JP7046013B2 - フレキシブル電池 - Google Patents
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Description
本出願は、2016年6月14日出願の欧州特許出願第16305720.1号に対する優先権を主張するものであり、この出願の全内容は、あらゆる目的のために参照により本明細書に援用される。
- ポリマー基材および、前記ポリマー基材に付着して、導電性層を含む、好ましくはそれらからなる電流コレクタと、
- 前記電流コレクタの前記導電性層に付着して、
- 少なくとも1つのフルオロポリマー[ポリマー(F)]、
- 少なくとも1つの電気活性化合物[化合物(EA)]、
- 液体媒体[媒体(L)]、
- 任意選択的に、少なくとも1つの金属塩[塩(M)]、
- 任意選択的に、少なくとも1つの導電性化合物[化合物(C)]、および
- 任意選択的に、1つもしくは複数の添加物
を含む、好ましくはそれらからなる少なくとも1つのフルオロポリマー層と
を含む電極[電極(E)]に関する。
- ポリマー基材および、前記ポリマー基材に付着して、導電性層を含む、好ましくはそれらからなる電流コレクタと、
- 前記電流コレクタの前記導電性層に付着して、
- 少なくとも1つのフルオロポリマー[ポリマー(F)]、
- 少なくとも1つの電気活性化合物[化合物(EA)]、
- 液体媒体[媒体(L)]、
- 少なくとも1つの金属塩[塩(M)]、
- 任意選択的に、少なくとも1つの導電化合物[化合物(C)]、および
- 任意選択的に、1つもしくは複数の添加物
を含む、好ましくはそれらかなる少なくとも1つのフルオロポリマー層と
を含む。
(i)ポリマー基材および、前記ポリマー基材に付着して、導電性層を含む、好ましくはそれらからなる電流コレクタを提供する工程と、
(ii)
- 少なくとも1つのフルオロポリマー[ポリマー(F)]、
- 少なくとも1つの電気活性化合物[化合物(EA)]、
- 液体媒体[媒体(L)]、
- 前記媒体(L)と異なる少なくとも1つの有機溶媒[溶媒(S)]、
- 任意選択的に、少なくとも1つの金属塩[塩(M)]、
- 任意選択的に、少なくとも1つの導電性化合物[化合物(C)]、および
- 任意選択的に、1つもしくは複数の添加物
を含む、好ましくはそれらからなる電極形成組成物を提供する工程と、
(iii)工程(ii)において提供された電極形成組成物を、工程(i)において提供された電流コレクタの導電性層上へ適用する工程と、
(iv)前記少なくとも1つの溶媒(S)を蒸発させ、それによって電極[電極(E)]を提供する工程と
を含む方法に関する。
- メチルアルコール、エチルアルコール、ジアセトンアルコールなどのアルコール、
- アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、イソホロンなどのケトン、
- イソプロピルアセテート、n-ブチルアセテート、メチルアセトアセテート、ジメチルフタレートおよびγ-ブチロラクトンなどの線状もしくは環状エステル、
- N,N-ジエチルアセトアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミドおよびN-メチル-2-ピロリドンなどの線状もしくは環状アミド、ならびに
- ジメチルスルホキシド
からなる群から選択される。
- リチウムをホストする粉末、フレーク、繊維または球体(例えば、メソカーボンマイクロビーズ)などの形態で典型的に存在する、リチウムを挿入することができる黒鉛炭素と;
- リチウム金属と;
- とりわけ米国特許第6,203,944号明細書(3M INNOVATIVE PROPERTIES CO.)2001年3月20日におよび/または国際公開第00/03444号パンフレット(MINNESOTA MINING AND MANUFACTURING CO.)2000年1月20日に記載されているものなどの、リチウム合金組成物と;
- 一般に式Li4Ti5O12で表される、リチウムチタネート(これらの化合物は、可動イオン、すなわち、Li+を受け入れるときに低レベルの物理的膨脹を有する、「ゼロ歪」挿入材料と一般に考えられる)と;
- 高いLi/Si比のケイ化リチウムとして一般に知られる、リチウム-ケイ素合金、特に式Li4.4Siのケイ化リチウムと;
- 式Li4.4Geの結晶相を含む、リチウム-ゲルマニウム合金と;
- リチウム-スズおよびリチウム-アンチモン合金と
を含んでもよい。
- テトラフルオロエチレンおよびヘキサフルオロプロペンなどのC2~C8パーフルオロオレフィン;
- フッ化ビニリデン、フッ化ビニル、1,2-ジフルオロエチレンおよびトリフルオロエチレンなどのC2~C8含水素フルオロオレフィン;
- 式CH2=CH-Rf0(式中、Rf0は、C1~C6パーフルオロアルキルである)のパーフルオロアルキルエチレン;
- クロロトリフルオロエチレンなどのクロロ-および/またはブロモ-および/またはヨード-C2~C6フルオロオレフィン;
- 式CF2=CFORf1(式中、Rf1は、C1~C6フルオロ-またはパーフルオロアルキル、例えば、CF3、C2F5、C3F7である)の(パー)フルオロアルキルビニルエーテル;
- CF2=CFOX0(パー)フルオロ-オキシアルキルビニルエーテル[式中、X0は、C1~C12アルキル基、C1~C12オキシアルキル基または、パーフルオロ-2-プロポキシ-プロピル基など、1つまたは複数のエーテル基を有するC1~C12(パー)フルオロオキシアルキル基である];
- 式CF2=CFOCF2ORf2[式中、Rf2は、C1~C6フルオロ-またはパーフルオロアルキル基、例えば、CF3、C2F5、C3F7、または-C2F5-O-CF3などの1つもしくは複数のエーテル基を有するC1~C6(パー)フルオロオキシアルキル基である]の(パー)フルオロアルキルビニルエーテル;
- 式CF2=CFOY0[式中、Y0は、C1~C12アルキル基もしくは(パー)フルオロアルキル基、C1~C12オキシアルキル基、
または1つもしくは複数のエーテル基を有するC1~C12(パー)フルオロオキシアルキル基であり、そしてY0は、その酸、酸ハライドまたは塩の形態での、カルボン酸またはスルホン酸基を含む]の官能性(パー)フルオロ-オキシアルキルビニルエーテル;
- フルオロジオキソール、好ましくはパーフルオロジオキソール
が挙げられる。
- 少なくとも60モル%、好ましくは少なくとも75モル%、より好ましくは少なくとも85モル%のフッ化ビニリデン(VDF)、
- 0.01モル%~20モル%、好ましくは0.05モル%~15モル%、より好ましくは0.1モル%~10モル%の、少なくとも1個のカルボン酸末端基を含む少なくとも1つの官能性含水素モノマー、ならびに
- 任意選択的に、0.1モル%~15モル%、好ましくは0.1モル%~12モル%、より好ましくは0.1モル%~10モル%の、フッ化ビニル(VF1)、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)、ヘキサフルオロプロピレン(HFP)、テトラフルオロエチレン(TFE)、トリフルオロエチレン(TrFE)およびパーフルオロメチルビニルエーテル(PMVE)から選択される少なくとも1つのフッ素化モノマー
に由来する繰り返し単位を含む。
(式中、互いに等しいかもしくは異なる、R1、R2およびR3のそれぞれは独立して、水素原子またはC1~C3炭化水素基である)
の(メタ)アクリルモノマーからなる群から選択される。
- 少なくとも60モル%、好ましくは少なくとも75モル%、より好ましくは少なくとも85モル%のフッ化ビニリデン(VDF)、
- 0.01モル%~20モル%、好ましくは0.05モル%~15モル%、より好ましくは0.1モル%~10モル%の、少なくとも1個のヒドロキシル末端基を含む少なくとも1つの官能性含水素モノマー、ならびに
- 任意選択的に、0.1モル%~15モル%、好ましくは0.1モル%~12モル%、より好ましくは0.1モル%~10モル%の、フッ化ビニル(VF1)、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)、ヘキサフルオロプロピレン(HFP)、テトラフルオロエチレン(TFE)、トリフルオロエチレン(TrFE)およびパーフルオロメチルビニルエーテル(PMVE)から選択される少なくとも1つのフッ素化モノマー
に由来する繰り返し単位を含む。
(a)Meが金属、好ましくは遷移金属、アルカリ金属またはアルカリ土類金属であり、より好ましくはMeがLi、Na、KまたはCsであり、さらにより好ましくはMeがLiであり、nが前記金属の原子価であり、典型的にはnが1または2である、MeI、Me(PF6)n、Me(BF4)n、Me(ClO4)n、Me(ビス(オキサラト)ボレート)n(「Me(BOB)n」)、MeCF3SO3、Me[N(CF3SO2)2]n、Me[N(C2F5SO2)2]n、Me[N(CF3SO2)(RFSO2)]n(式中、RFは、C2F5、C4F9、またはCF3OCF2CF2である)、Me(AsF6)n、Me[C(CF3SO2)3]n、Me2Snと、
(式中、R’Fは、F、CF3、CHF2、CH2F、C2HF4、C2H2F3、C2H3F2、C2F5、C3F7、C3H2F5、C3H4F3、C4F9、C4H2F7、C4H4F5、C5F11、C3F5OCF3、C2F4OCF3、C2H2F2OCF3およびCF2OCF3からなる群から選択される)と、
(c)それらの組み合わせと
からなる群から選択される。
- 1つまたは複数のC1~C30アルキル基を任意選択的に含有するイミダゾリウム、ピリジニウム、ピロリジニウムおよびピペリジニウムイオンからなる群から選択される正電荷を持つカチオンと、
- ハライド、過フッ素化アニオンおよびボレートからなる群から選択される負電荷を持つアニオンと
を含有する。
- 式(II):
(式中、互いに等しいかもしくは異なる、R11およびR22は独立して、C1~C8アルキル基を表し、互いに等しいかもしくは異なる、R33、R44、R55およびR66は独立して、水素原子またはC1~C30アルキル基、好ましくはC1~C18アルキル基、より好ましくはC1~C8アルキル基を表す)
のピロリジニウムカチオンと、
- 式(III):
(式中、互いに等しいかもしくは異なる、R11およびR22は独立して、C1~C8アルキル基を表し、互いに等しいかもしくは異なる、R33、R44、R55、R66およびR77は独立して、水素原子またはC1~C30アルキル基、好ましくはC1~C18アルキル基、より好ましくはC1~C8アルキル基を表す)
のピペリジニウムカチオンと
からなる群から選択される。
- 式(SO2CF3)2N-のビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミドと、
- 式PF6 -のヘキサフルオロホスフェートと、
- 式BF4 -のテトラフルオロボレートと、
- 式:
のオキサロボレートと
からなる群から選択される。
- テトラフルオロエチレン(TFE)およびクロロトリフルオロエチレン(CTFE)からなる群から選択される少なくとも1つのパー(ハロ)フッ素化モノマー、
- エチレン、プロピレンおよびイソブチレンから選択される少なくとも1つの含水素モノマー、ならびに
- 任意選択的に、TFEおよび/またはCTFEと前記含水素モノマーとの総量を基準として、典型的には0.1モル%~30モル%の量で、1つもしくは複数の追加のモノマー
に由来する繰り返し単位を含む少なくとも1つの部分フッ素化フルオロポリマーをより好ましくは含む、さらにより好ましくはそれからなる。
- 35モル%~65モル%、好ましくは45モル%~55モル%のエチレン(E)と、
- 65モル%~35モル%、好ましくは55モル%~45モル%の、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)およびテトラフルオロエチレン(TFE)またはそれらの混合物の少なくとも1つと、
- 任意選択的に、TFEおよび/またはCTFEとエチレンとの総量を基準として、0.1モル%~30モル%の1つもしくは複数の追加のモノマーと
を含む少なくとも1つの部分フッ素化フルオロポリマーを、さらにより好ましくは含む、さらにより好ましくはそれからなる。
- 正極と、
- 負極と、
- 前記正極と前記負極との間に、膜と
を含む二次電池であって、
正極および負極のうちの少なくとも1つが本発明の電極(E)である二次電池に関する。
- 少なくとも1つのフルオロポリマー[ポリマー(F)]と、
- 式(IV):
X4-mAYm (IV)
(式中、mは、1~4の整数であり、Aは、Si、TiおよびZrからなる群から選択される金属であり、Yは加水分解性基であり、Xは、1つまたは複数の官能基を任意選択的に含む、炭化水素基である)
の少なくとも1つの金属化合物[化合物(M1)]と、
- 液体媒体[媒体(L)]と、
- 任意選択的に、少なくとも1つの金属塩[塩(M)]と
を含む、好ましくはそれらからなる組成物を加水分解する工程および/または縮合させる工程を含む方法によって得られる。
RA 4-mA(ORB)m (IV-A)
(式中、mは、1~4、および、特定の実施形態によれば1~3の整数であり、Aは、Si、TiおよびZrからなる群から選択される金属であり、互いにおよび出現ごとに等しいかもしくは異なる、RAおよびRBは独立して、C1~C18炭化水素基から選択され、ここで、RAは任意選択的に、少なくとも1つの官能基を含む)
のものである。
RA’ 4-mA(ORB’)m (IV-B)
(式中、mは、1~3の整数であり、Aは、Si、TiおよびZrからなる群から選択される金属であり、互いにおよび出現ごとに等しいかもしくは異なる、RA’は、少なくとも1つの官能基を含むC1~C12炭化水素基であり、互いにおよび出現ごとに等しいかもしくは異なる、RB’は、C1~C5線状もしくは分岐アルキル基であり、好ましくはRB’は、メチルまたはエチル基である)
のものである。
の2-(3,4-エポキシシクロヘキシルエチルトリメトキシシラン)、
式:
のグリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、
式:
のグリシドキシプロピルトリメトキシシラン、
式:
のメタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、
式:
のアミノエチルアミノプロピルメチルジメトキシシラン、
式:
H2NC2H4NHC3H6Si(OCH3)3
のアミノエチルアミノプロピルトリメトキシシラン、
3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、3-クロロイソブチルトリエトキシシラン、3-クロロプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリエトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、n-(3-アクリロキシ-2-ヒドロキシプロピル)-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、(3-アクリロキシプロピル)ジメチルメトキシシラン、(3-アクリロキシプロピル)メチルジクロロシラン、(3-アクリロキシプロピル)メチルジメトキシシラン、3-(n-アリルアミノ)プロピルトリメトキシシラン、2-(4-クロロスルホニルフェニル)エチルトリメトキシシラン、2-(4-クロロスルホニルフェニル)エチルトリクロロシラン、カルボキシエチルシラントリオール、およびそのナトリウム塩、式:
のトリエトキシシリルプロピルマレアミド酸、
式HOSO2-CH2CH2CH2-Si(OH)3の3-(トリヒドロキシシリル)-1-プロパン-スルホン酸、N-(トリメトキシシリルプロピル)エチレン-ジアミン三酢酸、およびそのナトリウム塩、式:
の3-(トリエトキシシリル)プロピルコハク酸無水物、
式H3C-C(O)NH-CH2CH2CH2-Si(OCH3)3のアセトアミドプロピルトリメトキシシラン、式Ti(L)X(OR)Y(式中、Lは、アミン置換アルコキシ基、例えばOCH2CH2NH2であり、Rはアルキル基であり、xおよびyは、x+y=4であるような整数である)のアルカノールアミンチタネートである。
- 少なくとも1個のヒドロキシル末端基を含む少なくとも1つの官能性含水素モノマーに由来する繰り返し単位を含む少なくとも1つの官能性フルオロポリマー[官能性ポリマー(F)]と、
- 式(V):
X’4-m’A’Y’m’ (V)
(式中、m’は、1~3の整数であり、A’は、Si、TiおよびZrからなる群から選択される金属であり、Y’は加水分解性基であり、X’は、少なくとも1個の-N=C=O官能基を含む炭化水素基である)
の少なくとも1つの金属化合物[化合物(M2)]と、
- 任意選択的に、式(IV)の少なくとも1つの金属化合物[化合物(M1)]と、
- 液体媒体[媒体(L)]と、
- 任意選択的に、少なくとも1つの金属塩[塩(M)]と
を含む、好ましくはそれらからなる組成物を加水分解する工程および/または縮合させる工程を含む方法によって得られる。
RC 4-m’A’(ORD)m’ (V-A)
(式中、m’は、1~3の整数であり、A’は、Si、TiおよびZrからなる群から選択される金属であり、互いにおよび出現ごとに等しいかもしくは異なる、RCは、少なくとも1個の-N=C=O官能基を含むC1~C12炭化水素基であり、互いにおよび出現ごとに等しいかもしくは異なる、RDは、C1~C5線状もしくは分岐アルキル基であり、好ましくはRDは、メチルまたはエチル基である)
のものである。
O=C=N-RC’-A’-(ORD’)3 (V-B)
(式中、A’は、Si、TiおよびZrからなる群から選択される金属であり、互いにおよび出現ごとに等しいかもしくは異なる、RC’は、線状もしくは分岐C1~C12炭化水素基であり、互いにおよび出現ごとに等しいかもしくは異なる、RD’は、C1~C5線状もしくは分岐アルキル基であり、好ましくはRD’は、メチルまたはエチル基である)
のものである。
(式中、互いに等しいかもしくは異なる、R1、R2およびR3のそれぞれは独立して、水素原子またはC1~C3炭化水素基であり、RXは、少なくとも1個のヒドロキシル基を含むC1~C5炭化水素部分である)
からなる群から選択される。
(式中、R’1、R’2およびR’3は水素原子であり、R’Xは、少なくとも1個のヒドロキシル基を含むC1~C5炭化水素部分である)
のものである。
- 式:
のヒドロキシエチルアクリレート(HEA)、
- 式:
のいずれかの2-ヒドロキシプロピルアクリレー(HPA)、
- および、それらの混合物
から選択される。
- 正極と、
- 負極と、
- 前記正極と前記負極との間に、膜と
を含み、
ここで、正極および負極の少なくとも1つは、本発明の電極(E)であり、フルオロポリマー層は、
- 少なくとも1つのフルオロポリマー[ポリマー(F)]と、
- 少なくとも1つの電気活性化合物[化合物(EA)]と、
- 液体媒体[媒体(L)]と、
- 少なくとも1つの金属塩[塩(M)]と、
- 任意選択的に、少なくとも1つの導電性化合物[化合物(C)]と、
- 任意選択的に、1つもしくは複数の添加物と
を含む、好ましくはそれらからなる。
- 正極と、
- 負極と、
- 前記正極と前記負極との間に、膜と
を含み、
ここで、正極および負極の少なくとも1つは、本発明の電極(E)であり、フルオロポリマー層は、
- 少なくとも1つのフルオロポリマー[ポリマー(F)]と、
- 少なくとも1つの電気活性化合物[化合物(EA)]と、
- 液体媒体[媒体(L)]と、
- 少なくとも1つの金属塩[塩(M)]と、
- 任意選択的に、少なくとも1つの導電性化合物[化合物(C)]と、
- 任意選択的に、1つもしくは複数の添加物と
を含み、好ましくはそれらからなり、そして
ここで、前記膜は、少なくとも1つのフルオロポリマーハイブリッド有機/無機複合体と、上で定義されたような液体媒体[媒体(L)]と、任意選択的に、上で定義されたような少なくとも1つの金属塩[塩(M)]とを含む、好ましくはそれらからなる。
- 正極と、
- 負極と、
- 前記正極と前記負極との間に、膜と
を含み、
ここで、正極および負極の少なくとも1つは、本発明の電極(E)であり、フルオロポリマー層は、
- 少なくとも1つのフルオロポリマー[ポリマー(F)]と、
- 少なくとも1つの電気活性化合物[化合物(EA)]と、
- 液体媒体[媒体(L)]と、
- 少なくとも1つの金属塩[塩(M)]と、
- 任意選択的に、少なくとも1つの導電性化合物[化合物(C)]と、
- 任意選択的に、1つもしくは複数の添加物と
を含み、好ましくはそれらからなり、そして
ここで、前記膜は、少なくとも1つのフルオロポリマーハイブリッド有機/無機複合体と、上で定義されたような液体媒体[媒体(L)]とを含む、好ましくはそれらからなる。
ポリマー(F-A):25℃でのDMF中で0.30L/gの固有粘度を有するVDF-AA(0.9モル%)-HFP(2.4モル%)ポリマー。
ポリマー(F-B):25℃でのDMF中で0.30L/gの固有粘度を有するVDF-AA(0.9モル%)ポリマー。
ポリマー(A):25℃でのDMF中で0.08L/gの固有粘度を有するVDF-HEA(0.8モル%)-HFP(2.4モル%)ポリマー。
黒鉛:75%のSMG HE2-20(日立化成株式会社)/25%のTIMREX(登録商標)SFG6(Timcal Ltd.)。
LiTFSI:ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドリチウム塩。
TSPI:3-(トリエトキシシリル)プロピルイソシアネート。
DBTDL:ジブチルスズジラウレート。
固有粘度(η)[dl/g]は、Ubbelhode粘度計を用い、ポリマー(F)を約0.2g/dlの濃度でN,N-ジメチルホルムアミドに溶解させることによって得られた溶液の、25℃での、滴下時間に基づいて、以下の方程式:
(式中、cは、ポリマー濃度[g/dl]であり、ηrは、相対粘度、すなわち、試料溶液の滴下時間と、溶媒の滴下時間との間の比であり、ηspは、比粘度、すなわち、ηr-1であり、Γは、ポリマー(F)については3に相当する、実験因子である)
を用いて測定した。
両面接着テープ(Adhesive 300LSE-3M)を、HALAR(登録商標)500 ECTFEのフィルム(50μm)上へ適用し、それによって接着テープ上の保護フィルムの除去後にいつでも接着する1面を有するECTFEのフィルムを提供した。
アセトン中のポリマー(F-A)の溶液を60℃で調製し、次いで室温にした。次に、黒鉛を、そのようにして得られた溶液に90:10の重量比(黒鉛:ポリマー(F-A))で添加した。
アセトン中のポリマー(F-A)の溶液を60℃で調製し、次いで室温にした。次に、50重量%のC-NERGY(登録商標)SUPER C65カーボンブラックと50重量%のVGCF(登録商標)炭素繊維(CF)とLiFePO4(LFP)とのブレンドを含む組成物を、そのようにして得られた溶液に92.8:7.2の重量比((CB+CF+LFP):ポリマー(F-A))で添加した。(CB+CF)/LFP重量比は7.8:92.2であった。
溶液混合物を、テープキャスティング機(ドクターブレード)を用いて電流コレクタの導電性層上へ一定の厚さで塗布した。厚さは、ナイフと電流コレクタとの間の距離によって制御した。負極についての厚さは約120μmであった。正極についての厚さは約250μmであった。
ポリマー(A)(1.5g)を60℃で8.5gのアセトンに溶解させ、それによって15重量%の前記ポリマー(F-A)を含有する溶液を提供した。次に、DBTDL(0.015g)を添加した。溶液を60℃で均質化した。TSPI(0.060g)をそれに添加した。DBTDLの量は、TSPIに対して10モル%であると計算された。TSPIはそれ自体、ポリマー1に対して1.1モル%であると計算された。再度、溶液を60℃で均質化させ、次にそれを、TSPIのイソシアネート官能基をポリマー(A)のヒドロキシル基と反応させるために約90分間60℃でそのままにしておいた。
60℃での均質化後に、ギ酸を添加した。溶液を60℃で均質化し、TEOSを次に添加した。
nギ酸/nTEOS=4.9
から計算した。
溶液混合物を、テープキャスティング機(ドクターブレード)を用いてPET基材上へ一定の厚さで塗布した。厚さは、ナイフとPETフィルムとの間の距離によって制御して250μmの値にセットした。
ポーチ電池バッテリ(34×36mm)を、本明細書で上に記載されたような正極と負極との間に、本明細書で上に記載されたような膜を組み立てることによって製造した。
ポーチ電池バッテリ(34×36mm)を、本明細書で上に記載されたような正極と負極との間に、本明細書で上に記載されたような膜を組み立てることによって製造した。
バッテリをD/10放電レートで運転した。
ポーチ電池(36×36mm)を、標準正極(非ゲル正極)と標準負極(非ゲル負極)との間に、本明細書で上に記載されたような膜を組み立てることによって製造した。
正極:50重量%のC-NERGY(登録商標)SUPER C65カーボンブラックと50重量%のVGCF(登録商標)炭素繊維(CF)とLiFePO4(LFP)とのブレンドを含む組成物を、そのようにして得られた溶液に95.5:4.5の重量比((CF+LFP):ポリマー(F-B))で添加した。CF/LFP重量比は4:96であった。
比較例1の下で詳述されたものと同じ手順に従ったが、負極については400μmの厚さのステンシルスクリーンを用いた。負極を30分間50℃で乾燥させた。そのようにして得られたバッテリは動作しなかった。
Claims (13)
- 電流コレクタと、少なくとも1つのフルオロポリマー層とを含む電極であって、
前記電流コレクタはポリマー基材と該ポリマー基材に付着した導電性層を有し、
前記ポリマー基材は、少なくとも1つの水素含有フッ素化モノマーまたは少なくとも1つのパー(ハロ)フッ素化モノマーに由来する繰り返し単位を含む少なくとも1つのフルオロポリマーを含み、
前記少なくとも1つのフルオロポリマー層は、前記電流コレクタの前記導電性層に付着し、かつ、
- 少なくとも1つのフルオロポリマー[ポリマー(F)]、
- 少なくとも1つの電気活性化合物[化合物(EA)]、
- 液体媒体[媒体(L)]、
- 少なくとも1つの金属塩[塩(M)]、
- 少なくとも1つの導電性化合物[化合物(C)]、および
- 任意選択的に、1つもしくは複数の添加物を含み、
前記ポリマー(F)が、フッ化ビニリデン(VDF)、少なくとも1個のカルボン酸末端基を含む少なくとも1つの官能性含水素モノマーおよび、任意選択的に、VDFと異なる少なくとも1つのフッ素化モノマーに由来する繰り返し単位を含む部分フッ素化フルオロポリマーである、
電極[電極(E)]。 - 前記媒体(L)が、少なくとも1つの有機カーボネートと、任意選択的に、少なくとも1つのイオン液体とを含む、請求項1に記載の電極(E)。
- 前記電流コレクタの前記ポリマー基材が、フルオロポリマーからなる群から選択される少なくとも1つのポリマーを含む、請求項1または2に記載の電極(E)。
- 前記電流コレクタの前記ポリマー基材が、
- テトラフルオロエチレン(TFE)およびクロロトリフルオロエチレン(CTFE)からなる群から選択される少なくとも1つのパー(ハロ)フッ素化モノマー、
- エチレン、プロピレンおよびイソブチレンからなる群から選択される少なくとも1つの含水素モノマー、ならびに
- 任意選択的に、TFEおよび/またはCTFEと前記含水素モノマーとの総量を基準として、典型的には0.1モル%~30モル%の量で、1つもしくは複数の追加のモノマー
に由来する繰り返し単位を含む部分フッ素化フルオロポリマーからなる群から選択される少なくとも1つのポリマーを含む、請求項3に記載の電極(E)。 - 前記電流コレクタの前記導電性層が、炭素(C)もしくはケイ素(Si)、またはリチウム(Li)、ナトリウム(Na)、亜鉛(Zn)、マグネシウム(Mg)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)およびそれらの合金からなる群から選択される少なくとも1つの金属を含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の電極(E)。
- 前記電流コレクタの前記導電性層が、ステンレス鋼を含む、請求項5に記載の電極(E)。
- 前記媒体(L)の量が、前記媒体(L)と前記少なくとも1つのポリマー(F)との総量を基準として、少なくとも40重量%である、請求項1~7のいずれか一項に記載の電極(E)。
- 請求項1~8のいずれか一項に記載の電極(E)の製造方法であって、前記方法が、
(i)ポリマー基材および、前記ポリマー基材に付着して、導電性層を含む、電流コレクタを提供する工程と、
(ii)
- 少なくとも1つのフルオロポリマー[ポリマー(F)]、
- 少なくとも1つの電気活性化合物[化合物(EA)]、
- 液体媒体[媒体(L)]、
- 前記媒体(L)と異なる少なくとも1つの有機溶媒[溶媒(S)]、
- 少なくとも1つの金属塩[塩(M)]、
- 少なくとも1つの導電性化合物[化合物(C)]、および
- 任意選択的に、1つもしくは複数の添加物
を含む、電極形成組成物を提供する工程と、
(iii)工程(ii)において提供された前記電極形成組成物を、工程(i)において提供された前記電流コレクタの前記導電性層上へ適用する工程と、
(iv)前記少なくとも1つの溶媒(S)を蒸発させ、それによって電極[電極(E)]を提供する工程と
を含む方法。 - 請求項1~8のいずれか一項に記載の少なくとも1つの電極(E)を含む電気化学デバイス。
- 二次電池であって、二次電池が、
- 正極と、
- 負極と、
- 前記正極と前記負極との間に、膜と
を含み、
ここで、前記正極および前記負極のうちの少なくとも1つが、請求項1~8のいずれか一項に記載の電極(E)である、二次電池。 - 前記膜が、少なくとも1つのフルオロポリマーハイブリッド有機/無機複合体と、液体媒体[媒体(L)]と、任意選択的に、少なくとも1つの金属塩[塩(M)]とを含む、請求項11に記載の二次電池。
- 前記膜が、少なくとも1つのフルオロポリマーハイブリッド有機/無機複合体と液体媒体[媒体(L)]とを含む、請求項12に記載の二次電池。
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