JP3295939B2 - 電池用結着剤ならびにそれを用いた電極用組成物及び電池 - Google Patents
電池用結着剤ならびにそれを用いた電極用組成物及び電池Info
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Description
組成物及び電池に関する。
デオテープレコーダー、パーソナルコンピュータ、携帯
電話など小型で携帯に適した電気・電子機器の需要が増
大している。これに伴って、小型で高性能な電池が求め
られ、従来の鉛電池やニッケル/カドミニウム電池以外
に、ニッケル水素系やリチウム系などの種々の新しい電
池が商品化されている。電池の製造では、各種の電極材
料、例えば二酸化マンガン(MnO2)、水酸化ニッケル
〔Ni(OH)2〕、水素吸蔵合金、コバルト酸リチウム
(LiCoO2)、ニッケル酸リチウム(LiNiO2)、マンガン
酸リチウム(LiMnO2)、カーボン、グラファイトなどを
結着させる必要があるが、耐薬品性、耐熱性に優れ、か
つ結着性を有するフッ素樹脂材料が好適な結着剤として
広く使用されてきた。
池の正極材料であるMnO2、アセチレンブラック、グラフ
ァイトなどを結着させるためにポリテトラフルオロエチ
レン(PTFE)の水性分散体を使用している。特公平6−
10980号公報では空気電池でマンガン酸化物とカーボン
ブラック、活性炭をPTFEの水性分散体で結着させる例が
記載されている。一方、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)
を結着剤として使用する例も知られている。特開平6−
44964号公報ではニッケル水素電池に関し、水素吸蔵合
金やカルボニルニッケル粉末のような導電剤をPVDFの溶
液に混合してシート状に加工した電極が記載されてい
る。また、リチウムイオン二次電池でも、特開平4−24
9860号公報の例のように、LiCoO2のようなリチウム含有
酸化物とグラファイトからなる正極、及び炭素質材料か
らなる負極それぞれにPVDFのN−メチルピロリドン溶液
を混合してシート状に加工し、PVDFを結着剤として使用
している。
する。そのため、他の粉末状材料と混合する際、容易に
フィブリルを発生し、それを絡める作用をもたらす。し
かしながら、フィブリル化しすぎるためにかえって均一
に混合させにくく、必要以上にPTFEを添加して電極の特
性を損なう場合がある。均一に混合させるために、PTFE
は通常、粉末状のものよりもコロイド状に分散した水性
分散体のかたちのものが多用される。しかし、この場合
でもフィブリル化しすぎて均一に混合させにくい問題が
ある。かつ水性分散体を使用する場合、最終的に多量の
水やその中に安定剤として含まれる界面活性剤を加熱な
どで取りのぞく工程を要し、電池によっては界面活性剤
や水が特性上悪影響を与える場合もある。例えば、リチ
ウムイオン二次電池で正極に使用するリチウム含有酸化
物のうち、LiNiO2は特に水と反応しやすく、PTFE水性分
散体を使用することができない。PVDFを結着剤として使
用する場合には、有機溶剤に可溶なため溶液状で電極材
料と混合することができる。したがって、均一に混合す
ることが可能で、しかもPTFE水性分散体のように水や界
面活性剤をのぞく工程が不要である。しかし、有機溶剤
に可溶である性質は逆に、電池材料として使用するプロ
ピレンカーボネート、ジメトキシエタン、γ−ブチロラ
クトンなどの有機系電解液に対して膨潤しやすいことで
もあるが、膨潤は場合によっては電池の性能低下をもた
らす。また、PVDFはPTFEよりも結着性が劣る欠点があ
る。
極材料と混合することができ、水が悪影響を与える電極
材料の場合にも使用でき、かつPVDFのように有機系電解
質に対して膨潤せず、結着性能に優れた電池用結着剤、
ならびにそれを用いた電極用組成物及び電池を提供する
ことにある。
レンを芯部とし、非フィブリル形成性のポリマーを殻部
とする平均粒径0.05〜1μmの芯−殻複合微粒子を含む
水性または非水性分散体、もしくは粉末からなり、該複
合微粒子の芯部と殻部の重量比が98:2〜50:50である電
池用結着剤ならびにそれを用いた電極用組成物及び電池
に係る。
ル形成性のPTFEは、公知のテトラフルオロエチレン(TF
E)の乳化重合によって作られる平均粒径が0.05〜1μ
mの微粒子と同様のものであり、市販の、乳化重合体を
凝析・乾燥して得られるPTFEファインパウダーや乳化重
合体を濃縮・安定化したPTFE水性分散体(ディスパージ
ョン)を構成する微粒子と同じものを用いることができ
る。具体的な製法は、特公昭37−4643号公報、特公昭46
−14466号公報、特公昭56−26242号公報などで公知であ
る。フィブリル形成性は、溶融成形できないような高分
子量(380℃での溶融粘度が108ポイズ以上)のPTFEに通
常見られる性質であり、すなわち標準比重(ASTM D−
1457)で表現すると、2.210以下、好ましくは2.200〜2.
130のPTFEである(該標準比重が小さいほど高分子量を
意味する)。尚、上記溶融粘度は島津製作所製高化式フ
ローテスターを用い、ポリマー粉末を内径11.3mmのシリ
ンダーに装填し、温度380℃で5分間保持した後、ピス
トンに荷重し(7または32kg)、内径(2R)0.21cm、長
さ(L)0.8cmのオリフィスを通して押出し、流出量
(Q:cm2/sec)を測定して、下式より求めたものであ
る。
量になるとフィブリル化しにくくなる。標準比重が2.13
0より小さい高分子量のPTFEは、高分子量PTFEに本質的
なフィブリル形成性が失われるものではないが、製造上
困難であり実際的でない。TFEの乳化重合では、場合に
よっては他の含フッ素単量体(例えば、クロロトリフル
オロエチレン、ヘキサフルオロプロペン、フルオロアル
キルエチレン、フルオロアルキルフルオロビニルエーテ
ルなど)を少量共重合することもあるが(0.001〜2重
量%)、そのようないわゆる変性PTFEの微粒子でもフィ
ブリル形成性は損なわれず、本発明に含まれる。
なるが、本発明の場合、乳化重合でできた微粒子がペー
スト押し出しできるかどうかが実際的な目安になる。連
続した押し出し物が得られること、及びその伸度が室温
で少なくとも100%程度あることが好ましい。
リマーは、低分子量ポリテトラフルオロエチレン、もし
くはポリフッ化ビニリデン、或いは、テトラフルオロエ
チレン、フッ化ビニリデン(VDF)及びクロロトリフル
オロエチレン(CTFE)の少なくとも一種を単量体成分と
する含フッ素共重合体、或いは常温で液状の炭化水素系
単量体を重合して成るポリマーから選ばれた少なくとも
一種である。低分子量PTFEとしては380℃での溶融粘度
が108ポイズ未満のものが好ましく、102〜107ポイズの
ものがより好ましい。
る含フッ素共重合体としては、例えば、TFEとヘキサフ
ルオロプロピレン(HFP)との共重合体(通称FEPとして
知られる),TFEとパーフルオロ(アルキルビニルエーテ
ル)(PFAVE)との共重合体(通常PFAとして知られ
る)、TFEとHFP,PFAVEとの三元共重合体,TFEとパーフル
オロ(アルキル)エチレンの共重合体、エチレンとTFE
から主としてなる共重合体(通称ETFEとして知られ
る)、エチレンとCTFEから主としてなる共重合体(通称
ECTFEとして知られる)、TFEとCTFEの共重合体、VDFとT
FE、及びまたはHFPの二元または三元共重合体、VDF/TFE
/CTFE三元共重合体などが挙げられる。共重合体は単量
体組成によってはガラス転移温度が室温より高い樹脂の
性状を示したり、室温より低いゴムの性状を示したりす
るが、特に限定されない。また、分子量も特に限定され
ない。ただし、TFEの共重合体の場合、他の単量体成分
が2重量%を超えることが好ましい。
リレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレー
ト、エチルメタクリレート、n−プロピルアクリレー
ト、n−プロピルメタクリレート、イソプロピルアクリ
レート、イソプロピルメタクリレート、ラウリルアクリ
レート、ステアリルアクリレートなどのα,β−エチレ
ン性不飽和カルボン酸エステル、2−ヒドロキシルエチ
ルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレー
ト、3−ヒドロキシプロピルメタクリレートなどのα,
β−エチレン性不飽和カルボン酸のヒドロキシアルキル
エステル、ジエチレングリコールメタクリレートのよう
なα,β−エチレン性不飽和カルボン酸のアルコキシア
ルキルエステル、アクリルアミド、メチロールメタクリ
ルアミドなどのα,β−エチレン性不飽和カルボン酸ア
ミド、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、無水マ
レイン酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸などの
α,β−エチレン性不飽和カルボン酸、スチレン、アル
キルスチレン、アクリロニトリル、ビニルピロリドン、
アルキルビニルエーテル、ピロールなどが挙げられる。
これらの単独重合体もしくは共重合体を殻部のポリマー
とすることができる。α,β−エチレン性不飽和カルボ
ン酸、ヒドロキシアルキル基含有α,β−エチレン性不
飽和カルボン酸エステル及びアミド類は、親水性が高す
ぎて単独重合体で殻部を形成しにくいため、他の疎水性
単量体とともに共重合することが好ましい。
のうち、好ましいポリマーは、芯部のフィブリル形成性
のPTFEを合成したあと連続的に殻部の反応を行いやすい
点で、TFEを含むポリマーである。
分子量PTFEの場合、特開平4−154842号公報に、VDF系
樹脂の場合はWO94/1475号に、殻部がTFEとCTFEの共重合
体の場合は特公昭63−63584号公報に、殻部がETFEやECT
FEの場合は特開平2−158651号公報に、また殻部がα,
β不飽和カルボン酸エステルのポリマーの場合は特開昭
63−312836号公報にそれぞれ記載された方法に準じて製
造することができる。平均粒径は0.05〜1μmである
が、いわゆる種重合法などで1μmよりも大きな粒径を
得ることも可能である。しかし、大きな粒径の微粒子を
含む分散体の場合、保存上不安定であり問題がある。小
さすぎる粒径は電極材料との混合で十分なフィブリル化
が起こりにくくなる。
50:50であるが、殻部が少なすぎると電極材料との混合
が不均一になったり、有機媒体での分散が悪くなる。殻
部が多すぎると本来の結着性能が低下したり、殻部がVD
F系ポリマーや常温液状の炭化水素系単量体からなるポ
リマーの場合、電池内での膨潤の問題が生じやすくな
る。好ましくは95:5〜60:40である。
は非水性分散体、粉末のいずれでもよい。電池の種類、
電極材料の種類によって選択されるが、複合微粒子であ
ることが最も効果的であるのは非水性分散体または粉末
である。従来、結着剤として利用されているPTFEはファ
インパウダーもしくは水性分散体であり、非水性分散体
は存在しない。非水性分散体は電極材料との混合が容易
であり、水性分散体のように多量の界面活性剤を含まな
いのでこれを最終的に除去する必要がない。さらに電池
がリチウム含有酸化物を正極とした非水電解質二次電池
である場合、水分がない方が好ましく、そのため非水性
分散体が望まれている。一方、本発明の粉末はファイン
パウダーと異なり、粉末のままでも電極材料との混合性
に優れるが、界面活性剤を含む水性媒体、或いは非水有
機媒体への再分散が可能であるため、電極材料との混合
方法の選択の幅が広くなる。すなわち、本発明の電池用
結着剤は電極材料に応じて、多様な混合方法が可能にな
る。
の濃度は5〜65重量%が適当である。薄い濃度は電極材
料と混合する際に効率が悪く、高すぎる濃度は分散体が
高粘度になり、取り扱いにくい欠点がある。水性分散体
はそのままでは輸送や作業時の分散安定性に問題が生じ
やすいので、pHを7〜11のアルカリ側に調整し、かつ界
面活性剤を添加して安定化することが好ましい。界面活
性剤の種類は特に限定されない。アニオン系、カチオン
系、ノニオン系の少なくとも一種を使用することができ
る。一般的にノニオン系のものが好ましいが、ポリオキ
シ化合物の脂肪酸エステル型界面活性剤の一群、例え
ば、脂肪酸のグリコールエステル、脂肪酸のソルビタン
及びマンニトールエステルなどが挙げられ、ポリエチレ
ンオキサイド縮合型界面活性剤の一群、例えば、高級脂
肪酸、高級アルコール、高級アルキルアミン、高級脂肪
酸アミド、高級アルキルメルカプタン、アルキルフェノ
ールなどのポリエチレンオキサイド縮合物が挙げられ
る。添加量は水性分散体中の微粒子の全重量に対して1
−20%であればよい。少なすぎると分散安定性が十分で
なく、多すぎると電池性能に悪影響を及ぼす。電池とし
ては界面活性剤が必須のものではないので、界面活性剤
を添加しないままでもさしつかえない。
散体から常法(例えば、米国特許2593583号明細書参
照)により、ポリマー微粒子を凝析によって分離し、さ
らに乾燥することによって得られる。乾燥は、微粒子の
殻部同士で融着しないように低温で行なう必要がある。
粉末の平均粒径は特に限定されないが、好適な平均粒径
は1〜30μmである。1μmより小さい粒径の粉末は実
質的に得られない。30μmより大きい粒径は電極材料と
の混合性が低下する。粒径の制御は凝析時の水性分散体
の濃度や温度、撹拌の強弱によって可能である。なお、
粉末は0.05〜1μmの微粒子の凝集体であって、その平
均粒径は二次的なものである。一方、本発明の非水性分
散体は、粉末を分散溶媒中に機械的または超音波により
再分散することで容易に製造できる。或いは、特公昭49
−17016号公報に記載されるような転層法によって、粉
末化する工程を経ることなく非水性分散体にすることも
できる。ただし、非水性分散体中ではポリマー微粒子は
水性分散体中のような微分散状態が得られにくく、微粒
子がいくらか凝集している。通常、凝集した粒子は1〜
3μmの大きさを有する。しかし、凝集粒子は微粒子が
単に凝集しているだけで融着したものでない。本発明の
請求項1で定義される平均粒径は凝集粒子の粒径を意味
するものでなく、実質的に結着作用を有する芯−殻複合
微粒子のそれを指している。
し得る有機液体であればよく特に限定されない。例え
ば、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水
素、四塩化炭素、トリクロルエチレンなどのハロゲン化
炭化水素、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケト
ン、酢酸ブチルなどのケトン・エステル類、水溶性のメ
タノール、エタノール、イソプロピルアルコールなどの
アルコール類、N−メチルピロリドンなどが好ましく使
用できる。単独では濡れにくい有機液体、例えば四塩化
炭素、トリクロルエチレン、ジイソブチルケトンでは油
溶性の界面活性剤を少量添加することによってオルガノ
ゾルにすることも可能である。微粒子の分散性や電極作
製の作業性、或いは毒性を考慮して、特に好ましく使用
できる有機液体はイソプロピルアルコール、メチルイソ
ブチルケトン、N−メチルピロリドンである。オルガノ
ゾルを使って電極材料を作製する場合は、乾燥が水性分
散体に比べて容易であり、また、水性分散体のような界
面活性剤による電極への悪影響を少なくできる長所があ
る。
リテトラフルオロエチレンを芯部とし、非フィブリル形
成性のポリマーを殻部とする平均粒径0.05〜1μmの芯
−殻複合微粒子を0.1〜10重量%と粉末状の電極材料と
からなる。粉末状電極材料としては、電池の種類によっ
て異なるが、電池用活物質、導電剤及び触媒などが挙げ
られる。電池用活物質は正極活物質と負極活物質に大別
され、正極活物質としては、コバルト酸リチウム、ニッ
ケル酸リチウム、マンガン酸リチウム、バナジン酸リチ
ウム、鉄酸リチウム、及びそれらと遷移金属酸化物との
複合酸化物のリチウム化合物、さらに二酸化マンガン、
酸化亜鉛、酸化ニッケル、水酸化ニッケル、酸化銅、酸
化モリブデン、フッ化カーボン等の粉末が挙げられる。
また、N−フルオロピリジニウム化合物、N−フルオロ
スルホンアミド化合物、N−フルオロキヌクリジニウム
化合物、N−フルオロ−1,4−ジアゾニアビシクロ[2.
2.2]オクタン化合物、N−フルオロジスルホンイミド
化合物、N−フルオロアミド化合物、N−フルオロカル
バメート化合物、N−フルオロピリドン化合物(特開平
7−6756号公報参照)、更にこれらの化合物の塩とリチ
ウム塩との混合物、特にN−フルオロピリジニウム塩に
対するリチウム塩のモル比が0.1〜5の範囲内にあるN
−フルオロピリジニウム塩とリチウム塩との混合物など
も挙げられる。一方負極活物質としては、金属リチウム
等のアルカリ金属及びその合金、アルカリ金属吸蔵可能
な炭素材料、亜鉛、水酸化カドミウム、水素吸蔵合金等
が挙げられる。導電剤としては活性炭、カーボンブラッ
ク、アセチレンブラック、グラファイト、及びポリアニ
リンに代表される導電性ポリマーなどの粉末が挙げられ
る。触媒としては、燃料電池などで用いる白金微粒子が
挙げられる。本発明の電極用組成物には、この他、ポリ
ビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸
塩、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、
ヒドロキシプロピルセルロース、ポリアクリルアミドな
どの親水性結着剤、また、過塩素酸リチウム、硼フッ化
リチウム、炭酸セシウムなどを溶解させたプロピレンカ
ーボネート、エチレンカーボネート、ジメトキシエタ
ン、γ−ブチロラクトンなどの単体もしくは混合液から
なる有機系、及び水酸化カリウムの水溶液などの無機系
の電解質が含まれてもよい。非水電解質を用いた電池
は、本発明の結着剤を使用する対象として好適なもので
あり、リチウム化合物を正極とした非水電解質二次電池
は特に好適な対象である。
電子顕微鏡写真である。図2は実施例1で得られた電極
内の繊維の形状を1万倍の倍率で見た走査型電子顕微鏡
写真である。図3は実施例3〜4及び比較例3で得られ
た正極を用いた充放電特性評価用簡易電池の概略図であ
る。
具体的に説明する。
である。
ち、重合で使用した乳化剤、さらに場合によっては濃縮
安定化のために加えられた界面活性剤をアセトンで十分
抽出する。そのあと、ガラス瓶中でケーキ状のポリマー
50gに炭化水素油である押し出し助剤〔商品名「IP162
0」、出光石油化学(株)製〕10.8gを混合し、室温(25
±2℃)で8時間放置し、双方を十分になじませる。次
に、シリンダー(内径25.4mm)のついた絞り角30度で下
端に内径2.54mm、ランド長7mmのオリフィスを有する押
出ダイに上記混合物を充填し、60kgの負荷をシリンダー
に挿入したピストンに加え1分間保持する。この後、直
ちに室内においてラムスピード(ピストンの押下げ速
度)20mm/分で上記混合物を押し出す。なお、連続した
押出物が得られる場合には、押出物の助剤を80℃で乾燥
したのち、室温で押出方向に引っ張り速度20mm/分の速
度で引っ張り試験を加える。
−殻複合微粒子の水性分散体を、特開平2−158651号公
報記載の実施例1に従って合成した。
ャケットを備え、内容量が3Lのステンレス鋼(sus316)
製オートクレーブに、脱イオン水1450ml、流動パラフィ
ン90g、及びパーフルオロオクタン酸アンモニウム1.5g
を仕込み、窒素ガスで3回、テトラフルオロエチレン
(TFE)で2回系内を置換して酸素を除いた後、TFEで内
圧を1.0MPaにして撹拌を280rpm、内温を70℃に保った。
合開始剤である80mgの過硫酸アンモニウム(APS)を溶
かした50mlの水溶液を系内に仕込み反応を開始した。反
応中は、系内の温度を70℃、撹拌を280rpmに保ち、オー
トクレーブの内圧は常に1.0MPaに保つように連続的にTF
Eを供給した。
達した時点で、撹拌とTFEの供給を停止し、オートクレ
ーブ内の圧力が0.3MPaになるまでガスを放出し、さらに
別のラインからエチレンが48mol%の、エチレンとTFEの
混合ガスを1.0MPaになるまで供給し、撹拌を再開してそ
の圧力を保ちながら反応を続けた。混合ガスが37g消費
されたところで撹拌を止め、ガスを放出して反応を終了
した。
分の濃度(ほぼポリマー濃度に等しい)は22.0重量%で
あり、ポリマー微粒子の平均粒径は電子顕微鏡写真によ
る測定で0.20μmであった。
して市販のトライトンX−100(ローム&ハース社製)
を、含まれるポリマーの重量に対して5.0重量%添加
し、さらにアンモニア水でpHを9.0に調整したあと、減
圧下で水分を蒸発させてポリマー固形分が60重量%にな
うように濃縮した。濃縮した水性分散体中のポリマー微
粒子の平均粒径は、電子顕微鏡写真による測定でもとの
水性分散体と同じ0.20μmであった。
のついたステンレス製5Lの容器に移し、炭酸アンモニウ
ム10gを添加し、室温で撹拌しながら凝析させた。そし
て、得られた湿潤粉末を電気炉中120℃で16時間乾燥
し、粉末を得た。乾式レーザー光散乱法(シンパテック
社製、レーザー回折式粒度分布測定装置HELOS & ROD
OS)で平均粒径を測定したところ、粉末の平均粒径は5
μmであった。粉末の構造の走査型電子顕微鏡写真を図
1に示す。これより0.20μmの微粒子が凝集したもので
あることが明らかである。なお、水性分散体を用いてペ
ースト押出試験も行なったが、連続した押出物が全く得
られなかった。
0mlの容器に入れ、周波数20kHz、出力100ワットの超音
波を5分間照射し、非水性分散体を作製した。イソプロ
ピルアルコールに分散した微粒子の平均粒径を、堀場製
作所製自動粒度分布測定装置(CAPA−700)を用い、自
然沈降モードで測定したところ1.25μmであった。イソ
プロピルアルコール中で複合微粒子がある程度凝集して
いるため、もとの微粒子の平均粒径よりも大きくなって
いるが、走査型電子顕微鏡写真によると、凝集粒子中の
基本単位の微粒子は重合直後に得られたもとの水性分散
体中の微粒子と同じ平均粒径であった。
例1の反応で殻部の反応を行なわないポリマーを得た。
ポリマー微粒子の平均粒径は、電子顕微鏡写真による測
定で0.19μmであった。得られた水性分散体の一部につ
いて、参考例1と同様に凝析及び乾燥を行ったが、凝集
粉末の平均粒径は400μmであった。標準比重は2.180で
あり、市販のPTFEファインパウダーと同様に高分子量で
あった。水性分散体を用いたペースト押出試験では連続
した押出物が得られた。引っ張り試験の伸びは300%で
あった。
散させたが、もとの粒径以下には分散しなかった。残り
の水性分散体は参考例1と同様の操作で濃縮を行なっ
た。
が6Lで、脱イオン水量を2950ml、流動パラフィンを120
g、パーフルオロオクタン酸アンモニウムを3.0g、ま
た、ヘキサフルオロプロペンを0.4g、重合開始剤のAPS
量を12mgに変更し、開始剤を添加してから反応で消費さ
れたTFEが330gに達した時点で撹拌とTFEの供給を停止
し、ガス放出を行いPTFEの水性分散体を得た。その固形
分濃度は24重量%で、また、ポリマー微粒子の平均粒径
は0.22μmであった。
6gと脱イオン水を153.4g加え、0.5gのパーフルオロオク
タン酸アンモニウムを溶かした5gの水溶液を追加混合
し、150rpmで撹拌を開始した。
重合開始剤のAPS100mgを水19.9gに溶解したものを追加
した。さらにメタクリル酸メチルモノマー(MMA)3.4g
を10分間隔で6回分割して仕込みながら反応を行い、90
分後に撹拌を停止し内容物を系外に取り出した。
分濃度は20重量%であり、ポリマー微粒子の平均粒径は
0.25μmであった。また、熱分解測定法より求めた殻部
のPMMA量は16.2重量%であった。その水性分散体のうち
250gを真空乾燥機を用いて50℃、24時間で乾燥を行い、
約58gの白色固形物を得た。その固形物を粉砕し平均粒
径約6μmの粉末を得た。
化マンガンを20g,導電性カーボン2.5gを自動乳鉢に仕込
み、15分間混合した。その後、ペースト状になった混合
物を80メッシュのニッケルメッキを施した金網に塗り付
け、100℃で乾燥した。続いて、塗布物をロールで圧延
して電極を作製した。ペースト化が起こること、また電
極材料が金網に固定されていることは複合微粒子がフィ
ブリル化を起こしているためである。電極内の繊維の形
状を1万倍の倍率で見た走査型電子顕微鏡写真を図2に
示す。フィブリルの発生が認められる。
に、二酸化マンガンを20g,導電性カーボン2.5g、さらに
水20mlを自動乳鉢に仕込み、30分間混合した。その後、
ペースト状になった混合物を80メッシュのニッケルメッ
キを施した金網に塗り付け、100℃で乾燥した。続い
て、塗布物をロールで圧延して電極を作製した。走査型
電子顕微鏡写真は図2と同様であった。
なかったが、22.5gのイソプロピルアルコールにその粉
末2.5gを混ぜたものに、二酸化マンガンを20gと導電性
カーボン2.5gを加え、実施例1と同様に自動乳鉢で混合
した。しかし、ファインパウダーだけが固まり、全体が
ペーストにならなかった。
実施例2と同様に行なった。ペーストが得られ電極が作
製できたが、走査型電子顕微鏡写真で微粒子の分散状態
が実施例2よりも劣っていた。
(株)製]100重量部と導電剤としてのアセチレンブラ
ック[電気化学工業(株)製]3重量部と結着剤として
5重量部の参考例1の粉末を混ぜ、さらに固形分濃度が
50%になるようにNMPを加え、混合機で20分間混合し、
ペーストを調製した。
0℃で乾燥させた。乾燥後の塗膜厚みは120μmであっ
た。このシートを塗膜厚みが100μmになるまでロール
で圧延して正極シート1を調製した。参考例3,参考例2
の粉末を用いて同様の正極シート3.2を作成したが、正
極シート2は表面に白色の斑点が発生し、均一な塗膜は
得られなかった。続いて、カッターナイフを用いて塗膜
上に1mm×1mmの碁盤目を100個作り、剥離せずに残存し
ている升目を数えた。結果を表1に示す。
ートを3×5cm角に切出してリードを溶接して正極と
し、負極にはリチウム金属箔を用い、ポリプロピレン製
セパレーターを介して対向させ、電解液としてプロピレ
ンカーボネートに過塩素酸リチウムを1mol/l溶解したも
のを用いて、図3に示すような二次電池を作成した。こ
の電池について、充放電電流密度1mA/cm2、充電終止電
圧4.3V、放電終止電圧3.0Vの条件で充放電を繰返し、初
期容量の60%を切った時点をサイクル寿命として測定し
た。各正極シートについて10セルづつサイクルテストを
行った結果の平均を同様表1に示した。表より正極シー
ト1,3は接着性及びサイクル寿命において正極シート2
に比べて格段に優れていることが判る。
極材料と混合することができ、水が悪影響を与える電極
材料の場合にも使用でき、かつPVDFのように有機電解質
に対して膨潤せず、結着性能に優れた電池用結着剤、な
らびにそれを用いた電極用組成物を得ることができる。
Claims (7)
- 【請求項1】フィブリル形成性のポリテトラフルオロエ
チレンを芯部とし、非フィブリル形成性のポリマーを殻
部とする平均粒径0.05〜1μmの芯−殻複合微粒子を含
む水性または非水性分散体、もしくは粉末からなり、該
複合微粒子の芯部と殻部の重量比が98:2〜50:50である
電池用結着剤。 - 【請求項2】非フィブリル形成性のポリマーが、低分子
量ポリテトラフルオロエチレン、もしくはポリフッ化ビ
ニリデン、或いは、テトラフルオロエチレン、フッ化ビ
ニリデン及びクロロトリフルオロエチレンの少なくとも
一種を単量体成分とする含フッ素共重合体、或いは常温
で液状の炭化水素系単量体を重合して成るポリマーから
選ばれた少なくとも一種である請求の範囲第1項の電池
用結着剤。 - 【請求項3】非フィブリル形成性のポリマーがテトラフ
ルオロエチレンを含むポリマーである請求の範囲第1項
の電池用結着剤。 - 【請求項4】電池用結着剤が1〜30μmの粉末、もしく
は非水性分散体である請求の範囲第1項の電池用結着
剤。 - 【請求項5】正極活物質としてリチウム化合物を含む非
水電解質二次電池に用いる請求の範囲第1〜4項の電池
用結着剤。 - 【請求項6】フィブリル形成性のポリテトラフルオロエ
チレンを芯部とし、非フィブリル形成性のポリマーを殻
部とし、芯部と殻部の重量比が98:2〜50:50である平均
粒径0.05〜1μmの芯−殻複合微粒子の0.1〜10重量%
と残部粉末状の電極材料からなる電極用組成物。 - 【請求項7】活物質としてリチウム化合物を含み要すれ
ば導電剤等を結着剤にて結着して一体化してなる正極
と、負極と、非水電解質とを具備する非水電解質二次電
池において、前記結着剤が、請求項1〜4の結着剤であ
ることを特徴とする非水電解質二次電池。
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