JP5354205B2 - 電気化学素子用電極および電気化学素子 - Google Patents
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Description
従って、本発明は、電解液への含浸性、電極強度に優れ、電極密度を高めることができる電気化学素子用電極、および内部抵抗を低減し、エネルギー密度および出力密度を高めることを可能とする電気化学素子を提供することを目的とする。
本発明は、これらの知見に基づいて、本発明を完成するに至った。
(1)集電体上に、電極活物質、導電剤、結着剤および溶解度パラメータが12〜17(cal/cm3)1/2である高分子物質を含んでなる電極組成物層が形成されてなる電気化学素子用電極。
(2)前記高分子物質の重量平均分子量が、5,000〜500,000である上記(1)記載の電気化学素子用電極。
(3)前記高分子物質が、粒子状である上記(1)又は(2)に記載の電気化学素子用電極。
(4)前記高分子物質の数平均粒子径が、0.001〜1μmである上記(3)記載の電気化学素子用電極。
(5)前記高分子物質が、ニトリル基を有するものである上記(1)〜(4)のいずれかに記載の電気化学素子用電極。
(6)前記高分子物質の含有量が、前記電極活物質100重量部に対し0.1〜20重量部である上記(1)〜(5)のいずれかに記載の電気化学素子用電極。
(7)前記電極組成物層が、電極活物質、導電剤、結着剤および溶解度パラメータが12〜17(cal/cm3)1/2である高分子物質を含む複合粒子からなる上記(1)〜(6)のいずれかに記載の電気化学素子用電極。
(8)前記集電体が、導電性接着剤層を有する上記(1)〜(7)のいずれかに記載の電気化学素子用電極。
(9)上記(1)〜(8)のいずれかに記載の電気化学素子用電極を有する電気化学素子。
本発明に用いる電極活物質は、電気化学素子用電極内で電子の受け渡しをする物質である。電極活物質には主としてリチウムイオン二次電池用活物質、電気二重層キャパシタ用活物質やリチウムイオンキャパシタ用活物質がある。
本発明に用いる導電剤は、導電性を有し、電気二重層を形成し得る細孔を有さない粒子状の炭素の同素体からなるものが挙げられる。具体的には、ファーネスブラック、アセチレンブラック、及びケッチェンブラック(アクゾノーベル ケミカルズ ベスローテン フェンノートシャップ社の登録商標)などの導電性カーボンブラックが挙げられる。これらの中でも、アセチレンブラックおよびファーネスブラックが好ましい。
本発明に用いる結着剤は、後述する高分子物質とは異なる物質であり、具体的には溶解度パラメータが12(cal/cm3)1/2未満のものである。結着剤としては、電極活物質、導電剤および溶解度パラメータが12〜17(cal/cm3)1/2である高分子物質を相互に結着させることができる化合物であれば特に制限はないが、溶媒に分散する性質のある分散型結着剤が好ましい。分散型結着剤として、特に制限されないが、フッ素系重合体、ジエン系重合体又はアクリレート系重合体が好ましく、ジエン系重合体又はアクリレート系重合体が、耐電圧を高くでき、かつ電気化学素子のエネルギー密度を高くすることができる点でより好ましい。
本発明では、溶解度パラメータが12〜17(cal/cm3)1/2である高分子物質を用いる。前記高分子物質は、本発明で用いる結着剤とは異なる物質である。溶解度パラメータが前記範囲の高分子物質は、電解質溶媒との親和性に優れ、電解質溶媒に対して容易に膨潤かつ溶出することができる。
溶解度パラメータは、E.H.Immergut編“Polymer Handbook”VII Solubility Parament Values,pp519−559(John Wiley&Sons社、第3版1989年発行)に記載される方法によって求めることができるが、この刊行物に記載のないものについてはSmallが提案した「分子引力定数法」に従って求めることができる。この方法は、化合物分子を構成する官能基(原子団)の特性値、すなわち、分子引力定数(G)の統計、分子量(M)、比重(d)とから次式に従ってSP値(δ)を求める方法である。
δ=ΣG/V=dΣG/M(V;比容、M;分子量、d;比重)
本発明に用いる電極組成物層は、必須成分として電極活物質、導電剤、結着剤及び溶解度パラメータが12〜17(cal/cm3)1/2である高分子物質を含むものであるが、その他の成分を含んでいてもよい。その他の成分としては、導電剤や分散剤が挙げられる。
本発明に用いる導電剤は、導電性を有し、電気二重層を形成し得る細孔を有さない粒子状の炭素の同素体からなるものが挙げられる。具体的には、ファーネスブラック、アセチレンブラック、及びケッチェンブラック(アクゾノーベル ケミカルズ ベスローテン フェンノートシャップ社の登録商標)などの導電性カーボンブラックが挙げられる。これらの中でも、アセチレンブラックおよびファーネスブラックが好ましい。
分散剤の具体例としては、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロースおよびヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース系ポリマー、ならびにこれらのアンモニウム塩またはアルカリ金属塩;ポリ(メタ)アクリル酸ナトリウムなどのポリ(メタ)アクリル酸塩;ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド;ポリビニルピロリドン、ポリカルボン酸、酸化スターチ、リン酸スターチ、カゼイン、各種変性デンプン、キチン、キトサン誘導体などが挙げられる。これらの分散剤は、それぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用できる。中でも、セルロース系ポリマーが好ましく、カルボキシメチルセルロースまたはそのアンモニウム塩もしくはアルカリ金属塩が特に好ましい。
本発明では、電極活物質、導電剤、結着剤および溶解度パラメータが12〜17(cal/cm3)1/2である高分子物質を含んでなる電極組成物層が集電体上に設けられるが、その形成方法は制限されない。具体的には、1)電極活物質、導電剤、結着剤及び溶解度パラメータが12〜17(cal/cm3)1/2である高分子物質を混練してなる電極組成物を、シート成形し、得られたシート状電極組成物を、集電体上に積層する方法(混練シート成形法)、2)電極活物質、導電剤、結着剤及び溶解度パラメータが12〜17(cal/cm3)1/2である高分子物質を含んでなるペースト状の電極組成物を調製し、これを集電体上に塗布し、乾燥する方法(湿式成形法)、3)電極活物質、導電剤、結着剤及び溶解度パラメータが12〜17(cal/cm3)1/2である高分子物質を含んでなる複合粒子を調製し、これを集電体上に供給してシート成形し、必要に応じてロールプレスして得る方法(乾式成形法)などが挙げられる。これらの中でも、2)湿式成形法、3)乾式成形法が好ましく、3)乾式成形法が得られる電気化学素子の容量を高く、且つ内部抵抗を低減できる点でより好ましい。
本発明に用いる集電体の材料は、例えば、金属、炭素、導電性高分子などを用いることができ、好適には金属が用いられる。集電体用金属としては、通常、アルミニウム、白金、ニッケル、タンタル、チタン、ステンレス鋼、銅、その他の合金等が使用される。これらの中で導電性、耐電圧性の面から銅、アルミニウムまたはアルミニウム合金を使用するのが好ましい。
本発明に好適に用いる導電性接着剤は、必須成分として導電性フィラーおよび導電性接着剤用結着剤を含み、必要に応じて分散剤や界面活性剤を含んでなるものである。
本発明に用いる導電性フィラーは、導電性を有する粒子であれば特に制限されないが、電気化学的に安定な炭素粒子が好ましい。炭素粒子とは、炭素のみ、又は実質的に炭素のみからなる粒子である。炭素粒子の具体例としては、非局在化したπ電子の存在によって高い導電性を有する黒鉛(具体的には天然黒鉛、人造黒鉛など);黒鉛質の炭素微結晶が数層集まって乱層構造を形成した球状集合体であるカーボンブラック(具体的にはアセチレンブラック、ケッチェンブラック、その他のファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルランプブラックなど);炭素繊維やカーボンウィスカーなどが挙げられ、これらの中でも、導電性接着剤層の炭素粒子が高密度に充填し、電子移動抵抗を低減でき、さらに電気化学素子の内部抵抗を低減できる点で、黒鉛又はカーボンブラックが、特に好ましい。
本発明に用いる導電性接着剤用結着剤としては、導電性フィラーを相互に結着させることができる化合物であれば特に制限はない。好適な導電性接着剤用結着剤は、溶媒に分散する性質のある分散型結着剤である。分散型結着剤として、例えば、フッ素系重合体、ジエン系重合体、アクリレート系重合体、ポリイミド、ポリアミド、ポリウレタン系重合体等の高分子化合物が挙げられ、フッ素系重合体、ジエン系重合体又はアクリレート系重合体が好ましく、ジエン系重合体又はアクリレート系重合体が、耐電圧を高くでき、かつ電気化学素子のエネルギー密度を高くすることができる点でより好ましい。
本発明に用いる導電性接着剤層は、必須成分として導電性フィラーおよび導電性接着剤用結着剤を含むものであるが、さらに分散剤及び/又は界面活性剤を含むことが好ましい。
本発明の電気化学素子は、上記電気化学素子用電極を有する。
電気化学素子としては、鉛蓄電池、アルカリ電池、リチウムイオン二次電池、電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタ等の蓄電デバイスが挙げられ、エネルギー密度と出力密度に優れるリチウムイオン二次電池、電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタが好ましい。
電気化学素子用電極以外の他の構成要素としては、セパレータおよび電解液が挙げられる。
セパレータは、電気化学素子用電極の間を絶縁でき、陽イオンおよび陰イオンを通過させることができるものであれば特に限定されない。具体的には、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィンや芳香族ポリアミド、レーヨンもしくはガラス繊維製の微孔膜または不織布;一般に電解コンデンサ紙と呼ばれるパルプを主原料とする多孔質膜;無機セラミック粉末を含む多孔質の樹脂コートなどを用いることができる。セパレータは、上記一対の電極組成物層が対向するように、電気化学素子用電極の間に配置され、素子が得られる。セパレータの厚みは、使用目的に応じて適宜選択されるが、通常は1〜100μm、好ましくは10〜80μm、より好ましくは20〜60μmである。
電解液は、通常電解質と溶媒で構成される。電解質は、カチオン性であってもよく、アニオン性であってもよい。カチオン性電解質としては、以下に示すような(1)イミダゾリウム、(2)第四級アンモニウム、(3)第四級ホスホニウム、(4)リチウム等を用いることができる。
(1)イミダゾリウム
1,3−ジメチルイミダゾリウム、1−エチル−3−メチルイミダゾリウム、1,3−ジエチルイミダゾリウム、1,2,3−トリメチルイミダゾリウム、1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリウム、1,3,4−トリメチル−エチルイミダゾリウム、1,3−ジメチル−2,4−ジエチルイミダゾリウム、1,2−ジメチル−3,4−ジエチルイミダゾリウム、1−メチル−2,3,4−トリエチルメチルイミダゾリウム、1,2,3,4−テトラエチルイミダゾリウム、1,3−ジメチル−2−エチルイミダゾリウム、1−エチル−2,3−ジメチルイミダゾリウム、1,2,3−トリエチルイミダゾリウム等
(2)第四級アンモニウム
テトラメチルアンモニウム、エチルトリメチルアンモニウム、ジエチルジメチルアンモニウム、トリエチルメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、トリメチルプロピルアンモニウム等のテトラアルキルアンモニウム等
(3)第四級ホスホニウム
テトラメチルホスホニウム、テトラエチルホスホニウム、テトラブチルホスホニウム、メチルトリエチルホスホニウム、メチルトリブチルホスホニウム、ジメチルジエチルホスホニウム等
(4)リチウム
高分子物質や結着剤の溶解度パラメータは、E.H.Immergut編“Polymer Hndbook”VII Solubility Parament Values,pp519−559(John Wiley&Sons社、第3版1989年発行)に記載される方法によって求める。この刊行物に記載のないものについてはSmallが提案した「分子げん引力定数法」に従って求める。この方法は、化合物分子を構成する官能基(原子団)の特性値、すなわち、分子引力定数(G)の統計と分子量とから次式に従ってSP値(δ)を求める方法である。
高分子物質のSP値δ=ΣG/V=dΣG/M(V;比容、M;分子量、d;比重)
高分子物質をフィルム状に成形、乾燥して、切り出す。そして、切り出した高分子物質のフィルムを、テトラヒドロフランを用いて溶解し、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)で測定する。なお、重量平均分子量は、ポリスチレン換算値とする。
高分子物質をフィルム状に成形、乾燥して、重量M1に切り出す。プロピレンカーボネートを溶媒としてテトラエチルアンモニウムフルオロボレートを1.0mol/リットルの濃度で溶解させた電解液に、切り出した高分子物質のフィルムを浸し、70℃で、72時間保存した後、高分子物質のフィルムを取り出し、70℃、24時間の真空乾燥後、再び高分子物質のフィルムの重量M2を測定する。測定した高分子物質のフィルムの重量M1、M2より、溶出度(%)(=(M1−M2)/M1×100)を算出する。前記溶出度が大きいほど、電極組成物層に多数の空隙構造を作ることができ、内部抵抗に優れることを示す。
電気化学素子用電極の電解液の含浸性は、5cm×5cmに切り出した電気化学素子用電極に、プロピレンカーボネートを溶媒としてテトラエチルアンモニウムフルオロボレートを1.0mol/リットルの濃度で溶解させた電解液を20μL滴下し、電極表面から電解液の液滴が見えなくなるまでの時間を測定することにより行う。この時間が短いほど電極が電解液浸透性に優れることを示す。
電気化学素子用電極の柔軟性は、1cm×8cmに切り出した電気化学素子用電極を、直径1mmの金属棒、直径2mmの金属棒それぞれに巻きつけ、生じる割れを下記のように評価する。割れが少ないほど柔軟性に優れる、すなわち電極強度に優れることを示す。
○;直径1mmの金属棒でも、直径2mmの金属棒でも割れがない
△;直径2mmの金属棒で割れはないが、直径1mmの金属棒で割れがある
×;直径1mmでも、直径2mmでも割れがある
電気二重層キャパシタ用電極を用いて、積層型ラミネートセルの電気二重層キャパシタを作製し、24時間静置させた後に充放電の操作を行い、静電容量と内部抵抗を測定する。ここで、充電は2Aの定電流で開始し、電圧が2.7Vに達したらその電圧を1時間保って定電圧充電とする。また、放電は充電終了直後に定電流2Aで0Vに達するまで行う。静電容量は放電エネルギーを用いたエネルギー換算法から、内部抵抗は放電直後の電圧降下から、それぞれ算出する。なお、静電容量は、電極単位重量当たりの静電容量(F/g)として表す。
前記静電容量および内部抵抗を測定した積層型ラミネートセルの電気二重層キャパシタについて、70℃環境下、2.7Vで1000時間保持した(フローティング)後に、2Aの定電流で0Vに達するまで放電を行う。そして、フローティング後の静電容量および内部抵抗を前記算出法にて算出し、フローティング前の静電容量(上記で算出した静電容量)との変化から、容量維持率(=フローティング後の静電容量/フローティング前の静電容量)および抵抗変化率(=フローティング後の内部抵抗/フローティング前の内部抵抗)を算出し、評価する。容量維持率が高いほど、抵抗維持率が低いほど、耐久性に優れることを示す。
電極活物質として、ヤシガラを原料とする水蒸気賦活活性炭である体積平均粒子径が17μmの活性炭粉末(白鷺PC;日本エンバイロケミカルズ社製)100部、分散剤としてカルボキシメチルセルロースの1.5%水溶液(DN−800H;ダイセル化学工業社製)を固形分相当量で2.0部、導電材としてアセチレンブラック(デンカブラック粉状;電気化学工業社製)5部、結着剤として数平均粒子径が0.25μmのアクリレート重合体(アクリル酸2−エチルヘキシル76部、アクリロニトリル20部、イタコン酸4部を乳化重合して得られる共重合体:溶解度パラメータ:10.8(cal/cm3)1/2)の40%水分散体を固形分相当量で3.0部、高分子物質としてニトリル基を有し、重量平均分子量が354,000、数平均粒子径が0.17μm、溶解度パラメータが12.77(cal/cm3)1/2、電解液への溶出度が47%の重合体(アクリル酸2−エチルヘキシル30部、アクリロニトリル70部を乳化重合して得られる共重合体)の40%水分散体を固形分相当量で2.0部、およびイオン交換水を全固形分濃度が35%となるように混合し、電極組成物層用スラリーを調製した。
高分子物質としてニトリル基を有し、重量平均分子量が338,000、数平均粒子径が0.17μm、溶解度パラメータが14.39(cal/cm3)1/2、電解液への溶出度が78%の重合体(アクリロニトリル100部を乳化重合して得られる重合体)の40%水分散体を固形分相当量で2.0部を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、電気二重層キャパシタ用電極および電気二重層キャパシタを作製した。この電気二重層キャパシタ用電極の電解液の含浸性及び柔軟性、並びに電気二重層キャパシタの静電容量、内部抵抗及びフローティング特性の測定を行った。その結果を表1に示す。
高分子物質としてニトリル基を有し、重量平均分子量が100,000、数平均粒子径が0.15μm、溶解度パラメータが14.39(cal/cm3)1/2、電解液への溶出度が85%の重合体(アクリロニトリル100部を乳化重合して得られる重合体)の40%水分散体を固形分相当量で2.0部を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、電気二重層キャパシタ用電極および電気二重層キャパシタを作製した。この電気二重層キャパシタ用電極の電解液の含浸性及び柔軟性、並びに電気二重層キャパシタの静電容量、内部抵抗及びフローティング特性の測定を行った。その結果を表1に示す。
高分子物質としてニトリル基を有し、重量平均分子量が23,000、数平均粒子径が0.13μm、溶解度パラメータが14.39(cal/cm3)1/2、電解液への溶出度が91%の重合体(アクリロニトリル100部を乳化重合して得られる重合体)の40%水分散体を固形分相当量で2.0部を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、電気二重層キャパシタ用電極および電気二重層キャパシタを作製した。この電気二重層キャパシタ用電極の電解液の含浸性及び柔軟性、並びに電気二重層キャパシタの静電容量、内部抵抗及びフローティング特性の測定を行った。その結果を表1に示す。
高分子物質としてニトリル基を有し、重量平均分子量が23,000、数平均粒子径が0.05μm、溶解度パラメータが14.39(cal/cm3)1/2、電解液への溶出度が95%の重合体(アクリロニトリル100部を乳化重合して得られる重合体)の40%水分散体を固形分相当量で2.0部を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、電気二重層キャパシタ用電極および電気二重層キャパシタを作製した。この電気二重層キャパシタ用電極の電解液の含浸性及び柔軟性、並びに電気二重層キャパシタの静電容量、内部抵抗及びフローティング特性の測定を行った。その結果を表1に示す。
電極活物質として、ヤシガラを原料とする水蒸気賦活活性炭である体積平均粒子径が17μmの活性炭粉末(白鷺PC;日本エンバイロケミカルズ社製)100部、分散剤としてカルボキシメチルセルロースの1.5%水溶液(DN−800H;ダイセル化学工業社製)を固形分相当量で2.0部、導電材としてアセチレンブラック(デンカブラック粉状;電気化学工業社製)5部、結着剤として数平均粒子径が0.25μmのアクリレート重合体(アクリル酸2−エチルヘキシル76部、アクリロニトリル20部、イタコン酸4部を乳化重合して得られる共重合体:溶解度パラメータ:10.8(cal/cm3)1/2)の40%水分散体を固形分相当量で3.0部、高分子物質としてニトリル基を有し、重量平均分子量が23,000、数平均粒子径が0.05μm、溶解度パラメータが14.39(cal/cm3)1/2、電解液への溶出度が95%の重合体(アクリロニトリル100部を乳化重合して得られる重合体)の40%水分散体を固形分相当量で2.0部、およびイオン交換水を全固形分濃度が30%となるように混合し、電極組成物層用スラリーを調製した。
電極活物質として、ヤシガラを原料とする水蒸気賦活活性炭である体積平均粒子径が17μmの活性炭粉末(白鷺PC;日本エンバイロケミカルズ社製)100部、分散剤としてカルボキシメチルセルロースの1.5%水溶液(DN−800H;ダイセル化学工業社製)を固形分相当量で2.0部、導電剤としてアセチレンブラック(デンカブラック粉状;電気化学工業社製)5部、結着剤として数平均粒子径が0.25μmのアクリレート重合体(アクリル酸2−エチルヘキシル76部、アクリロニトリル20部、イタコン酸4部を乳化重合して得られる共重合体:溶解度パラメータ:10.8(cal/cm3)1/2)の40%水分散体を固形分相当量で3.0部、高分子物質としてニトリル基を有し、重量平均分子量が23,000、数平均粒子径が0.05μm、溶解度パラメータが14.39(cal/cm3)1/2、電解液への溶出度が95%の重合体(アクリロニトリル100部を乳化重合して得られる重合体)の40%水分散体を固形分相当量で2.0部、およびイオン交換水を全固形分濃度が20%となるように混合し、電極組成物層用スラリーを調製した。
高分子物質として、重量平均分子量が689,000、数平均粒子径が0.25μm、溶解度パラメータが9.93(cal/cm3)1/2、電解液への溶出度が5.5%の重合体(メタクリル酸メチル100部を乳化重合して得られる共重合体)の40%水分散体を固形分相当量で2.0部を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、電気二重層キャパシタ用電極および電気二重層キャパシタを作製した。この電気二重層キャパシタ用電極の電解液の含浸性及び柔軟性、並びに電気二重層キャパシタの静電容量、内部抵抗及びフローティング特性の測定を行った。その結果を表1に示す。
高分子物質として、重量平均分子量が587,000、数平均粒子径が0.25μm、溶解度パラメータが19.19(cal/cm3)1/2、電解液への溶出度が98%の重合体(メタクリルアミド100部を乳化重合して得られる重合体)の40%水分散体を固形分相当量で2.0部を用いた以外は、実施例1と同様にして、電気二重層キャパシタ用電極および電気二重層キャパシタを作製した。この電気二重層キャパシタ用電極の電解液の含浸性及び柔軟性、並びに電気二重層キャパシタの静電容量、内部抵抗及びフローティング特性の測定を行った。その結果を表1に示す。
高分子物質を用いないこと以外は、実施例7と同様にして、電気二重層キャパシタ用電極および電気二重層キャパシタを作製した。この電気二重層キャパシタ用電極の電解液の含浸性及び柔軟性、並びに電気二重層キャパシタの静電容量、内部抵抗及びフローティング特性の測定を行った。その結果を表1に示す。
積層型ラミネートセル形状のリチウムイオン二次電池を、24時間静置させた後に充放電の操作を行い、容量およびレート特性を測定する。ここで、充電は0.1Cの定電流で開始し、電圧が4.2Vに達したらその電圧を1時間保って定電圧充電とする。また、放電は充電終了直後に0.1Cの定電流で3Vに達するまで行い、電流容量値を算出し、容量C0とする。またレート特性は、放電の電流値を10Cとした時の電流容量値を算出し、容量C1とし、その容量維持率ΔCレート(%)=C1/C0×100をレート特性として評価する。ΔCレートの値が大きいほど、レート特性に優れる、すなわち内部抵抗が低減し、出力密度が高くなることを示す。
積層型ラミネートセル形状のリチウムイオン二次電池を、電圧が4.2Vまで1Cの定電流で充電し、電圧3Vまで1Cの定電流で放電する充放電サイクルを行う。充放電サイクルは50サイクルまで行い、初期容量C2に対する50サイクル目の容量C3とし、その容量維持率ΔCサイクル(%)=C3/C2×100をサイクル特性として評価する。ΔCサイクルの値が大きいほど、サイクル特性、すなわち耐久性に優れることを示す。
正極の電極活物質として、コバルト酸リチウム(C10N、セルシード社製)100部、分散剤としてカルボキシメチルセルロースの1.5%水溶液(BSH−12、第一工業製薬社製)を固形分相当量で1.0部、導電剤としてアセチレンブラック(デンカブラック、電気化学工業社製)5部、結着剤として数平均粒子径が0.25μmのアクリレート重合体(アクリル酸2−エチルヘキシル76部、アクリロニトリル20部、イタコン酸4部を乳化重合して得られる共重合体:溶解度パラメータ:10.8(cal/cm3)1/2)の40%水分散体を固形分相当量で1.0部、高分子物質としてニトリル基を有し、重量平均分子量が23,000、数平均粒子径が0.05μm、溶解度パラメータが14.39(cal/cm3)1/2、電解液への溶出度が95%の重合体(アクリロニトリル100部を乳化重合して得られる重合体)の40%水分散体を固形分相当量で2.0部、およびイオン交換水を全固形分濃度50%となるように混合し、電極組成物層用スラリーを調製した。
高分子物質を用いないこと以外は、実施例8と同様にして、リチウムイオン二次電池用電極およびリチウムイオン二次電池を作製した。このリチウムイオン二次電池用電極(正極)の電解液の含浸性及び柔軟性、並びにリチウムイオン二次電池の容量特性、レート特性及びサイクル特性の測定を行った。その結果を表2に示す。
一方、高分子物質として、溶解度パラメータが12(cal/cm3)1/2未満のものや17(cal/cm3)1/2を超えるものを使用した場合(比較例1、比較例2)や、溶解度パラメータが12〜17(cal/cm3)1/2である高分子物質を使用していない場合(比較例3、4)は、電解液への含浸性や電極強度が低下し、内部抵抗が大きくなったり、耐久性に劣る。
Claims (9)
- 集電体上に、電極活物質、導電剤、溶解度パラメータが12(cal/cm 3 ) 1/2 未満の結着剤および溶解度パラメータが12〜17(cal/cm3)1/2である粒子状高分子物質を含んでなる電極組成物層が形成されてなる電気化学素子用電極。
- 前記高分子物質の重量平均分子量が、5,000〜500,000である請求項1記載の電気化学素子用電極。
- 前記高分子物質が、粒子状である請求項1又は2に記載の電気化学素子用電極。
- 前記高分子物質の数平均粒子径が、0.001〜1μmである請求項3に記載の電気化学素子用電極。
- 前記高分子物質が、ニトリル基を有するものである請求項1〜4のいずれかに記載の電気化学素子用電極。
- 前記高分子物質の含有量が、前記電極活物質100重量部に対し0.1〜20重量部である請求項1〜5のいずれかに記載の電気化学素子用電極。
- 前記電極組成物層が、電極活物質、導電剤、結着剤および溶解度パラメータが12〜17(cal/cm3)1/2である高分子物質を含む複合粒子からなる請求項1〜6のいずれかに記載の電気化学素子用電極。
- 前記集電体が、導電性接着剤層を有する請求項1〜7のいずれかに記載の電気化学素子用電極。
- 請求項1〜8のいずれかに記載の電気化学素子用電極を有する電気化学素子。
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