JP2025530786A - 電極シート及びそれに関連する電池セル、電池並びに電力消費装置 - Google Patents

電極シート及びそれに関連する電池セル、電池並びに電力消費装置

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Abstract

本出願は、電極シート及びそれに関連する電池セル、電池並びに電力消費装置を提供する。前記電極シートは、集電体と、前記集電体の少なくとも1つの表面に設けられた活物質層とを含み、前記活物質層は、活物質とアルデヒドケトンポリマーとを含み、前記活物質層は、以下の式(1)~式(3)を満たし、アルデヒドケトンポリマーは、活物質層の構成部分として、活物質層の内部に均一な高浸潤点を形成し、活物質層の浸潤性能を均一に向上させて、活物質層全体の吸液速度を向上させ、電池セルのサイクル性能を向上させることができる。

Description

本出願は、電池分野に関し、特に、電極シート及びそれに関連する電池セル、電池並びに電力消費装置に関する。
電池セルは、容量が高く、寿命が長いなどの特性を有するため、電子機器、例えば、携帯電話、ノートパソコン、電動スクータ、電気自動車、電動飛行機、電気船舶、電動玩具自動車、電動玩具船舶、電動玩具飛行機、電動工具などに広く応用されている。
電池の応用範囲がますます広くなるにつれて、電池セルの性能への要求もますます厳しくなっている。電池セルの安全性能を向上させるために、電池セル内の電極シートの性能を最適化することが一般的である。しかしながら、現在の電極シートにおける活物質はその吸液性能が悪く、電池セルに適用された場合、電池セルのサイクル性能が悪くなる。
本出願は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電極シート及びそれに関連する電池セル、電池並びに電力消費装置を提供することにある。
本出願の第1態様は、電極シートを提供し、前記電極シートは、集電体と、前記集電体の少なくとも1つの表面に設けられた活物質層とを含み、
前記活物質層は、活物質とアルデヒドケトンポリマーとを含み、前記活物質層は、以下の式(1)~式(3)を満たし、
式(1)~式(3)において、
λは、前記活物質層の空孔率を示し、
1は、前記活物質層の実際の圧縮密度を示し、その単位はg/cm3であり、
2は、前記活物質の真の圧縮密度を示し、その単位はg/cm3であり、
vは、前記活物質層の吸液速度を示し、その単位はmg/sであり、
dは、前記活物質層の毛細管試験におけるキャピラリの直径を示し、その単位はmmであり、
hは、前記キャピラリにおける液面の高さを示し、その単位はmmであり、
ρは、前記毛細管試験における電解液の密度を示し、その単位はg/cm3であり、
tは、前記キャピラリ内で前記電解液が吸収される時間を示し、その単位はsである。
これにより、本出願のアルデヒドケトンポリマーは、活物質層の製造過程に導入されることで、活物質層の内部に均一な高浸潤点を形成し、活物質層の浸潤性能を均一に向上させて、活物質層全体の吸液速度を向上させ、前記電極シートを用いた電池セルのサイクル性能を向上させることができる。
いくつかの実施形態において、前記活物質は、正極活物質を含み、前記活物質層は、1.00<v/λ<4.00、好ましくは1.20≦v/λ≦3.80を満たす。
いくつかの実施形態において、前記活物質は、正極活物質を含み、前記活物質層の質量に基づいて、前記アルデヒドケトンポリマーの質量百分率はA%であり、0.1≦A≦1.5である。アルデヒドケトンポリマーの質量百分率が上記範囲にあると、正極活物質層の吸液能力を顕著に改善することができる。
いくつかの実施形態において、前記活物質は、負極活物質を含み、前記活物質層は、3.00<v/λ<50.00、好ましくは3.40≦v/λ≦30.00を満たす。
いくつかの実施形態において、前記活物質は、負極活物質を含み、前記活物質層の質量に基づいて、前記アルデヒドケトンポリマーの質量百分率はB%であり、0.2≦B≦5.0である。アルデヒドケトンポリマーの質量百分率が上記範囲にあると、負極活物質層の吸液能力を顕著に改善することができる。
いくつかの実施形態において、前記アルデヒドケトンポリマーをシート状構造体として製造し、前記シート状構造体に対して、(Tm+20)°Cで動的周波数走査試験を行うことにより、弾性率G’-損失弾性率G’’曲線を得、前記弾性率G’-損失弾性率G’’曲線の傾きKは、0.8≦K<∞であり、好ましくは、0.8≦K≦100であり、さらに好ましくは、0.8≦K≦10であり、Tm°Cは前記アルデヒドケトンポリマーの溶融温度を示す。
これにより、本出願に係るポリマーが上記の範囲を満たす場合、分子鎖同士の絡み合い状態をさらに低下させ、電解液中の溶媒分子が分子鎖間へ拡散することを容易にする。また、ポリマーは、分子鎖同士の絡み合い状態を依然としてある程度維持するため、溶媒分子をポリマー内にインサイチュでロックするとともに、ポリマーが電解液に溶解されるリスクを軽減し、ポリマーの性能の安定性を向上させることができる。また、ポリマーが活物質の表面に保護層を形成するのに寄与し、固液界面の性能を改善し、活物質と電解液との間の副反応を抑制し、電池セルのサイクル性能及び保存性能を向上させることができる。
いくつかの実施形態において、前記アルデヒドケトンポリマーのガラス転移温度Tgは、-100≦Tg≦50であり、その単位は℃であり、好ましくは、-80≦Tg≦30である。アルデヒドケトンポリマーのガラス転移温度が比較的低く、分子鎖のセグメントの柔軟性がより良く、隣接する分子鎖がより開きやすく、in-situゲルをより形成しやすいため、活物質層に対する電解液の浸潤性能を向上させ、電池セルのサイクル性能を向上させることができる。
いくつかの実施形態において、前記アルデヒドケトンポリマーは、式(I)で示された構造単位を含み、
式(I)において、R1は、単結合、置換又は非置換のC1~C6のメチレン基を含み、R2は、水素原子、置換又は非置換のC1~C6のアルキル基を含み、好ましくは、R1は、単結合、置換又は非置換のC1~C2のメチレン基を含み、R2は、水素原子、置換又は非置換のC1~C3のアルキル基を含む。
いくつかの実施形態において、前記アルデヒドケトンポリマーは、式(I-1)で示された構造単位乃至式(I-6)で示された構造単位のうちの少なくとも1つを含み、
いくつかの実施形態において、前記アルデヒドケトンポリマーは、式(II)で示された構造単位を含み、
式(II)において、R3~R6は、それぞれ独立して、水素原子、水酸基、置換若しくは非置換のC1~C3のアルキル基、置換若しくは非置換のC1~C3のヒドロキシアルキル基、又は置換若しくは非置換のC1~C3のアルコキシ基を含み、r及びsは、それぞれ独立して、0~5の整数から選ばれ、且つr及びsのうちの少なくとも1つは、正の整数から選ばれ、
好ましくは、R3~R6は、それぞれ独立して、水素原子、水酸基、置換若しくは非置換のC1~C3のアルキル基、置換若しくは非置換のC1~C2のヒドロキシアルキル基、又は置換若しくは非置換のC1~C2のアルコキシ基を含む。
いくつかの実施形態において、前記アルデヒドケトンポリマーは、式(II-1)で示された構造単位乃至式(II-4)で示された構造単位の少なくとも1つを含み、
いくつかの実施形態において、nは、500~15000の正の整数から選ばれ、及び/又は前記アルデヒドケトンポリマーの分子量は、1.2×105g/mol~1.0×106g/molである。ポリマーの分子量が上記範囲であると、ポリマーが電解液において一定の溶解度を示すとともに、電解液に完全に溶解分散されにくいことを確保でき、ポリマーの活物質表面における分布と分散を調整することに有利であり、また、ポリマーの分子鎖同士の柔軟性をさらに向上させることができ、分子鎖同士の間の作用力が比較的弱く、電解液中の溶媒分子が分子鎖を開放して分子鎖の間に進入し分子鎖に包まれることに有利であり、これにより、活性イオンが溶媒を介して活物質内に進入し、活性イオンの円滑且つ迅速な移動を実現することに有利である。
本出願の第2態様は、本出願の第1態様のいずれかの実施形態に記載の電極シートを含む電池セルを提供する。
本出願の第3態様は、本出願の第2態様に記載の電池セルを含む電池を提供する。
本出願の第4態様は、本出願の第3態様に記載の電池を含む電力消費装置を提供する。
本出願の実施例の技術案をより明確に説明するために、以下、本出願の実施例において必要とされる図面を簡単に紹介する。明らかに、以下に説明する図面は、本出願のいくつかの実施例に過ぎず、当業者にとって、創造的な労力を払わずに、図面に基づいて他の図面を取得することもできる。
本出願の電池セルの一実施形態の模式図である。 図1の電池セルの実施形態の分解模式図である。 本出願の電池モジュールの一実施形態の模式図である。 本出願の電池パックの一実施形態の模式図である。 図4に示す電池パックの実施形態の分解模式図である。 本出願の電池セルを電源として含む電力消費装置の一実施形態の模式図である。 図面は、必ずしも実際の比率で描かれていない。
以下、本出願の電極シート及びそれに関連する電池セル、電池並びに電力消費装置を具体的に開示した実施形態について詳細に説明する。ただし、不要な詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細な説明や、実質的に同一の構成の重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためのものである。なお、添付図面及び以下の説明は、当業者が本出願を十分に理解するために提供されるものであり、特許請求の範囲に記載された主題を限定することを意図するものではない。
本出願において開示される「範囲」は、下限及び上限の形式で限定され、所定範囲は、1つの下限及び1つの上限を選定することによって限定され、選定された下限及び上限は、特別な範囲の境界を限定している。このように限定される範囲は、端点値を含む又は端点値を含まない範囲であってもよく、任意に組み合わせてもよく、即ち、任意の下限は任意の上限と組み合わせて範囲を形成してもよい。例えば、特定のパラメータに対して60~120及び80~110の範囲を挙げられると、60~110及び80~120の範囲も予想されると理解される。また、最小範囲値1及び2と、最大範囲値3、4及び5が挙げられた場合、1~3、1~4、1~5、2~3、2~4及び2~5の範囲は、全て予想されてもよい。本出願において、他の説明がない限り、数値範囲「a~b」は、aからbの間の任意の実数の組み合わせの略語で表され、a及びbはいずれも実数である。例えば、数値範囲「0~5」は、本明細書において全て「0~5」の間の全ての実数を挙げることを示し、「0~5」は、これらの数値の組合せの略語である。また、あるパラメータが2以上(≧2)の整数であると表記すると、当該パラメータが、例えば、整数2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12等であることを開示することに相当している。
特に説明がない限り、本出願の全ての実施形態及び選択可能な実施形態は、互いに組み合わせて新しい技術案を形成してもよい。特に説明がない限り、本出願のすべての技術的特徴及び選択可能な技術的特徴は、互いに組み合わせて新しい技術案を形成することができる。
特に説明がない限り、本出願のすべてのステップは、順に行われてもよいし、ランダムに行われてもよいが、順に行われることが好ましい。例えば、方法がステップ(a)及び(b)を含むことは、方法が順に行われるステップ(a)及び(b)を含むことであってもよく、順に行われるステップ(b)及び(a)を含むことであってもよいことを表す。例えば、上記方法がステップ(c)をさらに含んでもよいと言及する場合、ステップ(c)は、任意の順序で上記方法に加えられてもよいことを表す。例えば、上記方法は、ステップ(a)、(b)及び(c)を含んでもよく、ステップ(a)、(c)及び(b)を含んでもよく、ステップ(c)、(a)及び(b)等を含んでもよい。
特に説明がない限り、本出願に記載されている「備える」及び「含む」は、開放式であることを意味し、また、閉鎖式であってもよい。例えば、「備える」及び「含む」は、挙げられていない他の成分をさらに「備える」又は「含む」こと、又は挙げられている成分のみを「備える」又は「含む」ことを表すことができる。
特に説明がない限り、本出願において、「又は」という用語は包括的なものである。例えば、「A又はB」という語句は、「A、B、又はAとBの両方」を表す。より具体的には、以下のいずれの条件も「A又はB」が満たされる。Aが真(又は存在)であり且つBが偽(又は存在しない)であり、Aが偽(又は存在しない)であり且つBが真(又は存在する)であり、又はAとBの両方が真である(又は存在する)。
本出願において、「複数」、「複数種類」という用語は、2つ又は2つ以上を意味する。
「アルキル基」という用語は、直鎖状、分岐状のアルキル基を包含する。例えば、アルキル基は、C1~C5のアルキル基、C1~C4のアルキル基、C1~C3のアルキル基、C1~C2のアルキル基であってもよい。いくつかの実施例において、アルキル基は、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基等を含む。また、アルキル基は任意に置換されていてもよい。置換された場合、置換基はフッ素原子を含む。
「アルコキシ基」という用語は、アルキル基と酸素原子とが単結合で連結された基を意味する。例えば、アルコキシ基は、C1~C5のアルコキシ基、C1~C3のアルコキシ基、C1~C2のアルコキシ基であってもよい。いくつかの実施例において、アルコキシ基は、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基を含んでもよい。また、アルコキシ基は、任意に置換されていてもよい。
「ヒドロキシアルキル基」という用語は、水酸基とアルキル基とが単結合で連結された基を意味する。例えば、ヒドロキシアルキル基は、C1~C8のヒドロキシアルキル基、C1~C5のヒドロキシアルキル基、C1~C3のヒドロキシアルキル基、C1~C2のヒドロキシアルキル基であってもよい。いくつかの実施例において、ヒドロキシアルキル基としては、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基、ヒドロキシブチル基などを含んでもよい。また、ヒドロキシアルキル基は、任意に置換されていてもよい。
「ハロゲン原子」という用語は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等を意味する。
「水素」という用語は、1H(軽水素、H)、2H(重水素、D)又は3H(三重水素、T)を意味する。各実施例において、「水素」は1H(軽水素、H)であってもよい。
電池セルは、電極アセンブリと電解液とを含み、電極アセンブリは、正極シートと、負極シートと、正極シートと負極シートとの間に設けられたセパレータとを含む。電極アセンブリが隙間-空孔構造に属し、電解液が電極アセンブリに浸潤され、浸潤された駆動力は主に毛細管力であり、自発的に浸透する過程であり、電極シートにおける集電体のバリアにより、電極アセンブリの端面からセパレータを介して電極アセンブリの内部に電解液が浸透するため、電極アセンブリの層隙間が導流作用を果たし、セパレータが分流作用を果たす。電解液が電極アセンブリの内部に浸潤するステップは、(1)電解液が毛細管力によって電極シートとセパレータとの間において輸送されることと、(2)電解液がセパレータの空孔に優先的に浸透すること(セパレータにおいて電解液の浸潤速度が電極シートの活物質層よりもはるかに大きい)と、(3)電解液がセパレータを介して両側の正極シート及び負極シートの表面に拡散して活物質層の空孔内部に浸透することと、を含む。
関連技術において、電極シートと電解液との親和性が悪く、電極シートの浸潤性が悪く、電解液の活物質層表面から活物質層内部への拡散速度が遅くなり、活物質の吸液性能が悪くなり、このため、電池セルのサイクル性能が悪化する。
そこで、本出願の実施形態では、活物質層の吸液速度を改善する観点から、活物質層内の物質、例えばアルデヒドケトンポリマーを改良し、吸液速度を向上させて、電池セルのサイクル性能を向上させることが期待されている。
電極シート
第1態様によれば、集電体と、前記集電体の少なくとも一方の表面に設けられた活物質層とを含む電極シートを提供し、前記活物質層は、活物質とアルデヒドケトンポリマーとを含む。前記電極シートは正極シート及び/又は負極シートであってもよく、それに応じて、正極シートは正極集電体及び正極活物質層を含み、負極シートは負極集電体及び負極活物質層を含む。
電極シートは、スラリーが集電体に塗布され、乾燥され、冷間プレスされてなるものであってもよい。或いは、電極シートが電池セルに由来し、電池セルを解体し、電池セルにおける電解液に浸潤した電極シートを取り出し、電解液に浸潤した電極シートを100℃の条件下で12h真空乾燥させ、前記電極シートを得て、吸液速度等の電極シート試験に用いられる。
アルデヒドケトンポリマーは、乳化重合、懸濁重合、塊状重合、溶液重合等の方式により合成することができる。或いは、アルデヒドケトンポリマーが電池セルに由来し、電池セルを解体し、電池セルにおける電解液に浸潤した電極シートを取り出し、得られた電極シートの活物質を外力により集電体から剥離して粉末サンプルを形成し、ジメチルカーボネートDMCに添加し、80℃で8h@500rpmで撹拌し、撹拌を終了した後、常温で10min静置し、上澄み液を取って80℃で12h乾燥させた後、アルデヒドケトンポリマーを得ることができる。得られたアルデヒドケトンポリマーには若干のリチウム塩が混在している可能性があるが、基本的に赤外線試験及び沈殿値の試験に影響を与えず、アルデヒドケトンポリマーの精度を保証するために、さらにDMCを用いて常温洗浄を行いリチウム塩を分離してもよい。
前記活物質層は、以下の式(1)~式(3)を満たす。
式(1)~式(3)において、
λは、前記活物質層の空孔率を示し、
1は、前記活物質層の実際の圧縮密度を示し、その単位はg/cm3であり、
2は、前記活物質の真の圧縮密度を示し、その単位はg/cm3であり、
vは、前記活物質層の吸液速度を示し、その単位はmg/sであり、
dは、前記活物質層の毛細管試験におけるキャピラリの直径を示し、その単位はmmであり、
hは、前記キャピラリ中の液面の高さを示し、その単位はmmであり、
ρは、前記毛細管試験における電解液の密度を示し、その単位はg/cm3であり、
tは、前記キャピラリ内で前記電解液が吸収される時間を示し、その単位はsである。
本出願において、実際の圧縮密度P1は、電極シートにおける単位面積の活物質層の厚さに対する質量の比であり、実際の圧縮密度は、電極シートが塗布された後にロールプレスされる力によって決定され、単位はg/cm3であり、その具体的な試験ステップとしては、一定面積Sの電極シートを取り、その活物質層の質量Mを秤量し、活物質層の厚さDを量り取り、実際の圧縮密度=M/(S×D)である。
本出願において、真の圧縮密度P2とは、活物質層における活物質自体の密度を指し、活物質が負極活物質、例えば黒鉛であることを例として、黒鉛の密度が2.25g/cm3であり、活物質の真の圧縮密度が2.25g/cm3である。
正極活物質を例として、具体的には、それは、圧密状態において、一定の「固体物質の実際の体積(開孔と閉孔と粒子間孔隙を含まない)」の質量を取り、試験により真の体積Vを取得し、さらにP=m/Vに基づいて真の圧縮密度を求めることを意味し、GB/T24586-2009を参照して試験することができる。具体的には、試験ステップは以下の通りである。
1)前処理:清浄乾燥したサンプルカップを天秤に置き、クリアし、粉末サンプルをサンプルカップに入れ、サンプルカップ体積の約1/2を占め、サンプルの質量を記録する。
2)サンプルが入ったサンプルカップを真密度テスターに置き、試験システムを密閉させ、プログラムによりヘリウムガスを通気し、サンプル室と膨張室における気体の圧力を検出し、さらにボーアの法則(PV=nRT)に基づいて真の体積を計算することにより、真の圧縮密度を計算する。
ここで、サンプルカップの体積:3.5cm3、分析ガス:ヘリウムガス。
式(1)では、実際の圧縮密度及び真の圧縮密度により活物質層の空孔率λを算出することができる。
具体的には、
ここで、V1は質量mにおける活物質層の体積を示し、その単位はcm3であり、
V2は、質量mにおける活物質層中の活物質粒子が占める体積を示し、その単位はcm3である。
mは、活物質層の質量を示し、その単位はgである。
式(2)は、電極シートのある一点が単位時間内でキャピラリ内の液体(例えば電解液)をほぼ完全に吸収する速度を表すことができる。本出願の電極シートのある一点とは、電極シートが一定の面積を有する領域であり、その面積はキャピラリの断面積に対応する。
本出願において、電極シートの吸液速度を検出する方法は、
キャピラリで所定量の電解液を吸着することと、
キャピラリを電極シートに接触させ、被検電極シートが毛細管作用によりキャピラリ内の電解液を吸収することと、
所定の時間tを経過し、キャピラリ内の電解液が吸収された液面高さhを記録し、キャピラリの液面高さh及び直径d及び電解液の密度ρに基づいて電解液が吸収された量を計算し、所定の時間長tに対する被吸収量の比に基づいて電極シートの吸液速度vを定量的に計算することと、を含む。
例示的に、dの値は0.2~1であり、例えば0.2であり、hの値は3~5であり、例えば3である。
キャピラリは、吸液力を提供するための外部駆動ユニットを必要とせずに、毛細管作用によって電解液を直接吸着することができるように、毛細管チャネルを有する。このように、毛細管作用により電解液を吸着する時、吸着量をより正確に制御することができる一方、電極シートが自身の毛細管作用により電解液を吸収し、キャピラリが被検電極シートに接触している時に電極シートがキャピラリ内から電解液を吸い出し、接触しない時にキャピラリ内の電解液が流出しなくなり、これにより、キャピラリ内の電解液の吸収量により電極シートが対応する体積の電解液を吸収したことを正確に反応させ、さらに試験結果の精度を向上させ、電極シートが電解液を吸収する吸収速度を定量的に計算することを実現することができる。
本出願では、標準電解液を試験サンプルとして試験を行い、電解液の具体的な配合成分については、実施例における電解液の配合成分を参照することができる。
式(3)は、空孔率λにおける電極シートの吸液速度を示し、電極シートの吸液速度を表すために使用できる。
本出願のアルデヒドケトンポリマーは、活物質層の製造過程において導入されることで、活物質層の内部に均一な高浸潤点を形成し、活物質層の浸潤性能を均一に向上させて、活物質層全体の吸液速度を向上させ、前記電極シートを用いた電池セルのサイクル性能を向上させることができる。
好ましくは、1.00<v/λ<50.00である。
いくつかの実施形態において、前記アルデヒドケトンポリマーをシート状構造体として製造し、前記シート状構造体に対して、(Tm+20)°Cで動的周波数走査試験を行うことにより、弾性率G’-損失弾性率G’’曲線を得、前記弾性率G’-損失弾性率G’’曲線の傾きKは、0.8≦K<∞、0.8≦K≦100であり、好ましくは、0.8≦K≦10である。Tm°Cは、前記アルデヒドケトンポリマーの溶融温度を示す。
具体的には、シート状構造体の製造プロセスは、次の通りである。ポリマーを80°Cで12h真空乾燥させる。乾燥後のポリマーを、平板加硫機で熱間圧延してシートにし、ここで、熱間圧延温度が(Tm+20)℃に設定され、圧延の厚さが1~2minあり、圧延時間が2minであり、圧力が8MPaである。2min圧延した後にサンプルを取り出し、同じ型番の別の加硫機に載置して冷間圧延し、ここで、冷間圧延の圧力が10MPaである。直径が25mmの円形ダイスを用いて、一定サイズのポリマーウエハ(シート状構造体)を得る。例示的に、シート状構造体は、厚さが1~2mm、直径が25mmのウエハであってもよいが、試験装置に必要なサンプル規格に従ってサンプルを製造してもよい。
古典的な線形粘弾性の結論によれば、ポリマー、特に線状ポリマーについて、弾性率G’-損失弾性率G’’曲線の末端領域(角速度が最大値に近い範囲)における弾性率G’-損失弾性率G’’は、周波数依存性を適合し、ポリマーの最長鎖が粘弾性挙動に影響を及ぼす。
動的周波数走査試験の手順は、具体的には、次の通りである。TA-AR 2000EX回転レオメーター(TAinstruments、米国)を用いて動的周波数走査試験を実行し、平行板の直径が25mmであり、厚さが0.9mmである。試験が線形粘弾性域で行われることを確保するために、動的周波数走査試験時の歪みは2%であり、試験温度はTm+20°Cであり、試験の周波数走査範囲は、500rad/s≦w2≦0.05rad/sであり、それにより、できる限り低周波数領域のデータを取得できるようにする。
動的周波数走査試験は、固相溶融時(溶融状態)の分子鎖同士の絡み合いの程度を表すことができる。線状構造又は短分岐構造に比べて、長分岐構造、ネットワーク状構造及び低架橋構造は、絡み合いの程度が高く、線状末端から乖離する行動を行い、ポリマーが固相挙動を示す。本出願に係るポリマーが上記の範囲を満たす場合、分子鎖同士の絡み合い状態をさらに低下させ、電解液中の溶媒分子が分子鎖間へ拡散することを容易にする。また、ポリマーは、分子鎖同士の絡み合い状態を依然としてある程度維持するため、溶媒分子をポリマー内にインサイチュでロックするとともに、ポリマーが電解液に溶解されるリスクを軽減し、ポリマーの性能の安定性を向上させることができる。また、ポリマーが活物質の表面に保護層を形成するのに寄与し、固液界面の性能を改善し、活物質と電解液との間の副反応を抑制し、電池セルのサイクル性能及び保存性能を向上させることができる。
いくつかの実施形態において、前記アルデヒドケトンポリマーのガラス転移温度Tgは、-100≦Tg≦50であり、その単位は°Cであり、好ましくは、-80≦Tg≦30である。
ガラス転移温度は、アルデヒドケトンポリマーのセグメントが凍結から運動への転移温度であり、ガラス転移温度がアルデヒドケトンポリマー分子鎖の柔軟性に対して一定の影響を有し、ガラス転移温度が低いほど、常温でのアルデヒドケトンポリマー分子鎖の柔軟性が良くなり、ガラス転移温度が高いほど、常温での分子鎖の柔軟性が悪くなる。ガラス転移温度は、示差走査熱量測定DSCにより測定することができる。測定手順は、具体的には、次の通りである。0.5g~0.8gのサンプルを載置坩堝中に置き、窒素ガス雰囲気下で、サンプルに対して、10°C/minの昇温速度で、材料固有Tgより20°C低い初期温度から材料固有Tmより20°C高いカットオフ温度まで昇温するような昇降温度処理を行い、処理中に材料の吸放熱ピーク値又は転移点に基づいて材料の実際のガラス転移温度Tgや溶融温度Tmなどを決定する。
アルデヒドケトンポリマーのガラス転移温度が比較的低く、分子鎖のセグメントがより柔軟であり、隣接する分子鎖がより開かれやすく、in-situゲルがより形成されやすくなり、これにより、活物質層に対する電解液の浸潤性能を向上させて、電池セルのサイクル性能を向上させる。例示的に、アルデヒドケトンポリマーのガラス転移温度は、-100°C、-90°C、-80°C、-60°C、-30°C、0°C、30°C、50°C又は上記任意の2つの数値からなる範囲であってもよい。
いくつかの実施形態において、前記アルデヒドケトンポリマーは、式(I)で示された構造単位を含み、
式(I)において、R1は、単結合、置換又は非置換のC1~C6のメチレン基を含み、R2は、水素原子、置換又は非置換のC1~C6のアルキル基を含み、好ましくは、R1は、単結合、置換又は非置換のC1~C2のメチレン基を含み、R2は、水素原子、置換又は非置換のC1~C3のアルキル基を含む。
例示的に、前記アルデヒドケトンポリマーは、式(I-1)で示された構造単位乃至式(I-6)で示された構造単位の少なくとも1つを含む。
例示的に、前記アルデヒドケトンポリマーは、式(II)で示された構造単位を含む。
式(II)において、R3~R6は、それぞれ独立して、水素原子、水酸基、置換若しくは非置換のC1~C3のアルキル基、置換若しくは非置換のC1~C3のヒドロキシアルキル基、又は置換若しくは非置換のC1~C3のアルコキシ基を含み、r及びsは、それぞれ独立して、0~5の整数から選ばれ、且つr及びsのうちの少なくとも1つは、正の整数から選ばれ、好ましくは、R3~R6は、それぞれ独立して、水素原子、水酸基、置換若しくは非置換のC1~C3のアルキル基、置換若しくは非置換のC1~C2のヒドロキシアルキル基、又は置換若しくは非置換のC1~C2のアルコキシ基を含む。
いくつかの実施形態において、前記アルデヒドケトンポリマーは、式(II-1)で示された構造単位乃至式(II-4)で示された構造単位の少なくとも1つを含む。
上記のアルデヒドケトンポリマーは、分子鎖同士の絡み合いの程度が低く、分子鎖の柔軟性の向上に寄与し、分子鎖が電解液中で十分に広がることができ、その結果、活物質の界面性能をさらに向上させることができる。
上記のポリマーは、主分子鎖の構造基のいくつかの例に過ぎず、本出願の実施形態において、ポリマーは、上記の構造基を他のタイプの構造基(例えば、オレフィン系構造単位、アクリロニトリル系構造単位など)と共重合して得られるものであってもよい。
本出願のポリマーの基は、赤外分光光度法IRを用いて検出することができ、具体的には、ポリマーはThermo Nicolet Nexus 670の全反射吸収フーリエ変換赤外分光計(FTIR-ATR)で試験を行い、その後、標準GB/T6040-2002を参照して試験を行い、試験範囲:ATR法600~4000cm-1、再現性:±2cm-1、分解能:4cm-1より高く、透過深度:0.2~0.6μmである。
本出願のポリマーの構造は、核磁気共鳴NMRを用いて測定することができ、具体的には、1HNMR及び13CNMRを用いてVarian Mercury Plus-400核磁気共鳴装置で行い、測定温度は20℃であり、TMSは内部標準であり、CDCl3は溶媒であり、プロトン共鳴周波数は400MHzである。
本出願に係るポリマーのモノマーの種類(特に、ポリマー中の割合が少ないモノマーに適用される)は、熱分解-ガスクロマトグラフ-質量分析の併用によって測定することができ、測定ステップは、具体的には、次の通りである。0.5mgのサンプルを精秤してサンプルカップに入れ、供給ロッドに固定した後、GC(ガスクロマトグラフ)供給口の近くに取り付けられた熱分解計内に装入し、次いで、熱分解計の温度が設定温度まで達したら、供給ボタンを押して、サンプルカップを迅速に熱分解炉の炉心に自由落下させ、そして、揮発性成分を、不活性ガスN2雰囲気中で瞬時にガス化させ、キャリアガスでガスクロマトグラフカラムに運び込んで分離させ、最後に炎イオン化検出器(FID)又は質量分析計(MS)を用いて検出することにより、ガスクロマトグラフ又は全イオンクロマトグラムを得る。
上記の基が置換されている場合、置換基は、ニトリル基(-CN)、ニトロ基、スルホニル基、カルボキシル基、エステル基、塩素原子、フッ素原子、臭素原子のうちの1種又は複数種を含んでもよい。上記の置換基は、耐高圧性置換基であり、ポリマーの構造の安定化にさらに寄与する。
いくつかの実施形態において、nは、500~15000の正の整数から選ばれる。
好ましくは、nは、500~10000の正の整数から選ばれる。
いくつかの実施形態において、前記ポリマーの分子量は、1.2×105g/mol~1.0×106g/molである。
ポリマーの分子量が上記範囲であると、ポリマーが電解液において一定の溶解度を示すとともに、電解液に完全に溶解分散されにくいことを確保でき、ポリマーの活物質表面における分布と分散を調整することに有利であり、また、ポリマーの分子鎖同士の柔軟性をさらに向上させることができ、分子鎖同士の間の作用力が比較的弱く、電解液中の溶媒分子が分子鎖を開放して分子鎖の間に進入し、分子鎖に包まれることに有利であり、これにより、活性イオンが溶媒を介して活物質内に進入して活性イオンの円滑且つ迅速な移動を実現することに有利である。例示的に、ポリマーの分子量は、1.2×105g/mol、2×105g/mol、5×105g/mol、8×105g/mol、1×106g/mol又は上記任意の2つの数値からなる範囲であってもよい。
アルデヒドケトンポリマーの分子量は、本分野で公知の意味であり、本分野で通常使用される設備及び方法を用いて測定することができ、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーGPCを採用してテストすることができる。具体的なテストステップは、測定対象のサンプルを適量(サンプル濃度が8%~12%の遮光度を確保すればよい)採用し、20mlの脱イオン水を添加し、同時に外で5min超音波(53KHz/120W)をかけ、サンプルを完全に分散させた後、GB/T19077-2016/ISO 13320:2009標準に従ってサンプルを測定する。
或いは、多角度レーザー光散乱装置MALLSを用いてテストを行い、具体的には、GPCとDawnHeleos II型の多角度レーザー光散乱装置、Optilab T-rEX屈折率(RI)検出器及びVisco Star II型粘度計との併用する機器(Wyatt Technology Corporation、米国)を採用する。テストは30°の条件で行い、テトラヒドロフランを移動相として採用し、1.0ml/minの流速でテストし、市販ソフトウェアASTRA6を用いてSEC-SAMLLデータを処理して分子量パラメータを取得する。
本出願実施形態におけるアルデヒドケトンポリマーが以下の条件のうちの1つ又は複数をさらに満たす場合、電池セルのサイクル性能をさらに改善できる。
いくつかの実施形態において、前記アルデヒドケトンポリマーを、45℃で第1溶媒に添加してアルデヒドケトンポリマーシステムを形成し、前記アルデヒドケトンポリマーシステムは、45℃で8h静置され、25℃で24h以上静置された後、2段階の静置処理を経た後、アルデヒドケトンポリマーシステムの一部又は全部は、in-situでゲル状態物質に変換され、次いで、前記アルデヒドケトンポリマーシステムが200メッシュのフィルタで濾過された後、第1物質を残る。前記アルデヒドケトンポリマーの質量はnであり、その単位はgであり、前記第1物質の質量はmであり、その単位はgであり、前記アルデヒドケトンポリマーと前記第1物質とは、5≦m/n≦1000、好ましくは10≦m/n≦1000、さらに好ましくは10≦m/n≦50を満たす。例示的に、m/nは、5、10、20、25、28、30、32、35、40、50、80、100、200、500、1000又は上記任意の2つの数値からなる範囲であってもよい。
例示的に、アルデヒドケトンポリマーシステムの質量に基づいて、第1溶媒の質量含有量に対するアルデヒドケトンポリマーの質量含有量の比の範囲は、1:100~1:10、例えば3:50である。
例示的に、第1溶媒は、電解液の溶媒と同一又は類似であり、第1溶媒は、カーボネート系溶媒を含んでもよい。カーボネート系溶媒は、例えば、環状カーボネート溶媒及び/又は線状カーボネート溶媒を含む。
環状カーボネート溶媒の例としては、環状カーボネート溶媒は、エチレンカーボネートEC、ビニレンカーボネートVC、フルオロエチレンカーボネートFEC、ジフルオロエチレンカーボネートDFEC、ビニルエチレンカーボネートVEC及びジオクチルカーボネートCCのうちの1種類又は複数種類を含む。
線状カーボネート溶媒の例としては、線状カーボネート溶媒は、ジメチルカーボネートDMC、ジエチルカーボネートDEC、エチルメチルカーボネートEMC、ジフェニルカーボネートDPC、メチルアリルカーボネートMAC、ポリカーボネートVAのうちの1種類又は複数種類を含む。
好ましくは、第1溶媒は、リチウム塩と電解液添加剤、例えばヘキサフルオロリン酸リチウム、ビニレンカーボネートVC、フルオロエチレンカーボネートFECなどを同時に含んでもよい。
本出願において、m/nは、アルデヒドケトンポリマー及び溶媒がゲル状態物質に変換される能力を表す沈殿値とも呼ばれる。
第1物質は、主にアルデヒドケトンポリマーと第1溶媒とによって形成されたゲル状態物質を含み、このようなゲル状態物質において、アルデヒドケトンポリマーの分子構造はほとんど変化しない。
いくつかの実施形態において、第1物質を80℃で12h乾燥させて、第1物質中の第1溶媒を除去し、赤外分光光度法IRによる検出又は核磁気共鳴NMRによるテストを行い、第1物質の乾燥後の主成分が、前述のアルデヒドケトンポリマーである。
本出願では、温度を高めることにより、電池セルの安全動作温度範囲内でアルデヒドケトンポリマー分子鎖の拡張を実現し、アルデヒドケトンポリマー分子鎖と溶媒との相互吸引及び物理的な結合を促進して、吸液能力を向上させることができる。常温でアルデヒドケトンポリマーの分子セグメントの活性が低下し、活物質の表面に付着するように保持され、電解液をアルデヒドケトンポリマーのある空間環境にロックして、in-situゲルに類似する状態を形成し、液体ロック能力を向上させ、サイクル性能を改善することができる。
正極シート
前記正極シートは、正極集電体と、正極集電体の少なくとも一つの表面に設けられた正極活物質層とを含み、前記正極活物質層は、正極活物質とアルデヒドケトンポリマーとを含む。本出願において、アルデヒドケトンポリマーは、前述のアルデヒドケトンポリマーを含む。
例えば、正極集電体は、自身の厚み方向において対向する両面を有し、正極活物質層は、正極集電体の両面のいずれか一方又は両方に設けられている。
いくつかの実施形態において、1.00<v/λ<4.00、好ましくは、1.20≦v/λ≦3.80、さらに好ましくは1.4≦v/λ≦3.6である。例示的に、v/λは、1.20、1.40、1.80、2.00、2.50、3.00、3.50、3.60、3.80、3.90又は上記任意の2つの数値からなる範囲であってもよい。
いくつかの実施形態において、前記正極活物質層の質量に基づいて、前記アルデヒドケトンポリマーの質量百分率は、A%であり、ここで、0.1≦A≦1.5である。
アルデヒドケトンポリマーの質量百分率が上記範囲にあると、正極活物質層の吸液能力を顕著に改善することができる。例示的に、アルデヒドケトンポリマーの質量百分率A%は、0.1%、0.2%、0.5%、0.8%、1.0%、1.2%、1.5%又は上記任意の2つの数値からなる範囲であってもよい。
前記正極活物質層は、正極活物質を含み、前記正極活物質は、本分野で公知の電池セルに用いられる正極活物質を用いることができる。例示的に、正極活物質は、層状構造の正極活物質(例えば、三元、ニッケル酸リチウム/ナトリウム、コバルト酸リチウム/ナトリウム、マンガン酸リチウム/ナトリウム、リチウムリッチ/ナトリウム層状及び岩塩相層状などの材料)、オリビン型リン酸塩活物質、スピネル構造の正極活物質(例えば、スピネルマンガン酸リチウム、スピネルニッケルマンガン酸リチウム、リチウムリッチスピネルマンガン酸リチウム及びニッケルマンガン酸リチウムなど)のうちの少なくとも1つを含んでもよい。
例示的に、層状構造の正極活物質の一般式は、LixyNiaCobMnc(1-a-b-c)zであり、ここで、0≦x≦2.1、0≦y≦2.1、且つ0.9≦x+y≦2.1、0≦a≦1、0≦b≦1、0≦c≦1、且つ0.1≦a+b+c≦1、1.8≦z≦3.5であり、AはNa、K、Mgから選択される1種類又は複数種類であり、MはB、Mg、Al、Si、P、S、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Fe、Cu、Zn、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Cd、Sn、Sb、Te、Ba、Ta、W、Yb、La、Ceから選択される1種類又は複数種類であり、YはO、Fから選択される1種類又は複数種類である。好ましくは、y=0である。具体的には、層状構造の正極活物質は、コバルト酸リチウムLCO、ニッケル酸リチウムLNO、マンガン酸リチウムLMO、LiNi1/3Co1/3Mn1/32(NCM333)、LiNi0.8Co0.1Mn0.12(NCM811)及びLiNi0.5Co0.2Mn0.32(NCM523)のうちの1種類又は複数種類を含んでもよい。
例示的に、オリビン型リン酸塩活物質の一般式は、LixyMeab1-cczであり、ここで、0≦x≦1.3、0≦y≦1.3、且つ0.9≦x+y≦1.3、0.9≦a≦1.5、0≦b≦0.5、且つ0.9≦a+b≦1.5、0≦c≦0.5、3≦z≦5であり、AはNa、K、Mgから選択される1種類又は複数種類であり、MeはMn、Fe、Co、Niから選択される1種類又は複数種類であり、MはB、Mg、Al、Si、P、S、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Cu、Zn、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Cd、Sn、Sb、Te、Ba、Ta、W、Yb、La、Ceから選択される1種類又は複数種類であり、XはS、Si、Cl、B、C、Nから選択される1種類又は複数種類であり、YはO、Fから選択される1種類又は複数種類である。具体的には、オリビン型リン酸塩活物質は、LiFePO4、LiMnPO4、LiNiPO4及びLiCoPO4のうちの1種類又は複数種類を含む。
例示的に、スピネル構造の正極活物質の一般式は、LixyMna2-azであり、ここで、0≦x≦2、0≦y≦1、且つ0.9≦x+y≦2、0.5≦a≦2、3≦z≦5であり、AはNa、K、Mgから選択される1種類又は複数種類であり、MはNi、Co、B、Mg、Al、Si、P、S、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Fe、Cu、Zn、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Cd、Sn、Sb、Te、Ba、Ta、W、Yb、La、Ceから選択される1種類又は複数種類であり、YはO、Fから選択される1種類又は複数種類である。具体的には、スピネル構造の正極活物質は、LiMn24、LiNi0.5Mn1.54、LiCr0.3Mn1.74、Li1.1Al0.1Mn1.94、Li2Mn24及びLi1.5Mn24のうちの1種類又は複数種類を含む。
いくつかの実施形態において、正極集電体は、金属箔シート又は複合集電体を用いることができる。金属箔シートの例としては、アルミニウム箔又はアルミニウム合金箔を採用することができる。複合集電体は、高分子材料基層と、高分子材料基層の少なくとも一方の表面に形成された金属材料層とを含んでもよい。例示的に、金属材料は、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ニッケル合金、チタン、チタン合金、銀及び銀合金から選択される1種類又は複数種類の組み合わせを含んでもよく、高分子材料基層は、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリスチレン(PS)及びポリエチレン(PE)から選択される1種類又は複数種類の組み合わせを含んでもよい。
いくつかの実施形態において、正極活物質層は、必要に応じて正極導電剤をさらに含んでもよい。本出願の正極導電剤の種類は特に限定されないが、例示的に、正極導電剤は、超伝導性カーボン、導電性カーボンブラック、導電性グラファイト、アセチレンブラック、カーボンブラック、ケチェンブラック、炭素点、カーボンナノチューブ、グラフェン及びカーボンナノファイバーから選択される1種類又は複数種類の組み合わせを含む。いくつかの実施形態において、正極活物質層の総質量に基づいて、正極導電剤の質量百分率は5%以下である。
いくつかの実施形態において、正極活物質層は、必要に応じて正極結着剤をさらに含んでもよい。本出願において、正極結着剤の種類は特に限定されず、例示的に、正極結着剤は、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)から選択される1種類又は複数種類の組み合わせを含むことができる。いくつかの実施形態において、正極活物質層の総質量に基づいて、正極結着剤の質量百分率は5%以下である。正極結着剤の結晶化度は、本出願の前述のアルデヒドケトンポリマーの結晶化度よりも高い。正極結着剤の溶融温度は、本出願の前述のアルデヒドケトンポリマーの溶融温度よりも高い。
正極活物質層は、通常、正極スラリーを正極集電体に塗布し、乾燥、冷間プレスしてなる。正極スラリーは、通常、正極活物質、前記アルデヒドケトンポリマー、必要に応じて選択可能な導電剤と、必要に応じて選択可能な正極結着剤と、任意の他の成分とを溶媒に分散させ、均一に撹拌することにより形成される。溶媒は、N-メチルピロリドン(NMP)であってもよいが、これに限定されない。
負極シート
負極シートは、負極集電体と、負極集電体の少なくとも一つの表面に設けられた負極活物質層とを含み、前記負極活物質層は、負極活物質とアルデヒドケトンポリマーとを含む。本出願において、アルデヒドケトンポリマーは、前述のアルデヒドケトンポリマーを含む。
例えば、負極集電体は、自身の厚み方向において対向する両面を有し、負極活物質層は、負極集電体の対向する両面のいずれか一方又は両方に設けられている。
いくつかの実施形態において、3.00<v/λ<50.00であり、好ましくは、3.40≦v/λ≦30.00である。例示的に、v/λは、3.20、3.40、3.50、4.00、4.50、5.00、5.50、6.00、6.50、7.00、8.00、9.00、9.50、10.00、10.50、11.00、12.00、13.00、14.00、又は上記任意の2つの数値からなる範囲であってもよい。
いくつかの実施形態において、前記負極活物質層の質量に基づいて、前記アルデヒドケトンポリマーの質量百分率がB%であり、0.2≦B≦5.0である。アルデヒドケトンポリマーの質量百分率が上記範囲にあると、負極活物質層の吸液能力を顕著に改善することができる。例示的に、アルデヒドケトンポリマーの質量百分率B%は、0.2%、0.5%、0.8%、1.0%、1.2%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%、4.5%、5.0%又は上記任意の2つの数値からなる範囲であってもよい。
いくつかの実施形態において、前記負極集電体は、金属箔シート又は複合集電体を用いることができる。例えば、金属箔シートとして銅箔を採用することができる。複合集電体は、高分子材料基層と、高分子材料基材の少なくとも一方の表面に形成された金属層とを含んでもよい。複合集電体は、高分子材料基材(例えば、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリスチレン(PS)、ポリエチレン(PE)等の基材)上に、金属材料(銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金、チタン、チタン合金、銀及び銀合金等)を形成することにより形成することができる。
いくつかの実施形態において、負極活物質は、本分野で公知の電池用負極活物質を採用することができる。例示的に、負極活物質は、人造黒鉛、天然黒鉛、ソフトカーボン、ハードカーボン、ケイ素系材料、スズ系材料及びチタン酸リチウムなどのうちの少なくとも1つを含んでもよい。前記ケイ素系材料は、単体ケイ素、ケイ素酸素化合物、ケイ素炭素複合物、ケイ素窒素複合物及びケイ素合金から選択される少なくとも1種類であってもよい。前記スズ系材料は、単体錫、錫オキシ化合物及び錫合金から選択される少なくとも1種類であってもよい。ただし、本出願はこれらの材料に限定されず、電池の負極活物質として用いられる他の従来の材料を用いてもよい。これらの負極活物質は、1種類のみを単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
いくつかの実施形態において、負極活物質層は、必要に応じて負極結着剤をさらに含んでもよい。前記負極結着剤は、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ポリアクリル酸(PAA)、ポリアクリル酸ナトリウム(PAAS)、ポリアクリルアミド(PAM)、ポリビニルアルコール(PVA)、アルギン酸ナトリウム(SA)、ポリメタクリル酸(PMAA)及びカルボキシメチルキトサン(CMCS)から選択される少なくとも1種類であってもよい。負極結着剤の結晶化度は、本出願の前述のアルデヒドケトンポリマーの結晶化度よりも高い。負極結着剤の溶融温度は、本出願の前述のアルデヒドケトンポリマーの溶融温度よりも高い。
いくつかの実施形態において、負極活物質層は、必要に応じて導電剤をさらに含んでもよい。導電剤は、超伝導カーボン、アセチレンブラック、カーボンブラック、ケッチェンブラック、カーボンドット、カーボンナノチューブ、グラフェン及びカーボンナノファイバーから選択される少なくとも1種類であってもよい。
いくつかの実施形態において、負極活物質層は、必要に応じて、他の助剤、例えば増粘剤(例えばカルボキシメチルセルロースナトリウム(CMC-Na))などをさらに含んでもよい。
いくつかの実施形態において、上記の負極シートを製造するための成分、例えば、負極活物質、前記アルデヒドケトンポリマー、導電剤、負極結着剤及び任意の他の成分を溶媒(例えば、脱イオン水)に分散させて、負極スラリーを形成し、負極スラリーを負極集電体に塗布し、乾燥、冷間プレス等の工程を経た後、負極シートを得ることにより、負極シートを製造することができる。
電池セル
第2態様によれば、本出願は、正極シートと、負極シートと、前記正極シートと前記負極シートとの間に設けられたセパレータと、電解質とを含む電池セルを提供する。前記電池セルは、リチウムイオン電池等であってもよい。
いくつかの実施形態において、前記正極シートは、本出願の第1態様のいずれかの実施形態に係る正極シートを採用することができ、これにより、電池セルのサイクル性能を改善することができる。負極シートは、従来の電極シートを採用することができる。
いくつかの実施形態において、前記負極シートは、本出願の第1態様のいずれかの実施形態に係る負極シートを採用することができ、これにより、電池セルのサイクル性能を改善することができる。正極シートは、従来の電極シートを採用することができる。
いくつかの実施形態において、前記正極シートは、本出願の第1態様のいずれかの実施形態に係る正極シートを採用することができ、前記負極シートは、本出願の第1態様のいずれかの実施形態に係る負極シートを採用することができ、これにより、電池セルのサイクル性能を改善することができる。
[電解質]
電池セルは電解質をさらに含み、電解質は正極シートと負極シートとの間でイオンを伝導する役割を果たす。本出願の電解質の種類は特に限定されず、ニーズに応じて選択することができる。電解質は、例えば、液状、ゲル状又は全固体状であってもよい。
いくつかの実施形態において、前記電解質は、電解液を使用する。前記電解液は、電解質塩及び溶媒を含む。
例示的に、リチウム塩は、ヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF6)、テトラフルオロホウ酸リチウム(LiBF4)、過塩素酸リチウム(LiClO4)、ヘキサフルオロヒ酸リチウム(LiAsF6)、リチウムビスフルオロスルホニルイミド(LiFSI)、ビストリフルオロメタンスルホニルイミドリチウム(LiTFSI)、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiTFS)、リチウムジフルオロオキサレートボレート(LiDFOB)、リチウムビスオキサレートボレート(LiBOB)、ジフルオロリン酸リチウム(LiPO22)、ジフルオロジシュウ酸リン酸リチウム(LiDFOP)及びテトラフルオロシュウ酸リン酸リチウム(LiTFOP)から選択される1種類又は複数種類の組み合わせを含むことができる。
例示的に、有機溶媒は、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジプロピルカーボネート(DPC)、メチルプロピルカーボネート(MPC)、エチルプロピルカーボネート(EPC)、ブチレンカーボネート(BC)、ギ酸メチル(MF)、酢酸メチル(MA)、酢酸エチル(EA)、酢酸プロピル(PA)、プロピオン酸メチル(MP)、プロピオン酸エチル(EP)、プロピオン酸プロピル(PP)、酪酸メチル(MB)、酪酸エチル(EB)、1,4-ブチロラクトン(GBL)、スルホラン(SF)、ジメチルスルホン(MSM)、メチルエチルスルホン(EMS)及びジエチルスルホン(ESE)から選択される1種類又は複数種類の組み合わせを含むことができる。
いくつかの実施形態において、前記電解液は必要に応じてさらに添加剤を含んでもよい。例えば、添加剤は、負極成膜添加剤、正極成膜添加剤を含んでもよく、電池のある性能を改善する添加剤、例えば、電池の過充電性能を改善する添加剤、電池の高温又は低温性能を改善する添加剤などを含んでもよい。
[セパレータ]
いくつかの実施形態において、電池セルは、セパレータをさらに含む。本出願のセパレータの種類は特に限定されず、良好な化学的安定性及び機械的安定性を有する任意の公知の多孔質構造分離膜を選択することができる。
いくつかの実施形態において、セパレータの材質は、ガラス繊維、不織布、ポリエチレン、ポリプロピレン及びポリフッ化ビニリデンから選択される1種類又は複数種類の組み合わせを含むことができる。セパレータは、単層フィルムであってもよいし、多層複合フィルムであってもよい。セパレータが多層複合フィルムである場合、各層の材料は同一であっても異なっていてもよい。
いくつかの実施形態において、正極シート、セパレータ及び負極シートは、巻回工程又は積層工程によって電極アセンブリとすることができる。
本出願の電池セルの形状は特に限定されず、円柱形、角形又は他の任意の形状であってもよい。図1は、一例としての角形構造の電池セル5である。
いくつかの実施例において、図1及び図2に示すように、外装は、ケース51及びカバープレート53を含むことができる。ケース51は、底板と、底板に接続された側板とを含み、底板と側板とにより囲まれて収容室が形成される。ケース51は、収容室と連通する開口部を有し、カバープレート53は、収容室を閉鎖するように開口部を覆う。正極シート、負極シート及びセパレータは、巻回工程又は積層工程により電極アセンブリ52を形成することができる。電極アセンブリ52は、収容室に封入される。電解液は、電極アセンブリ52に浸潤される。電池セル5に含まれる電極アセンブリ52の数は、1種類又は複数種類であってもよく、ニーズに応じて調節されてもよい。
本出願の電池セルの製造方法は公知である。いくつかの実施例において、正極シート、セパレータ、負極シート及び電解液を組み立てて電池セルを形成することができる。例示的に、正極シート、セパレータ、負極シートを巻回工程又は積層工程により電極アセンブリを形成し、電極アセンブリを外装に置き、乾燥した後に電解液を注入し、真空封入、静置、化成、整形などの工程を経て、電池セルを得ることができる。
本出願のいくつかの実施例において、本出願の電池セルを電池モジュールとして組み立てることができ、電池モジュールに含まれる電池セルの数は、複数であってもよく、具体的な数は、電池モジュールの用途及び容量に応じて調節されてもよい。
図3は、一例としての電池モジュール4の模式図である。図3に示すように、電池モジュール4において、複数の電池セル5は、電池モジュール4の長手方向に沿って順に並んで設けられていてもよい。もちろん、他の任意の方式で配列されてもよい。さらに、締結具によって当該複数の電池セル5を固定してもよい。
好ましくは、電池モジュール4は、収容空間を有するハウジングをさらに含み、複数の電池セル5は、収容空間に収容される。
いくつかの実施例において、上記電池モジュールは、電池パックとして組み立てられてもよく、電池パックに含まれる電池モジュールの数は、電池パックの用途及び容量に応じて調節されてもよい。
図4及び図5は、一例としての電池パック1の模式図である。図4及び図5に示すように、電池パック1には、電池箱と、電池箱に設けられた複数の電池モジュール4とが含まれていてもよい。電池箱は、上筐体2と下筐体3とを含み、上筐体2は、下筐体3を覆い、電池モジュール4を収容するための閉空間を形成する。複数の電池モジュール4は、任意の方式で電池箱に配列されてもよい。
電池モジュール及び電池パックは、いずれも本出願の電池の例とすることができる。
電力消費装置
第3態様によれば、本出願は、本出願の電池セル、電池モジュール及び電池パックのうちの少なくとも1つを含む電力消費装置を提供する。電池セル、電池モジュール及び電池パックは、電力消費装置の電源として用いられてもよいし、電力消費装置のエネルギー貯蔵ユニットとして用いられてもよい。電力消費装置は、モバイル機器(例えば、携帯電話、ノートパソコンなど)、電動車両(例えば、純粋な電気自動車、ハイブリッド電気自動車、プラグインハイブリッド電気自動車、電動自転車、電動スクーター、電動ゴルフカート、電気トラックなど)、電車、船舶、及び衛星、エネルギー貯蔵システムなどであってもよいが、これらに限定されない。
電力消費装置は、需要に応じて電池セル、電池モジュール又は電池パックを選択することができる。図6は、一例としての電力消費装置の模式図である。この電力消費装置6は、純粋な電気自動車、ハイブリッド電気自動車、プラグインハイブリッド電気自動車などである。この電力消費装置の高い電力及び高いエネルギー密度に対する要求を満たすために、電池パック1又は電池モジュールを採用することができる。別の例としての電力消費装置は、携帯電話、タブレットコンピュータ、ノートパソコンなどであってもよい。当該電力消費装置は、通常、薄型化が要求され、電池セルを電源として採用することができる。
実施例
以下、本出願の実施例について説明する。以下に説明する実施例は例示的なものであり、本出願を解釈するためのものに過ぎず、本出願に対する限定として理解できない。実施例に具体的な技術又は条件を明記しない限り、本分野における文献に記載された技術又は条件又は製品説明書に従って行われる。使用された試薬又は器具は、メーカーが明記されていない場合、いずれも市販で入手可能な通常の製品である。
実施例1
(1)正極シートの製造
正極集電体として、厚さ12μmのアルミニウム箔を用いた。
アルデヒドケトンポリマー、正極活物質LiFePO4、導電剤としてのカーボンブラック、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVDF)及びN-メチルピロリドン(NMP)で正極スラリーを作製した。正極スラリー中のアルデヒドケトンポリマー、LiFePO4、導電性カーボンブラック、PVDF及びN-メチルピロリドン(NMP)の質量比は、0.5:96.8:2:0.7:29であった。正極スラリーを集電体であるアルミニウム箔に塗布し、85℃で乾燥させた後、冷間プレスし、その後、エッジカット、裁断、ストライプ分割を行った後、85℃の真空条件で4h乾燥させ、正極シートを作製した。
(2)負極シートの製造
負極集電体として、厚さ8μmの銅箔を用いた。
アルデヒドケトンポリマー、負極活物質としての人造黒鉛、導電剤としてのカーボンブラック、結着剤としてのスチレンブタジエンゴム(SBR)、増粘剤としてのヒドロキシメチルセルロースナトリウム(CMC)、脱イオン水を重量比2.5:94:0.5:2:1:100で均一に混合させて、負極スラリーとした。負極スラリーを集電体である銅箔に塗布し、85℃で乾燥させた後、冷間プレス、エッジカット、裁断、ストライプ分割を行った後、120℃の真空条件で12時間乾燥させ、負極シートを作製した。
(3)電解液の製造
含水量が10ppm未満の環境下で、非水有機溶媒である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)とを体積比3:7で混合して電解液溶媒を得た後、リチウム塩であるLiPF6と混合した溶媒とを混合して、リチウム塩濃度が1mol/Lの電解液とした。
(4)リチウムイオン電池の製造
セパレータとして、16μmのポリエチレンフィルム(PE)を用いた。上記正極シート、セパレータ、負極シートを順に積層し、セパレータを正極シートと負極シートとの間に位置させて隔離の役割を果たした後、巻回して電極アセンブリを得、電極アセンブリを外装缶に置き、乾燥した後に電解液を注入し、真空封入、静置、化成、整形などの工程を経て、リチウムイオン電池を得る。
比較例1
実施例1と類似の方法でリチウムイオン電池を製造し、実施例1と異なり、比較例1の正極シートにおいて、アルデヒドケトンポリマーを添加せず、比較例1の負極シートにおいて、アルデヒドケトンポリマーを添加しなかった。
比較例2
実施例1と類似の方法でリチウムイオン電池を製造し、実施例1と異なり、比較例2の正極シート及び負極シートにおいてアルデヒドケトンポリマーの材質を交換した。
実施例2~実施例4
実施例1と類似の方法でリチウムイオン電池を製造し、実施例1と異なり、実施例2~実施例4の正極シート及び負極シートにおいて、アルデヒドケトンポリマーの材質を交換した。
実施例5
実施例1と類似の方法でリチウムイオン電池を製造し、実施例1と異なり、実施例5の正極シートにおいて、アルデヒドケトンポリマーを添加し、実施例5の負極シートにおいて、アルデヒドケトンポリマーを添加しなかった。
実施例6~実施例9
実施例1と類似の方法でリチウムイオン電池を製造し、実施例1と異なり、実施例6~実施例9の正極シートにおいて、アルデヒドケトンポリマーの含有量を調整した。
実施例10~実施例12
実施例1と類似の方法でリチウムイオン電池を製造し、実施例1と異なり、実施例10~実施例12の負極シートにおいて、アルデヒドケトンポリマーの含有量を調整した。
実施例及び比較例のデータを表1に示す。
テスト部分
1.リチウムイオン電池の容量維持率のテスト
実施例及び比較例で製造された上記リチウムイオン電池を、45℃で1Cで4.25Vまで定電流充電し、さらに4.25V定電圧で電流が0.05Cになるまで充電し、5min放置し、さらに1Cで2.8Vまで放電し、得られた容量を初期容量C0とした。上記の同一の電池に対して以上のステップを繰り返し、n回サイクルした後の電池の放電容量Cnを同時に記録すると、毎回サイクルした後の電池の容量維持率Pn=Cn/C0*100%であり、P1、P2・・・P1200という1200のポイント値を縦座標とし、対応するサイクル回数を横座標として、電池の容量維持率とサイクル回数とのスポットダイアグラムを得る。
このテスト過程において、1回目のサイクルはn=1に対応し、2回目のサイクルはn=2に対応し、…1200回目のサイクルはn=1200に対応する。例えば、表1における実施例1に対応する電池の容量維持率データは、上記テスト条件で1200回サイクルした後に測定されたデータであり、即ち、P1200の値である。比較例1及び他の実施例のテスト過程は上記と同じである。
2.リチウムイオン電池の直流インピーダンスのテスト
実施例及び比較例で製造された上記リチウムイオン電池を、45℃で1Cで4.25Vまで定電流充電し、さらに4.25V定電圧で電流が0.05Cになるまで充電し、5min放置した後、電圧V1を記録した。その後、1Cで30s放電し、電圧V2を記録すると、(V2-V1)/1/3Cであり、1回目サイクルした後の電池の内部抵抗DCR1を得る。上記の同一の電池に対して以上のステップを繰り返し、同時にn回目サイクルした後の電池の内部抵抗DCRn(n=1、2、3・・・1200)を記録し、上記DCR1、DCR2、DCR3・・・DCR1200という1200のポイント値を縦座標とし、対応するサイクル回数を横座標として、実施例及び比較例のアルデヒドケトンポリマーに対応する電池の放電DCIRとサイクル回数とのグラフを得る。
このテスト過程において、1回目のサイクルはn=1に対応し、2回目のサイクルはn=2に対応し、…1200回目のサイクルはn=1200に対応する。例えば、表1における実施例1の電池の内部抵抗増加率=(DCRn-DCR1)/DCR1*100%であり、比較例1及び他の実施例のテスト過程は以上と同じである。表1におけるデータは、上記テスト条件で1200回サイクル後に測定されたデータである。
テスト結果
表1において、ホルムアルデヒド100%とは、モノマー1及びモノマー2の合計質量に基づいて、ホルムアルデヒドの質量百分率が100%であることを意味する。
ポリビニルアルコール30%とは、モノマー1及びモノマー2の合計質量に対して、ポリビニルアルコールの質量百分率が30%であることを意味する。
表1から分かるように、比較例1に比べて、本出願の実施例は、正極シート及び/又は負極シートに本出願のアルデヒドケトンポリマーを添加し、アルデヒドケトンポリマーにより、活物質層の内部に均一な高浸潤点を形成し、活物質層の浸潤性能を均一に向上させて、活物質層全体の吸液速度を向上させ、前記電極シートを用いた電池セルのサイクル性能を向上させることができる。
比較例2に比べて、本出願の実施例は、v/λ>1を満たす場合、リチウムイオン電池のサイクル性能をより顕著に改善することができる。
以上、好ましい実施例を参照して本出願を説明したが、本出願の範囲を逸脱することなく、種々の改良が可能であり、そのうちの一部の構成要素を等価物で置き換えてもよい。特に、構造的な矛盾がない限り、各実施例に言及された各技術的特徴は任意に組み合わせることができる。本出願は、以上に開示された特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に含まれる全ての技術案を含む。
1 電池パック
2 上筐体
3 下筐体
4 電池モジュール
5 電池セル
51 ケース
52 電極アセンブリ
53 カバープレート
6 電力消費装置
以上、好ましい実施例を参照して本出願を説明したが、本出願の範囲を逸脱することなく、種々の改良が可能であり、そのうちの一部の構成要素を等価物で置き換えてもよい。特に、構造的な矛盾がない限り、各実施例に言及された各技術的特徴は任意に組み合わせることができる。本出願は、以上に開示された特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に含まれる全ての技術案を含む。
本発明の好ましい態様は、下記の通りである。
〔1〕集電体と、前記集電体の少なくとも1つの表面に設けられた活物質層とを含み、
前記活物質層は、活物質とアルデヒドケトンポリマーとを含み、前記活物質層は、以下の式(1)~式(3)を満たし、
式(1)~式(3)において、
λは、前記活物質層の空孔率を示し、
1 は、前記活物質層の実際の圧縮密度を示し、その単位はg/cm 3 であり、
2 は、前記活物質の真の圧縮密度を示し、その単位はg/cm 3 であり、
vは、前記活物質層の吸液速度を示し、その単位はmg/sであり、
dは、前記活物質層の毛細管試験におけるキャピラリの直径を示し、その単位はmmであり、
hは、前記キャピラリにおける液面の高さを示し、その単位はmmであり、
ρは、前記毛細管試験における電解液の密度を示し、その単位はg/cm 3 であり、
tは、前記キャピラリ内で前記電解液が吸収される時間を示し、その単位はsである、
電極シート。
〔2〕前記活物質は、正極活物質を含み、前記活物質層は、1.00<v/λ<4.00、好ましくは1.20≦v/λ≦3.80を満たす、前記〔1〕に記載の電極シート。
〔3〕前記活物質は、正極活物質を含み、前記活物質層の質量に基づいて、前記アルデヒドケトンポリマーの質量百分率はA%であり、0.1≦A≦1.5である、前記〔1〕又は〔2〕に記載の電極シート。
〔4〕前記活物質は、負極活物質を含み、前記活物質層は、3.00<v/λ<50.00、好ましくは3.40≦v/λ≦30.00を満たす、前記〔1〕に記載の電極シート。
〔5〕前記活物質は、負極活物質を含み、前記活物質層の質量に基づいて、前記アルデヒドケトンポリマーの質量百分率はB%であり、0.2≦B≦5.0である、前記〔1〕又は〔4〕に記載の電極シート。
〔6〕前記アルデヒドケトンポリマーをシート状構造体として製造し、
前記シート状構造体に対して、(T m +20)°Cで動的周波数走査試験を行うことにより、弾性率G’-損失弾性率G’’曲線を得、前記弾性率G’-損失弾性率G’’曲線の傾きKは、0.8≦K<∞であり、好ましくは、0.8≦K≦100であり、さらに好ましくは、0.8≦K≦10であり、T m °Cは前記アルデヒドケトンポリマーの溶融温度を示す、前記〔1〕~〔5〕のいずれか1項に記載の電極シート。
〔7〕前記アルデヒドケトンポリマーのガラス転移温度Tgは、-100≦Tg≦50であり、その単位は℃であり、好ましくは、-80≦Tg≦30である、前記〔1〕~〔6〕のいずれか1項に記載の電極シート。
〔8〕前記アルデヒドケトンポリマーは、式(I)で示された構造単位を含み、
式(I)において、R 1 は、単結合、置換又は非置換のC1~C6のメチレン基を含み、R 2 は、水素原子、置換又は非置換のC1~C6のアルキル基を含み、好ましくは、R 1 は、単結合、置換又は非置換のC1~C2のメチレン基を含み、R 2 は、水素原子、置換又は非置換のC1~C3のアルキル基を含む、前記〔1〕~〔7〕のいずれか1項に記載の電極シート。
〔9〕前記アルデヒドケトンポリマーは、式(I-1)で示された構造単位乃至式(I-6)で示された構造単位のうちの少なくとも1つを含む、前記〔8〕に記載の電極シート。
〔10〕前記アルデヒドケトンポリマーは、式(II)で示された構造単位を含み、
式(II)において、R 3 ~R 6 は、それぞれ独立して、水素原子、水酸基、置換若しくは非置換のC1~C3のアルキル基、置換若しくは非置換のC1~C3のヒドロキシアルキル基、又は置換若しくは非置換のC1~C3のアルコキシ基を含み、r及びsは、それぞれ独立して、0~5の整数から選ばれ、且つr及びsのうちの少なくとも1つは、正の整数から選ばれ、
好ましくは、R 3 ~R 6 は、それぞれ独立して、水素原子、水酸基、置換若しくは非置換のC1~C3のアルキル基、置換若しくは非置換のC1~C2のヒドロキシアルキル基、又は置換若しくは非置換のC1~C2のアルコキシ基を含む、前記〔1〕~〔9〕のいずれか1項に記載の電極シート。
〔11〕前記アルデヒドケトンポリマーは、式(II-1)で示された構造単位乃至式(II-4)で示された構造単位の少なくとも1つを含む、前記〔10〕に記載の電極シート。
〔12〕nは、500~15000の正の整数から選ばれ、及び/又は
前記アルデヒドケトンポリマーの分子量は、1.2×10 5 g/mol~1.0×10 6 g/molである、前記〔8〕~〔11〕のいずれか1項に記載の電極シート。
〔13〕前記〔1〕乃至〔12〕のいずれか一項に記載の電極シートを含む、電池セル。
〔14〕前記〔13〕に記載の電池セルを含む、電池。
〔15〕前記〔14〕に記載の電池を含む、電力消費装置。

Claims (15)

  1. 集電体と、前記集電体の少なくとも1つの表面に設けられた活物質層とを含み、
    前記活物質層は、活物質とアルデヒドケトンポリマーとを含み、前記活物質層は、以下の式(1)~式(3)を満たし、
    式(1)~式(3)において、
    λは、前記活物質層の空孔率を示し、
    1は、前記活物質層の実際の圧縮密度を示し、その単位はg/cm3であり、
    2は、前記活物質の真の圧縮密度を示し、その単位はg/cm3であり、
    vは、前記活物質層の吸液速度を示し、その単位はmg/sであり、
    dは、前記活物質層の毛細管試験におけるキャピラリの直径を示し、その単位はmmであり、
    hは、前記キャピラリにおける液面の高さを示し、その単位はmmであり、
    ρは、前記毛細管試験における電解液の密度を示し、その単位はg/cm3であり、
    tは、前記キャピラリ内で前記電解液が吸収される時間を示し、その単位はsである、
    電極シート。
  2. 前記活物質は、正極活物質を含み、前記活物質層は、1.00<v/λ<4.00、好ましくは1.20≦v/λ≦3.80を満たす、請求項1に記載の電極シート。
  3. 前記活物質は、正極活物質を含み、前記活物質層の質量に基づいて、前記アルデヒドケトンポリマーの質量百分率はA%であり、0.1≦A≦1.5である、請求項1又は2に記載の電極シート。
  4. 前記活物質は、負極活物質を含み、前記活物質層は、3.00<v/λ<50.00、好ましくは3.40≦v/λ≦30.00を満たす、請求項1に記載の電極シート。
  5. 前記活物質は、負極活物質を含み、前記活物質層の質量に基づいて、前記アルデヒドケトンポリマーの質量百分率はB%であり、0.2≦B≦5.0である、請求項1又は4に記載の電極シート。
  6. 前記アルデヒドケトンポリマーをシート状構造体として製造し、
    前記シート状構造体に対して、(Tm+20)°Cで動的周波数走査試験を行うことにより、弾性率G’-損失弾性率G’’曲線を得、前記弾性率G’-損失弾性率G’’曲線の傾きKは、0.8≦K<∞であり、好ましくは、0.8≦K≦100であり、さらに好ましくは、0.8≦K≦10であり、Tm°Cは前記アルデヒドケトンポリマーの溶融温度を示す、請求項1~5のいずれか1項に記載の電極シート。
  7. 前記アルデヒドケトンポリマーのガラス転移温度Tgは、-100≦Tg≦50であり、その単位は℃であり、好ましくは、-80≦Tg≦30である、請求項1~6のいずれか1項に記載の電極シート。
  8. 前記アルデヒドケトンポリマーは、式(I)で示された構造単位を含み、
    式(I)において、R1は、単結合、置換又は非置換のC1~C6のメチレン基を含み、R2は、水素原子、置換又は非置換のC1~C6のアルキル基を含み、好ましくは、R1は、単結合、置換又は非置換のC1~C2のメチレン基を含み、R2は、水素原子、置換又は非置換のC1~C3のアルキル基を含む、請求項1~7のいずれか1項に記載の電極シート。
  9. 前記アルデヒドケトンポリマーは、式(I-1)で示された構造単位乃至式(I-6)で示された構造単位のうちの少なくとも1つを含む、請求項8に記載の電極シート。
  10. 前記アルデヒドケトンポリマーは、式(II)で示された構造単位を含み、
    式(II)において、R3~R6は、それぞれ独立して、水素原子、水酸基、置換若しくは非置換のC1~C3のアルキル基、置換若しくは非置換のC1~C3のヒドロキシアルキル基、又は置換若しくは非置換のC1~C3のアルコキシ基を含み、r及びsは、それぞれ独立して、0~5の整数から選ばれ、且つr及びsのうちの少なくとも1つは、正の整数から選ばれ、
    好ましくは、R3~R6は、それぞれ独立して、水素原子、水酸基、置換若しくは非置換のC1~C3のアルキル基、置換若しくは非置換のC1~C2のヒドロキシアルキル基、又は置換若しくは非置換のC1~C2のアルコキシ基を含む、請求項1~9のいずれか1項に記載の電極シート。
  11. 前記アルデヒドケトンポリマーは、式(II-1)で示された構造単位乃至式(II-4)で示された構造単位の少なくとも1つを含む、請求項10に記載の電極シート。
  12. nは、500~15000の正の整数から選ばれ、及び/又は
    前記アルデヒドケトンポリマーの分子量は、1.2×105g/mol~1.0×106g/molである、請求項8~11のいずれか1項に記載の電極シート。
  13. 請求項1乃至12のいずれか一項に記載の電極シートを含む、電池セル。
  14. 請求項13に記載の電池セルを含む、電池。
  15. 請求項14に記載の電池を含む、電力消費装置。
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