JP2023018270A

JP2023018270A - 液体組成物、液体組成物保管容器、機能材料、電池デバイス、液体吐出方法、及び電極の製造方法

Info

Publication number: JP2023018270A
Application number: JP2021122269A
Authority: JP
Inventors: 弘規萩原; Hironori Hagiwara
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2021-07-27
Filing date: 2021-07-27
Publication date: 2023-02-08

Abstract

【課題】液体組成物中の無機粒子が沈降しても、容易に再分散させることが可能な液体組成物を提供すること。【解決手段】無機粒子、分散剤、及び分散媒を含む液体組成物であって、前記無機粒子が、該無機粒子の主成分と異なる金属元素を含有し、前記無機粒子に対する前記金属元素の含有量が１００ｐｐｍ以上である、液体組成物。【選択図】なし

Description

本発明は、液体組成物、液体組成物保管容器、機能材料、電池デバイス及び液体吐出方法、及び、電極の製造方法に関する。

従来、リチウムイオン二次電池、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ、レドックスキャパシタなどの蓄電デバイスにおいては、正極と負極の短絡を防止することを目的として、紙、不織布、多孔質フィルムがセパレータとして使用されている。近年、電極基体上に、電極合材層と、粒子層が順次形成された、セパレータ一体型電極が用いられている（例えば、特許文献１参照）。

このような粒子層の形成手法としては、粒子を含有した液体組成物をインクジェット印刷の手法を用いて形成するものがある（例えば、特許文献２参照）。インクジェット印刷（以下、インクジェット法という場合がある）は、電極上の任意の位置に均一な薄膜を形成することができる。また、インクジェット印刷は、電極基体に非接触で塗膜を形成できるために、電極の表面形状の自由度が高いなどの利点がある。

インクジェット印刷で電極一体型セパレータを形成するためには、液体組成物中に非導電性の無機粒子をインクジェット法で吐出できるように均一に分散させる必要がある。その一方で、セパレータとしての絶縁性を担保するために、液体組成物中に無機粒子を高濃度で含有させる必要がある。

しかしながら、一般的に無機粒子は比重が高く、しかも液体組成物中に高濃度で分散させた無機粒子は、静置すると無機粒子が自重で沈降（以下、自重沈降という場合がある）する。そのため、液体組成物に濃度ムラが生じ、液体組成物の吐出が困難となる。また、液体組成物が吐出できたとしても、吐出された液体組成物は濃度が低下しており、液体組成物の本来の機能が発揮されないことがある。

従来の液体組成物では、粒子が沈降した場合には、スターラーやディスパー羽を用いて攪拌すること等により再分散させることで、この濃度ムラを解消することができるが、このとき多大なエネルギーを必要とし、使用効率の点で改善の余地があった。

また、液体組成物中の無機粒子の再分散が不十分である場合、例えば、液体組成物中に凝集物が発生し粒度分布が変化する、液体組成物の粘度やチクソ性が変化する等、液体組成物の物性が変化する。その結果、例えば、液体組成物を用いて基材上に機能膜を形成する場合に、インクジェットを用いて液体組成物を吐出した際に吐出不良が生じて、塗工ムラの発生につながる懸念がある。

本発明の課題は、液体組成物中の無機粒子が沈降しても、容易に再分散させることが可能な液体組成物を提供することである。

本発明の一態様に係る液体組成物は、無機粒子、分散剤、及び分散媒を含む液体組成物であって、前記無機粒子が、該無機粒子の主成分と異なる金属元素を含有し、前記無機粒子に対する前記金属元素の含有量が１００ｐｐｍ以上である。

本発明の一態様によれば、液体組成物中の粒子が沈降した場合でも、容易に再分散させることが可能な液体組成物を提供することができる。

無機粒子の模式図である。無機粒子の断面図である。粒子間の相互作用ポテンシャルエネルギー曲線である。負極の一例を示す断面図である。負極の製造方法の一例を示す模式図である。負極の製造方法の他の例を示す模式図である。図５、６の液体吐出装置の変形例を示す模式図である。正極の一例を示す断面図である。蓄電デバイスを構成する電極素子の一例を示す断面図である。蓄電デバイスの一例を示す断面図である。インクジェット印刷装置の一例を示す概略構成斜視図である。セパレータ一体型電極の一例を示す概略構成図である。図１２のＡ－Ａ線断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、説明する。

＜液体組成物＞
本実施形態に係る液体組成物は、無機粒子、分散剤、及び分散媒を含む。なお、本実施形態の液体組成物は、任意に、補助溶媒、バインダ、その他の添加物を含有してもよい。

［無機粒子］
無機粒子は、金属または金属酸化物などの無機化合物の粒子を示す。

無機粒子を構成する材料としては、特に限定されないが、例えば、酸化アルミニウム、シリカ、炭酸カルシウム、酸化チタン、リン酸カルシウム、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、水酸化アルミニウム、ゼオライト、酸化セリウムなどが挙げられる。これらの無機粒子は、１種単独で用いてもよく、また２種以上を混合して用いてもよい。

これらの無機粒子の中でも、絶縁性及び耐熱性が高いことから、後述のセパレータ一体型電極の製造に使用する場合、酸化アルミニウム（アルミナ）などの無機酸化物が好ましい。

無機粒子を構成する材料として用いられる酸化アルミニウム（アルミナ）の種類は、特に限定されず、例えば、αアルミナ、γアルミナ、βアルミナ、フュームドアルミナなどが挙げられる。これらの中でも、αアルミナが、絶縁性や耐擦過性の点から好ましい。

これらのアルミナは、１種単独で用いてもよく、また２種以上を混合して用いてもよい。なお、２種以上のアルミナを用いる場合は、アルミナの主成分がαアルミナであることが絶縁性や耐擦過性の点から好ましい。

ここで、主成分がαアルミナであるとは、全アルミナ中のαアルミナの含有率が５０質量％以上であることを意味し、この含有率は粒子の堅牢性の観点から６０質量％以上であることが好ましく、７０質量％以上であることがより好ましい。このような範囲とすることで、絶縁性や耐擦過性に優れた粒子層を形成することができる。

本実施形態の液体組成物に含まれるアルミナ粒子などの無機粒子の液体組成物に占める割合は、任意であるが、例えば、５体積％以上２０体積％以下であり、好ましくは７体積％以上１８体積％以下である。

無機粒子の液体組成物に占める割合を５体積％以上とすることにより、乾燥ムラが抑制された均一性に優れた粒子層を得ることができ、７体積％以上とすることにより、耐熱性に優れた粒子層を得ることができる。また、２０体積％以下とすることにより、インク流動性の点から均一性に優れた粒子層を得ることができ、１８体積％以下とすることで、インクジェット用インクとしたときに画像形成能に優れた粒子層を得ることができる。

無機粒子の中心粒子径は、特に限定されないが、好ましくは１０００ｎｍ以下であり、より好ましくは１００ｎｍ以上８００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは２００ｎｍ以上６００ｎｍ以下である。本明細書において、中心粒子径（中心粒径ともいう）は、個数基準の粒径分布における頻度の累積が５０％となる粒子径（以下、Ｄ５０という）を示す。

液体組成物の粒径分布は、例えば、濃厚系粒径アナライザー（大塚電子製、ＦＰＡＲ－１０００）を用いて、測定することができる。

なお、中心粒子径が１０００ｎｍを超えると、μｍ単位の膜厚を得る場合に塗布した際の塗布ムラが生じやくなる。また、中心粒子径２００ｎｍ未満であると、液体組成物中で無機粒子の均一な分散状態を保つことが難しくなる。

無機粒子の表面積は、特に限定されないが、５ｍ^２／ｇ以上であることが好ましい。無機粒子の表面積を５ｍ^２／ｇ以上とすることで、充放電サイクル特性に優れた二次電池を形成可能な液体組成物とすることができる。本明細書において、表面積とは、個数基準の粒子における表面の面積を示す。

［金属元素］
無機粒子は、該無機粒子の主成分と異なる金属元素を含有する。ここで、無機粒子の主成分と異なる金属元素は、その無機粒子を構成する主成分とは別に不純物として無機粒子に含まれる金属元素であってもよい。

無機粒子に含まれる金属元素の存在状態としては、金属単体で存在していてもよいし、化合物の一部として存在していてもよい。また、金属元素は１種単独で含まれていてもよいし、２種以上含まれていてもよい。ここでいう金属元素とは、周期表の１族～１４族の元素のうち、水素とホウ素と炭素を除くすべての元素を指す。

本実施形態の無機粒子に含まれる金属元素としては、特に限定されないが、鉄、ナトリウム、及びマグネシウムのうちの少なくとも１つであることが好ましい。

無機粒子に対する金属元素の含有量は、１００ｐｐｍ以上であり、好ましくは１００ｐｐｍ以上１００００ｐｐｍ以下、より好ましくは１０００ｐｐｍ以上１００００ｐｐｍ以下である。

無機粒子に金属元素を１００ｐｐｍ以上含むことで、後述の粒子間に働くポテンシャルエネルギーを小さくすることができ、液体組成物中の無機粒子の再分散性を高くすることができる。また、無機粒子に金属元素を１０００ｐｐｍ以上含むことで、再分散性をさらに向上させることができる。なお、無機粒子に金属元素を１００００ｐｐｍを超えて含有すると、分散剤の吸着が不安定になり粘度が上昇する可能性がある。

無機粒子中の金属元素の含有量は、任意の方法で測定することができ、例えば、ＩＣＰ－ＭＳ（島津製作所製、ＩＣＰＥ－９０００）による測定が可能である。

本実施形態において液体組成物が無機粒子及び金属元素を含む態様は、特に限定されない。図１は、本実施形態に係る液体組成物に含まれる無機粒子の模式図であり、図２は、図１に示す無機粒子の断面図である。

本実施形態では、金属元素が無機粒子内に含まれている。この場合、図１は無機粒子１の外観を示し、図２は無機粒子１に金属元素２が含まれている状態を示す。

液体組成物が無機粒子及び金属元素を含む態様は、特に限定されない。例えば、金属元素２が無機粒子１の内側に存在していてもよいし、金属元素２が無機粒子１の外側（無機粒子１の表面）に存在していてもよい。また、無機粒子の外側に存在する金属元素は、その一部が無機粒子の内側に存在（金属元素の一部が無機粒子の表面に露出）していてもよい。

なお、液体組成物が無機粒子及び金属元素を含む態様は、液体組成物中で自重により沈降（以下、自重沈降という場合がある）した無機粒子の再分散性を向上させる観点から、図１、図２に示すように、一部の金属元素２が無機粒子１の内部に含まれており、他の一部の金属元素２が無機粒子１の表面に吸着している状態が好ましい。

［分散剤］
分散剤は、粒子の表面に吸着もしくは結合し、クーロン力による静電反発や分子鎖による立体障害によって粒子同士の凝集を抑える機能を持った化合物を示す。

分散剤の数平均分子量は、特に限定されないが、通常、１０００～１０００００であり、液体組成物の粘度の上昇を抑制する点から、１０００～１００００であることが好ましく、１０００～５０００であることがさらに好ましい。

分散剤は、分散性基と吸着性基を有する高分子分散剤であることが好ましい。なお、無機粒子が帯電している場合、無機粒子との吸着強度の点で、吸着性基として、無機粒子が帯電している極性とは逆の極性のイオン性基を有する高分子分散剤が好ましい。

イオン性基としては、例えば、スルホン酸基及びその塩（例えば、カリウム塩、ナトリウム塩、リチウム塩、アンモニウム塩など）、カルボキシル基及びその塩（例えば、カリウム塩、ナトリウム塩、リチウム塩、アンモニウム塩など）、１級、２級、３級アミノ基及びその塩などが挙げられる。

分散性基は、例えば、液体組成物をリチウムイオン電池の機能材料として使用する場合には、イオン伝導性の観点から、ノニオン性基であることが好ましい。ここで、ノニオン性とはイオン性を有さないことを示し、ノニオン性基とはイオン性を有さない置換基を示す。なお、分散性基としてノニオン性基を有する分散剤は、ノニオン性界面活性剤に相当する。

分散性基としては、後述する分散媒に対して溶解性を有する構造であればよいが、リチウムイオン二次電池として使用する場合、イオン伝導性の観点から、オリゴエーテル基が好ましい。ここで、オリゴエーテル基とは、エチレングリコール又はプロピレングリコールの重合体の末端からヒドロキシル基を除いた基を示す。

エチレングリコール又はプロピレングリコールの重合体の分子量は、１００～１００００であることが好ましく、１００～５０００であることがより好ましい。エチレングリコール又はプロピレングリコールの重合体の分子量が１００以上であると、液体組成物中の無機粒子（例えば、アルミナ粒子）の分散性が向上し、１００００以下であると、液体組成物の粘度の上昇を抑制することができる。

オリゴエーテル基の結合していない側の末端は、水酸基であってもよいし、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基などであってもよい。なお、オリゴエーテル基を有する分散剤を使用すると、後述の分散媒として極性が高い溶媒を用いても、無機粒子の分散性を向上させることができる。

高分子分散剤としては、例えば、ＤＩＳＰＥＲＢＹＫ（登録商標）－１０３、ＤＩＳＰＥＲＢＹＫ－１１８、ＤＩＳＰＥＲＢＹＫ－２１５５（以上、ビッグケミー社製）、ＮＯＰＣＯＳＰＥＲＳＥ（登録商標）－０９２、ＳＮ－ＳＰＥＲＳＥ－２１９０、ＳＮ－ＤＩＳＰＥＲＳＡＮＴ－９２２８（以上、サンノプコ社製）、エスリーム（登録商標）ＡＤ－３１７２Ｍ、エスリーム２０９３、マリアリム（登録商標）ＡＫＭ－０５１３、マリアリムＨＫＭ－５０Ａ、マリアリムＨＫＭ－１１０Ａ、マリアリムＨＫＭ－１５０Ａ、マリアリムＳＣ－０５０５Ｋ、マリアリムＳＣ－１０１５Ｆ、マリアリムＳＣ－０７０８Ａ（以上、日油社製）などの市販品が挙げられる。

これらの高分子分散剤は、１種を単独で用いてもよく、又は２種以上を併用してもよい。また、無機粒子に対する高分子分散剤の含有量は、特に限定されず、通常、０．０１質量％～１０質量％であり、さらに無機粒子の分散性を考慮すると、０．１質量％～１０質量％であることが好ましい。

［バインダ］
本実施形態の液体組成物では、バインダを任意に含有することができる。バインダが含有された液体組成物を後述の基材上に塗布することで、液体組成物を用いて作製された機能膜の強度を向上させることができる。

バインダとしては、特に限定されないが、例えば、ポリフッ化ビニリデン、スチレンブタジエンゴム、アクリル樹脂などが挙げられる。これらのバインダは、１種を単独で用いてもよく、又は２種以上を併用してもよい。また、バインダは、液体組成物中に溶解していてもよいし、分散していてもよい。

なお、バインダの代わりに、バインダの前駆体を用いてもよい。バインダの前駆体としては、例えば、モノマーなどが挙げられる。このようなモノマーを含有し、必要に応じて、重合開始剤をさらに含有する液体組成物を吸収媒体（以下、基材という場合がある）上に塗布した後、加熱する、又は、光を照射することにより、モノマーが重合し、機能膜の強度を向上させることができる。

［分散媒］
分散媒（以下、溶媒Ａという場合がある）は、液体組成物中の無機粒子の分散溶媒や液物性の調整因子として添加する。分散媒の含有量は、任意である。分散媒の成分は、特に限定されず、水系溶媒又は非水系溶媒である。

水系溶媒としては、特に限定されず、例えば、水、水と極性溶媒との混合物などが挙げられる。

極性溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ヘキシレングリコール、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、アセトン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）などが挙げられる。極性溶媒は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を混合してもよい。

非水系分散媒としては、特に限定されず、例えば、ラクタム、アルコール、スルホキシド、エステル、エーテル、グリコール、又はケトンなどが挙げられる。

ラクタムとしては、例えば、１－メチル－２－ピロリドン、２－ピロリドンなどが挙げられる。

アルコールとしては、例えば、イソプロピルアルコール、ブタノール、ジアセトンアルコールなどが挙げられる。

スルホキシドとしては、例えば、ジメチルスルホキシドなどが挙げられる。

また、エステルとしては、例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、エチレングリコールジアセタートなどが挙げられる。

エーテルの具体例としては、例えば、プロピレングリコールモノプロピルエーテルなどが挙げられる。

グリコールの具体例としては、例えば、プロピレングリコール、エチレングリコール、トリエチレングリコール、ヘキシレングリコールなどが挙げられる。

ケトンとしては、例えば、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、ジイソブチルケトン、２－ブタノン、２－ペンタノン、ジアセトンアルコールなどが挙げられる。

これらの非水系溶媒は、１種または２種以上を混合して用いてもよい。

なお、溶媒Ａは、無機粒子（例えば、アルミナ粒子）との親和性（例えば、無機粒子に対する濡れ性）を有し、無機粒子の分散性を向上させる点で、非水系溶媒であることが好ましい。

［補助溶媒］
補助溶媒（以下、溶媒Ｂという場合がある）は、分散媒（溶媒Ａ）とは異なる溶剤である。溶媒Ｂは、溶媒Ａで不足する機能を補う目的で、任意に配合することができる。

溶媒Ｂとしては、例えば、無機粒子（例えば、アルミナ粒子）を分散させる機能を有する溶剤、液体吐出ヘッドのノズルの乾燥を防止することを目的とする沸点が高い溶剤、液体吐出ヘッドから吐出する際に適切な粘度や表面張力に調整することを目的とする溶剤、又は電極合材層へのアルミナ粒子の吸収を抑えることを目的とする溶剤などが挙げられる。

溶媒Ｂの成分は、特に限定されず、水系溶媒又は非水系溶媒である。

水系溶媒としては、特に限定されず、例えば、水、水と極性溶媒との混合物などが挙げられる。極性溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、エチレングリコール、ヘキシレングリコール、ＮＭＰ、ＤＭＳＯ、ＤＭＦ、アセトン、ＴＨＦなどが挙げられる。極性溶媒は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を混合してもよい。

非水系分散媒としては、特に限定されず、例えば、エーテル、グリコール、エステル、アルコール、又はラクタムが挙げられる。

エーテルとしては、例えば、プロピレングリコールモノプロピルエーテルなどが挙げられる。

グリコールとしては、例えば、プロピレングリコール、エチレングリコール、トリエチレングリコール、ヘキシレングリコールなどが挙げられる。

エステルとしては、例えば、乳酸エチル、エチレンカーボネート、エチレングリコールジアセタートなどが挙げられる。

アルコールとしては、例えば、シクロヘキサノール、プロピレングリコールモノプロピルエーテルなどが挙げられる。ラクタムとしては、例えば、２－ピロリドンなどが挙げられる。

なお、溶媒Ｂは、アルミナなどの無機粒子との親和性を有する溶剤であることがより好ましく、非水系溶媒であることがより好ましい。

［その他の添加物］
本実施形態の液体組成物は、粘度の調整、表面張力の調整、溶剤の蒸発制御、添加剤の溶解性向上、アルミナ粒子の分散性向上、殺菌などを目的に応じて、その他の成分をさらに含有していてもよい。その他の成分としては、例えば、界面活性剤、ｐＨ調整剤、防錆剤、防腐剤、防黴剤、酸化防止剤、還元防止剤、蒸発促進剤、キレート化剤などが挙げられる。

［液体組成物の製造方法］
本実施形態の液体組成物の製造方法は、特に限定されないが、金属元素を含有する無機粒子、分散剤と、分散媒（溶媒Ａ）を加え、必要に応じてバインダ、補助溶媒（溶媒Ｂ）を加えて、分散させることにより製造することができる。

液体組成物を分散させる方法は、特に限定されないが、例えば、公知の分散装置を用いることができる。分散装置の具体例としては、例えば、攪拌機、ボールミル、ビーズミル、リング式ミル、高圧式分散機、回転式高速せん断装置、超音波分散機などが挙げられる。

本実施形態に係る液体組成物により得られる効果は、粒子間に働く分散・凝集状態を表すＤＬＶＯ理論により説明することができる。ＤＬＶＯ理論は、粒子の分散・凝集現象を、粒子間の電気二重層に由来する浸透圧斥力とLondon-van der Waals力の総和である粒子間引力のバランスによって予測できると説明している。

図３は、ＤＬＶＯ理論に基づく粒子間の相互作用ポテンシャルエネルギー曲線である。なお、図３のグラフにおいて、横軸のＨは粒子間距離、縦軸のＶはポテンシャルエネルギー、ＡはLondon-van der Waals引力、Ｂは電気二重層斥力（反発力）、Ｃは引力と斥力（反発力）との全相互作用によるポテンシャルエネルギー、Ｃ１は一次凝集の極小点、Ｃ２はエネルギー障壁の極大点、Ｃ３は二次凝集の極小点を示す。

このＤＬＶＯ理論によれば、一次凝集した粒子を再度分散状態に戻すためには、引力（Ａ）と斥力（Ｂ）との全相互作用（Ｃ）によるポテンシャルエネルギーのエネルギー障壁（Ｃ２）を超える必要がある。このことから、液体組成物の再分散性を高めるためには、このような粒子間に働くポテンシャルエネルギーのエネルギー障壁（Ｃ２）を小さくする必要がある。

本発明者らは、無機粒子の表面に吸着する分散剤の高分子鎖の収縮が生じて粒子間に働く斥力（Ｂ）が小さくなり、ポテンシャルエネルギーのエネルギー障壁（Ｃ２）が小さくなることを見出した。本実施形態に係る液体組成物の効果は、このような機序によって得られると考えられ、無機粒子が含まれる液体組成物の再分散性が高められるというものである。

すなわち、本実施形態に係る液体組成物は、上述のように、無機粒子、分散剤、及び分散媒を含み、無機粒子が該無機粒子の主成分と異なる金属元素を含有し、該無機粒子に対する金属元素の含有量が１００ｐｐｍ以上である。本実施形態では、液体組成物中で無機粒子間に働くポテンシャルエネルギーのエネルギー障壁を小さくなり、分散媒に対して比重が大きい無機粒子を含有する場合でも液体組成物の分散性を向上させることができる。

また、本実施形態では、上述のように、液体組成物中で無機粒子間に働くポテンシャルエネルギーのエネルギー障壁が小さくなることで、分散媒に対して比重が大きい無機粒子が液体組成物中で自重沈降しても、液体組成物を容易に再分散させることができる。そのため、本実施形態によれば、貯蔵、運搬などの保存安定性に優れた液体組成物を提供することができる。

また、本実施形態では、液体組成物中の無機粒子が自重沈降しても容易に再分散させることができる。そのため、液体組成物が保管、貯蔵された後に液体組成物を使用する場合に大がかりな撹拌操作が不要となり、再分散効率が向上し、かつ製品コストを抑制することができる。

さらに、本実施形態では、液体組成物を用いて基材上に機能膜を形成する場合に、例えば、インクジェット法を用いて液体組成物を吐出した際の塗布ムラを抑制することができる。

本実施形態に係る液体組成物は、上述のように、無機粒子の含有量が５体積％以上２０体積％以下であることで、一般的なインクなどの液体組成物と比較して、高い固形分濃度となり得る。そのため、液体組成物における無機粒子の含有量をこのような範囲にすることで、液体組成物を塗布して乾燥した後の塗膜厚さのムラを抑制することができる。

本実施形態に係る液体組成物では、上述のように、無機粒子が酸化アルミニウムであることで、液体組成物中で無機粒子間に働くポテンシャルエネルギーのエネルギー障壁をより小さくすることができる。これにより、分散媒に対して比重が大きい無機粒子（酸化アルミニウムの粒子）が液体組成物中で自重沈降した後の再分散性をさらに向上させることができる。

本実施形態に係る液体組成物では、上述のように、金属元素が、鉄、ナトリウム、及びマグネシウムのうちの少なくとも１つであることにより、液体組成物中で無機粒子間に働くポテンシャルエネルギーのエネルギー障壁をさらに小さくすることできる。これにより、分散媒に対して比重が大きい無機粒子が液体組成物中で自重沈降した後の再分散性をさらに向上させることができる。

本実施形態に係る液体組成物では、上述のように、無機粒子の中心粒径が１０００ｎｍ以下であり、無機粒子の表面積が５ｍ^２／ｇ以上であることで、液体組成物中で無機粒子の均一な分散状態を保つことができる。これにより、液体組成物を塗布して塗膜を形成する場合の塗工ムラを抑制することができる。

本実施形態に係る液体組成物では、上述のように、分散媒（溶媒Ａ）として非水系溶媒を用いることで、アルミナ粒子などの無機粒子と分散媒との親和性を高めることができる。これにより、無機粒子を含む、液体組成物における製造時の分散性および自重沈降後の再分散性のいずれも向上させることができる。また、非水系溶媒は、水系溶媒に比べて沸点が高いため、液体組成物を塗布して塗膜を形成する場合の乾燥が容易になる。

本実施形態に係る液体組成物では、上述のように、分散剤としてノニオン性基を有する分散剤（ノニオン性界面活性剤）を用いることで、リチウムイオン電池の機能材料として使用する場合に、イオン伝導性を高めることができる。そのため、本実施形態によれば、液体組成物をリチウムイオン二次電池に用いる場合に、リチウムイオン電池の電池特性を向上させることができる。

本実施形態に係る液体組成物では、上述のように、オリゴエーテル基を有する分散剤を用いることで、液体組成物をリチウムイオン電池の機能材料として使用する場合に、さらにイオン伝導性を高めることができる。そのため、本実施形態によれば、液体組成物をリチウムイオン二次電池に用いる場合に、リチウムイオン電池の電池特性をさらに向上させることができる。

＜液体組成物保管容器＞
本実施形態の液体組成物保管容器は、上述の液体組成物が充填されている。液体組成物保管容器は、液体組成物を保管する容器である。液体組成物保管容器としては、例えば、ガラス瓶、プラスチック容器、プラスチックボトル、一斗缶、ドラム缶などを使用することができる。

本実施形態の液体組成物保管容器は、上述の液体組成物の充填量が液体組成物保管容器の内容積に対して９０体積％以下である。すなわち、液体組成物保管容器内には、液体組成物が収容された状態で、内容積の１０体積％を超える空間が存在し得る。

本実施形態の液体組成物保管容器では、液体組成物保管容器の内容積に対して充填量が９０容積％以下の液体組成物が充填されていることで、自重沈降しやすい無機粒子が充填されていても、再分散のための撹拌が容易である。

［液体組成物の塗布方法］
本実施形態に係る液体組成物の塗布方法としては、特に限定されないが、例えば、ディップコーティング法、スプレーコーティング法、スピンコーティング法、バーコーティング法、スロットダイコーティング法、ドクターブレードコーティング法、オフセット印刷法、グラビア印刷法、フレキソ印刷法、活版印刷法、スクリーン印刷法、液体吐出方法、液体現像方式による電子写真印刷法などが挙げられる。

これらの液体組成物の塗布方法の中でも、インクジェット吐出方法などの液体吐出方法を用いることが好ましい。

＜液体吐出方法＞
本実施形態に係る液体吐出方法は、液体組成物を吐出する工程を含む。

液体組成物を吐出する工程では、液体組成物を吐出する種々の方式を任意に用いることができる。液体組成物を吐出する方式としては、例えば、液体組成物に力学的エネルギーを付与する方式、液体組成物に熱エネルギーを付与する方式などが挙げられる。中でも、液体組成物に力学的エネルギーを付与する方式が分散安定性の点で好ましい。

なお、液体吐出方法を用いる場合は、公知の液体吐出装置の液体吐出原理を用いた技術を応用すればよいが、液体吐出装置に設置される流路及び液体吐出ヘッドのノズルの耐性がある溶媒を、液体組成物に含まれる分散媒として用いることが好ましい。

本実施形態では、液体組成物を吐出する工程を含むことで、例えば、液体組成物を基体上に吐出して機能膜を形成する場合に、基体上における吐出位置の制御が可能になる。

＜電極の製造方法＞
本実施形態に係る電極の製造方法は、電極基体上に、電極合材層を形成する工程と、上述の液体組成物を該電極合材層上に吐出して、粒子層を形成する工程と、を含む。

具体的には、電極の製造方法では、上述の液体吐出方法が用いられ、液体組成物が電極基体上に吐出される。

電極の製造方法は、上述の液体組成物が吐出された電極基体を加圧する工程をさらに含むことが好ましい。

本実施形態の電極の製造方法では、上述の液体吐出方法が用いられることで、該液体吐出方法による効果が得られる。具体的には、液体組成物を基体上に吐出して機能膜を形成する場合に、基体上における吐出位置の制御が可能になる。

また、本実施形態の電極の製造方法では、液体組成物が吐出された電極基体を加圧する工程を含むことで、電極構成成分が剥がれにくくなり、機能材料を用いて形成されるデバイスの信頼性を向上させることができる。

＜機能材料＞
本実施形態に係る機能材料は、上述の液体組成物に含まれる材料を含む。すなわち、上述の液体組成物に含まれる材料は、本実施形態に係る機能材料に用いることができる。具体的には、機能材料として上述の液体組成物を基体（以下、電極基体という）に塗布することで、電極基体上に機能膜を形成することができる。

電極基材（例えば、集電体、集電体及び活物質層を有する電極など）を構成する材料としては、導電性を有し、印加される電位に対して安定であれば、特に制限されない。

上述の液体組成物が用いられる電極は、負極と正極を有する。

［負極］
図４に、負極の一例を示す。負極１０は、負極基体１１の片面に、負極活物質及び重合体を含む負極合材層１２が形成されている。なお、負極合材層１２は、負極基体１１の両面に形成されていてもよい。

負極１０の形状としては、特に制限はなく、例えば、平板状などが挙げられる。負極基体１１を構成する材料としては、例えば、ステンレススチール、ニッケル、アルミニウム、銅などが挙げられる。

［負極の製造方法］
図５に、負極の製造方法の一例を示す。負極１０の製造方法は、液体吐出装置３００を用いて、負極基体１１上に、液体組成物１２Ａを吐出する工程を含む。

ここで、液体組成物１２Ａは、負極活物質、分散媒（溶媒Ａ）及び重合体を含む。液体組成物１２Ａは、タンク３０７に貯蔵されており、タンク３０７からチューブ３０８を経由して液体吐出ヘッド３０６に供給される。

また、液体吐出装置３００は、液体組成物１２Ａが液体吐出ヘッド３０６から吐出されていない際に、乾燥を防ぐため、液体吐出ヘッド３０６のノズル（図示せず）をキャップする機構が設けられていてもよい。

負極１０を製造する際には、加熱することが可能なステージ４００上に、負極基体１１を設置した後、負極基体１１に液体組成物１２Ａの液滴を吐出した後に、加熱する。このとき、ステージ４００が移動してもよく、液体吐出ヘッド３０６が移動してもよい。

また、負極基体１１に吐出された液体組成物１２Ａを加熱する際には、ステージ４００により加熱してもよいし、ステージ４００以外の加熱機構により加熱してもよい。

加熱機構としては、液体組成物１２Ａに直接接触しなければ、特に制限はなく、例えば、抵抗加熱ヒータ、赤外線ヒータ、ファンヒータなどが挙げられる。なお、加熱機構は、複数個設置されていてもよい。

加熱温度は、分散媒を揮発させることが可能な温度であれば、特に制限はなく、消費電力の点から、７０～１５０℃の範囲であることが好ましい。

また、負極基体１１に吐出された液体組成物１２Ａを加熱する際に、紫外光を照射してもよい。

図６に、負極の製造方法の他の例を示す。なお、図６では、図５と共通する部分については、図５と同一の符号を付して説明を省略する場合がある。

負極１０の製造方法は、液体吐出装置３００を用いて、負極基体１１上に、液体組成物１２Ａを吐出する工程を含む。

まず、細長状の負極基体１１を準備する。そして、負極基体１１を筒状の芯に巻き付け、負極合材層１２を形成する側が、図６中、上側になるように、送り出しローラ３０４と巻き取りローラ３０５にセットする。ここで、送り出しローラ３０４と巻き取りローラ３０５は、それぞれ反時計回り（図６の矢印の方向）に回転し、負極基体１１は、図６中、右から左の方向に搬送される。

そして、送り出しローラ３０４と巻き取りローラ３０５の間の負極基体１１の上方に設置されている液体吐出ヘッド３０６から、搬送される負極基体１１上に、液体組成物１２Ａの液滴を吐出する。液体組成物１２Ａの液滴は、負極基体１１の少なくとも一部を覆うように吐出される。

なお、液体吐出ヘッド３０６は、負極基体１１の搬送方向に対して、略平行な方向又は略垂直な方向に、複数個設置されてもよい。

次に、液体組成物１２Ａが吐出された負極基体１１は、送り出しローラ３０４と巻き取りローラ３０５によって、加熱機構３０９に搬送される。その結果、負極基体１１上の液体組成物１２Ａに含まれる分散媒（溶媒Ａ）が揮発して負極合材層１２が形成され、負極１０が得られる。その後、負極１０は、打ち抜き加工などにより、所望の大きさに切断される。

加熱機構３０９としては、液体組成物１２Ａに直接接触しなければ、特に制限はなく、例えば、抵抗加熱ヒータ、赤外線ヒータ、ファンヒータなどが挙げられる。なお、加熱機構３０９は、負極基体１１の上下のいずれか一方に設置されてもよいし、複数個設置されていてもよい。

図７に、図５、図６の液体吐出装置３００の変形例を示す。なお、図７では、図６と共通する部分については、図６と同一の符号を付して説明を省略する場合がある。

図７に示す液体吐出装置３００´は、ポンプ３１０と、バルブ３１１、３１２を制御することにより、液体組成物１２Ａが液体吐出ヘッド３０６、タンク３０７、チューブ３０８を循環することが可能である。

また、液体吐出装置３００´は、外部タンク３１４が設けられている。液体吐出装置３００´では、タンク３０７内の液体組成物１２Ａが減少した際に、ポンプ３１０と、バルブ３１１、３１２、３１３を制御することにより、外部タンク３１４からタンク３０７に液体組成物１２Ａを供給することも可能である。

液体吐出装置３００、３００´を用いると、負極基体１１の狙ったところに液体組成物１２Ａを吐出することができる。また、液体吐出装置３００、３００´を用いると、負極基体１１と負極合材層１２の上下に接する面同士を結着することができる。さらに、液体吐出装置３００、３００´を用いると、負極合材層１２の厚さを均一にすることができる。

［正極］
図８に、正極の一例を示す。正極２０は、正極基体２１の片面に、正極活物質及び重合体を含む正極合材層２２が形成されている。なお、正極合材層２２は、正極基体２１の両面に形成されていてもよい。

正極２０の形状としては、特に制限はなく、例えば、平板状などが挙げられる。正極基体２１を構成する材料としては、例えば、ステンレススチール、アルミニウム、チタン、タンタルなどが挙げられる。

［正極の製造方法］
正極２０の製造方法は、正極基体２１上に、液体組成物を吐出する以外は、負極１０の製造方法と同様である。ここで、液体組成物は、正極活物質、分散媒（溶媒Ａ）及び重合体を含む。

＜蓄電デバイス＞
本実施形態に係る蓄電デバイスは、上述の機能材料を用いて形成することができる。すなわち、上述の液体組成物を含む機能材料は、本実施形態の蓄電デバイスの形成に用いられる。具体的には、上述の液体組成物を含む機能材料は、二次電池などの電気化学素子の形成に用いることができる。

［電気化学素子の製造方法］
電気化学素子（蓄電デバイス）の製造方法は、上述した電極の製造方法を用いて電極を製造する工程を含む。

［電極素子］
図９に、本実施形態の蓄電デバイス（電気化学素子）を構成する電極素子の一例を示す。電極素子４０は、負極１５と正極２５が、セパレータ３０を介して、積層されている。ここで、正極２５は、負極１５の両側に積層されている。また、負極基体１１には、引き出し線４１が接続されており、正極基体２１には、引き出し線４２が接続されている。

負極１５は、負極基体１１の両面に、負極合材層１２が形成されていること以外は、上述の負極１０と同様である。

正極２５は、正極基体２１の両面に、正極合材層２２が形成されていること以外は、上述の正極２０と同様である。

なお、電極素子４０の負極１５と正極２５の積層数は、特に制限されない。また、電極素子４０の負極１５の個数と正極２５の個数は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。

［セパレータ］
セパレータ３０は、負極１５と正極２５の短絡を防ぐために、負極１５と正極２５の間に設けられている。

セパレータ３０は、特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができる。セパレータ３０としては、例えば、クラフト紙、ビニロン混抄紙、合成パルプ混抄紙などの紙、セロハン、ポリエチレングラフト膜、ポリプロピレンメルトブロー不織布などのポリオレフィン不織布、ポリアミド不織布、ガラス繊維不織布、マイクロポア膜などが挙げられる。

セパレータ３０の大きさは、電気化学素子に使用することが可能であれば、特に制限されない。

セパレータ３０は、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。

なお、固体電解質を使用する場合は、セパレータ３０を省略することができる。

図１０に、本実施形態の蓄電デバイス（電気化学素子）の一例として、二次電池を示す。なお、図１０では、図９と共通する部分については、図９と同一の符号を付して説明を省略する場合がある。

二次電池１００は、図９に示す電極素子４０に、電解質水溶液又は非水電解質を注入することにより、電解質層８１が形成されており、外装８２により封止されている。二次電池１００において、引き出し線４１及び４２は、外装８２の外部に引き出されている。

二次電池１００は、必要に応じて、その他の部材を有してもよい。二次電池１００としては、特に制限はなく、例えば、リチウムイオン二次電池などが挙げられる。

二次電池１００の形状は、特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができる。二次電池１００の形状としては、例えば、ラミネートタイプ、シート電極及びセパレータをスパイラル状にしたシリンダタイプ、ペレット電極及びセパレータを組み合わせたインサイドアウト構造のシリンダタイプ、ペレット電極及びセパレータを積層したコインタイプなどが挙げられる。

［電解質水溶液］
電解質水溶液を構成する電解質塩としては、特に限定されず、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化アンモニウム、塩化亜鉛、酢酸亜鉛、臭化亜鉛、ヨウ化亜鉛、酒石酸亜鉛、過塩化亜鉛などが挙げられる。

［非水電解質］
非水電解質としては、固体電解質又は非水電解液を使用することができる。ここで、非水電解液とは、電解質塩が非水溶媒に溶解している電解液である。

［非水溶媒］
非水溶媒としては、特に制限はなく、例えば、非プロトン性有機溶媒を用いることが好ましい。

非プロトン性有機溶媒としては、鎖状カーボネート、環状カーボネートなどのカーボネート系有機溶媒を用いることができる。これらの中でも、電解質塩の溶解力が高い点から、鎖状カーボネートが好ましい。また、非プロトン性有機溶媒は、粘度が低いことが好ましい。

鎖状カーボネートとしては、例えば、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、メチルエチルカーボネート（ＥＭＣ）などが挙げられる。

非水溶媒中の鎖状カーボネートの含有量は、特に限定されないが、５０質量％以上であることが好ましい。

非水溶媒中の鎖状カーボネートの含有量が５０質量％以上であると、鎖状カーボネート以外の非水溶媒が誘電率の高い環状物質（例えば、環状カーボネート、環状エステル）であっても、環状物質の含有量が少なくなる。このため、２Ｍ以上の高濃度の非水電解液を作製しても、非水電解液の粘度が低くなり、非水電解液の電極へのしみ込みやイオン拡散が良好となる。

環状カーボネートとしては、例えば、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、ビニレンカーボネート（ＶＣ）などが挙げられる。

なお、カーボネート系有機溶媒以外の非水溶媒としては、例えば、環状エステル、鎖状エステルなどのエステル系有機溶媒、環状エーテル、鎖状エーテルなどのエーテル系有機溶媒などを用いることができる。

環状エステルとしては、例えば、γ－ブチロラクトン（γＢＬ）、２－メチル－γ－ブチロラクトン、アセチル－γ－ブチロラクトン、γ－バレロラクトンなどが挙げられる。

鎖状エステルとしては、例えば、プロピオン酸アルキルエステル、マロン酸ジアルキルエステル、酢酸アルキルエステル（例えば、酢酸メチル（ＭＡ）、酢酸エチル）、ギ酸アルキルエステル（例えば、ギ酸メチル（ＭＦ）、ギ酸エチル）などが挙げられる。

環状エーテルとしては、例えば、テトラヒドロフラン、アルキルテトラヒドロフラン、アルコキシテトラヒドロフラン、ジアルコキシテトラヒドロフラン、１，３－ジオキソラン、アルキル－１，３－ジオキソラン、１，４－ジオキソランなどが挙げられる。

鎖状エーテルとしては、例えば、１，２－ジメトシキエタン（ＤＭＥ）、ジエチルエーテル、エチレングリコールジアルキルエーテル、ジエチレングリコールジアルキルエーテル、トリエチレングリコールジアルキルエーテル、テトラエチレングリコールジアルキルエーテルなどが挙げられる。

［電解質塩］
電解質塩としては、イオン伝導度が高く、非水溶媒に溶解することが可能であれば、特に制限されない。

電解質塩は、ハロゲン原子を含むことが好ましい。

電解質塩は、カチオンまたはアニオンで構成することができる。

電解質塩を構成するカチオンとしては、例えば、リチウムイオン（リチウム塩）などが挙げられる。

電解質塩を構成するアニオンとしては、例えば、ＢＦ_４ ^－、ＰＦ_６ ^－、ＡｓＦ_６ ^－、ＣＦ_３ＳＯ_３ ^－、（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２Ｎ^－、（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）_２Ｎ^－などが挙げられる。

リチウム塩は、特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができる。

リチウム塩としては、例えば、ヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）、ホウフッ化リチウム（ＬｉＢＦ_４）、六フッ化ヒ素リチウム（ＬｉＡｓＦ_６）、トリフルオロメタスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３）、リチウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド（ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２）、リチウムビス（ペンタフルオロエチルスルホニル）イミド（ＬｉＮ（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）_２）などが挙げられる。

これらの中でも、イオン伝導度の点から、ＬｉＰＦ_６が好ましく、安定性の点から、ＬｉＢＦ_４が好ましい。

なお、電解質塩は、単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。

非水電解液中の電解質塩の濃度は、特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができる。非水電解液中の電解質塩の濃度は、例えば、非水系蓄電素子がスイング型である場合、１ｍｏｌ／Ｌ～２ｍｏｌ／Ｌであることが好ましく、非水系蓄電素子がリザーブ型である場合、２ｍｏｌ／Ｌ～４ｍｏｌ／Ｌであることが好ましい。

［液体吐出装置］
図１１は、上述の液体吐出装置としてインクジェット印刷装置の一例を示す。インクジェット印刷装置５０は、本体筐体５１、キャリッジ５２、ガイドシャフト５３、５４、タイミングベルト５５、プラテン５６、主走査モータ５７、副走査モータ５８、ギア機構５９を備える。

インクジェット印刷装置５０には、さらにカートリッジ６０が搭載されている。カートリッジ６０には、上述の液体組成物が収容されている。カートリッジ６０は、本体筐体５１内のキャリッジ５２に収納されている。このような状態で、液体組成物が、カートリッジ６０から、キャリッジ５２に搭載されている記録ヘッド５２Ａに供給される。記録ヘッド５２Ａは、液体組成物を吐出することができる。

キャリッジ５２に搭載されている記録ヘッド５２Ａは、主走査モータ５７で駆動されるタイミングベルト５５によって、ガイドシャフト５３、５４に案内されて移動する。一方、吸収媒体（基材）は、プラテン５６によって記録ヘッド５２Ａと対面する位置に配置される。

［液体組成物の使用方法］
液体組成物の使用方法では、例えば、液体組成物が基材上に塗布される。液体組成物を基材上に塗布する場合は、上述のインクジェット印刷装置５０を用いることができる。

なお、基材としては、液体組成物を吸収することが可能な媒体であることが好ましい。液体組成物を吸収することが可能な基材の具体例としては、例えば、多孔質膜が挙げられる。

多孔質膜は、特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができる。多孔質膜としては、例えば、上述の液体組成物を用いて形成された粒子状の電極活物質（負極活物質、正極活物質）を含有する電極合材層（負極合材層、正極合材層）が形成されている電極基体を用いると、後述のセパレータ一体型電極を製造することができる。

負極活物質は、特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができる。負極活物質としては、例えば、金属リチウム、リチウム合金、カーボン、グラファイトなどのリチウムイオンを放出（脱離）又は挿入（吸蔵）することが可能な炭素材料、リチウムイオンをドーピングした導電性高分子などが挙げられる。

正極活物質は、特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができる。正極活物質としては、例えば、一般式（ＣＦｘ）ｎで表されるフッ化黒鉛、ＣｏＬｉＯ_２、ＭｎＯ_２、Ｖ_２Ｏ_５、ＣｕＯ、Ａｇ_２ＣｒＯ_４、ＴｉＯ_２などの金属酸化物、ＣｕＳなどの金属硫化物などが挙げられる。

電極基体は、特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができる。電極基体としては、例えば、銅箔、アルミニウム箔などが挙げられる。

上記以外の基材は、特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができる。上記以外の基材としては、例えば、反射型表示素子に用いられる下地、プリンテッドエレクトロニクスに用いられる電極層などが挙げられる。

［セパレータ一体型電極］
本実施形態に係る液体組成物は、セパレータ一体型電極の形成に用いられる。すなわち、上述の液体組成物が含まれる機能材料を用いて、セパレータ一体型電極を形成することができる。

図１２は、セパレータ一体型電極の一例を示す概略構成図であり、図１３は、図１２のＡ－Ａ線断面図である。セパレータ一体型電極は、電極基体上に、電極合材層と、機能層としての粒子層が順次形成されている電極を示す。セパレータ一体型電極は、本実施形態の液体組成物を塗布することにより形成することができる。

セパレータ一体型電極７０は、電極基体７１上に、電極合材層７２及び粒子層７３が順次形成されており、粒子層７３を形成する際に、本実施形態の液体組成物が使用される。

セパレータ一体型電極７０を用いると、電気化学素子を製造する際に、電極とセパレータを別々に繰り出して巻回したり、積層したりする工程が不要になり、電気化学素子の製造効率が格段に向上されるとともに、巻回、積層工程における電極とセパレータのずれなどの発生を抑制でき、電気化学素子の信頼性を向上できることが予想される。

セパレータ一体型電極を用いた蓄電デバイス（電気化学素子）は、特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができる。このような蓄電デバイス（電気化学素子）としては、例えば、リチウムイオン二次電池、マグネシウムイオン二次電池、ナトリウムイオン二次電池、ナトリウム二次電池などが挙げられる。

このような蓄電デバイスは、例えば、車載電池搭載車両、スマートフォン、ノートパソコン、ペン入力パソコン、モバイルパソコン、電子ブックプレーヤー、携帯電話、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンター、ヘッドホンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、ポータブルＣＤ、ミニディスク、トランシーバー、電子手帳、電卓、メモリーカード、携帯テープレコーダー、ラジオ、バックアップ電源、モータ、照明器具、玩具、ゲーム機器、時計、ストロボ、カメラなどに適用することができる。

［粒子層の形成］
液体組成物を基材上に塗布することで作製される機能膜の一例として、電気化学素子に対して正極と負極の短絡を防止するために、電極一体型セパレータに絶縁機能を付与するための粒子層が挙げられる。この場合、粒子層の膜厚は１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。膜厚が１μｍより小さいと必要とされる絶縁機能が得られにくく、膜厚が１０μｍより大きいと電気化学素子として特性が悪化する懸念がある。

本実施形態に係る機能材料は、上述の液体組成物を含むことにより、上述の液体組成物の効果が得られる。具体的には、機能材料の形成に用いられ液体組成物が保管、貯蔵された後に液体組成物中の無機粒子が自重沈降しても、容易に再分散させることができるため、液体組成物を基材に塗布した際の塗布ムラを抑制することができる。そのため、本実施形態の機能材料を用いて得られたデバイスの性能を高めることができる。

本実施形態に係る機能材料は、上述のように、セパレータ一体型電極の形成に用いられることで、上述の機能材料の効果が得られる。具体的には、上述の液体組成物が含まれる機能材料を用いてセパレータ一体型電極が形成され、保管、貯蔵された後も容易に再分散させる液体組成物が基材に塗布されるため、塗布ムラの発生を抑制できる。そのため、本実施形態の機能材料を用いて得られたセパレータ一体型電極の性能を高めることができる。

本実施形態に係る蓄電デバイスは、上述の機能材料を用いて形成されることで、上述の機能材料の効果が得られる。具体的には、上述の液体組成物が含まれる機能材料を用いて蓄電デバイスを形成されるため、保管、貯蔵された後も容易に再分散させる液体組成物が基材に塗布され、塗布ムラの発生が抑制される。そのため、本実施形態によれば、上述の機能材料を用いて得られた蓄電デバイスの性能を高めることができる。

以下、本実施形態について、さらに実施例を用いて説明する。また、各種の試験及び評価は、下記の方法に従う。なお、「部」及び「％」は、特に断りのない限り、質量基準である。

＜液体組成物１の作製＞
ビーズミル分散装置として冷却ナノ粉砕機（シンキー製、ＮＰ－１００）のジルコニア製の容器に、無機粒子として、表１、表３に示すように、酸化アルミニウム１（純度９９．９）４０部を投入した。また、表３に示すように、分散媒として乳酸エチル３５部とエチレングリコール２３部を投入し、分散剤（日油社製、マリアリム（登録商標）ＳＣ－０７０８Ａ）０．６部を投入した後、粒子径０．２ｍｍのビーズを適宜投入して、分散させた。

冷却ナノ粉砕機の分散条件は、－２０℃で使用し、１５００ｒｐｍで１分間回転させた後に、４００ｒｐｍで１分間回転させる工程を１サイクルとして、３サイクル分散を行った。その後、２５μｍろ過フィルター（くればぁ社、ナイロンメッシュ、＃４１９）に通し、ジルコニアビーズを除去して、表３に示すように、液体組成物１を調製した。液体組成物１における無機粒子の含有率は、１３体積％である。

＜液体組成物２～２８の作製＞
液体組成物１と同様に、表１～４に示すように、無機粒子、分散媒、分散剤を投入して、液体組成物２～２８を調整した。

なお、表３、４において、分散媒の略称は、以下の成分を示す。
ＤＭＳＯ：ジメチルスルホキシド
ＭＥＫ：メチルエチルケトン

表３、４において、分散剤の記号は、それぞれ以下の成分を示す。
ＳＣ－０７０８Ａ：マリアリム（登録商標）ＳＣ－０７０８Ａ（日油社製）
ＨＫＭ－５０Ａ：マリアリム（登録商標）ＨＫＭ－５０Ａ（日油社製）
ＨＫＭ－１１０Ａ：マリアリム（登録商標）ＨＫＭ－１１０Ａ（日油社製）
ＢＹＫ－１１８：ＤＩＳＰＥＲＢＹＫ（登録商標）－１１８（ビッグケミー社製）

［再分散性の評価］
作製した液体組成物（液体組成物１～２８）４００ｍＬをアイボーイに入れてふたを閉め、室温で３０日間静置した。その後、二軸式混合撹拌機（有限会社ミスギ社製、ＳＫＨ－４０ＳＡ）にて所定時間で攪拌動作を行い、液体組成物の上澄み液を１０ｍＬ採取して再分散液とした。再分散液の固形分と粒子径を下記基準により評価して、再分散性とした。

［固形分］
再分散液の固形分を測定した。再分散液の固形分量の測定には、加熱乾燥式水分計（Ａ＆Ｄ社製、ＭＬ５０）を用いた。上澄み液を軽く攪拌した後、スポイトを用いて約１．０ｇ採取し測定した。攪拌後の液体組成物の上澄みの固形分が、静置保管前の液体組成物の固形分に対して±３％以内に戻るまでの攪拌時間を評価基準として以下のように設定し、固形分を評価した。なお、評価基準のＡ、Ｂ、Ｃは実用可能なレベルである。

［評価基準］
Ａ：攪拌時間が６０分未満
Ｂ：攪拌時間が６０分以上９０分未満
Ｃ：攪拌時間が９０分以上１２０分未満
Ｄ：攪拌時間が１２０分以上

［粒子径］
再分散液の粒子径を測定した。粒子径を測定では、固形分が１０質量％以下になるように、再分散液を希釈した後、濃厚系粒径アナライザー（大塚電子社製、ＦＰＡＲ－１０００）を用いて、液体組成物のメジアン径Ｄ５０を測定した。保管前の液体組成物の粒子径からの変化率（粒子径）を評価した。なお、評価基準のＡ、Ｂ、Ｃは、実用可能なレベルである。

［評価基準］
Ａ：粒子径の変化が±５％未満
Ｂ：粒子径の変化が±５以上±１０％未満
Ｃ：粒子径の変化が±１０％以上±１５％未満
Ｄ：粒子径の変化が±１５％以上

［固形分量の測定］
液体組成物の固形分量の測定には、加熱乾燥式水分計（Ａ＆Ｄ社製、ＭＬ５０）を用いた。残渣液Ａを軽く攪拌した後、スポイトを用いて約１．５ｇ採取し測定した。また、固形分中には無機粒子以外に界面活性剤を２％含むので、測定値から２を減算することで無機粒子の固形分量を求めた。

［吐出性］
再分散液Ａについてインクジェットヘッド（リコー社製、ＭＨ２４２０）を用いて吐出性を評価した。

［評価基準］
良：全３８４個のノズルから１０分間連続して吐出
不可：一部のノズルで吐出不良が発生

［実施例１～２６、比較例１、２］
液体組成物１～２６は、実施例１～２６に相当する。評価結果を表５に示す。
［比較例１、２］
液体組成物２７、２８は、比較例１、２に相当する。評価結果を表５に示す。

表５より、実施例１～２６は、再分散後の固形分、粒子径、吐出性は、いずれも良好であった。

これに対して比較例１、２は、再分散後の固形分、粒子径、吐出性は、いずれも不良であった。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

１無機粒子
２金属元素
Ｈ粒子間距離
Ｖポテンシャルエネルギー
Ａ London-van der Waals引力
Ｂ電気二重層斥力（反発力）
Ｃ一次凝集の極小点
Ｃ１引力と斥力（反発力）との全相互作用によるポテンシャルエネルギー
Ｃ２エネルギー障壁の極大点
Ｃ３二次凝集の極小点
１０負極
１１負極基体
１２負極合材層
１２Ａ液体組成物
２０正極
２１正極基体
２２正極合材層
１００二次電池
１５負極
２５正極
３０セパレータ
４０電極素子
４１、４２引き出し線
８１電解質層
８２外装
３００、３００´ 液体吐出装置
３０４送り出しローラ
３０５巻き取りローラ
３０６液体吐出ヘッド
３０７タンク
３０８チューブ
３０９加熱機構
３１０ポンプ
３１１、３１２、３１３バルブ
３１４外部タンク
４００ステージ
５０インクジェット印刷装置
５１本体筐体
５２キャリッジ
５２Ａ記録ヘッド
５３、５４、ガイドシャフト
５５タイミングベルト
５６プラテン
５７主走査モータ
５８副走査モータ
５９ギア機構
６０カートリッジ
７０セパレータ一体型電極
７１電極基体
７２電極合材層
７３粒子層

特開２０００－２７７３８６号公報特開２００６－１７３００１号公報

Claims

無機粒子、分散剤、及び分散媒を含む液体組成物であって、
前記無機粒子が、該無機粒子の主成分と異なる金属元素を含有し、
前記無機粒子に対する前記金属元素の含有量が１００ｐｐｍ以上である、
液体組成物。
前記無機粒子の含有量が、５体積％以上２０体積％以下である、
請求項１に記載の液体組成物。
前記無機粒子が、酸化アルミニウムである、
請求項１又は２に記載の液体組成物。
前記金属元素は、鉄、ナトリウム、及びマグネシウムのうちの少なくとも１つである、
請求項１乃至３の何れか一項に記載の液体組成物。
前記無機粒子の中心粒径が１０００ｎｍ以下であり、
前記無機粒子の表面積が５ｍ^２／ｇ以上である、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の液体組成物。
前記分散媒が非水系溶媒である、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の液体組成物。
前記分散剤がノニオン性基を有する、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の液体組成物。
前記分散剤がオリゴエーテル基を有する、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の液体組成物。
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の液体組成物を充填した液体組成物保管容器であって、
前記液体組成物の充填量が前記液体組成物保管容器の内容積に対して９０体積％以下である、
液体組成物保管容器。
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の液体組成物を含む、
機能材料。
セパレータ一体型電極の形成に用いられる、
請求項１０に記載の機能材料。
請求項１０又は１１に記載の機能材料を用いて形成される、
蓄電デバイス。
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の液体組成物を吐出する工程を含む、
液体吐出方法。
電極基体上に、電極合材層を形成する工程と、
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の液体組成物を前記電極合材層上に吐出して、粒子層を形成する工程と、を含む、
電極の製造方法。