JP2020027791A - 負極及び負極の製造方法並びに電極用結着剤 - Google Patents
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Abstract
Description
そして、特許文献4には、ポリアクリル酸と多官能アミンが縮合してなる化合物を含有する負極が、以下の製造方法で得られたことが具体的に記載されている(実施例1を参照。)。
↓
中間組成物のN−メチル−2−ピロリドン溶液を用いてスラリー状の負極活物質層形成用組成物を製造する
↓
負極集電体に負極活物質層形成用組成物を塗布し、N−メチル−2−ピロリドンを除去する
↓
160℃、3時間加熱処理することで、中間組成物を縮合反応させて架橋構造を有する高分子を形成し、負極を製造する
そして、本発明者は、実際に、ポリアクリル酸、水溶性のポリアミノベンゼン誘導体、負極活物質及び水を含有する負極活物質層形成用組成物を用いて負極を製造しようとした。しかし、負極活物質層形成用組成物において凝集が生じたため、負極を製造することが出来なかった。
かかる知見に基づき、本発明者は本発明を完成させた。
mは2〜6の整数であり、nは0〜4の整数であって、m+n≦6である。
a)ポリアクリル酸と前記一般式(1)のポリアミノベンゼン誘導体及び/若しくは前記ポリアミノベンゼン誘導体の自己縮合体とが縮合してなる化合物の前駆体、セルロース誘導体、負極活物質並びに水を含有する負極活物質層形成用組成物、又は、ポリアクリル酸、前記一般式(1)で表されるポリアミノベンゼン誘導体及び/若しくは前記ポリアミノベンゼン誘導体の自己縮合体、セルロース誘導体、負極活物質並びに水を含有する負極活物質層形成用組成物を準備する工程、
b)前記負極活物質層形成用組成物を集電体に塗布して、負極前駆体を製造する工程、
c)前記負極前駆体を加熱して、前記ポリアクリル酸と前記ポリアミノベンゼン誘導体及び/又は前記ポリアミノベンゼン誘導体の自己縮合体との縮合反応を進行させる工程、
を有することを特徴とする。
a)ポリアクリル酸と前記一般式(1)で表されるポリアミノベンゼン誘導体及び/若しくは前記ポリアミノベンゼン誘導体の自己縮合体とが縮合してなる化合物の前駆体、セルロース誘導体、負極活物質並びに水を含有する負極活物質層形成用組成物、又は、ポリアクリル酸、前記一般式(1)で表されるポリアミノベンゼン誘導体及び/若しくは前記ポリアミノベンゼン誘導体の自己縮合体、セルロース誘導体、負極活物質並びに水を含有する負極活物質層形成用組成物を準備する工程、
b)前記負極活物質層形成用組成物を集電体に塗布して、負極前駆体を製造する工程、
c)前記負極前駆体を加熱して、前記ポリアクリル酸と前記ポリアミノベンゼン誘導体及び/又は前記ポリアミノベンゼン誘導体の自己縮合体との縮合反応を進行させる工程、
を有することを特徴とする。
本発明の電極用結着剤は、正極用結着剤であってもよいし、負極用結着剤であってもよい。
使用するポリアクリル酸の重量平均分子量が高いほど、結着力が高くなる傾向にあるが、水に溶解した場合の粘度が高くなる。
一般式(1)で表されるポリアミノベンゼン誘導体としては、1種類の化合物を採用してもよいし、複数種類の化合物を併用してもよい。
アクリル酸モノマーに対するポリアミノベンゼン誘導体のモル比が過小であれば、蓄電装置の容量を好適に維持することが困難になる場合がある。アクリル酸モノマーに対するポリアミノベンゼン誘導体のモル比が過大であれば、結着性が低下する場合がある。
詳細には、第一のポリアクリル酸において隣接するアクリル酸モノマー単位の2つのカルボキシル基と、ポリアミノベンゼン誘導体のアミノ基及び/又はポリアミノベンゼン誘導体の自己縮合体のアミノ基とが、脱水縮合反応して、6員環イミド骨格を形成する。次に、第一のポリアクリル酸と結合した上記のポリアミノベンゼン誘導体の他のアミノ基及び/又はポリアミノベンゼン誘導体の自己縮合体の他のアミノ基が、第二のポリアクリル酸の2つのカルボキシル基と、脱水縮合反応して、6員環イミド骨格を形成することで、第一及び第二のポリアクリル酸の鎖同士が架橋された状態となっていると考えられる。
また、本発明の化合物のうち、CO2Hを備えるポリアミノベンゼン誘導体の自己縮合体が縮合した化合物においては、赤外吸収スペクトルにおいて、1520〜1580cm−1の間にピークトップが存在するピークが観察される。このピークは、ポリアミノベンゼン誘導体の自己縮合体におけるCONH構造に由来すると考えられる。
セルロース誘導体としては、特に水酸基を有するセルロース誘導体が好ましい。水酸基を有するセルロース誘導体は、ポリアクリル酸と好適に相互作用することが期待される。
3CaSi2+6HCl → Si6H6+3CaCl2
Si6H6 → 6Si+3H2↑
a)工程は、本発明の化合物の前駆体、セルロース誘導体、負極活物質及び水を含有する負極活物質層形成用組成物、又は、ポリアクリル酸、ポリアミノベンゼン誘導体及び/若しくは前記ポリアミノベンゼン誘導体の自己縮合体、セルロース誘導体、負極活物質並びに水を含有する負極活物質層形成用組成物を準備する工程である。
本発明の化合物の前駆体の、想定される化学構造の一態様を図1に示す。
負極活物質層形成用組成物には、導電助剤やその他の添加剤を配合してもよい。
又は、本発明の化合物の前駆体、セルロース誘導体及び水を含有する結着剤用組成物。
b)工程は、負極活物質層形成用組成物を集電体に塗布して、負極前駆体を製造する工程である。
c)工程は、負極前駆体を加熱して、ポリアクリル酸とポリアミノベンゼン誘導体及び/又は前記ポリアミノベンゼン誘導体の自己縮合体との縮合反応を進行させる工程である。c)工程においては、上述の縮合反応が進行し得る程度の加熱を施せばよい。そのため、c)工程の加熱の態様は特に限定されないが、負極前駆体に波長4〜8μmの光を照射することで、c)工程を実施するのが好ましい。
c)工程における温度が低すぎると、所望の反応が十分に進行しないおそれがある。c)工程における温度が高すぎると、ポリアクリル酸の鎖のカルボキシル基同士の脱水反応が過剰に進行すること、すなわち酸無水物の構造が過剰に生じることで、本発明の化合物の結着剤としての機能が低下するおそれがある。また、c)工程における温度が過剰に高すぎると、本発明の化合物が分解するおそれがある。
波長4〜8μmの光の照射時間が短すぎると、所望の反応が十分に進行しないおそれがある。波長4〜8μmの光の照射時間が長すぎると、エネルギーの無駄になるとともに、不都合な副反応が生じるおそれがある。
当該装置を用いることで、平坦な集電体上に平坦な負極活物質層が存在するとの、製造バラツキが生じ難い条件下で負極を製造できるため、c)工程後の負極の性状は均一化される。また、均一な条件での光照射が容易であり、光照射時間の設定も容易であることから、負極の性能バラツキが生じ難い。さらに、生産能力の増大や、省人化にも適応可能である。
蓄電装置としては、一次電池、二次電池、キャパシタを例示できる。以下、蓄電装置の代表例であるリチウムイオン二次電池についての説明を通じて、本発明の負極を備える本発明の蓄電装置の説明をする。
本発明のリチウムイオン二次電池の一態様は、本発明の負極、正極、並びに、セパレータ及び電解液、又は、固体電解質を具備する。
正極は、集電体と集電体の表面に形成された正極活物質層とを具備する。
正極活物質層における、結着剤及び導電助剤の配合量は、適宜適切な量とすればよい。また、集電体の表面に正極活物質層を形成させるには、公知の方法を適宜適切に採用すればよい。
例えば、正極と負極とでセパレータを挟持して電極体とする。電極体は、正極、セパレータ及び負極を重ねた積層型、又は、正極、セパレータ及び負極の積層体を捲いた捲回型のいずれの型にしても良い。正極の集電体および負極の集電体から外部に通ずる正極端子および負極端子までを、集電用リード等を用いて接続した後に、電極体に電解液を加えてリチウムイオン二次電池とするとよい。
重量平均分子量10万のポリアクリル酸を水に溶解して、ポリアクリル酸が10質量%で含有されるポリアクリル酸水溶液を製造した。また、p−フェニレンジアミンを水に溶解して、p−フェニレンジアミン水溶液を製造した。撹拌条件下、ポリアクリル酸水溶液に、p−フェニレンジアミン水溶液を滴下して、得られた混合物を室温で30分間撹拌した。その後、混合物を80℃で2時間撹拌して、実施例1の溶液を製造した。
なお、実施例1の溶液においては、アクリル酸モノマーとp−フェニレンジアミンのモル比は16:1に該当する。
Si含有負極活物質として炭素で被覆されたSiO84質量部、導電助剤としてアセチレンブラック5質量部、結着剤として固形分が10質量部となる量の実施例1の溶液、カルボキシメチルセルロース1質量部、及び、適量の水を混合して、スラリー状の負極活物質層形成用組成物を製造した。負極活物質層形成用組成物において、水以外の固形分の割合は、40質量%であった。
負極用集電体として、厚み30μmの電解Cu箔を、ロール状に巻き取ったものを準備した。
集電体を搬出するロール巻出し部と、ロール状の負極前駆体が巻取られるロール巻取り部と、ロール巻出し部及びロール巻取り部の間に配置されている、負極活物質層形成用組成物を膜状に塗布する塗布部と、塗布部及びロール巻取り部の間に配置されている乾燥部と、乾燥部及びロール巻取り部の間に配置されているプレス部とを具備する、負極前駆体製造用装置を準備した。
当該装置に負極用集電体及び負極活物質層形成用組成物を供給して、大気下で、負極前駆体を製造した。なお、乾燥部における乾燥温度は60℃とした。また、負極前駆体における負極活物質層の厚みは20μmであった。
ロール状の負極前駆体を搬出するロール巻出し部と、ロール状の負極が巻取られるロール巻取り部と、前記ロール巻出し部及び前記ロール巻取り部の間に配置されている波長6μmの光を照射する照射部と、を具備する装置を準備した。当該装置において、負極前駆体が光照射される道程は、窒素ガス雰囲気下とした。
波長6μmの光の出力を、照射部の温度が200℃となるように設定した。また、負極前駆体の任意の箇所に光照射される時間が3分となるように、ロール巻取り速度を設定した。
b)工程で得た負極前駆体を上記の装置に配置して、以上の条件で上記の装置を作動させて、実施例1の負極を製造した。
実施例1の負極を径11mmの円形に裁断し、評価極とした。厚さ500μmの金属リチウム箔を径13mmの円形に裁断し対極とした。セパレータとしてガラスフィルター(ヘキストセラニーズ社)及び単層ポリプロピレンであるcelgard2400(ポリポア株式会社)を準備した。また、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとを体積比1:1で混合した混合溶媒に、LiPF6を1mol/Lで溶解した電解液を準備した。対極、ガラスフィルター、celgard2400、評価極の順に、2種のセパレータを対極と評価極で挟持し電極体とした。この電極体をコイン型電池ケースCR2032(宝泉株式会社)に収容し、さらに電解液を注入して、コイン型電池を得た。これを実施例1のリチウムイオン二次電池とした。
重量平均分子量40万のポリアクリル酸を用いた以外は、実施例1と同様の方法で、実施例2の溶液、負極及びリチウムイオン二次電池を製造した。
重量平均分子量80万のポリアクリル酸を用いた以外は、実施例1と同様の方法で、実施例3の溶液、負極及びリチウムイオン二次電池を製造した。
a)工程を以下のとおりとした以外は、実施例3と同様の方法で、実施例4の負極及びリチウムイオン二次電池を製造した。
Si含有負極活物質として炭素で被覆されたSiO88質量部、導電助剤としてアセチレンブラック4質量部、結着剤として固形分が7質量部となる量の実施例3の溶液、カルボキシメチルセルロース1質量部、及び、適量の水を混合して、スラリー状の負極活物質層形成用組成物を製造した。
p−フェニレンジアミンに替えて、3,5−ジアミノ安息香酸を用いた以外は、実施例3と同様の方法で、実施例5の溶液、負極及びリチウムイオン二次電池を製造した。
p−フェニレンジアミンに替えて、2,5−ジアミノトルエンを用いた以外は、実施例3と同様の方法で、実施例6の溶液、負極及びリチウムイオン二次電池を製造した。
p−フェニレンジアミンに替えて、2−ニトロ−1,4−フェニレンジアミンを用いた以外は、実施例3と同様の方法で、実施例7の溶液、負極及びリチウムイオン二次電池を製造した。
p−フェニレンジアミンに替えて、m−フェニレンジアミンを用いた以外は、実施例3と同様の方法で、実施例8の溶液、負極及びリチウムイオン二次電池を製造した。
実施例3の溶液におけるアクリル酸モノマーとp−フェニレンジアミンのモル比を4:1とした以外は、実施例3と同様の方法で、実施例9の溶液、負極及びリチウムイオン二次電池を製造した。
実施例3の溶液におけるアクリル酸モノマーとp−フェニレンジアミンのモル比を1:1とした以外は、実施例3と同様の方法で、実施例10の溶液、負極及びリチウムイオン二次電池を製造した。
実施例3の溶液におけるアクリル酸モノマーとp−フェニレンジアミンのモル比を1:2とした以外は、実施例3と同様の方法で、実施例11の溶液、負極及びリチウムイオン二次電池を製造した。
c)工程において、波長6μmの光の出力を照射部の温度が230℃となるように設定した以外は、実施例3と同様の方法で、実施例12の負極及びリチウムイオン二次電池を製造した。
a)工程にて、カルボキシメチルセルロースを使用しなかったこと以外は、実施例3と同様の方法で、比較例1の負極を製造しようとしたが、負極活物質層形成用組成物が凝集したため、b)工程以降の工程を実施することが出来なかった。
c)工程として以下の加熱工程を実施した以外は、実施例3と同様の方法で、比較例2の負極及びリチウムイオン二次電池を製造した。
加熱工程:
ロール状に捲回した負極前駆体を真空加熱炉に配置し、減圧雰囲気下、120℃で8時間加熱して、比較例2の負極を製造した。
c)工程として以下の加熱工程を実施した以外は、実施例3と同様の方法で、比較例3の負極及びリチウムイオン二次電池を製造した。
加熱工程:
ロール状に捲回した負極前駆体を真空加熱炉に配置し、減圧雰囲気下、150℃で8時間加熱して、比較例3の負極を製造した。
重量平均分子量10万のポリアクリル酸をN−メチル−2−ピロリドンに溶解して、ポリアクリル酸が10質量%で含有されるポリアクリル酸溶液を製造した。また、4,4’−ジアミノジフェニルメタンをN−メチル−2−ピロリドンに溶解して、4,4’−ジアミノジフェニルメタン溶液を製造した。撹拌条件下、ポリアクリル酸溶液に、4,4’−ジアミノジフェニルメタン溶液を滴下して、得られた混合物を室温で30分間撹拌した。その後、ディーンスターク装置を用いて、混合物を110℃で2時間撹拌して、参考例1の溶液を製造した。
なお、参考例1の溶液においては、アクリル酸モノマーと4,4’−ジアミノジフェニルメタンのモル比は16:1に該当する。
Si含有負極活物質として炭素で被覆されたSiO85質量部、導電助剤としてアセチレンブラック5質量部、結着剤として固形分が10質量部となる量の参考例1の溶液、及び、適量のN−メチル−2−ピロリドンを混合して、スラリー状の負極活物質層形成用組成物を製造した。
重量平均分子量10万のポリアクリル酸をN−メチル−2−ピロリドンに溶解して、ポリアクリル酸が10質量%で含有されるポリアクリル酸溶液を製造した。また、p−フェニレンジアミンをN−メチル−2−ピロリドンに溶解して、p−フェニレンジアミン溶液を製造した。撹拌条件下、ポリアクリル酸溶液に、p−フェニレンジアミン溶液を滴下して、得られた混合物を室温で30分間撹拌した。その後、ディーンスターク装置を用いて、混合物を110℃で2時間撹拌して、参考例2の溶液を製造した。
なお、参考例2の溶液においては、アクリル酸モノマーとp−フェニレンジアミンのモル比は16:1に該当する。
各実施例、比較例1、参考例1及び参考例2の製造結果から、負極活物質層形成用組成物の溶剤が水の場合は凝集抑制剤としてのセルロース誘導体が必要であり、負極活物質層形成用組成物の溶剤がN−メチル−2−ピロリドンの場合は凝集抑制剤としてのセルロース誘導体は不要であるといえる。
参考例1の溶液に替えてポリアミドイミドのN−メチル−2−ピロリドン溶液を用いた以外は、参考例1と同様の方法で、参考例3の負極及びリチウムイオン二次電池を製造した。
参考例1の溶液に替えて、重量平均分子量10万のポリアクリル酸のN−メチル−2−ピロリドン溶液を用いた以外は、参考例1と同様の方法で、参考例4の負極及びリチウムイオン二次電池を製造した。
表1において、NMPとはN−メチル−2−ピロリドンの略称である。
組成とは、負極活物質/導電助剤/本発明の化合物/カルボキシメチルセルロースの質量比である。ただし、参考例3の組成とは、負極活物質/導電助剤/ポリアミドイミド/カルボキシメチルセルロースの質量比である。参考例4の組成とは、負極活物質/導電助剤/ポリアクリル酸/カルボキシメチルセルロースの質量比である。
PAAとはポリアクリル酸の略称である。モル比とは、本発明の化合物における、アクリル酸モノマーとポリアミノベンゼン誘導体のモル比である。
光照射とは、c)工程における波長6μmでの光照射を意味する。
引張試験機を用いて、実施例1〜実施例12、比較例2〜比較例3、参考例1〜参考例4の負極の剥離強度を測定した。試験方法はJIS Z 0237に準拠した。試験方法について詳細に述べると、負極活物質層側を下向きにして台座に粘着テープで接着し、そして、負極を上向きに90度の方向に引っ張ることにより剥離強度を測定した。剥離強度の結果を、それぞれの負極の組成や製造方法とともに、表2〜表7に示す。
溶剤として水を使用し、カルボキシメチルセルロースを含有する実施例1の負極は、溶剤としてN−メチル−2−ピロリドンを使用し、カルボキシメチルセルロースを含有しない参考例1及び参考例2の負極と同等以上の剥離強度を示すといえる。
本発明の化合物の配合比やポリアミノベンゼン誘導体の種類に因り、剥離強度が変化することがわかる。
実施例10及び実施例11の負極は、測定を開始して直ちに剥離が観察されたため、剥離強度の値が測定できなかった。剥離強度の点からは、アクリル酸モノマーとポリアミノベンゼン誘導体のモル比は、アクリル酸モノマーの値が大きい方が好ましいといえる。
実施例3及び実施例12の結果から、実施例12での230℃、3分間との光照射条件では、ポリアクリル酸の鎖のカルボキシル基同士の脱水縮合反応がやや過剰に進行していると推定される。よって、c)工程での負極前駆体に対する光照射時間が3分間の場合には、温度が200℃程度となるように光の出力を設定するのが好ましいといえる。
比較例2及び比較例3の負極においては、剥離強度が小さいことがわかる。150℃程度の加熱では、ポリアクリル酸とポリアミノベンゼン誘導体との脱水縮合反応が十分に進行しないと考えられる。
実施例1〜実施例9、実施例12、比較例2〜比較例3、参考例1〜参考例4のリチウムイオン二次電池につき、0.05Cで0.01Vまで充電した後に、1Vまで放電するとの初回充放電を行った。
また、初回充放電に引き続き、0.15Cで0.01Vまで充電した後に、1Vまで放電するとの充放電サイクルを19回繰り返し行った。
初期効率(%)=100×(初回放電容量)/(初回充電容量)
容量維持率(%)=100×(最終サイクル時の放電容量)/(初回放電容量)
本発明の負極を備える実施例のリチウムイオン二次電池は、初期効率及び容量維持率のいずれも好適であるといえる。
本発明の負極が環境や費用の点で優れているだけではなく、性能の点でも優れていることが裏付けられたといえる。
種々の重量平均分子量のポリアクリル酸をN−メチル−2−ピロリドン又は水に溶解したポリアクリル酸溶液の粘度を粘度計で測定した。結果を表9に示す。
かかる技術常識を踏まえて、表9の結果をみると、ポリアクリル酸を水に溶解した溶液の粘度と、ポリアクリル酸をN−メチル−2−ピロリドンに溶解した溶液の粘度では、前者の方が低いことが明らかである。
以上のような制約があるものの、負極活物質層形成用組成物の溶剤として水を用いた場合には、ポリアクリル酸溶液の粘度を比較的低く抑制できるため、平均分子量のより大きなポリアクリル酸を採用することや、当該ポリアクリル酸をより高濃度で溶解させたポリアクリル酸溶液を採用することが可能となる。これらの点でも、溶剤として水を用いる本発明の負極の製造方法は、優れているといえる。
c)工程において、波長6μmの光の出力を照射部の温度が230℃となるように設定した以外は、実施例5と同様の方法で、実施例13の負極及びリチウムイオン二次電池を製造した。
c)工程として以下の加熱工程を実施した以外は、実施例5と同様の方法で、比較例4の負極及びリチウムイオン二次電池を製造した。
加熱工程:
ロール状に捲回した負極前駆体を真空加熱炉に配置し、減圧雰囲気下、120℃で8時間加熱して、比較例4の負極を製造した。
c)工程として以下の加熱工程を実施した以外は、実施例5と同様の方法で、比較例5の負極及びリチウムイオン二次電池を製造した。
加熱工程:
ロール状に捲回した負極前駆体を真空加熱炉に配置し、減圧雰囲気下、150℃で8時間加熱して、比較例5の負極を製造した。
実施例13、比較例4及び比較例5のリチウムイオン二次電池につき、評価例2と同様の方法で試験を行った。試験結果を、実施例5の結果と共に、表11に示す。
p−フェニレンジアミンを用いた実施例3、実施例12、比較例2及び比較例3の負極に対する試験結果、並びに、3,5−ジアミノ安息香酸を用いた実施例5、実施例13、比較例4及び比較例5の負極に対する試験結果を鑑み、本発明の負極の製造方法におけるc)工程の加熱温度と化学構造の変化との関係を、以下のとおり分析した。
測定条件は次段落のとおりとした。
同じ手順で取得したCaF2ペレットの赤外吸収スペクトルを対照として、試料の赤外吸収スペクトルの吸光度を算出した。
<測定条件>ヘリウム流通下、分 解 能:4cm−1、積算回数:512 回、波数範囲:4000〜400cm−1(検出器:MCT)、窓材:KBr(赤外透過下限:450cm−1)、測定温度:室温(30℃)、100℃、150℃、180℃、200℃、2時間後の200℃、260℃
昇温プログラムは、図2に記載のとおりである。
実施例3の溶液を用いた試料の赤外吸収スペクトルから、以下の知見が得られた。
(2)アミノ基とポリアクリル酸の2つのカルボキシル基とが脱水縮合して形成される6員環イミド骨格のC=O結合に由来すると考えらえるピーク(1685cm−1付近)は、180℃以下では観察されず、180℃を超える加熱下又は200℃以上の加熱下にて観察され、加熱温度の上昇に伴い、ピーク強度が増加する。
(3)C=O結合に由来すると考えらえる3つのピーク(1805cm−1付近、1757cm−1付近、1685cm−1付近)が、180℃を超える加熱下又は200℃以上の加熱下にて、明確に観察される。
なお、図4における化学構造のうち、PAA-chainとは、ポリアクリル酸の鎖の残りの部分を意味する。
実施例5の溶液を用いた試料の赤外吸収スペクトルから、以下の知見が得られた。
(2)アミノ基とポリアクリル酸の2つのカルボキシル基とが脱水縮合して形成される6員環イミド骨格のC=O結合に由来すると考えらえるピーク(1689cm−1付近)は、180℃以下では観察されず、180℃を超える加熱下又は200℃以上の加熱下にて観察され、加熱温度の上昇に伴い、ピーク強度が増加する。
(3)C=O結合に由来すると考えらえる3つのピーク(1803cm−1付近、1759cm−1付近、1689cm−1付近)が、200℃以上の加熱下にて、明確に観察される。
(4)CONH構造に由来すると考えらえるピーク(1547cm−1付近)が、30℃を超える加熱下又は100℃以上の加熱下にて、明確に観察され、180℃に到る加熱温度の上昇に伴い、そのピーク強度は増加し、200℃以上での加熱温度の上昇に伴い、相対的なピーク強度は減少傾向になる。
アルゴン置換したグローブボックス中で、3,5−ジアミノ安息香酸を用いた実施例5の溶液をシャーレに滴下し、乾燥して、乾燥体とした後に、以下の各条件でそれぞれ加熱して、フィルムを形成した。
<条件1>真空加熱炉を用いた減圧条件下、150℃、30分間
<条件2>真空加熱炉を用いた減圧条件下、150℃、6時間
<条件3>真空加熱炉を用いた減圧条件下、180℃、30分間
<条件4>真空加熱炉を用いた減圧条件下、230℃、30分間
加熱前の乾燥体、及び、<条件1>〜<条件4>のフィルムを、赤外分光光度計での分析に供した。
また、C=O結合に由来すると考えらえる、1670〜1710cm−1の間にピークトップが存在するピークと、1740〜1780cm−1の間にピークトップが存在するピークが、<条件4>のフィルムに明確に観察された。これらの2ピークは<条件3>のフィルムでは明確に観察されていないことから、これらの2ピークは180℃を超える加熱条件下で生成するといえる。すなわち、180℃以下の加熱温度で製造されたフィルムの化学構造と、180℃を超える加熱温度で製造されたフィルムの化学構造は、明らかに異なるといえる。
Claims (14)
- ポリアクリル酸と下記一般式(1)で表されるポリアミノベンゼン誘導体及び/又は前記ポリアミノベンゼン誘導体の自己縮合体とが縮合してなる化合物、セルロース誘導体、及び、負極活物質を具備することを特徴とする負極。
mは2〜6の整数であり、nは0〜4の整数であって、m+n≦6である。 - 前記ポリアクリル酸を構成するアクリル酸モノマー単位と、前記ポリアミノベンゼン誘導体とのモル比が2:1〜50:1の範囲内である請求項1に記載の負極。
- 前記ポリアクリル酸の重量平均分子量が40万〜200万の範囲内である請求項1又は2に記載の負極。
- 前記負極活物質がSi含有負極活物質である請求項1〜3のいずれか1項に記載の負極。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の負極の製造方法であって、
a)前記ポリアクリル酸と前記ポリアミノベンゼン誘導体及び/若しくは前記ポリアミノベンゼン誘導体の自己縮合体とが縮合してなる化合物の前駆体、前記セルロース誘導体、前記負極活物質並びに水を含有する負極活物質層形成用組成物、又は、前記ポリアクリル酸、前記ポリアミノベンゼン誘導体及び/若しくは前記ポリアミノベンゼン誘導体の自己縮合体、前記セルロース誘導体、前記負極活物質並びに水を含有する負極活物質層形成用組成物を準備する工程、
b)前記負極活物質層形成用組成物を集電体に塗布して、負極前駆体を製造する工程、
c)前記負極前駆体を加熱して、前記ポリアクリル酸と前記ポリアミノベンゼン誘導体及び/又は前記ポリアミノベンゼン誘導体の自己縮合体との縮合反応を進行させる工程、
を有することを特徴とする負極の製造方法。 - 前記c)工程において、前記負極前駆体に波長4〜8μmの光を照射する、請求項5に記載の負極の製造方法。
- 前記c)工程が、ロール状の負極前駆体を搬出するロール巻出し部と、ロール状の負極が巻取られるロール巻取り部と、前記ロール巻出し部及び前記ロール巻取り部の間に配置される波長4〜8μmの光を照射する照射部と、を具備する装置を用いる工程である、請求項5又は6に記載の負極の製造方法。
- ポリアクリル酸、下記一般式(1)で表されるポリアミノベンゼン誘導体及び/若しくは前記ポリアミノベンゼン誘導体の自己縮合体、セルロース誘導体並びに水を含有する、又は、前記ポリアクリル酸と前記ポリアミノベンゼン誘導体及び/若しくは前記ポリアミノベンゼン誘導体の自己縮合体とが縮合してなる化合物の前駆体、セルロース誘導体並びに水を含有する結着剤用組成物。
mは2〜6の整数であり、nは0〜4の整数であって、m+n≦6である。 - ポリアクリル酸と下記一般式(1)で表されるポリアミノベンゼン誘導体及び/又は前記ポリアミノベンゼン誘導体の自己縮合体とが縮合してなる化合物を含有することを特徴とする電極用結着剤。
mは2〜6の整数であり、nは0〜4の整数であって、m+n≦6である。 - 前記化合物が6員環イミド骨格を含有する請求項9に記載の電極用結着剤。
- 前記化合物は、その赤外吸収スペクトルにおいて、1670〜1710cm−1の間にピークトップが存在するピークと、1740〜1780cm−1の間にピークトップが存在するピークが観察される、請求項9又は10に記載の電極用結着剤。
- 前記ポリアミノベンゼン誘導体の自己縮合体における前記ポリアミノベンゼン誘導体は、前記一般式(1)において、Rはそれぞれ独立にCO2H又はSO3Hから選択され、mは2〜5の整数であり、nは1〜4の整数であって、m+n≦6である請求項9〜11のいずれか1項に記載の電極用結着剤。
- 請求項9〜12のいずれか1項に記載の電極用結着剤を具備する電極。
- 請求項13に記載の電極を備える蓄電装置。
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