株)製]
酸変性ポリプロピレン[商品名「ユーメックス1001」、三洋化成工業(株)製]
[評価方法]
<導電性樹脂組成物のMFRの測定>
導電性樹脂組成物(Z−1)〜(Z−8)及び(Z´−1)〜(Z´−6)について、温度180℃、荷重2.16kgの条件下でJIS K7210−1:2014に記載の方法によりメルトマスフローレート(MFR)を測定した。
<貫通抵抗値の測定>
樹脂集電体(X−1)〜(X−12)及び(X´−1)〜(X´−3)を3cm×10cm程度の短冊に裁断し、電気抵抗測定器[IMC−0240型、井元製作所(株)製]及び抵抗計[RM3548、HIOKI製]を用いて各樹脂集電体の貫通抵抗値を測定した。
電気抵抗測定器に2.16kgの荷重をかけた状態での樹脂集電体の抵抗値を測定し、2.16kgの荷重をかけてから60秒後の値をその樹脂集電体の抵抗値とした。下記の式に示すように、抵抗測定時の冶具の接触表面の面積(3.14cm)をかけた値を貫通抵抗値とした。
貫通抵抗値(Ω・cm)=抵抗値(Ω)×3.14(cm
貫通抵抗値が20Ω・cm未満である場合を◎(優)、20Ω・cm以上150Ω・cm未満である場合を○(良)、150Ω・cm以上10000Ω・cm未満である場合を△(可)、10000Ω・cm以上である場合を×(不可)と判定した。
各評価結果を表2及び表3に示す。なお、比較例4〜6については、導電性樹脂組成物をフィルム状に製膜することが困難であったため、×(不可)と判定した。
Figure 2018198196
Figure 2018198196
Figure 2018198196
表2及び表3より、導電性樹脂組成物のMFRが70〜200g/10minである実施例1〜12では、導電性樹脂組成物のMFRが70g/10min未満である比較例1及び2、並びに、導電性樹脂組成物のMFRが200g/10minを超える比較例3と比べて、樹脂集電体の貫通抵抗値が低いことが確認された。また、上述のように、導電性樹脂組成物のMFRが300g/10min以上の比較例4〜6では、導電性樹脂組成物をフィルム状に製膜することが困難であることが確認された。
本発明の樹脂集電体は、特に、携帯電話、パーソナルコンピューター及びハイブリッド自動車、電気自動車用に用いられるリチウムイオン電池用の集電体として有用である。

Claims (11)

  1. ポリオレフィンとニッケル粒子とを含む導電性樹脂組成物からなる樹脂集電体であって、
    温度180℃、荷重2.16kgの条件下でJIS K7210−1:2014に記載の方法で測定される前記導電性樹脂組成物のメルトマスフローレートが70〜200g/10minであることを特徴とする樹脂集電体。
  2. 前記ポリオレフィンが、ポリプロピレンである請求項1に記載の樹脂集電体。
  3. 前記ポリプロピレンが、第1のポリプロピレンと第2のポリプロピレンとの混合物であり、
    前記第1のポリプロピレンは、ブロックポリプロピレンであり、
    前記第2のポリプロピレンは、ホモポリプロピレン、ランダムポリプロピレン、長鎖分岐構造を有するポリプロピレン及び酸変性ポリプロピレンからなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項2に記載の樹脂集電体。
  4. 温度230℃、荷重2.16kgの条件下でJIS K7210−1:2014に記載の方法で測定される前記第1のポリプロピレンのメルトマスフローレート(MFR1)よりも、前記の条件と方法によって測定される前記第2のポリプロピレンのメルトマスフローレート(MFR2)が大きい請求項3に記載の樹脂集電体。
  5. 前記第1のポリプロピレンのメルトマスフローレート(MFR1)と前記第2のポリプロピレンのメルトマスフローレート(MFR2)との差が10g/10minを超える請求項4に記載の樹脂集電体。
  6. 前記ニッケル粒子の体積分布に基づくメジアン径が1〜20μmである請求項1〜5のいずれか1項に記載の樹脂集電体。
  7. 前記ポリオレフィンと前記ニッケル粒子との重量比が、ポリオレフィン:ニッケル粒子=25:75〜40:60である請求項1〜6のいずれか1項に記載の樹脂集電体。
  8. 前記ポリオレフィンと前記ニッケル粒子との重量比が異なる、2層以上の導電性樹脂層からなる請求項1〜7のいずれか1項に記載の樹脂集電体。
  9. 負極用樹脂集電体として用いられる請求項1〜8のいずれか1項に記載の樹脂集電体。
  10. 請求項1〜9のいずれか1項に記載の樹脂集電体と、
    前記樹脂集電体の表面に形成された活物質層とを備えることを特徴とするリチウムイオン電池用電極。
  11. 請求項10に記載のリチウムイオン電池用電極を備えることを特徴とするリチウムイオン電池。
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