JP5866918B2 - リチウムイオン電池正極用バインダー、それを含有するリチウムイオン電池正極用ペーストおよびリチウムイオン電池正極の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明のバインダーは、溶液として用いられる場合もある。バインダー溶液の濃度と粘度の範囲は、濃度1〜50重量%で粘度1mPa・秒〜1000Pa・秒の範囲が好ましく、より好ましくは濃度5〜30重量%で粘度10mPa・秒〜100Pa・秒である。
エチレンカーボネート(三井化学(株)製)15g、ジエチルカーボネート(三井化学(株)製)29g、1−メチル−1−プロピルピペリジニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(日本合成化学(株)製)44g、6フッ化リチウム(東京化成(株)製)12g、1,3−プロパンスルトン(ハイケム(株)製)3gを混合して電解液を得た。得られた電解液に、各実施例および比較例で得られた電極を80℃で10時間浸漬した後(高温薬液処理)、50℃のオーブン中に入れて表面を乾燥させ、ニチバン製セロハンテープによる剥離試験(JIS−K5600−5−6(1999年)に準拠)を行った。剥がれの有無を目視で評価し、剥がれた個数を計数した。格子幅は1mm、マス目数は100とした。全く剥がれなければ0個、全て剥がれれば100個となる。
得られたポリイミド溶液、ポリアミド酸溶液またはポリアミドイミド溶液を4インチシリコンウェハー上に350℃焼成後の膜厚が10μm±1μmになるようにスピンコートした。これを窒素雰囲気下、80℃で1時間加熱した後、3.5℃/分で350℃まで昇温し、350℃で1時間加熱して硬化膜を得た。得られた硬化膜を45%のフッ化水素酸水溶液に室温で7分処理した後、水洗してウェハーから剥がした。この膜を200℃で30分乾燥後、示差熱分析装置(DSC、島津製作所製 DSC−50)を用いて昇温速度20℃/分で室温から400℃まで変化させ、その後、急速に室温に冷却して、再度昇温速度20℃/分で室温から400℃まで変化させ、放熱、吸熱の変化を求め、不連続になる点をガラス温度とした。
PMDA:無水ピロメリット酸(ダイセル(株)製)
BTDA:3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(ダイセル(株)製)
BPDA:3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(三菱化学(株)
ODPA:3,3’,4,4’−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物(JSRトレーディング(株)製)
TMC :トリメリット酸クロライド(東京化成(株)製)
DAE:4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(和歌山精化工業(株)製)
DDS:3,3’−ジアミノジフェニルスルホン(東京化成工業(株)製)
PDA:パラフェニレンジアミン(東京化成工業(株)製)
TFMB:4,4‘−ビス(アミノ)−2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ビフェニル(和歌山精化工業(株)製)
BAPP:2,2−ビス(4−[4−アミノフェノキシ]フェニル)プロパン(和歌山精化工業(株)製)
APDS:1,3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン(東レダウコーニングシリコーン(株)製)
KF8010:平均アミン価430の両末端3−アミノプロピルジメチルポリシロキサン(信越シリコーン(株)製)
比較例1
よく乾燥させた4つ口セパラブルフラスコ中、窒素置換雰囲気下、DAE 16.02g(80ミリモル)とAPDS 4.97g(20ミリモル)をNMP 150gに溶解させた。ここにBPDA 28.24g(98ミリモル)をNMP 39.3gとともに加えて、50℃以上にならないように冷却しながら撹拌した。その後、40℃で4時間撹拌し、リチウムイオン電池正極用バインダーを含有するポリアミド酸溶液(固形分濃度20重量%)を得た。前記(2)記載の方法でポリイミドの硬化膜を作製し、ガラス転移温度を測定したところ、255℃であった。
DAE、APDSの配合量を表1に記載のとおりとした以外は比較例1と同様にして、リチウムイオン電池正極用バインダーを含有するポリアミド酸溶液(固形分濃度20重量%)、正極(高温処理前)および正極(高温処理後)を作製した。比較例1と同様に評価した結果を表1に示す。
DAE 16.02g(80ミリモル)の代わりにDDS 19.86g(80ミリモル)を用い、またBPDA 28.24g(98ミリモル)の代わりにPMDA 10.69g(49ミリモル)およびBTDA 15.79g(49ミリモル)を用いた以外は比較例1と同様にしてリチウムイオン電池正極用バインダーを含有するポリアミド酸溶液(固形分濃度20重量%)、正極(高温処理前)および正極(高温処理後)を作製した。比較例1と同様に評価した結果を表1に示す。
DDS、APDSの配合量を表1に記載のとおりとした以外は比較例4と同様にして、リチウムイオン電池正極用バインダーを含有するポリアミド酸溶液(固形分濃度20重量%)、正極(高温処理前)および正極(高温処理後)を作製した。比較例1と同様に評価した結果を表1に示す。
DAE 16.02g(80ミリモル)およびAPDS 4.97g(20ミリモル)の代わりにPDA 4.06g(37.5ミリモル)、DAE 7.51g(37.5ミリモル)およびAPDS 6.21g(25ミリモル)を用いた以外は比較例1と同様にしてリチウムイオン電池正極用バインダーを含有するポリアミド酸溶液(固形分濃度20重量%)、正極(高温処理前)および正極(高温処理後)を作製した。比較例1と同様に評価した結果を表1に示す。
PDA、DAE、APDSの配合量を表1に記載のとおりとした以外は実施例4と同様にして、リチウムイオン電池正極用バインダーを含有するポリアミド酸溶液(固形分濃度20重量%)、正極(高温処理前)および正極(高温処理後)を作製した。比較例1と同様に評価した結果を表1に示す。
よく乾燥させた4つ口セパラブルフラスコ中、窒素置換雰囲気下、TFMB 12.81g(40ミリモル)、BAPP 16.42g(40ミリモル)とAPDS 4.97g(20ミリモル)をNMP 150gに溶解させた。ここにODPA 30.38g(98ミリモル)をNMP 39.3gとともに加えて、50℃以上にならないように冷却しながら撹拌した。その後、40℃で1時間撹拌し、その後、イソキノリン(和光純薬製)1滴とトルエン(東京化成(製)30mLを加えて、溶液の温度を200℃まで30分かけて昇温し、200℃で4時間攪拌を続け、リチウムイオン電池正極用バインダーを含有するポリイミド溶液を得た。本溶液にNMPを追加して、濃度20%のポリイミド溶液を調整し、前記(2)記載の方法でポリイミドの硬化膜を作製し、ガラス転移温度を測定したところ、210℃であった。
TFMB、BAPP、APDSの配合量を表1に記載のとおりとした以外は比較例9と同様にしてリチウムイオン電池正極用バインダーを含有するポリイミド溶液(固形分濃度20重量%)、正極(高温処理前)および正極(高温処理後)を作製した。比較例1と同様に評価した結果を表1に示す。
DDS 19.86g(80ミリモル)、APDS 4.97g(20ミリモル)の代わりに、TPE−Q 23.38g(80ミリモル)およびKF8010 17.2g(20ミリモル)を用いた以外は比較例4と同様にして、リチウムイオン電池正極用バインダーを含有するポリアミド酸溶液(固形分濃度20重量%)、正極(高温処理前)および正極(高温処理後)を作製した。比較例1と同様に評価した結果を表1に示す。
TFMB 12.81g(40ミリモル)、BAPP 16.42g(40ミリモル)
およびAPDS 4.97g(20ミリモル)の代わりにBAPP 32.84g(80ミリモル)およびKF8010 17.2g(20ミリモル)を用いた以外は比較例9と同様にして、リチウムイオン電池正極用バインダーを含有するポリイミド溶液(固形分濃度20重量%)、正極(高温処理前)および正極(高温処理後)を作製した。比較例1と同様に評価した結果を表1に示す。
BAPP、KF8010の配合量を表1に記載のとおりとした以外は参考例2と同様にして、リチウムイオン電池正極用バインダーを含有するポリイミド酸溶液(固形分濃度20重量%)、正極(高温処理前)および正極(高温処理後)を作製した。比較例1と同様に評価した結果を表1に示す。
500mLの4つ口フラスコに窒素導入管、攪拌器、温度計を取り付け、DAE14.02g(70mmol)とAPDS7.44g(30mmol)を入れ、NMP150gに溶解させ、トリエチルアミン(和光純薬(株)製)10.1g(100mmol)を加えた。その後、溶液を10℃以下になるように氷浴中で冷却し、無水トリメリット酸クロリド(TMC)22.66g(100mmol)をアセトン80gに溶解させた溶液をゆっくりと滴下した。滴下終了後、溶液を室温にゆっくりと戻し、2時間攪拌を続けた。反応終了後、溶液をろ過して、ろ液を水2Lに投入して、黄色の固体を得た。さらに水で洗浄を繰り返し、200℃のオーブンで24時間乾燥とイミド化を行い、ポリアミドイミドを得た。その後、オーブンからポリアミドイミドの粉体を取り出し、20gを秤量して80gのNMPに室温で攪拌しながら溶解させてリチウムイオン電池正極用バインダーを含有するポリアミドイミド溶液を得た。この溶液を用いて、正極(高温処理前)および正極(高温処理後)を作製した。比較例1と同様に評価した結果を表2に示す。
DAEおよびAPDSの配合量を表2に記載のとおりとした以外は、実施例7と同様にしてリチウムイオン電池正極用バインダーを含有するポリアミドイミド溶液、正極(高温処理前)および正極(高温処理後)を作製した。比較例1と同様に評価した結果を表2に示す。
Claims (4)
- 下記一般式(1)で表されるジアミンの残基を全ジアミン残基中25〜40モル%有するポリイミドおよび/または下記一般式(1)で表されるジアミンの残基を全ジアミン残基中25〜40モル%有するポリイミド前駆体を含有するリチウムイオン電池正極用バインダー。
- 下記一般式(1)で表されるジアミンの残基を全ジアミン残基中30〜40モル%有するポリアミドイミドを含有するリチウムイオン電池正極用バインダー。
- 請求項1または2記載のリチウムイオン電池電極用バインダーおよびリチウムイオン電池正極活物質を含有するリチウムイオン電池正極用ペースト。
- 請求項3記載のリチウムイオン電池正極用ペーストを金属箔上に1〜500μmの厚みで塗布し、100〜500℃で1分間〜24時間熱処理することを特徴とするリチウムイオン電池正極の製造方法。
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