JP2019091577A - Carbonic acid gas generating agent and nonaqueous electrolyte storage battery using the same - Google Patents

Carbonic acid gas generating agent and nonaqueous electrolyte storage battery using the same Download PDF

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能久 乾
Yoshihisa Inui
能久 乾
岩崎 秀治
Hideji Iwasaki
秀治 岩崎
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Abstract

To provide a carbonic acid gas generating agent which enables a large amount of generation of carbonic acid gas and enables enhanced safety of a battery, and which can suppress a thermal runaway by rapidly generating a high capacity of carbonic acid gas in the event of overcharge in the case of being used for a nonaqueous electrolyte storage battery.SOLUTION: A carbonic acid gas generating agent comprises a reaction product of a mixture including an amine-based polymer having an amino group in its repeating unit and an alcohol compound, and carbon dioxide.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、炭酸ガス発生剤および前記炭酸ガス発生剤を含んでなる非水電解質蓄電池に関する。   The present invention relates to a non-aqueous electrolyte storage battery comprising a carbon dioxide gas generating agent and the carbon dioxide gas generating agent.

リチウムイオン二次電池などの非水電解質蓄電池は高いエネルギー密度を有しており、携帯機器やノートパソコンなどに広く利用されている。また、近年、二酸化炭素の増加に伴い、地球規模の温暖化防止の観点から電気自動車への関心が高まっており、その電源としても非水電解質蓄電池の利用が進んでいる。   Nonaqueous electrolyte storage batteries such as lithium ion secondary batteries have a high energy density, and are widely used in portable devices, notebook computers, and the like. Further, in recent years, with the increase of carbon dioxide, the interest in electric vehicles is increasing from the viewpoint of global warming prevention, and the use of nonaqueous electrolyte storage batteries is also promoted as a power source.

このように用途拡大が進む中、非水電解質蓄電池の安全性の向上は未だ必要とされており、特に、過熱時および過充電時の安全性が課題となっている。例えば、リチウムイオン二次電池が過充電されると、極材の熱安定性が低下し、電池の安全性低下につながる可能性がある。そのため、従来、非水電解質蓄電池では、冷却措置による過熱対策や過充電に対する対策技術が講じられている。   With the progress of applications in this way, improvement in the safety of non-aqueous electrolyte batteries is still required, and in particular, safety during overheat and overcharge has become an issue. For example, if the lithium ion secondary battery is overcharged, the thermal stability of the electrode material may be reduced, which may lead to a decrease in battery safety. Therefore, conventionally, in non-aqueous electrolyte storage batteries, measures against overheat and overcharge by cooling measures have been taken.

過充電時の安全対策としては、例えば、特許文献1に、非水系電解液中に特定の構造を有する芳香族化合物を添加し、過充電時に発生する水素ガスにより電池内部の圧力安全弁を作動させる技術が開示されている。また、特許文献2には、正極に炭酸リチウムを混合し、過充電時の安定性を高める技術が開示されている。この技術は、具体的には、過充電時に炭酸リチウムが分解して発生する炭酸ガスにより電池の内圧を上昇させ、電流遮断弁を作動させることにより過充電を回避するものである。   As a safety measure at the time of overcharge, for example, in Patent Document 1, an aromatic compound having a specific structure is added to the non-aqueous electrolyte solution, and the pressure relief valve inside the battery is operated by hydrogen gas generated at the time of overcharge. Technology is disclosed. Further, Patent Document 2 discloses a technique of mixing lithium carbonate in a positive electrode to improve the stability during overcharge. Specifically, in this technology, the internal pressure of the battery is raised by carbon dioxide gas generated by decomposition of lithium carbonate during overcharge, and overcharge is avoided by operating the current shutoff valve.

特開2004−349131号公報JP 2004-349131 A 特開2008−277106号公報JP 2008-277106 A

しかしながら、上記特許文献1に開示されるような芳香族化合物を電解液に添加する場合、過充電の安定性を十分に保つには多量の芳香族化合物を添加する必要があり、電池内の電解質濃度を著しく低下させ電池性能そのものが低下するという問題がある。また、炭酸リチウムの反応電位は4.8V〜5.0V vs.Li/Li+と高く、反応の開始が過充電末期になり、炭酸リチウムが分解する前に発熱により電池が暴走する危険性があった。このため、過充電および熱暴走に対する安全性を高めるために、電流遮断弁を速やかに作動させることと、電池性能の両立を図れる技術が必要とされている。   However, when an aromatic compound as disclosed in Patent Document 1 is added to the electrolytic solution, it is necessary to add a large amount of the aromatic compound in order to maintain the stability of the overcharge sufficiently. There is a problem that the concentration is significantly reduced and the battery performance itself is reduced. Also, the reaction potential of lithium carbonate is 4.8 V to 5.0 V vs. It was high as Li / Li +, the reaction started at the end of overcharging, and there was a risk that the battery could run away due to heat generation before lithium carbonate was decomposed. For this reason, in order to improve safety against overcharge and thermal runaway, there is a need for a technology that can simultaneously achieve quick operation of the current shutoff valve and battery performance.

そこで、本発明は、炭酸ガスの高い発生量を実現することができ、非水電解質蓄電池に用いた場合、過充電時に速やかに高容量の炭酸ガスを発生することにより熱暴走を抑制し、電池の安全性を向上させることのできる炭酸ガス発生剤を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention can realize a high generation amount of carbon dioxide gas, and when used for a non-aqueous electrolyte storage battery, suppresses the thermal runaway by generating a high capacity carbon dioxide gas quickly at the time of overcharge, It is an object of the present invention to provide a carbon dioxide gas generating agent capable of improving the safety of

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、本発明に到達した。すなわち本発明は、以下の好適な態様を包含する。
[1]繰り返し単位中にアミノ基を有するアミン系ポリマーとアルコール化合物とを含む混合物と二酸化炭素との反応生成物からなる炭酸ガス発生剤。
[2]炭酸ガス放出温度が60℃以上200℃以下である、前記[1]に記載の炭酸ガス発生剤。
[3]アミン系ポリマーが、ポリエチレンイミン、ポリアリルアミン、ポリアクリルアミド、ポリテトラメチレンイミン、ポリビニルアミン、ジシアンジアミド−ホルマリン縮合物およびジシアンジアミド−アルキレン(ポリアミン)縮合物からなる群から選択される、前記[1]または[2]に記載の炭酸ガス発生剤。
[4]アルコール化合物が、単糖類、少糖類、多糖類、ポリビニルアルコールおよびその誘導体並びにポリフェノールおよびその誘導体からなる群から選択される、前記[1]〜[3]のいずれかに記載の炭酸ガス発生剤。
[5]膜状、フィルム状、シート状、繊維状または粉体状である、前記[1]〜[4]のいずれかに記載の炭酸ガス発生剤。
[6]電解質イオンを吸蔵および放出可能な正極、電解質イオンを吸蔵および放出可能な負極、前記正極と負極の間に配置されたセパレータ、電解液、ならびに前記[1]〜[5]のいずれかに記載の炭酸ガス発生剤を備える非水電解質蓄電池。
[7]炭酸ガス発生剤が正極中に含まれる、前記[6]に記載の非水電解質蓄電池。
The present inventors arrived at the present invention as a result of earnestly examining in order to solve the above-mentioned subject. That is, the present invention includes the following preferred embodiments.
[1] A carbon dioxide gas generating agent comprising a reaction product of carbon dioxide and a mixture containing an amine polymer having an amino group in a repeating unit and an alcohol compound.
[2] The carbon dioxide gas generator according to the above [1], wherein the carbon dioxide gas emission temperature is 60 ° C. or more and 200 ° C. or less.
[3] The amine polymer is selected from the group consisting of polyethyleneimine, polyallylamine, polyacrylamide, polytetramethyleneimine, polyvinylamine, dicyandiamide-formalin condensate and dicyandiamide-alkylene (polyamine) condensate. ] Or the carbon dioxide gas generating agent as described in [2].
[4] The carbon dioxide gas according to any one of the above [1] to [3], wherein the alcohol compound is selected from the group consisting of monosaccharides, oligosaccharides, polysaccharides, polyvinyl alcohol and derivatives thereof and polyphenols and derivatives thereof Generator.
[5] The carbon dioxide gas generating agent according to any one of the above [1] to [4], which is in the form of a film, a film, a sheet, a fiber or a powder.
[6] A positive electrode capable of storing and releasing electrolyte ions, a negative electrode capable of storing and releasing electrolyte ions, a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode, an electrolytic solution, and any one of the above [1] to [5] Nonaqueous electrolyte storage battery provided with the carbon dioxide generating agent as described in-.
[7] The nonaqueous electrolyte storage battery according to the above [6], wherein the carbon dioxide gas generating agent is contained in the positive electrode.

本発明によれば、炭酸ガスの高い発生量を実現することができ、非水電解質蓄電池に用いた場合、過充電時に速やかに高容量の炭酸ガスを発生することにより熱暴走を抑制し、電池の安全性を向上させることのできる炭酸ガス発生剤を提供することができる。   According to the present invention, a high generation amount of carbon dioxide gas can be realized, and when used for a non-aqueous electrolyte storage battery, a high capacity carbon dioxide gas is promptly generated at the time of overcharge, thereby suppressing thermal runaway. It is possible to provide a carbon dioxide gas generating agent capable of improving the safety of

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、本発明の範囲はここで説明する実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲で種々の変更をすることができる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. The scope of the present invention is not limited to the embodiments described herein, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

<炭酸ガス発生剤>
本発明の炭酸ガス発生剤は、繰り返し単位中にアミノ基を有するアミン系ポリマーとアルコール化合物とを含む混合物と二酸化炭素との反応生成物からなる有機系の炭酸ガス発生剤である。本発明の炭酸ガス発生剤は、アミン系ポリマーとアルコール化合物とを含む混合物に二酸化炭素を接触させることにより得られる反応生成物であって、炭酸塩の形態で二酸化炭素を含むものであり、炭酸ガス発生剤の炭酸ガス放出温度下で炭酸ガス(二酸化炭素)を発生させる。本発明の炭酸ガス発生剤は、有機系の炭酸ガス発生剤であるため、無機系の炭酸ガス発生剤と比較してフィルム状や粉体状にしやすいため形態的自由度が大きく、また、万一電極に触れた場合も電極に与える損傷が小さいなどの利点がある。
<CO2 gas generator>
The carbon dioxide gas generating agent of the present invention is an organic carbon dioxide gas generating agent comprising a reaction product of carbon dioxide and a mixture containing an amine polymer having an amino group in a repeating unit and an alcohol compound. The carbon dioxide gas generating agent of the present invention is a reaction product obtained by bringing carbon dioxide into contact with a mixture containing an amine polymer and an alcohol compound, which contains carbon dioxide in the form of a carbonate, Carbon dioxide gas (carbon dioxide) is generated under the carbon dioxide gas discharge temperature of the gas generating agent. Since the carbon dioxide gas generating agent of the present invention is an organic carbon dioxide gas generating agent, it can be easily formed into a film or powder as compared with an inorganic carbon dioxide gas generating agent, and thus has a high degree of morphological freedom. Even when one electrode is touched, there is an advantage such as little damage to the electrode.

本発明において、二酸化炭素と反応させる混合物に含まれるアミン系ポリマーとは、ポリマーの主鎖および/または側鎖に、第1級アミン、第2級アミンまたは第3級アミンとなる窒素原子を少なくとも1つ以上有しているポリマーをいう。本発明において、二酸化炭素と反応させる混合物を構成するアミン系ポリマーは、特に限定されず、従来公知の任意のアミン系ポリマーを用いることができる。本発明の炭酸ガス発生剤を非水電解質蓄電池において用いる場合には、非水電解質蓄電池の電池性能低下を生じ難く、電池内へ容易に設置し得ることから、アルコール化合物との混合物として固体状の混合物を形成し得るものが好ましい。アミン種を選択することにより、得られる炭酸ガス発生剤の放出温度を制御することができる。   In the present invention, the amine-based polymer contained in the mixture to be reacted with carbon dioxide means at least a nitrogen atom to be a primary amine, a secondary amine or a tertiary amine in the main chain and / or side chain of the polymer. It refers to a polymer that has one or more. In the present invention, the amine-based polymer constituting the mixture to be reacted with carbon dioxide is not particularly limited, and any conventionally known amine-based polymer can be used. When the carbon dioxide gas generating agent of the present invention is used in a non-aqueous electrolyte storage battery, the battery performance of the non-aqueous electrolyte storage battery is unlikely to deteriorate and can be easily installed in the battery. Preferred are those that can form a mixture. By selecting an amine species, it is possible to control the release temperature of the resulting carbon dioxide gas generating agent.

そのようなアミン系ポリマーは、モノマーとして、例えば、エチレンイミン、ビニルアミン、アリルアミン、アミノ酸、アニリン、ピロール、メラミン等の第1級アミン、第2級アミン、第3級アミン化合物を用いて合成される合成高分子化合物が挙げられる他、天然由来の高分子化合物、例えば微生物の二次生産物などであってもよい。   Such an amine polymer is synthesized using, for example, ethyleneimine, vinylamine, allylamine, amino acid, primary amine such as aniline, pyrrole or melamine, secondary amine, tertiary amine compound as a monomer Besides synthetic polymer compounds, naturally occurring polymer compounds such as secondary products of microorganisms may also be used.

本発明において、アミン系ポリマーは、繰り返し単位中に第1級アミノ基、第2級アミノ基および第3級アミノ基から選択される少なくとも1種を有するポリマーである。このようなポリマーとしては、1つの繰り返し単位中に第1級アミノ基、第2級アミノ基および第3級アミノ基から選択される少なくとも1種を有するポリマーであってよく、そのような1種以上の繰り返し単位が、ランダム、グラフト、ブロック共重合したポリマーであってもよい。   In the present invention, the amine-based polymer is a polymer having at least one selected from a primary amino group, a secondary amino group and a tertiary amino group in the repeating unit. Such a polymer may be a polymer having at least one selected from a primary amino group, a secondary amino group and a tertiary amino group in one repeating unit, and such one The above repeating unit may be a random, graft or block copolymerized polymer.

本発明において、炭酸ガス発生剤に用いることのできるアミン系ポリマーとしては、具体的には、例えば、ポリエチレンイミン、ポリプロピレンイミン、ポリテトラメチレンイミンなどのアルキレンイミンポリマー、ポリアリルアミン、ポリビニルアミン、ポリアクリルアミド、ジシアンジアミド−ホルマリン縮合物、ジシアンジアミド−アルキレン(ポリアミン)縮合物、ポリアニリン、ポリピロール、メラミン樹脂、変性メラミン樹脂などのアミノ基含有ポリマーが挙げられる。中でも、二酸化炭素との反応により得られる塩の安定性の観点から、ポリエチレンイミン、ポリアリルアミン、ポリアクリルアミド、ポリテトラメチレンイミン、ジシアンジアミド−ホルマリン縮合物、ジシアンジアミド−アルキレン(ポリアミン)縮合物およびポリビニルアミンメラミン樹脂からなる群から選択されるアミン系ポリマーが好ましく、ポリエチレンイミン、ポリアリルアミン、ポリアクリルアミド、ポリテトラメチレンイミン、ジシアンジアミド−ホルマリン縮合物およびジシアンジアミド−アルキレン(ポリアミン)縮合物からなる群から選択されるアミン系ポリマーがより好ましく、入手が容易であり、炭酸塩の安定性が良好であるため、ポリエチレンイミンおよびポリアリルアミンから選択されるアミン系ポリマーがさらに好ましい。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   Specific examples of the amine-based polymer that can be used as a carbon dioxide gas generating agent in the present invention include, for example, polyethyleneimine, polypropyleneimine, alkyleneimine polymers such as polytetramethyleneimine, polyallylamine, polyvinylamine, polyacrylamide And amino group-containing polymers such as dicyandiamide-formalin condensate, dicyandiamide-alkylene (polyamine) condensate, polyaniline, polypyrrole, melamine resin, modified melamine resin and the like. Among them, from the viewpoint of the stability of the salt obtained by the reaction with carbon dioxide, polyethyleneimine, polyallylamine, polyacrylamide, polytetramethyleneimine, dicyandiamide-formalin condensate, dicyandiamide-alkylene (polyamine) condensate and polyvinylamine melamine Amine polymers selected from the group consisting of resins are preferred, and amines selected from the group consisting of polyethylenimine, polyallylamine, polyacrylamide, polytetramethyleneimine, dicyandiamide-formalin condensate and dicyandiamide-alkylene (polyamine) condensate Amine-based polymers selected from polyethylenimine and polyallylamine are preferred because they are more preferred, are readily available, and have good carbonate stability. Preferred in La. These may be used alone or in combination of two or more.

本発明において、アミン系ポリマーは第1級アミノ基を含んでいることが好ましく、第1級アミノ基、第2級アミノ基および第3級アミノ基を含んでいることがより好ましい。第1級アミノ基を含むことにより炭酸ガスに対する吸収量を高めることができ、第1級アミノ基、第2級アミノ基および第3級アミノ基を含んでいることにより、炭酸ガスの発生を温度的に(所望の温度で炭酸ガスの発生が起こるように)調整し易くなる。アミン系ポリマーが第1級アミノ基の他に、第2級アミノ基および/または第3級アミノ基を含む場合、アミン系ポリマーに含まれる第1級アミノ基の割合が、アミン系ポリマーの全アミノ基に対して25%以上であることが好ましく、30%以上であることがより好ましく、35%以上であることがさらに好ましい。第1級アミノ基の割合が前記下限値以上であると、二酸化炭素との反応により得られる塩が安定化し、急激な炭酸ガスの発生を抑制することができる。また、電池熱暴走を初期段階で抑制し得る観点から、第1級アミノ基の割合は、アミン系ポリマーの全アミノ基に対して60%以下であることが好ましい。   In the present invention, the amine-based polymer preferably contains a primary amino group, and more preferably contains a primary amino group, a secondary amino group and a tertiary amino group. By containing a primary amino group, the amount of carbon dioxide absorption can be increased, and by containing a primary amino group, a secondary amino group and a tertiary amino group, the generation of carbon dioxide gas It becomes easy to adjust (as generation of carbon dioxide gas occurs at a desired temperature). In the case where the amine polymer contains a secondary amino group and / or a tertiary amino group in addition to the primary amino group, the ratio of the primary amino group contained in the amine polymer is the total of the amine polymer The content is preferably 25% or more, more preferably 30% or more, and still more preferably 35% or more based on the amino group. The salt obtained by reaction with a carbon dioxide as the ratio of a primary amino group is more than the said lower limit stabilizes, and it can suppress generation | occurrence | production of rapid carbon dioxide gas. Further, from the viewpoint of suppressing battery thermal runaway at an early stage, the ratio of primary amino groups is preferably 60% or less with respect to all the amino groups of the amine polymer.

また、本発明においてアミン系ポリマーはポリマー混合物であってもよく、その場合にも、第1級アミンを含むポリマーと、第2級アミンを含むポリマーおよび第3級アミンを含むポリマーとを混合したものが好ましい。2種以上のポリマーを組み合わせた場合においても、全アミン系ポリマー中の全アミノ基中、第1級アミノ基の割合が上記と同様の範囲であることが好ましい。   Also, in the present invention, the amine-based polymer may be a polymer mixture, and in this case, a polymer containing a primary amine and a polymer containing a secondary amine and a polymer containing a tertiary amine are mixed. Is preferred. Even when two or more types of polymers are combined, it is preferable that the ratio of the primary amino group to the total amino groups in all the amine polymers is in the same range as above.

本発明において、アミン系ポリマーの重量平均分子量は、好ましくは2000以上であり、より好ましくは5000以上であり、さらに好ましくは10000以上であり、好ましくは100000以下であり、より好ましくは80000以下であり、さらに好ましくは70000以下である。アミン系ポリマーの重量平均分子量が、上記下限値以上であると炭酸ガス発生剤を非水電解質蓄電池に用いた場合に、炭酸ガス発生剤の電解液への溶出を抑制しやすく、上記上限値以下であると所望の形態への加工が容易になる。なお、アミン系ポリマーの重量平均分子量は、例えば、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を用いて求めることができる。   In the present invention, the weight average molecular weight of the amine-based polymer is preferably 2000 or more, more preferably 5000 or more, still more preferably 10000 or more, preferably 100000 or less, more preferably 80000 or less More preferably, it is 70000 or less. When the carbon dioxide gas generating agent is used in the non-aqueous electrolyte storage battery when the weight average molecular weight of the amine polymer is equal to or more than the above lower limit value, it is easy to suppress the elution of the carbon dioxide gas generating agent into the electrolyte. This facilitates the processing to the desired form. The weight average molecular weight of the amine polymer can be determined, for example, using gel permeation chromatography (GPC).

本発明において、アルコール化合物は、少なくとも1つの水酸基を有する化合物である。アミン系ポリマーとアルコール化合物とを含む混合物が固体状となるよう、本発明においてアルコール化合物は常温で固体のものを選択することが好ましい。そのようなアルコール化合物としては、例えば、単糖類、少糖類、多糖類、ポリビニルアルコールおよびそれらの誘導体、並びにポリフェノールおよびその誘導体等が挙げられる。これらのアルコール化合物は、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   In the present invention, the alcohol compound is a compound having at least one hydroxyl group. In the present invention, it is preferable to select an alcohol compound which is solid at normal temperature so that a mixture containing an amine polymer and an alcohol compound is solid. Such alcohol compounds include, for example, monosaccharides, oligosaccharides, polysaccharides, polyvinyl alcohol and derivatives thereof, and polyphenols and derivatives thereof. These alcohol compounds may be used alone or in combination of two or more.

前記単糖類としては、具体的に、例えば、グルコース、フルクトース、ガラクトース等が挙げられる。前記少糖類としては、例えば、サッカロース、ソルビトール、キシリトール等が挙げられる。また、前記多糖類としては、例えば、澱粉およびその誘導体、セルロースおよびその誘導体等が挙げられる。   Specific examples of the monosaccharides include glucose, fructose, galactose and the like. Examples of the oligosaccharides include sucrose, sorbitol, xylitol and the like. Moreover, as said polysaccharide, starch and its derivative (s), cellulose, its derivative, etc. are mentioned, for example.

前記澱粉およびその誘導体としては、例えば、とうもろこし澱粉(コーンスターチ);小麦澱粉;じゃがいも澱粉;タピオカ澱粉;米澱粉;デキストリン;アミロース;アミロペクチン;プルラン;ハイアミロースコーンスターチ;ヒドロキシプロピル澱粉等のヒドロキシアルキル澱粉;ジヒドロキシプロピル澱粉等のジヒドロキシアルキル澱粉;ジヒドロキシプロピルプルラン等のジヒドロキシアルキルプルラン等が挙げられる。   As said starch and its derivative, for example, corn starch (corn starch); wheat starch; potato starch; tapioca starch; rice starch; dextrin; amylose; amylopectin; pullulan; high amylose corn starch; hydroxyalkyl starch such as hydroxypropyl starch; Examples thereof include dihydroxyalkyl starches such as propyl starch; dihydroxyalkyl pullulan such as dihydroxypropyl pullulan and the like.

また、前記セルロースおよびその誘導体としては、再生セルロース;粉末セルロース;微結晶セルロース;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等のヒドロキシアルキルセルロース;ジヒドロキシプロピルセルロース等のジヒドロキシアルキルセルロース等が挙げられる。   Further, examples of the cellulose and derivatives thereof include regenerated cellulose; powdered cellulose; microcrystalline cellulose; hydroxyalkyl cellulose such as hydroxyethyl cellulose and hydroxypropyl cellulose; and dihydroxyalkyl cellulose such as dihydroxypropyl cellulose.

本発明において、アルコール化合物として多糖類を用いる場合、その分子量は、当該多糖類が有する繰り返し単位の数や、種類によって様々であり、限定はされないが、重量平均分子量において5000〜1000000であることが好ましく、10000〜200000であることがより好ましい。なお、重量平均分子量は、例えばゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を用いて求めることができる。   In the present invention, when a polysaccharide is used as the alcohol compound, its molecular weight varies depending on the number and type of repeating units of the polysaccharide, and is not limited, but it is 5000 to 1000000 in weight average molecular weight Preferably, it is more preferably 10,000 to 200,000. The weight average molecular weight can be determined, for example, using gel permeation chromatography (GPC).

アルコール化合物として、ポリビニルアルコールおよび/またはそれらの誘導体を用いることにより、分子量が一定化し、金属等の不純物混入も抑制できるため、本発明においてアルコール化合物は、ポリビニルアルコールおよびそれらの誘導体であることが好ましい。   By using polyvinyl alcohol and / or a derivative thereof as the alcohol compound, the molecular weight can be stabilized, and the inclusion of impurities such as metal can be suppressed. Therefore, in the present invention, the alcohol compound is preferably polyvinyl alcohol and derivatives thereof .

本発明において、アルコール化合物としてポリビニルアルコールを含む場合、その平均重合度は、好ましくは100〜10,000であり、より好ましくは200〜5,000であり、さらに好ましくは300〜4,000である。ポリビニルアルコールの平均重合度が上記範囲にあると、炭酸ガス発生剤を非水電解質蓄電池に用いた場合に、炭酸ガス発生剤の電解液への溶出を抑制しやすく、成形性も担保しやすい。また、ポリビニルアルコールのケン化度は、例えば96モル%以上であってよく、好ましくは98モル%以上、さらに好ましくは99モル%以上である。ポリビニルアルコールのケン化度が上記範囲にあると、炭酸ガス発生剤中のポリビニルアルコール量あたりの二酸化炭素量を十分に確保できる。   In the present invention, when polyvinyl alcohol is contained as the alcohol compound, the average degree of polymerization is preferably 100 to 10,000, more preferably 200 to 5,000, and still more preferably 300 to 4,000. . When the average degree of polymerization of polyvinyl alcohol is in the above range, when the carbon dioxide gas generating agent is used for a non-aqueous electrolyte storage battery, it is easy to suppress the elution of the carbon dioxide gas generating agent into the electrolyte and to easily ensure formability. Also, the saponification degree of polyvinyl alcohol may be, for example, 96 mol% or more, preferably 98 mol% or more, and more preferably 99 mol% or more. When the saponification degree of polyvinyl alcohol is in the above range, the amount of carbon dioxide per polyvinyl alcohol in the carbon dioxide gas generating agent can be sufficiently secured.

本発明において、ポリビニルアルコールは、アクリル酸、メタアクリル酸、無水マレイン酸などのエチレン性カルボン酸、エチレン、プロピレンなどのオレフィン類との共重合体であってもよく、ポリビニルアルコールと変性ポリビニルアルコールを混合して用いても構わない。変性量は特に制限されるものではないが、通常0.01〜20モル%、ポリビニルアルコールの重量あたりのアルコール量を考慮して、0.1〜10モル%であることが好ましい。   In the present invention, polyvinyl alcohol may be a copolymer with an ethylenic carboxylic acid such as acrylic acid, methacrylic acid or maleic anhydride, or an olefin such as ethylene or propylene, and polyvinyl alcohol and modified polyvinyl alcohol may be used. You may mix and use. Although the amount of modification is not particularly limited, it is preferably 0.01 to 20 mol%, and preferably 0.1 to 10 mol% in consideration of the amount of alcohol per weight of polyvinyl alcohol.

炭酸ガス発生剤に用いる混合物におけるアミン系ポリマーとアルコール化合物の混合比率は、アミン系ポリマー中のアミンモル量とアルコール化合物中のアルコールモル量で、1:10〜10:1であることが好ましく、1:5〜5:1であることがより好ましく、1:2〜2:1であることがさらに好ましい。混合物を構成するアミン系ポリマーとアルコール化合物の混合比率が上記範囲内にあると、二酸化炭素との反応において炭酸塩の形成量を多くすることができ、高い炭酸ガス放出量を担保できる。   The mixing ratio of the amine-based polymer to the alcohol compound in the mixture used for the carbon dioxide gas generating agent is preferably 1:10 to 10: 1 in terms of the molar amount of amine in the amine-based polymer and the molar amount of alcohol in the alcohol compound, The ratio is more preferably 5 to 5: 1, and still more preferably 1: 2 to 2: 1. When the mixing ratio of the amine polymer and the alcohol compound constituting the mixture is within the above range, the amount of carbonate formed can be increased in the reaction with carbon dioxide, and a high carbon dioxide gas emission can be secured.

本発明において、炭酸ガス発生剤に用いられる上記混合物は、アミン系ポリマーおよびアルコール化合物以外の成分を含んでいてもよい。そのような成分としては、例えば、可塑剤、分散安定剤、粘度調整剤、成形助剤等が挙げられる。具体的には、例えばポリエチレングリコール等の可塑剤成分が挙げられる。   In the present invention, the above-mentioned mixture used for the carbon dioxide gas generating agent may contain components other than the amine polymer and the alcohol compound. As such components, for example, plasticizers, dispersion stabilizers, viscosity modifiers, molding assistants and the like can be mentioned. Specific examples include plasticizer components such as polyethylene glycol.

本発明の炭酸ガス発生剤に用いられる混合物が、アミン系ポリマーおよびアルコール化合物以外の成分を含む場合、混合物の総質量に対するアミン系ポリマーおよびアルコール化合物の合計量は、固形分として、90質量%以上であることが好ましく、95質量%以上であることがより好ましく、98質量%以上であることがさらに好ましい。なお、ここでいう固形分とは、炭酸ガス吸収体を構成する混合物から水等の溶媒の量を除いた成分のことをいう。   When the mixture used for the carbon dioxide gas generating agent of the present invention contains components other than the amine polymer and the alcohol compound, the total amount of the amine polymer and the alcohol compound is 90% by mass or more as solid content based on the total mass of the mixture Is preferable, 95% by mass or more is more preferable, and 98% by mass or more is more preferable. In addition, solid content here means the component except the quantity of solvent, such as water, from the mixture which comprises a carbon dioxide gas absorber.

本発明の炭酸ガス発生剤は、上記アミン系ポリマーおよびアルコール化合物を含む混合物に二酸化炭素を接触させて、前記混合物と二酸化炭素とを反応させて得られる反応生成物からなり、二酸化炭素をアミン系ポリマーとの反応により形成される炭酸塩の形態で吸収/吸着し、炭酸ガス発生剤中に含む。   The carbon dioxide gas generating agent of the present invention comprises a reaction product obtained by bringing carbon dioxide into contact with a mixture containing the above amine polymer and alcohol compound, and reacting the mixture with carbon dioxide, wherein carbon dioxide is an amine type It is absorbed / adsorbed in the form of a carbonate formed by the reaction with a polymer, and is contained in a carbon dioxide gas generating agent.

本発明の炭酸ガス発生剤としては、具体的に、例えば、ポリビニルアルコール−ポリエチレンイミン混合物、ポリビニルアルコールエチレン共重合体−ポリエチレンイミン混合物、ポリビニルアルコールブチルアセタール−ポリエチレンイミン混合物、ポリビニルアルコール−ポリアリルアミン混合物、ポリビニルアルコールエチレン共重合体−ポリアリルアミン混合物、ポリビニルアルコールブチルアセタール−ポリアリルアミン混合物、ポリビニルアルコール−ポリメラミン混合物、ポリビニルアルコールエチレン共重合体−ポリメラミン混合物、ポリビニルアルコールブチルアセタール−ポリメラミン混合物、でんぷん−ポリエチレンイミン混合物、でんぷん−ポリアリルアミン混合物、でんぷん−ポリメラミン混合物、グルコース−ポリエチレンイミン混合物、グルコース−ポリアリルアミン混合物、グルコース−ポリメラミン混合物、フルクトース−ポリエチレンイミン混合物、フルクトース−ポリアリルアミン混合物、フルクトース−ポリメラミン混合物等の二酸化炭素複合体、およびそれらの組み合わせが挙げられる。   Specifically as the carbon dioxide gas generating agent of the present invention, for example, polyvinyl alcohol-polyethyleneimine mixture, polyvinyl alcohol-ethylene copolymer-polyethyleneimine mixture, polyvinyl alcohol butyl acetal-polyethyleneimine mixture, polyvinyl alcohol-polyallylamine mixture, Polyvinyl alcohol-ethylene copolymer-polyallylamine mixture, polyvinyl alcohol butyl acetal-polyallylamine mixture, polyvinyl alcohol-polymelamine mixture, polyvinyl alcohol-ethylene copolymer-polymelamine mixture, polyvinyl alcohol butyl acetal-polymelamine mixture, starch-polyethylene Imine mixture, starch-polyallylamine mixture, starch-polymelamine mixture, glucose Li ethyleneimine mixture Glucose - polyallylamine mixture, glucose - poly melamine mixture, fructose - polyethyleneimine mixture, fructose - polyallylamine mixture, fructose - carbon dioxide complex of poly melamine mixtures, and combinations thereof.

本発明の炭酸ガス発生剤の形状は特に限定されるものではないが、取扱いが容易であり、水分量を低くする必要のある環境または水が存在しないことが好ましい環境下において使用することができるため、固体状であることが好ましい。このため、本発明において、炭酸ガス発生剤の含水率は、炭酸ガス発生剤の総質量に対して10質量%未満であることが好ましく、5質量%以下であることが好ましく、1質量%以下であることがさらに好ましく、0.5質量%以下であることが特に好ましく、含水率が0質量%であってもよい。含水率が10質量%未満であると、炭酸ガス発生剤を固体形状に維持することができる。また、炭酸ガス発生剤を非水電解質蓄電池に用いる場合、非水電解質蓄電池の性能低下を防止する観点から、炭酸ガス発生剤の含水率は低いほど好ましく、より好ましくは500ppm以下、さらに好ましくは300ppm以下、特に好ましくは200ppm以下であり、理想的には0ppmであるが、生産効率等の観点から、通常その下限値は100ppm以上である。   The form of the carbon dioxide gas generating agent of the present invention is not particularly limited, but it can be used in an environment which is easy to handle and in which there is a need to reduce the water content or the absence of water. Therefore, it is preferable to be solid. For this reason, in the present invention, the water content of the carbon dioxide gas generating agent is preferably less than 10% by mass, preferably 5% by mass or less, and 1% by mass or less based on the total mass of the carbon dioxide gas generating agent. Is more preferably 0.5% by mass or less, and the water content may be 0% by mass. When the water content is less than 10% by mass, the carbon dioxide gas generating agent can be maintained in a solid form. When a carbon dioxide gas generating agent is used for a non-aqueous electrolyte storage battery, the water content of the carbon dioxide gas generating agent is preferably as low as possible, more preferably 500 ppm or less, still more preferably 300 ppm, from the viewpoint of preventing the performance deterioration of the non-aqueous electrolyte storage battery. The lower limit is particularly preferably 200 ppm or less, ideally 0 ppm, but the lower limit is usually 100 ppm or more from the viewpoint of production efficiency and the like.

本発明の炭酸ガス発生剤の含水率は、アミン系ポリマーおよびアルコール化合物を含む混合物における水分量を制御すること、前記混合物から炭酸ガス発生剤を作製(成形等)する際の加熱条件、乾燥条件等を制御すること等により調整することができる。また、特定の湿度下で保管するなど保管条件を制限することにより、炭酸ガス発生剤の含水率を適切な範囲に維持することができる。   The water content of the carbon dioxide gas generating agent of the present invention is controlled by controlling the water content in a mixture containing an amine polymer and an alcohol compound, heating conditions at the time of preparing (forming etc.) the carbon dioxide gas generating agent from the mixture, and drying conditions It can adjust by controlling etc. Moreover, the moisture content of the carbon dioxide gas generating agent can be maintained in an appropriate range by limiting storage conditions such as storage under a specific humidity.

本発明の炭酸ガス発生剤の炭酸ガス放出温度は、好ましくは60℃以上、より好ましくは80℃以上であり、好ましくは200℃以下、より好ましくは160℃以下、さらに好ましくは120℃以下である。炭酸ガス放出温度が上記上限下限値内であると、過充電により引き起こされる発熱の初期段階で炭酸ガスの放出が開始され、速やかに高容量の炭酸ガスを発生させることができるため、過充電による熱暴走を抑制し、電池の安全性を向上させることのできる炭酸ガス発生剤となる。   The carbon dioxide gas emission temperature of the carbon dioxide gas generating agent of the present invention is preferably 60 ° C. or more, more preferably 80 ° C. or more, preferably 200 ° C. or less, more preferably 160 ° C. or less, still more preferably 120 ° C. or less . When the carbon dioxide gas discharge temperature is within the upper limit and the lower limit value, carbon dioxide gas can be released at an early stage of heat generation caused by overcharge, and high capacity carbon dioxide gas can be generated promptly. It becomes a carbon dioxide gas generating agent capable of suppressing thermal runaway and improving battery safety.

炭酸ガス発生剤の炭酸ガス放出温度は、例えば、用いるアミン系ポリマーやアルコール化合物の種類、組み合わせ、混合比率、含水率、形状等を選択することにより制御することができる。例えば、炭酸ガス放出温度を高くするためには、第一級アミンの比率を大きくする、成形時の表面積を小さくすることなどが挙げられる。一方、炭酸ガス放出温度を低くするためには、含水率を大きくする、アミン系ポリマー中の第2級および第3級アミノ基の合計の割合を大きくする、成形時の粒形を小さくすることなどが挙げられる。   The carbon dioxide gas discharge temperature of the carbon dioxide gas generating agent can be controlled, for example, by selecting the type, combination, mixing ratio, water content, shape, and the like of the amine polymer and alcohol compound to be used. For example, in order to increase the carbon dioxide gas release temperature, the ratio of primary amines may be increased, and the surface area during molding may be reduced. On the other hand, in order to lower the carbon dioxide gas release temperature, to increase the moisture content, to increase the proportion of the total of secondary and tertiary amino groups in the amine polymer, to reduce the particle shape at the time of molding Etc.

本発明の炭酸ガス発生剤は、所望する使用環境や用途に応じて、膜状、フィルム状、シート状、繊維状、粉体状、顆粒状、ゲル状など種々の形態で用いることができる。取扱いやすく、種々の用途に利用しやすいため、膜状、フィルム状、シート状、繊維状および粉体状であることが好ましい。本発明において、炭酸ガス発生剤の形状が膜状、フィルム状またはシート状である場合、その厚みは、使用する環境や用途に応じて適宜決定することができ、例えば0.1〜500μmであってよく、1〜100μmであることが好ましい。   The carbon dioxide gas generating agent of the present invention can be used in various forms such as a film, a film, a sheet, a fiber, a powder, a granule, and a gel according to a desired use environment and a use. It is preferably in the form of a film, a film, a sheet, a fiber and a powder, because it is easy to handle and easy to use for various applications. In the present invention, when the shape of the carbon dioxide gas generating agent is a film, film or sheet, its thickness can be appropriately determined according to the environment and application to be used, and is, for example, 0.1 to 500 μm. And preferably 1 to 100 μm.

本発明の炭酸ガス発生剤は、例えば、アミン系ポリマーとアルコール化合物、必要に応じてその他の成分を撹拌混合することによりアミン系ポリマーとアルコール化合物とを含む混合物を得た後、得られた混合物に二酸化炭素を接触させ、前記混合物に二酸化炭素を炭酸塩の形態で吸収/吸着させた後、所望する形状となるよう成形等することにより製造することができる。また、アミン系ポリマーとアルコール化合物とを含む混合物を得た後、所望する形状となるよう成形し、成形後に二酸化炭素と接触させ、二酸化炭素を炭酸塩の形態で吸収/吸着させることにより製造することもできる。   The carbon dioxide gas generating agent of the present invention is, for example, a mixture obtained after a mixture containing an amine polymer and an alcohol compound is obtained by stirring and mixing an amine polymer and an alcohol compound, and if necessary, other components. The carbon dioxide can be brought into contact with carbon dioxide, and the mixture can be absorbed / adsorbed in the form of a carbonate in the form of a carbonate, followed by shaping or the like to obtain a desired shape. In addition, after obtaining a mixture containing an amine polymer and an alcohol compound, it is molded into a desired shape, and after molding, it is made to contact with carbon dioxide to absorb / adsorb carbon dioxide in the form of carbonate. It can also be done.

アミン系ポリマーおよびアルコール化合物等の混合物を調製する際、アミン系ポリマーおよび/またはアルコール化合物を水等の溶媒に適宜溶解させ、水溶液として混合することにより混合物が取扱い易くなる。溶媒は、用いるアミン系ポリマーやアルコール化合物の種類や量などに応じて適宜選択すればよい。溶媒としては、例えば、水、アルコール系溶媒等が挙げられる。   When preparing a mixture of an amine polymer and an alcohol compound, the mixture is easily handled by appropriately dissolving the amine polymer and / or the alcohol compound in a solvent such as water and mixing as an aqueous solution. The solvent may be appropriately selected depending on the type and amount of the amine polymer or alcohol compound to be used. Examples of the solvent include water, alcohol solvents and the like.

アミン系ポリマーおよびアルコール化合物を混合する際の撹拌混合条件(温度、時間、撹拌速度等)は、用いるアミン系ポリマーやアルコール化合物の種類や量などに応じて適宜決定すればよい。   The stirring and mixing conditions (temperature, time, stirring speed, etc.) at the time of mixing the amine polymer and the alcohol compound may be appropriately determined according to the type and amount of the amine polymer and alcohol compound to be used.

アミン系ポリマーとアルコール化合物とを含む混合物と二酸化炭素との接触は、アミン系ポリマーとアルコール化合物とを含む混合物を水等の溶媒に溶解させた溶解液に二酸化炭素を通じることにより行ってもよく、アミン系ポリマーとアルコール化合物とを含む混合物を固体状の所望の形態に成形した後、二酸化炭素と接触させ、気固反応により行ってもよい。   The contact of a mixture containing an amine polymer and an alcohol compound with carbon dioxide may be carried out by passing carbon dioxide through a solution obtained by dissolving a mixture containing an amine polymer and an alcohol compound in a solvent such as water. After forming a mixture containing an amine polymer and an alcohol compound into a desired solid form, the mixture may be contacted with carbon dioxide to perform gas-solid reaction.

本発明において、アミン系ポリマーとアルコール化合物とを含む混合物に対して接触させる二酸化炭素の接触方法は、例えば、炭酸ガスと混合物の気固接触、混合物を溶解しない有機溶媒などに炭酸ガスを溶解させる液固接触等、いずれの方式でも構わない。また、混合物と二酸化炭素の接触温度は、炭酸ガス発生剤の炭酸ガス放出温度より低い温度で行うことが好ましく、炭酸ガス発生剤の炭酸ガス放出温度より50〜80℃程度低い温度で接触させることがより好ましい。   In the present invention, the method of contacting carbon dioxide in contact with a mixture containing an amine polymer and an alcohol compound is, for example, dissolving carbon dioxide in gas-solid contact of carbon dioxide and the mixture, an organic solvent which does not dissolve the mixture, etc. Any method such as liquid-solid contact may be used. Moreover, it is preferable to carry out the contact temperature of a mixture and a carbon dioxide lower than the carbon dioxide discharge temperature of a carbon dioxide gas generating agent, and make it contact at about 50-80 degreeC lower temperature than the carbon dioxide discharge temperature of a carbon dioxide generator Is more preferred.

膜状、フィルム状またはシート状への成形は、例えば、アミン系ポリマーとアルコール化合物とを含む混合物または該混合物に二酸化炭素を反応させて得られる反応生成物を基材上に塗布し、乾燥により溶媒を除去した後、基材を剥離することにより行うことができる。基材としては、特に限定されるものではなく、例えばPETフィルム、テフロンシート等を用いることができる。乾燥方法としては、自然乾燥法、通風乾燥法、加熱乾燥および減圧乾燥法等が挙げられるが、混合物に含まれる溶媒を効率よく除去することができるため、加熱乾燥することが好ましい。加熱温度は、特に限定されるものではなく、例えば40〜150℃であってよく、80〜120℃であることが好ましい。乾燥時間は、加熱温度等により適宜調整すればよく、例えば0.1〜30時間であってよく、1〜10時間が好ましい。   For forming into a film, film or sheet, for example, a mixture containing an amine polymer and an alcohol compound or a reaction product obtained by reacting carbon dioxide with the mixture is coated on a substrate and dried. It can be carried out by peeling off the substrate after removing the solvent. It does not specifically limit as a base material, For example, a PET film, a Teflon sheet, etc. can be used. The drying method may, for example, be a natural drying method, a ventilation drying method, a heating drying or a reduced pressure drying method, but since the solvent contained in the mixture can be efficiently removed, it is preferable to heat drying. The heating temperature is not particularly limited, and may be, for example, 40 to 150 ° C., and preferably 80 to 120 ° C. The drying time may be appropriately adjusted depending on the heating temperature and the like, and may be, for example, 0.1 to 30 hours, and preferably 1 to 10 hours.

繊維状の炭酸ガス発生剤は、アミン系ポリマー(の水溶液)とアルコール化合物(の水溶液)の混合物を、水溶液のままエレクトロスピニングの様に脱溶媒しながら防止するまたは、脱溶媒した後200℃程度の温度下に延伸し、二酸化炭素と反応させて炭酸塩化することにより製造することができる。また、アミン系ポリマー(の水溶液)とアルコール化合物(の水溶液)の混合物を、水溶液のまま冷凍乾燥し粉砕するか脱溶媒した後粉砕し、二酸化炭素と反応し炭酸塩化する、または、溶液中に二酸化炭素を通じ、予め炭酸塩化した後に、冷凍乾燥や脱溶媒後粉砕することにより、粉体状の炭酸ガス発生剤を製造することができる。   The fibrous carbon dioxide gas generating agent prevents a mixture of (an aqueous solution of) an amine polymer and (an aqueous solution of) an alcohol compound as an aqueous solution while desolvating like electrospinning or after desolvating at about 200 ° C. It can be produced by drawing at a temperature of 50%, reacting with carbon dioxide and carbonation. In addition, a mixture of an amine polymer (an aqueous solution) and an alcohol compound (an aqueous solution) is freeze-dried as it is an aqueous solution, pulverized or desolventized, then pulverized, reacted with carbon dioxide, carbonated, or in solution A powdery carbon dioxide gas generating agent can be produced by pre-carbonation using carbon dioxide, and then freeze-dried or desolvated and then ground.

本発明の炭酸ガス発生剤は、固体中の炭酸ガス濃度が高い物質であるため、炭酸ガスの高い発生量を実現することができる。したがって、本発明の炭酸ガス発生剤の炭酸ガス放出量は、好ましくは0.01〜1(g/炭酸ガス発生剤1g)、より好ましくは0.05〜0.5(g/炭酸ガス発生剤1g)である。   Since the carbon dioxide gas generating agent of the present invention is a substance having a high concentration of carbon dioxide gas in a solid, a large amount of carbon dioxide gas can be generated. Therefore, the carbon dioxide gas emission amount of the carbon dioxide gas generating agent of the present invention is preferably 0.01 to 1 (g / g carbon dioxide gas generating agent), more preferably 0.05 to 0.5 (g / carbon dioxide gas generating agent) 1g).

本発明の炭酸ガス発生剤は、水分量を低くする必要のある環境または水が存在しないことが好ましい環境下における使用に適しており、例えば、発泡剤や消火剤等に用いることができる。特に、高い炭酸ガス放出量を有し、比較的低い温度で炭酸ガスを放出できるため、非水電解質蓄電池において過充電時の熱暴走を防止するための炭酸ガス発生剤として好適である。   The carbon dioxide gas generating agent of the present invention is suitable for use in an environment where it is necessary to reduce the water content or an environment where it is preferable that there is no water, and can be used, for example, as a foaming agent or a fire extinguisher. In particular, since the carbon dioxide gas can be released at a relatively low temperature with a high carbon dioxide gas emission amount, it is suitable as a carbon dioxide gas generator for preventing thermal runaway at the time of overcharging in a non-aqueous electrolyte storage battery.

<非水電解質蓄電池>
本発明の非水電解質蓄電池は、電解質イオンを吸蔵・放出可能な正極、電解質イオンを吸蔵・放出可能な負極、前記正極と負極の間に配置されたセパレータ、電解液および炭酸ガス発生剤を備える。本発明の非水電解質蓄電池は、例えば、リチウムイオン二次電池、ナトリウムイオン二次電池、リチウム−硫黄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、リチウムイオンキャパシタなどの形態であってよい。
<Non-aqueous electrolyte storage battery>
The non-aqueous electrolyte storage battery of the present invention comprises a positive electrode capable of storing and releasing electrolyte ions, a negative electrode capable of storing and releasing electrolyte ions, a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode, an electrolyte and a carbon dioxide gas generating agent . The nonaqueous electrolyte storage battery of the present invention is, for example, in the form of a lithium ion secondary battery, a sodium ion secondary battery, a nonaqueous electrolyte secondary battery such as a lithium-sulfur secondary battery, an electric double layer capacitor, a lithium ion capacitor, etc. May be there.

本発明の非水電解質蓄電池は、本発明の炭酸ガス発生剤を備えており、過充電時に蓄電池内部の温度が上昇し、炭酸ガス発生剤の炭酸ガス放出温度に達すると炭酸ガスが放出され、放出された炭酸ガスによって電池内部の圧力安全弁が作動することにより、蓄電池の熱暴走を抑制することができる。炭酸ガス発生剤として、本発明の炭酸ガス発生剤を用いることにより、フィルム状や粉体状など種々の形態で蓄電池に用いることができ、万一電極に触れた場合も電極に与える損傷を小さくすることができる。また、個々の原料が入手しやすい、炭酸ガス発生剤中の炭酸ガス含有量を高くすることができる、アミン種の選択により炭酸ガス放出温度を容易に制御し得るといった利点を得ることができる。   The non-aqueous electrolyte storage battery of the present invention includes the carbon dioxide gas generating agent of the present invention, and the temperature inside the storage battery rises during overcharge, and carbon dioxide gas is released when the carbon dioxide gas discharge temperature of the carbon dioxide gas generating agent is reached. By operating the pressure relief valve inside the battery by the released carbon dioxide gas, thermal runaway of the storage battery can be suppressed. By using the carbon dioxide gas generating agent of the present invention as the carbon dioxide gas generating agent, it can be used for storage batteries in various forms such as film or powder, and damage to the electrode is small even if the electrode is touched. can do. In addition, it is possible to obtain the advantage that individual raw materials are easily available, the carbon dioxide content in the carbon dioxide gas generating agent can be increased, and the carbon dioxide emission temperature can be easily controlled by the selection of the amine species.

非水電解質二次電池は、一般に、正極と負極と、該正極と該負極の間に配置されたセパレータおよび電解液とを有する。本発明において、非水電解質二次電池は、公知の材料および技術を用いて製造することができる。例えば、非水電解質二次電池がリチウム二次電池の場合、正極材料として、例えば、TiS、TiS、非晶質MoS、Cu、非晶質VO−P、MoO、V、V13などの遷移金属酸化物やLiCoO、LiNiO、LiMnO、LiMnなどのリチウム含有複合金属酸化物などを用いることができる。 A non-aqueous electrolyte secondary battery generally comprises a positive electrode, a negative electrode, a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode, and an electrolyte. In the present invention, the non-aqueous electrolyte secondary battery can be manufactured using known materials and techniques. For example, when the non-aqueous electrolyte secondary battery is a lithium secondary battery, as a positive electrode material, for example, TiS 2 , TiS 3 , amorphous MoS 3 , Cu 2 V 2 O 3 , amorphous V 2 O-P 2 Transition metal oxides such as O 5 , MoO 3 , V 2 O 5 and V 6 O 13 and lithium-containing composite metal oxides such as LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 and LiMn 2 O 4 can be used.

正極材料と、金属粉、導電性ポリマー、アセチレンブラック、カーボンブラックなどの導電助剤と、SBR、NBR、アクリルゴム、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリフッ化ビニリデンなどのバインダーとを、水や有機分散媒などに混合して正極用スラリーを調製し、例えば、アルミニウム等の正極集電体に塗布して溶媒を乾燥させて正極とすることができる。   Water or organic dispersion medium: positive electrode material, conductive additive such as metal powder, conductive polymer, acetylene black, carbon black, and binder such as SBR, NBR, acrylic rubber, hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, polyvinylidene fluoride, etc. Etc. to prepare a slurry for the positive electrode, for example, it can be applied to a positive electrode current collector such as aluminum, and the solvent can be dried to form a positive electrode.

負極材料としては、例えば、アモルファスカーボン、グラファイト、天然黒鉛、メソカーボンマイクロビーズ(MCMB)、ピッチ系炭素繊維、カーボンブラック、活性炭、カーボンファイバー、ハードカーボン、ソフトカーボン、メソポーラスカーボン、ポリアセン等の導電性高分子などの炭素質材料、SiO,SnO,LiTiOで表される複合金属酸化物やその他の金属酸化物やリチウム金属、リチウム合金などのリチウム系金属、TiS、LiTiSなどの金属化合物および、金属酸化物と炭素質材料との複合材料などを用いることができる。 As the negative electrode material, for example, conductive materials such as amorphous carbon, graphite, natural graphite, meso carbon micro beads (MCMB), pitch carbon fiber, carbon black, activated carbon, carbon fiber, hard carbon, soft carbon, mesoporous carbon, polyacene, etc. Carbonaceous materials such as polymers, complex metal oxides represented by SiO x , SnO x , LiTiO x and other metal oxides, lithium metals, lithium metals such as lithium alloys, metals such as TiS 2 , LiTiS 2 A compound and a composite material of a metal oxide and a carbonaceous material can be used.

負極材料と、正極と同様の導電助剤およびバインダーとを、水や有機分散媒などに混合して負極用スラリーを調製し、例えば、銅等の負極集電体に塗布して溶媒を乾燥させて負極とすることができる。   A slurry for the negative electrode is prepared by mixing the negative electrode material and the same conductive aid and binder as the positive electrode in water, an organic dispersion medium, etc., for example, applying it to a negative electrode current collector such as copper and drying the solvent. Can be used as a negative electrode.

電解液は、通常の非水電解質二次電池に用いられるものであれば、液状でもゲル状でもよく、負極材料、正極材料の種類に応じて電池としての機能を発揮するものを適宜選択すればよい。電解質としては、公知のリチウム塩がいずれも使用でき、例えば、LiClO、LiBF、LiPF、LiCFSO、LiCFCO、LiAsF、LiSbF、LiB10Cl10、LiAlCl、LiCl、LiBr、LiB(C、CFSOLi、CHSOLi、LiCFSO、LiCSO、Li(CFSON、低級脂肪族カルボン酸リチウムなどが挙げられる。 The electrolytic solution may be liquid or gel as long as it is used for a normal non-aqueous electrolyte secondary battery, and an electrolyte that exhibits the function as a battery may be appropriately selected according to the type of the negative electrode material and the positive electrode material. Good. As the electrolyte, any known lithium salt can be used, for example, LiClO 4, LiBF 6, LiPF 6, LiCF 3 SO 3, LiCF 3 CO 2, LiAsF 6, LiSbF 6, LiB 10 Cl 10, LiAlCl 4, LiCl , LiBr, LiB (C 2 H 5 ) 4 , CF 3 SO 3 Li, CH 3 SO 3 Li, LiCF 3 SO 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, lower aliphatic carboxylic acids And lithium acid.

このような電解質を溶解させる溶媒(電解液溶媒)は特に限定されるものではない。具体例としてはプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ビニレンカーボネートなどのカーボネート類;γ−ブチロラクトンなどのラクトン類;トリメトキシメタン、1,2−ジメトキシエタン、ジエチルエーテル、2−エトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフランなどのエーテル類;ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド類;1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソランなどのオキソラン類;アセトニトリルやニトロメタンなどの含窒素化合物類;ギ酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチルなどの有機酸エステル類;リン酸トリエチル、炭酸ジメチル、炭酸ジエチルなどの無機酸エステル類;ジグライム類;トリグライム類;スルホラン類;3−メチル−2−オキサゾリジノンなどのオキサゾリジノン類;1,3−プロパンスルトン、1,4−ブタンスルトン、ナフタスルトンなどのスルトン類などが挙げられ、これらは単独もしくは二種以上混合して使用できる。ゲル状の電解液を用いるときは、ゲル化剤としてニトリル系重合体、アクリル系重合体、フッ素系重合体、アルキレンオキサイド系重合体などを加えることができる。   The solvent (electrolyte solution solvent) for dissolving such an electrolyte is not particularly limited. Specific examples thereof include carbonates such as propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate and vinylene carbonate; lactones such as γ-butyrolactone; trimethoxymethane, 1,2-dimethoxyethane, diethyl ether, 2- Ethers such as ethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran; sulfoxides such as dimethylsulfoxide; oxolanes such as 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane; nitrogen-containing compounds such as acetonitrile and nitromethane Organic acid esters such as methyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl propionate and ethyl propionate; triethyl phosphate, dimethyl carbonate, carbonic acid Inorganic acid esters such as ethyl; diglymes; triglymes; sulfolanes; oxazolidinones such as 3-methyl-2-oxazolidinone; sultones such as 1,3-propane sultone, 1,4-butane sultone and naphtha sultone These can be used alone or in combination of two or more. When a gel electrolyte solution is used, a nitrile polymer, an acrylic polymer, a fluorine polymer, an alkylene oxide polymer and the like can be added as a gelling agent.

非水電解質二次電池は、例えば、負極と正極とを、ポリプロピレン多孔膜などのセパレータを介して重ね合わせ、電池形状に応じて巻く、折るなどして、電池容器に入れ、電解液を注入して封口することにより製造することができる。電池の形状は、公知のコイン型、ボタン型、シート型、円筒型、角型、扁平型など何れであってもよい。   For example, a non-aqueous electrolyte secondary battery is obtained by stacking the negative electrode and the positive electrode through a separator such as a polypropylene porous film, winding it according to the battery shape, folding it, etc. It can be manufactured by sealing. The shape of the battery may be any of known coin type, button type, sheet type, cylindrical type, square type, flat type and the like.

非水電解質二次電池への炭酸ガス発生剤の設置は、例えば、炭酸ガス発生剤が膜状、フィルム状またはシート状の場合には、電極およびセパレータとともに積層して配置すればよく、繊維状または粉末状等の場合には、電極材もしくはセパレータ材と混合し、電極やセパレータの構成部材の一部として電池内に配置することができる。   For example, when the carbon dioxide gas generating agent is in the form of a film, a film or a sheet, the carbon dioxide gas generating agent may be placed on the non-aqueous electrolyte secondary battery in a laminated manner with the electrode and the separator. Alternatively, in the case of powder or the like, it may be mixed with an electrode material or a separator material, and may be disposed in the battery as a part of a component of the electrode or the separator.

過電流により暴走する熱を直接受容し、速やかに炭酸ガスを発生させる観点から、炭酸ガス発生剤は正極中に含まれることが好ましい。例えば、粉末状等に成形した炭酸ガス発生剤を正極材と混合することにより、正極中に炭酸ガス発生剤を含ませることができる。   It is preferable that the carbon dioxide gas generating agent is contained in the positive electrode from the viewpoint of directly receiving heat runaway due to an overcurrent and generating carbon dioxide gas promptly. For example, the carbon dioxide gas generating agent can be contained in the positive electrode by mixing the carbon dioxide gas generating agent formed into a powder or the like with the positive electrode material.

電気二重層キャパシタは、一般に、分極性電極、電解液、およびセパレータを主要構成とし、一対の電極間にセパレータを配置した構造となっている。本発明の電気二重層キャパシタは、公知の材料および技術を用いて製造することができる。分極性電極材料としては、例えば、静電容量の点で活性炭を使用するのが好ましい。活性炭の原料となる炭素材としては、特に制限されるものではないが、石炭、石炭ピッチ、石油ピッチ、フェノールなどの熱硬化性樹脂、ヤシ殻などを例示することができる。   In general, an electric double layer capacitor mainly has a polarizable electrode, an electrolytic solution, and a separator, and has a structure in which a separator is disposed between a pair of electrodes. The electric double layer capacitor of the present invention can be manufactured using known materials and techniques. As the polarizable electrode material, for example, it is preferable to use activated carbon in terms of capacitance. The carbon material used as the raw material of activated carbon is not particularly limited, and examples thereof include coal, coal pitch, petroleum pitch, thermosetting resin such as phenol, coconut shell and the like.

分極性電極の製造は、公知の方法を適用することが可能である。例えば、市販されている、ポリビニリデンフロライド、ポリテトラフロロエチレンなどのバインダーとして知られた物質やカーボンブラックなどの導電性材料を必要に応じて、分極性電極材料に対して数%程度まで加えてよく混練した後、金型に入れて加圧成形した後、または、圧延してシート化した後、必要な形状に打ちぬくことで電極に成形することができる。また、前記混練物を集電体に塗布して塗布電極としてもよい。電極化の際、必要に応じて、アルコールやN−メチルピロリドンなどの有機化合物や水などの溶剤、分散剤、各種添加物を使用してもよい。また、本発明の効果を損なわない範囲で熱を加えることも可能である。   For the production of the polarizable electrode, known methods can be applied. For example, a commercially available substance known as a binder such as polyvinylidene fluoride or polytetrafluoroethylene or a conductive material such as carbon black may be added to the polarizable electrode material up to about several percent, if necessary. After well-kneaded, it can be molded into an electrode by punching into a required shape after being put into a mold and press-molded or rolled into a sheet. In addition, the kneaded material may be applied to a current collector to form a coated electrode. At the time of electrode formation, if necessary, solvents such as alcohols and organic compounds such as N-methyl pyrrolidone, water, etc., dispersants, and various additives may be used. Moreover, it is also possible to add heat in the range which does not impair the effect of this invention.

セパレータとしては、ガラス製ろ紙、ポリプロピレン、ナイロンなどの不織布、ポリテトラフルオロエチレンなどの多孔性フィルムを用いることができる。   As the separator, glass filter paper, non-woven fabric such as polypropylene or nylon, or porous film such as polytetrafluoroethylene can be used.

電解質としてはテトラエチルアンモニウムテトラフロロボレート、テトラメチルアンモニウムテトラフロロボレートなどが使用できる。電解質を溶解し、電解液とする溶媒としてはエチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、プロピレンカーボネートなどのカーボネート類、アセトニトリルなどのニトリル類、γ−ブチロラクトン、α−メチル−γ−ブチロラクトンなどのラクトン類、ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド類、ジメチルフォルムアミドなどのアミド類などが使用される。   As the electrolyte, tetraethylammonium tetrafluoroborate, tetramethylammonium tetrafluoroborate or the like can be used. As a solvent for dissolving the electrolyte and forming an electrolyte solution, carbonates such as ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate and propylene carbonate, nitriles such as acetonitrile, lactones such as γ-butyrolactone and α-methyl-γ-butyrolactone, Sulfoxides such as dimethylsulfoxide and amides such as dimethylformamide are used.

電気二重層キャパシタを構成する各構成要素は、炭酸ガス発生剤を使用する以外は、公知の電気二重層キャパシタと同様の構成とすることができ、例えば、アルミニウムなどからなる集電部材、分極性電極、セパレータ、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリブチレンなどから構成されるガスケット、ステンレスなどの素材で構成されるケースが使用される。   Each component constituting the electric double layer capacitor can have the same structure as a known electric double layer capacitor except that a carbon dioxide gas generating agent is used, and for example, a current collector made of aluminum or the like, polarizable A case made of a material such as an electrode, a separator, a gasket made of polypropylene, polyethylene, polyamide, polyamide imide, polybutylene or the like, stainless steel or the like is used.

電気二重層キャパシタへの炭酸ガス発生剤の設置は、例えば、炭酸ガス発生剤が膜状、フィルム状またはシート状の場合には、分極性電極やセパレータとともに積層して配置すればよく、繊維状または粉末状等の場合には、分極性電極やセパレータの構成部材の一部として電池内に配置することができる。   For example, when the carbon dioxide gas generating agent is in the form of a film, film or sheet, the carbon dioxide gas generating agent may be disposed in a laminated manner with the polarizable electrode and the separator. Alternatively, in the case of powder or the like, it can be disposed in the battery as a part of constituent members of the polarizable electrode or separator.

本発明の非水電解質蓄電池は、炭酸ガス発生剤が熱的に分解して、炭酸ガスを放出することにより、非水電解質蓄電池に装備された、圧力により破裂またはばねなどにより動作して電池内部の圧力を低下させる安全弁の作動時に、正極集電極と電流を授受する電極との間で電流を遮断する装置を具備している。   In the non-aqueous electrolyte storage battery of the present invention, the carbon dioxide gas generating agent thermally decomposes and releases the carbon dioxide gas, whereby the non-aqueous electrolyte storage battery is operated by pressure burst or a spring etc. A device for interrupting the current between the positive electrode collector electrode and the electrode for transferring the current when the safety valve is operated to reduce the pressure of the valve.

本発明の非水電解質蓄電池は、高い炭酸ガス放出量を有し、比較的低い温度で炭酸ガスを放出できる炭酸ガス発生剤を備えているため、過充電時の熱暴走を初期段階で防止することができ、安全性の高い蓄電池である。   The non-aqueous electrolyte storage battery of the present invention has a high carbon dioxide gas emission amount and is provided with a carbon dioxide gas generating agent capable of releasing carbon dioxide gas at a relatively low temperature, thereby preventing thermal runaway during overcharge at an early stage. Storage battery that can be

以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。   Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples, but these do not limit the scope of the present invention.

1.実施例1
(1)炭酸ガス発生剤の作製
5Lフラスコに10質量%のポリビニルアルコール(クラレ製、PVA−117、平均重合度:1700、ケン化度98−99%)水溶液1000gを加え、メカニカルスターラーで攪拌した。次いで、ポリエチレンイミン(昭和化学製、原液、重量平均分子量Mw10000、アミン比 1級:2級:3級=35:35:30)を100g添加し、25℃で3時間攪拌を続けて18質量%の混合液を得た。得られた混合液を100μmのポリエチレンテレフタラート(PET)フィルム上に500μmの厚みでコーティングした後、乾燥器内で80℃、30分間乾燥させた。PETフィルムからポリビニルアルコール−ポリエチレンイミン混合膜を剥がしてフィルム状の複合物を得た。前記混合膜の膜厚は60μmであった。得られたフィルム状複合物をデシケータに入れ、デシケータ内を真空に減圧し、二酸化炭素で常圧に戻し、フィルム状複合物により二酸化炭素が消費され続ける間、二酸化炭素を供給した。供給した二酸化炭素量は、フィルム状複合物500mgあたり140mlであった。
1. Example 1
(1) Preparation of a carbon dioxide gas generating agent 1000 g of a 10% by mass aqueous solution of polyvinyl alcohol (made by Kuraray, PVA-117, average degree of polymerization: 1700, degree of saponification 98-99%) was added to a 5 L flask and stirred with a mechanical stirrer. . Subsequently, 100 g of polyethyleneimine (made by Showa Chemical Co., Ltd., undiluted solution, weight average molecular weight Mw 10000, amine ratio primary: secondary: tertiary = 35: 35:30) is added, and stirring is continued at 25 ° C for 3 hours for 18 mass% A mixed solution of The resulting mixture was coated on a 100 μm polyethylene terephthalate (PET) film to a thickness of 500 μm, and then dried in an oven at 80 ° C. for 30 minutes. The polyvinyl alcohol-polyethyleneimine mixed film was peeled off from the PET film to obtain a film-like composite. The film thickness of the mixed film was 60 μm. The obtained film-like composite was placed in a desiccator, the inside of the desiccator was depressurized in vacuo, carbon dioxide was returned to atmospheric pressure, and carbon dioxide was supplied while the carbon dioxide was continuously consumed by the film-like composite. The amount of carbon dioxide supplied was 140 ml per 500 mg of the film-like composite.

(2)水分率の測定
得られた炭酸ガス発生剤の水分率を、以下の方法に従い測定した。
水分率測定用サンプル10gを105℃6時間および140℃3時間にて真空乾燥した後、不活性雰囲気中のグローブボックス内にて前記サンプル1gを量り取り、ドライ室内でカールフィッシャー(三菱化学アナリテック社製)にて、140℃に加熱し、窒素気流下に吸湿量を測定した。上記(1)で得られたフィルム状の炭酸ガス発生剤の水分率は、112ppmであった。
(2) Measurement of moisture content The moisture content of the obtained carbon dioxide gas generating agent was measured according to the following method.
After vacuum-drying 10 g of the sample for moisture content measurement at 105 ° C. for 6 hours and 140 ° C. for 3 hours, 1 g of the sample is weighed in a glove box in an inert atmosphere, and Karl Fischer (Mitsubishi Chemical Analytech Co., Ltd. C.), and the amount of moisture absorption was measured under a nitrogen stream. The moisture content of the film-like carbon dioxide gas generating agent obtained in the above (1) was 112 ppm.

(3)二酸化炭素放出温度の測定
デシケータ中に、上記(1)で得られたフィルム状の炭酸ガス発生剤を1g入れ、二酸化炭素を10g入れ、25℃で1時間保管した後取り出し、示差熱熱重量同時測定装置:TG−DTA、セイコー・インスツルメンツ製)を用いて、炭酸ガス発生剤の二酸化炭素放出温度を測定した。上記(1)で得られた炭酸ガス発生剤の二酸化炭素放出温度は120℃であった。
(3) Measurement of carbon dioxide emission temperature 1 g of the film-like carbon dioxide gas generating agent obtained in the above (1) is put in a desiccator, 10 g of carbon dioxide is put in it, and stored at 25 ° C. for 1 hour. The thermogravimetry simultaneous measurement device: TG-DTA, manufactured by Seiko Instruments Inc.) was used to measure the carbon dioxide emission temperature of the carbon dioxide gas generating agent. The carbon dioxide emission temperature of the carbon dioxide gas generating agent obtained in the above (1) was 120.degree.

(4)二酸化炭素発生量の測定
炭酸ガス発生剤の二酸化炭素発生量を、下記方法に従い測定した。
実施例1で得られた炭酸ガス発生剤48mgをとり、TG/DTA(セイコーインスツルメンツ株式会社製)装置にて、窒素気流下、10℃/分で昇温、280℃まで加熱し、重量減少を測定した。さらに、マルチショットパイロライザー(日本電子株式会社製EGA/PY−3030D)にて280℃までの分解物を検出し、この温度下での発生物が、二酸化炭素(炭酸ガス)であることを確認した。
上記(1)で得られたフィルム状の炭酸ガス発生剤の二酸化炭素発生量は、0.27g/炭酸ガス発生剤1gであった。
(4) Measurement of Carbon Dioxide Generation Amount The carbon dioxide generation amount of the carbon dioxide gas generating agent was measured according to the following method.
Take 48 mg of the carbon dioxide gas generating agent obtained in Example 1 and raise the temperature at 10 ° C./min in a nitrogen stream with a TG / DTA (manufactured by Seiko Instruments Inc.) device, and heat to 280 ° C. to reduce weight It was measured. Furthermore, the decomposition product up to 280 ° C is detected with a multi-shot pyrolyzer (EGA / PY-3030D manufactured by Nippon Denshi Co., Ltd.), and it is confirmed that the product under this temperature is carbon dioxide (carbon dioxide gas) did.
The carbon dioxide gas generation amount of the film-like carbon dioxide gas generating agent obtained in the above (1) was 0.27 g / g of carbon dioxide gas generating agent.

(5)コイン型リチウム二次電池の作製
電極用スラリーの作製は、負極用活物質として天然黒鉛(DMGS、BYD製)100重量部に対して、負極用バインダーとしてSBRの10wt%水溶液を固形分として、6.452重量部、および導電助剤(導電付与剤)としてSuper−P(ティムカル社製)を固形分として1.075重量部、専用容器に投入し、遊星攪拌器(ARE−250、シンキー製)を用いて混練した。スラリー粘度を調整するため、混練時に水を添加して再度混練することによって電極塗工用スラリーを作製した。スラリー中の活物質とバインダーの組成比は固形分として、黒鉛粉末:導電助剤:バインダー組成物=100:1.075:6.452である。
(5) Preparation of coin-type lithium secondary battery The slurry for the electrode is prepared by using a solid solution of 10 wt% SBR aqueous solution as the binder for the negative electrode with respect to 100 parts by weight of natural graphite (DMGS, BYD made) as the active material for the negative electrode As a solid content, 6.452 parts by weight of Super-P (manufactured by Timcal) as a conductive aid (conductive agent) and 1.075 parts by weight of the solid content are charged into a dedicated container, and a planetary stirrer (ARE-250, It knead | mixed using the product made in Shinky. In order to adjust the slurry viscosity, water was added at the time of kneading and kneading was performed again to prepare a slurry for electrode coating. The composition ratio of the active material to the binder in the slurry is, as a solid content, graphite powder: conductive auxiliary agent: binder composition = 100: 1.075: 6.452.

バーコーター(T101、松尾産業製)を用いて、得られたスラリーを集電体の銅箔(C1100H、UACJ製)上に塗工し、80℃で30分間熱風乾燥機(ヤマト科学製)にて一次乾燥後、ロールプレス(宝泉製)を用いて圧延処理を行なった。その後、電池用電極(φ14mm)として打ち抜き後、120℃で3時間減圧条件の二次乾燥によってコイン電池用塗工電極を作製した。   Using a bar coater (T101, manufactured by Matsuo Sangyo), coat the obtained slurry on copper foil (C1100H, manufactured by UACJ) as a current collector, and use a hot air dryer (manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.) for 30 minutes at 80 ° C. After primary drying, rolling treatment was carried out using a roll press (manufactured by Takasen). Thereafter, after punching out as a battery electrode (φ 14 mm), a coated electrode for a coin battery was produced by secondary drying at 120 ° C. for 3 hours under reduced pressure conditions.

上記で得られた電池用塗工電極をアルゴンガス雰囲気下のグローブボックス(美和製作所製)に移送した。正極には金属リチウム箔(厚さ0.2mm、φ16mm)を用いた。また、セパレータとしてポリプロピレン系(セルガード#2400、ポリポア製)を使用した。SUSケース内に炭酸ガス発生剤、塗工電極、セパレータ、正極の順に積層した。電解液として、六フッ化リン酸リチウム(LiPF)のエチレンカーボネート(EC)とエチルメチルカーボネート(EMC)にビニレンカーボネート(VC)を添加した混合溶媒系(1M−LiPF、EC/EMC=3/7vol%、VC2wt%)を用いて注入し、コイン電池(2032タイプ)を作製した。 The coated electrode for a battery obtained above was transferred to a glove box (manufactured by Miwa Seisakusho) under an argon gas atmosphere. A metal lithium foil (thickness 0.2 mm, φ16 mm) was used as the positive electrode. In addition, a polypropylene-based (Celgard # 2400, manufactured by Polypore) was used as a separator. The carbon dioxide gas generator, the coated electrode, the separator, and the positive electrode were laminated in this order in the SUS case. Mixed solvent system (1M-LiPF 6 , EC / EMC = 3) in which vinylene carbonate (VC) is added to ethylene carbonate (EC) of lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) and ethyl methyl carbonate (EMC) as an electrolytic solution It injected using / 7vol%, VC2 wt%), and produced the coin battery (2032 type).

(6)充放電性能の評価
作製したコイン電池を、充放電試験機(TOSCAT3100、東洋システム製)を用いて充放電試験を実施した。コイン電池を25℃の恒温槽に置き、充電はリチウム電位に対して0Vになるまで活物質量に対して0.1C(約0.5mA/cm)の定電流充電を行い、さらにリチウム電位に対して0.02mAの電流まで0Vの定電圧充電を実施した。次いで、80℃恒温槽にて、リチウム電位に対して0Vになるまで活物質量に対して0.1C(約0.5mA/cm)の定電流充電を行い、さらにリチウム電位に対して0.02mAの電流まで0Vの定電圧充電を実施した。定電流充電にて0Vに到達後、内部抵抗の増加により、低電圧充電は実施できなかった。
(6) Evaluation of charge and discharge performance The charge and discharge test of the manufactured coin battery was carried out using a charge and discharge tester (TOSCAT 3100, manufactured by Toyo System Co., Ltd.). Place the coin battery in a 25 ° C thermostatic bath, perform constant current charge of 0.1 C (about 0.5 mA / cm 2 ) to the mass of the active material until it becomes 0 V with respect to lithium potential, and further lithium potential Constant voltage charging at 0 V to a current of 0.02 mA. Next, in an 80 ° C. constant temperature bath, constant current charging of 0.1 C (about 0.5 mA / cm 2 ) is performed on the active material mass until it reaches 0 V with respect to the lithium potential, and further 0 A constant voltage charge of 0 V was performed to a current of .02 mA. After reaching 0 V in constant current charging, low voltage charging could not be performed due to the increase in internal resistance.

2.実施例2
(1)炭酸ガス発生剤の作製
5Lフラスコに10質量%のポリビニルアルコール(クラレ製、PVA−117、平均重合度:1700、ケン化度98−99%)水溶液1000gを加え、メカニカルスターラーで攪拌した。次いで、ポリエチレンイミン(昭和化学製、原液、重量平均分子量Mw10000、アミン比 1級:2級:3級=35:35:30)を100g添加し、25℃で3時間攪拌を続けて18質量%の混合液を得た。得られた混合液を乾燥器内で80℃、120分間乾燥させ、さらに、真空下80℃で12時間乾燥させた後、ボールミルにて平均粒径20μmの粉体複合物を得た。得られた複合物をデシケータに入れ、デシケータ内を真空に減圧し、二酸化炭素で常圧に戻し、粉体複合物により二酸化炭素が消費され続けるだけ二酸化炭素を供給した。供給した二酸化炭素量は、粉体複合物500mgあたり151mlであった。得られた炭酸ガス発生剤について、水分率および二酸化炭素放出温度を実施例1と同様の方法で測定した。その結果、水分率は155ppmであり、二酸化炭素放出温度は120℃であり、二酸化炭素発生量は0.23g/炭酸ガス発生剤1gであった。
2. Example 2
(1) Preparation of a carbon dioxide gas generating agent 1000 g of a 10% by mass aqueous solution of polyvinyl alcohol (made by Kuraray, PVA-117, average degree of polymerization: 1700, degree of saponification 98-99%) was added to a 5 L flask and stirred with a mechanical stirrer. . Subsequently, 100 g of polyethyleneimine (made by Showa Chemical Co., Ltd., undiluted solution, weight average molecular weight Mw 10000, amine ratio primary: secondary: tertiary = 35: 35:30) is added, and stirring is continued at 25 ° C for 3 hours for 18 mass% A mixed solution of The obtained mixture was dried at 80 ° C. for 120 minutes in a drier, and further dried at 80 ° C. under vacuum for 12 hours, and then a ball mill was used to obtain a powder composite having an average particle diameter of 20 μm. The resulting composite was placed in a desiccator, the pressure in the desiccator was reduced to a vacuum, the pressure was returned to atmospheric pressure with carbon dioxide, and carbon dioxide was supplied only as the carbon dioxide continued to be consumed by the powder composite. The amount of carbon dioxide supplied was 151 ml per 500 mg of the powder composite. The water content and the carbon dioxide emission temperature of the obtained carbon dioxide gas generating agent were measured in the same manner as in Example 1. As a result, the water content was 155 ppm, the carbon dioxide emission temperature was 120 ° C., and the carbon dioxide generation amount was 0.23 g / g of carbon dioxide gas generating agent.

(2)コイン型リチウム二次電池の作製
電極用スラリーの作製は、負極用活物質として天然黒鉛(DMGS、BYD製)100重量部に対して、負極用バインダーとしてSBRの10w%水溶液を固形分として、6.452重量部、および導電助剤(導電付与剤)としてSuper−P(ティムカル社製)を固形分として1.075重量部、専用容器に投入し、遊星攪拌器(ARE−250、シンキー製)を用いて混練した。スラリー粘度を調整するため、混練時に水を添加して再度混練することによって電極塗工用スラリーを作製した。スラリー中の活物質とバインダーの組成比は固形分として、黒鉛粉末:導電助剤:バインダー組成物=100:1.075:6.452である。
(2) Preparation of coin-type lithium secondary battery The slurry for the electrode was prepared by using a solid solution of 10 w% aqueous solution of SBR as the binder for the negative electrode with respect to 100 parts by weight of natural graphite (DMGS, BYD made) as the active material for the negative electrode. As a solid content, 6.452 parts by weight of Super-P (manufactured by Timcal) as a conductive aid (conductive agent) and 1.075 parts by weight of the solid content are charged into a dedicated container, and a planetary stirrer (ARE-250, It knead | mixed using the product made in Shinky. In order to adjust the slurry viscosity, water was added at the time of kneading and kneading was performed again to prepare a slurry for electrode coating. The composition ratio of the active material to the binder in the slurry is, as a solid content, graphite powder: conductive auxiliary agent: binder composition = 100: 1.075: 6.452.

バーコーター(T101、松尾産業製)を用いて、得られたスラリーを集電体の銅箔(C1100H、UACJ製)上に塗工し、80℃で30分間熱風乾燥機(ヤマト科学製)にて一次乾燥後、ロールプレス(宝泉製)を用いて圧延処理を行なった。その後、電池用電極(φ14mm)として打ち抜き後、120℃で3時間減圧条件の二次乾燥によってコイン電池用電極を作製した。   Using a bar coater (T101, manufactured by Matsuo Sangyo), coat the obtained slurry on copper foil (C1100H, manufactured by UACJ) as a current collector, and use a hot air dryer (manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.) for 30 minutes at 80 ° C. After primary drying, rolling treatment was carried out using a roll press (manufactured by Takasen). Thereafter, after punching out as a battery electrode (φ 14 mm), a coin battery electrode was manufactured by secondary drying at 120 ° C. for 3 hours under reduced pressure conditions.

上記で得られた電池用塗工電極をアルゴンガス雰囲気下のグローブボックス(美和製作所製)に移送した。正極には株式会社八山製、NCM三元系正極箔を用い、正極/負極比は1であった。また、セパレータとしてポリプロピレン系(セルガード#2400、ポリポア製)を使用した。SUSケース内に炭酸ガス発生剤、塗工電極、セパレータ、正極の順に積層した。電解液として、六フッ化リン酸リチウム(LiPF)のエチレンカーボネート(EC)とエチルメチルカーボネート(EMC)にビニレンカーボネート(VC)を添加した混合溶媒系(1M−LiPF、EC/EMC=3/7vol%、VC2wt%)を用いて注入し、コイン電池(2032タイプ)を作製した。 The coated electrode for a battery obtained above was transferred to a glove box (manufactured by Miwa Seisakusho) under an argon gas atmosphere. As the positive electrode, an NCM ternary positive electrode foil manufactured by Yayama Co., Ltd. was used, and the positive electrode / negative electrode ratio was 1. In addition, a polypropylene-based (Celgard # 2400, manufactured by Polypore) was used as a separator. The carbon dioxide gas generator, the coated electrode, the separator, and the positive electrode were laminated in this order in the SUS case. Mixed solvent system (1M-LiPF 6 , EC / EMC = 3) in which vinylene carbonate (VC) is added to ethylene carbonate (EC) of lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) and ethyl methyl carbonate (EMC) as an electrolytic solution It injected using / 7vol%, VC2 wt%), and produced the coin battery (2032 type).

(3)充放電性能の評価
作製したコイン電池を、充放電試験機(TOSCAT3100、東洋システム製)を用いて充放電試験を実施した。コイン電池を80℃恒温槽にて、電池設計容量100%(負極容量365mAh/g相当)の定電流充電を行い、さらにリチウム電位に対して0.02mAの電流まで0Vの定電圧充電を実施した。設計容量充電到達後、内部抵抗の増加により、低電圧充電は実施できなかった。
(3) Evaluation of charge and discharge performance The charge and discharge test of the manufactured coin battery was carried out using a charge and discharge tester (TOSCAT 3100, manufactured by Toyo System Co., Ltd.). A coin battery was subjected to constant current charging of 100% of battery design capacity (equivalent to a negative electrode capacity of 365 mAh / g) in a constant temperature bath at 80 ° C., and constant voltage charging of 0 V was performed to a current of 0.02 mA with respect to lithium potential. . After reaching the design capacity charge, low voltage charge could not be implemented due to the increase of internal resistance.

3.比較例1
炭酸ガス発生剤を使用しないこと以外は実施例2と同様の方法によりコイン型リチウム二次電池を作製し、実施例2と同様の方法により充電を行った。定電圧充電開始直後、電池内圧が上昇し、コインセルから電解液が漏液、充電を停止した。
3. Comparative Example 1
A coin-type lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 2 except that the carbon dioxide gas generating agent was not used, and charging was performed in the same manner as in Example 2. Immediately after the start of constant voltage charging, the internal pressure of the battery increased, and the electrolyte leaked from the coin cell, and the charging was stopped.

Claims (7)

繰り返し単位中にアミノ基を有するアミン系ポリマーとアルコール化合物とを含む混合物と二酸化炭素との反応生成物からなる炭酸ガス発生剤。   A carbon dioxide gas generating agent comprising a reaction product of carbon dioxide and a mixture containing an amine polymer having an amino group in a repeating unit and an alcohol compound. 炭酸ガス放出温度が60℃以上200℃以下である、請求項1に記載の炭酸ガス発生剤。   The carbon dioxide gas generating agent according to claim 1, wherein the carbon dioxide gas emission temperature is 60 ° C. or more and 200 ° C. or less. アミン系ポリマーが、ポリエチレンイミン、ポリアリルアミン、ポリアクリルアミド、ポリテトラメチレンイミン、ポリビニルアミン、ジシアンジアミド−ホルマリン縮合物およびジシアンジアミド−アルキレン(ポリアミン)縮合物からなる群から選択される、請求項1または2に記載の炭酸ガス発生剤。   The amine-based polymer is selected from the group consisting of polyethyleneimine, polyallylamine, polyacrylamide, polytetramethyleneimine, polyvinylamine, dicyandiamide-formalin condensate and dicyandiamide-alkylene (polyamine) condensate. Description carbon dioxide gas generating agent. アルコール化合物が、単糖類、少糖類、多糖類、ポリビニルアルコールおよびその誘導体並びにポリフェノールおよびその誘導体からなる群から選択される、請求項1〜3のいずれかに記載の炭酸ガス発生剤。   The carbon dioxide gas generating agent according to any one of claims 1 to 3, wherein the alcohol compound is selected from the group consisting of monosaccharides, oligosaccharides, polysaccharides, polyvinyl alcohol and derivatives thereof and polyphenol and derivatives thereof. 膜状、フィルム状、シート状、繊維状または粉体状である、請求項1〜4のいずれかに記載の炭酸ガス発生剤。   The carbon dioxide gas generating agent according to any one of claims 1 to 4, which is in the form of a film, a film, a sheet, a fiber or a powder. 電解質イオンを吸蔵および放出可能な正極、電解質イオンを吸蔵および放出可能な負極、前記正極と負極の間に配置されたセパレータ、電解液、ならびに請求項1〜5のいずれかに記載の炭酸ガス発生剤を備える非水電解質蓄電池。   A positive electrode capable of absorbing and desorbing electrolyte ions, a negative electrode capable of absorbing and desorbing electrolytic ions, a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode, an electrolytic solution, and carbon dioxide gas generation according to any one of claims 1 to 5. Non-aqueous electrolyte storage battery with an agent. 炭酸ガス発生剤が正極中に含まれる、請求項6に記載の非水電解質蓄電池。   The non-aqueous electrolyte storage battery according to claim 6, wherein a carbon dioxide gas generating agent is contained in the positive electrode.
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