JP7359337B1 - 負極バインダー組成物およびその製造方法、負極、及び二次電池 - Google Patents
負極バインダー組成物およびその製造方法、負極、及び二次電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7359337B1 JP7359337B1 JP2023533710A JP2023533710A JP7359337B1 JP 7359337 B1 JP7359337 B1 JP 7359337B1 JP 2023533710 A JP2023533710 A JP 2023533710A JP 2023533710 A JP2023533710 A JP 2023533710A JP 7359337 B1 JP7359337 B1 JP 7359337B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- negative electrode
- weight
- water
- parts
- binder composition
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 437
- 239000011883 electrode binding agent Substances 0.000 title claims abstract description 53
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 121
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 121
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims abstract description 118
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 111
- 239000004816 latex Substances 0.000 claims abstract description 74
- 229920000126 latex Polymers 0.000 claims abstract description 74
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims abstract description 71
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 43
- 230000008961 swelling Effects 0.000 claims abstract description 41
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims abstract description 35
- 239000011149 active material Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 claims abstract description 26
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- MYWGVEGHKGKUMM-UHFFFAOYSA-N carbonic acid;ethene Chemical compound C=C.C=C.OC(O)=O MYWGVEGHKGKUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 174
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 62
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 40
- WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N Hydroxyethyl methacrylate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCCO WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 25
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 20
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- OMIGHNLMNHATMP-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxyethyl prop-2-enoate Chemical compound OCCOC(=O)C=C OMIGHNLMNHATMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 18
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 13
- CQEYYJKEWSMYFG-UHFFFAOYSA-N butyl acrylate Chemical group CCCCOC(=O)C=C CQEYYJKEWSMYFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 8
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Propanedioic acid Natural products OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N maleic acid Chemical compound OC(=O)\C=C/C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N 0.000 claims description 7
- 239000011976 maleic acid Substances 0.000 claims description 7
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 7
- CCJAYIGMMRQRAO-UHFFFAOYSA-N 2-[4-[(2-hydroxyphenyl)methylideneamino]butyliminomethyl]phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1C=NCCCCN=CC1=CC=CC=C1O CCJAYIGMMRQRAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- FQPSGWSUVKBHSU-UHFFFAOYSA-N methacrylamide Chemical compound CC(=C)C(N)=O FQPSGWSUVKBHSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 6
- 229940088644 n,n-dimethylacrylamide Drugs 0.000 claims description 6
- YLGYACDQVQQZSW-UHFFFAOYSA-N n,n-dimethylprop-2-enamide Chemical compound CN(C)C(=O)C=C YLGYACDQVQQZSW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- YPHQUSNPXDGUHL-UHFFFAOYSA-N n-methylprop-2-enamide Chemical compound CNC(=O)C=C YPHQUSNPXDGUHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- YKXAYLPDMSGWEV-UHFFFAOYSA-N 4-hydroxybutyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCCCCO YKXAYLPDMSGWEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- JAHNSTQSQJOJLO-UHFFFAOYSA-N 2-(3-fluorophenyl)-1h-imidazole Chemical compound FC1=CC=CC(C=2NC=CN=2)=C1 JAHNSTQSQJOJLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- GNSFRPWPOGYVLO-UHFFFAOYSA-N 3-hydroxypropyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCCCO GNSFRPWPOGYVLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- CYUZOYPRAQASLN-UHFFFAOYSA-N 3-prop-2-enoyloxypropanoic acid Chemical compound OC(=O)CCOC(=O)C=C CYUZOYPRAQASLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- NDWUBGAGUCISDV-UHFFFAOYSA-N 4-hydroxybutyl prop-2-enoate Chemical compound OCCCCOC(=O)C=C NDWUBGAGUCISDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- LVHBHZANLOWSRM-UHFFFAOYSA-N methylenebutanedioic acid Natural products OC(=O)CC(=C)C(O)=O LVHBHZANLOWSRM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- IEVADDDOVGMCSI-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxybutyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CCC(O)COC(=O)C(C)=C IEVADDDOVGMCSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- NJRHMGPRPPEGQL-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxybutyl prop-2-enoate Chemical compound CCC(O)COC(=O)C=C NJRHMGPRPPEGQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- GWZMWHWAWHPNHN-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxypropyl prop-2-enoate Chemical compound CC(O)COC(=O)C=C GWZMWHWAWHPNHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- SBWOBTUYQXLKSS-UHFFFAOYSA-N 3-(2-methylprop-2-enoyloxy)propanoic acid Chemical compound CC(=C)C(=O)OCCC(O)=O SBWOBTUYQXLKSS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- QZPSOSOOLFHYRR-UHFFFAOYSA-N 3-hydroxypropyl prop-2-enoate Chemical compound OCCCOC(=O)C=C QZPSOSOOLFHYRR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- HNEGQIOMVPPMNR-IHWYPQMZSA-N citraconic acid Chemical compound OC(=O)C(/C)=C\C(O)=O HNEGQIOMVPPMNR-IHWYPQMZSA-N 0.000 claims description 3
- VHSHLMUCYSAUQU-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxypropyl methacrylate Chemical compound CC(O)COC(=O)C(C)=C VHSHLMUCYSAUQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000008719 thickening Effects 0.000 abstract description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 159
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 158
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 105
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 95
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 82
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 53
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 49
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 44
- 239000002174 Styrene-butadiene Substances 0.000 description 41
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical class [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 41
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 36
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 35
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 33
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 29
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 28
- VOZRXNHHFUQHIL-UHFFFAOYSA-N glycidyl methacrylate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCC1CO1 VOZRXNHHFUQHIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- 239000005457 ice water Substances 0.000 description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 description 27
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 26
- 102100026735 Coagulation factor VIII Human genes 0.000 description 25
- 101000911390 Homo sapiens Coagulation factor VIII Proteins 0.000 description 25
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 25
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 23
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 22
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 22
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 21
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 21
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 21
- 229940105329 carboxymethylcellulose Drugs 0.000 description 21
- 239000010408 film Substances 0.000 description 21
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 19
- 229910001870 ammonium persulfate Inorganic materials 0.000 description 18
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 16
- RPACBEVZENYWOL-XFULWGLBSA-M sodium;(2r)-2-[6-(4-chlorophenoxy)hexyl]oxirane-2-carboxylate Chemical compound [Na+].C=1C=C(Cl)C=CC=1OCCCCCC[C@]1(C(=O)[O-])CO1 RPACBEVZENYWOL-XFULWGLBSA-M 0.000 description 16
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 15
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 13
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 13
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 description 13
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 13
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 9
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 7
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 7
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 7
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 7
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- -1 into a sheet shape Substances 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 6
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 241000984084 Helianthemum nummularium subsp. grandiflorum Species 0.000 description 5
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Natural products N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 5
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 5
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 4
- 239000002388 carbon-based active material Substances 0.000 description 4
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 4
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 4
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 4
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 4
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 4
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 3
- 239000004373 Pullulan Substances 0.000 description 3
- 229920001218 Pullulan Polymers 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000003480 eluent Substances 0.000 description 3
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 3
- 235000019423 pullulan Nutrition 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 3
- VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxol-2-one Chemical compound O=C1OC=CO1 VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound FC1COC(=O)O1 SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VZCYOOQTPOCHFL-OWOJBTEDSA-N Fumaric acid Chemical compound OC(=O)\C=C\C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-OWOJBTEDSA-N 0.000 description 2
- BAPJBEWLBFYGME-UHFFFAOYSA-N Methyl acrylate Chemical compound COC(=O)C=C BAPJBEWLBFYGME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001128 Sn alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 2
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N acetic acid;2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanal;sodium Chemical compound [Na].CC(O)=O.OCC(O)C(O)C(O)C(O)C=O DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001252 acrylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 2
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001733 carboxylic acid esters Chemical class 0.000 description 2
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000002482 conductive additive Substances 0.000 description 2
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 2
- BGTOWKSIORTVQH-UHFFFAOYSA-N cyclopentanone Chemical compound O=C1CCCC1 BGTOWKSIORTVQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 2
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 2
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 2
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004692 metal hydroxides Chemical class 0.000 description 2
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007719 peel strength test Methods 0.000 description 2
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 2
- 229920001495 poly(sodium acrylate) polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 2
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004317 sodium nitrate Substances 0.000 description 2
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 description 2
- NNMHYFLPFNGQFZ-UHFFFAOYSA-M sodium polyacrylate Chemical compound [Na+].[O-]C(=O)C=C NNMHYFLPFNGQFZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- NJVOHKFLBKQLIZ-UHFFFAOYSA-N (2-ethenylphenyl) prop-2-enoate Chemical compound C=CC(=O)OC1=CC=CC=C1C=C NJVOHKFLBKQLIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002818 (Hydroxyethyl)methacrylate Polymers 0.000 description 1
- ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 1,2-butylene carbonate Chemical compound CCC1COC(=O)O1 ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxolane Chemical compound C1COCO1 WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WKFQMDFSDQFAIC-UHFFFAOYSA-N 2,4-dimethylthiolane 1,1-dioxide Chemical compound CC1CC(C)S(=O)(=O)C1 WKFQMDFSDQFAIC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GOXQRTZXKQZDDN-UHFFFAOYSA-N 2-Ethylhexyl acrylate Chemical compound CCCCC(CC)COC(=O)C=C GOXQRTZXKQZDDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 2-methyltetrahydrofuran Chemical compound CC1CCCO1 JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VWIIJDNADIEEDB-UHFFFAOYSA-N 3-methyl-1,3-oxazolidin-2-one Chemical compound CN1CCOC1=O VWIIJDNADIEEDB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CMJLMPKFQPJDKP-UHFFFAOYSA-N 3-methylthiolane 1,1-dioxide Chemical compound CC1CCS(=O)(=O)C1 CMJLMPKFQPJDKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003026 Acene Polymers 0.000 description 1
- 229920002799 BoPET Polymers 0.000 description 1
- GAWIXWVDTYZWAW-UHFFFAOYSA-N C[CH]O Chemical group C[CH]O GAWIXWVDTYZWAW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical group F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910015015 LiAsF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013684 LiClO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910011396 LiCoxNiyMnzO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013275 LiMPO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015643 LiMn 2 O 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910014689 LiMnO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001290 LiPF6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012424 LiSO 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910016003 MoS3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910016040 MoV2O8 Inorganic materials 0.000 description 1
- CNCOEDDPFOAUMB-UHFFFAOYSA-N N-Methylolacrylamide Chemical compound OCNC(=O)C=C CNCOEDDPFOAUMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 239000004962 Polyamide-imide Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910003092 TiS2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000010724 Wisteria floribunda Nutrition 0.000 description 1
- KLARSDUHONHPRF-UHFFFAOYSA-N [Li].[Mn] Chemical compound [Li].[Mn] KLARSDUHONHPRF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N acetic acid trimethyl ester Natural products COC(C)=O KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 229920006243 acrylic copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000007605 air drying Methods 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- GCTPMLUUWLLESL-UHFFFAOYSA-N benzyl prop-2-enoate Chemical compound C=CC(=O)OCC1=CC=CC=C1 GCTPMLUUWLLESL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CTZGGNZWFSDEGK-UHFFFAOYSA-N butyl ethyl carbonate Chemical compound [CH2]COC(=O)OCCCC CTZGGNZWFSDEGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- FWBMVXOCTXTBAD-UHFFFAOYSA-N butyl methyl carbonate Chemical compound CCCCOC(=O)OC FWBMVXOCTXTBAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000009831 deintercalation Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N dilithium;dioxido(dioxo)manganese Chemical compound [Li+].[Li+].[O-][Mn]([O-])(=O)=O QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 1
- VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N dipropyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OCCC VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007606 doctor blade method Methods 0.000 description 1
- GVGUFUZHNYFZLC-UHFFFAOYSA-N dodecyl benzenesulfonate;sodium Chemical compound [Na].CCCCCCCCCCCCOS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1 GVGUFUZHNYFZLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011267 electrode slurry Substances 0.000 description 1
- 238000007610 electrostatic coating method Methods 0.000 description 1
- 230000001804 emulsifying effect Effects 0.000 description 1
- 238000007720 emulsion polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007572 expansion measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000001530 fumaric acid Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 238000007756 gravure coating Methods 0.000 description 1
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 1
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003273 ketjen black Substances 0.000 description 1
- 239000005001 laminate film Substances 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000625 lithium cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- DMEJJWCBIYKVSB-UHFFFAOYSA-N lithium vanadium Chemical compound [Li].[V] DMEJJWCBIYKVSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N lithium;oxido(oxo)cobalt Chemical compound [Li+].[O-][Co]=O BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VROAXDSNYPAOBJ-UHFFFAOYSA-N lithium;oxido(oxo)nickel Chemical compound [Li+].[O-][Ni]=O VROAXDSNYPAOBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052976 metal sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- KKQAVHGECIBFRQ-UHFFFAOYSA-N methyl propyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OC KKQAVHGECIBFRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- XONPDZSGENTBNJ-UHFFFAOYSA-N molecular hydrogen;sodium Chemical compound [Na].[H][H] XONPDZSGENTBNJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052961 molybdenite Inorganic materials 0.000 description 1
- CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N molybdenum disulfide Chemical compound S=[Mo]=S CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052982 molybdenum disulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- TVWWSIKTCILRBF-UHFFFAOYSA-N molybdenum trisulfide Chemical compound S=[Mo](=S)=S TVWWSIKTCILRBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GKTNLYAAZKKMTQ-UHFFFAOYSA-N n-[bis(dimethylamino)phosphinimyl]-n-methylmethanamine Chemical compound CN(C)P(=N)(N(C)C)N(C)C GKTNLYAAZKKMTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 239000005486 organic electrolyte Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008363 phosphate buffer Substances 0.000 description 1
- 229920002755 poly(epichlorohydrin) Polymers 0.000 description 1
- 229920001197 polyacetylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 1
- 229920002312 polyamide-imide Polymers 0.000 description 1
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 239000003505 polymerization initiator Substances 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000128 polypyrrole Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 229920000123 polythiophene Polymers 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- FOWDZVNRQHPXDO-UHFFFAOYSA-N propyl hydrogen carbonate Chemical compound CCCOC(O)=O FOWDZVNRQHPXDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000518 rheometry Methods 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 239000011856 silicon-based particle Substances 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229940080264 sodium dodecylbenzenesulfonate Drugs 0.000 description 1
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 229910021384 soft carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N sulfolane Chemical compound O=S1(=O)CCCC1 HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002522 swelling effect Effects 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- GRUMUEUJTSXQOI-UHFFFAOYSA-N vanadium dioxide Chemical compound O=[V]=O GRUMUEUJTSXQOI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003169 water-soluble polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
[1]水酸基含有モノマー(a)及び酸基含有モノマー(b)を必須成分とする共重合体を含む水溶性樹脂(X)と、水系ラテックス樹脂(Y)と、を含む負極バインダー組成物であって、水系GPC測定装置を用いて測定したときの前記共重合体の重量平均分子量が700,000以上であり、且つ前記共重合体の乾燥フィルムを45℃のカーボネート系混合溶剤(EC(エチレンカーボネート)/DEC(ジエチレンカーボネート)=50/50(wt))に72時間浸漬させた後の膨潤率が0~10重量%である負極バインダー組成物。
[2] 前記水酸基含有モノマー(a)が、2-ヒドロキシエチルアクリレート、2-ヒドロキシプロピルアクリレート、3-ヒドロキシプロピルアクリレート、2-ヒドロキシブチルアクリレート、4-ヒドロキシブチルアクリレート、2-ヒドロキシエチルメタクリレート、2-ヒドロキシプロピルメタクリレート、3-ヒドロキシプロピルメタクリレート、2-ヒドロキシブチルメタクリレート、及び4-ヒドロキシブチルメタクリレートからなる群のうちいずれか1種以上である[1]に記載の負極バインダー組成物。
[3] 前記酸基含有モノマー(b)が、塩基性組成物若しくは軽金属塩で中和されたものである[1]又は[2]に記載の負極バインダー組成物。
[4] 前記酸基含有モノマー(b)が、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、モノメチルマレイン酸、2-カルボキシエチルアクリレート、2-カルボキシエチルメタクリレート、マレイン酸、及びイタコン酸からなる群のうちいずれか1種以上である[1]~[3]のいずれか1つに記載の負極バインダー組成物。
[5] 前記水溶性樹脂(X)が、更にアクリルアミド、メタクリルアミド、N-メチルアクリルアミド、N,N-ジメチルアクリルアミド、及びN-ヒドロキシメチルアクリルアミドからなる群のうちいずれか1種以上を含む[1]~[4]のいずれか1つに記載の負極バインダー組成物。
[6] 前記水溶性樹脂(X)全量に対する、前記水酸基含有モノマー(a)と前記酸基含有モノマー(b)由来の樹脂成分の合計含有量が5~80重量%である[1]~[5]のいずれか1つに記載の負極バインダー組成物。
[7] 前記のアクリルアミド、メタクリルアミド、N-メチルアクリルアミド、N,N-ジメチルアクリルアミド、及びN-ヒドロキシメチルアクリルアミドからなる群のうちいずれか1種以上の含有量が0~80重量%である[1]~[6]のいずれか1つに記載の負極バインダー組成物。
[8] 前記水系ラテックス樹脂(Y)が、SBR、スチレンアクリレート共重合体、及びアクリレート共重合体のうちいずれか1種以上である[1]~[7]のいずれか1つに記載の負極バインダー組成物。
[9] 前記スチレンアクリレート共重合体が、ブチルアクリレートである[8]に記載の負極バインダー組成物。
[10] 前記スチレンアクリレート共重合体全量における、スチレン単量体由来の構成単位の含有量が40~60重量%、且つブチルアクリレート単量体由来の構成単位の含有量が20~40重量%である[9]に記載の負極バインダー組成物。
[11] [1]~[10]のいずれか1つに記載の負極バインダー組成物を成分として含む負極。
[12] 水溶性樹脂(X)由来の成分と、水系ラテックス樹脂(Y)由来の成分の合計含有量が、1.5重量%以上5.5重量%以下である[11]に記載の負極。
[13] 黒鉛質主体の材料を主活物質として含み、更に負極の体積密度が1.4g/cm3以上である[11]又は[12]に記載の負極。
[14] 合剤層の厚みが80μm以上である[11]~[13]のいずれか1つに記載の負極。
[15] 黒鉛質主体の材料とシリコンを含有する材料の少なくとも2種以上の混合活物質を含む[11]~[14]のいずれか1つに記載の負極。
[16] [11]~[15]のいずれか1つに記載の負極から構成される二次電池。
[17] 少なくとも活物質と前記水溶性樹脂(X)から成る水系スラリーを固練りする工程と、その後に固形分濃度を下げて前記水系ラテックス樹脂(Y)を混合する工程を有する[1]~[10]のいずれか1つに記載の負極バインダー組成物の製造方法。
本発明の負極バインダー組成物は、水酸基含有モノマー(a)及び酸基含有モノマー(b)を必須成分とする共重合体を含む水溶性樹脂(X)と、水系ラテックス樹脂(Y)と、を含む負極バインダー組成物であって、水系GPC測定装置を用いて測定したときの前記共重合体の重量平均分子量が700,000以上であり、且つ前記共重合体の乾燥フィルムを45℃のカーボネート系混合溶剤(EC(エチレンカーボネート)/DEC(ジエチレンカーボネート)=50/50(wt))に72時間浸漬させた後の膨潤率が0~10重量%である
上記共重合体における水酸基含有モノマー(a)としては、例えば2-ヒドロキシエチルアクリレート、2-ヒドロキシプロピルアクリレート、3-ヒドロキシプロピルアクリレート、2-ヒドロキシブチルアクリレート、4-ヒドロキシブチルアクリレート、2-ヒドロキシエチルメタクリレート、2-ヒドロキシプロピルメタクリレート、3-ヒドロキシプロピルメタクリレート、2-ヒドロキシブチルメタクリレート、4-ヒドロキシブチルメタクリレートが挙げられる。なかでも水酸基含有モノマー(a)としては、ヒドロキシエチルアクリレート(特に2-ヒドロキシエチルアクリレート)が好ましい。共重合体を構成するモノマー全量に対する水酸基含有モノマー(a)の含有量は、例えば20~80重量%、好ましくは30~70重量%である。水酸基含有モノマー(a)の含有量が上記範囲であると、スラリー安定性および被膜としたときの高温での耐電解質膨潤性がともに良好となる傾向がある。
次に、水系ラテックス樹脂(Y)としては、スチレン‐ブタジエン共重合体(SBR)、スチレンアクリレート共重合体、及びアクリレート共重合体のうちいずれか1種以上を含むことが好ましい。水系ラテックス樹脂(Y)としては、なかでもスチレンアクリレート共重合体がより好ましい。スチレンアクリレート共重合体に用いられるこれらアクリレートとしては、例えばメチルアクリレート、メチルメタクリレート、ブチルアクリレート、2-エチルヘキシルアクリレート、アクリルアミド、アクリロニトリル、グリシジルメタクリレート等が挙げられ、アクリル酸やメタクリル酸等も必要に応じて用いることが出来る。スチレンアクリレート共重合体に用いられるアクリレートとしては、なかでもブチルアクリレートが好ましい。
本発明の負極バインダー組成物は、バインダー(結合剤)成分として、上記以外に従来から使用されている成分(「その他バインダー成分」と称する)を、本発明の効果を損なわない範囲で含んでいても良い。その他バインダー成分としては、エチレン性不飽和カルボン酸エステル(例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロニトリル、およびヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等)、およびエチレン性不飽和カルボン酸(例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、フマル酸、マレイン酸等)からなる(メタ)アクリル共重合体;ポリ弗化ビニリデン、ポリエチレンオキサイド、ポリエピクロヒドリン、ポリホスファゼン、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリアミドイミド、カルボキシメチルセルロース(CMC)などの高分子化合物が挙げられる。本発明の負極バインダー組成物は、上記の高分子化合物を溶解させるためにN-メチル-2-ピロリドン(NMP)などの有機溶剤を含んでいてもよい。
本発明の負極バインダー組成物を製造する方法の一例を以下説明する。本発明の負極バインダー組成物の製造方法は、少なくとも活物質と水溶性樹脂(X)から成る水系スラリーを固練りする工程と、その後に固形分濃度を下げて水系ラテックス樹脂(Y)を混合する工程を有することが好ましい。
本発明の負極は、上記負極バインダー組成物を成分として含む。本発明の負極は、水溶性樹脂(X)由来の成分と、水系ラテックス樹脂(Y)由来の成分の合計含有量が、好ましくは1.5重量%以上5.5重量%以下、より好ましくは2.0重量%以上5.0重量%以下である。また、本発明の負極は、黒鉛質主体の材料を主活物質として含み、更に負極の体積密度が1.4g/cm3以上であることが好ましい。また、黒鉛質主体の材料とシリコンを含有する材料の少なくとも2種以上の混合活物質を含むことが好ましい。さらに本発明の負極は、合剤層の厚みが80μm以上であることが好ましい。
本発明の二次電池は、上記本発明の負極から構成される。本発明の二次電池は、例えば、湿式電解質二次電池に用いる場合、正極と、本発明の負極とを、セパレータを介して対向して配置し、電解液を注入することにより構成することができる。
合成例1、合成例4、及び合成例5は、水酸基含有モノマー(a)及び酸基含有モノマー(b)を必須成分とする共重合を含む水溶性樹脂(X)の合成法である。また、合成例6~15は、水溶性樹脂(X)がさらにその他のモノマー(c)を含む場合の合成法である。合成例2は、比較例に用いる水溶性樹脂(X)として、分子量が70万以下の水溶性樹脂(X)の合成法である。合成例16は、本発明の水溶性樹脂(X)から酸基含有モノマー(b)を除いた水溶性樹脂(X)の合成法である。合成例17は、本発明の水溶性樹脂(X)から水酸基含有モノマー(a)を除いた水溶性樹脂(X)の合成法である。また、合成例18~20はスチレンアクリレート共重合体から成る水系ラテックス樹脂(Y)の合成法、及び合成例21はアクリレート共重合体から成る水系ラテックス樹脂(Y)の合成法である。
水系GPC測定は、HPLC装置としてShimadzu/L20システムを用い、カラムはShodex OHpak SB-806MHQ(8.0mmI.D. ×300mmL.×2本)を使用した。溶離液は0.2mol/L硝酸ナトリウム水溶液を用い、試料を0.5%となるよう溶解し、φ0.45フィルターでろ過した後に測定した。試料を50μL投入し0.70mL/minの流量で流しながらRI検出器を用いて重量平均分子量を決定した。標準物質は、昭和電工製STANDARD P-82(Pullulan)を使用して検量線を作成した。
〔合成例1〕
攪拌機、温度計および冷却器、窒素ブロー装置を取り付けた1.0Lの反応容器中に、イオン交換水500.0重量部を仕込み、3時間のN2ブロー後に75℃まで加熱した。これにアクリル酸40.0重量部、ヒドロキシエチルアクリレート60.0重量部、過硫酸アンモニウム0.367重量部(モノマー全モル数に対して1500ppm)、イオン交換水50.0重量部の混合物を3時間かけて滴下投入し、重合反応を行った。滴下終了後同温度で2時間保った後、冷却を行った。温度40℃以下にて5mol/L水酸化ナトリウム水溶液と蒸留水加えて、pHを6.8~7.2の範囲、不揮発分を14.8重量%~15.2重量%の範囲に調整を行った。これにより得られた共重合体は、不揮発分14.8重量%、pH6.8、粘度3080mPa・s、水系GPCで測定した重量平均分子量850,000であった。
得られた共重合体溶液をPETフィルム上に塗布後、室温で3日間放置して乾燥させ、共重合体の被膜を形成した。これを剥離後1.0cm×1.0cmの正方形に切断したのち、80℃の送風乾燥機で1時間、更に110℃の真空乾燥機で10時間乾燥させた。得られた被膜の厚みは100から150μmであった。この被膜の重量を測定後、カーボネート系混合溶媒(EC(エチレンカーボネート)/DEC(ジエチレンカーボネート)=50/50(wt))に45℃、72時間浸漬したのち、再度被膜の重量を測定した。下記式(1)より算出したカーボネート混合溶剤に対する膨潤度は5.3%であった。
{(浸漬後の被膜重量-浸漬前の被膜重量)/(浸漬前の被膜重量)}×100 式(1)
3時間のN2ブロー行わなかった以外は、全て合成例1と同様にして重合反応を行った。これにより得られた共重合体は、不揮発分15.0重量%、pH6.8、粘度1380mPa・s、水系GPCで測定した重量平均分子量480,000であった。また、カーボネート混合溶媒に対する膨潤度は5.3%であった。
アクリル酸20.0重量部、ヒドロキシエチルアクリレート80.0重量部、過硫酸アンモニウム0.340重量部(モノマー全モル数に対して1500ppm)を用いた以外は、全て合成例1と同様にして重合反応を行った。これにより得られた共重合体は、不揮発分14.9重量%、pH7.0、粘度2800mPa・s、水系GPCで測定した重量平均分子量750,000であった。また、カーボネート混合溶媒に対する膨潤度は26.9%であった。
ヒドロキシエチルアクリレート60.0重量部の代わりに4-ヒドロキシブチルアクリレート60.0重量部、過硫酸アンモニウム0.332重量部(モノマー全モル数に対して1500ppm)を用いた以外は、全て合成例1と同様にして重合反応を行った。これにより得られた共重合体は、不揮発分15.1重量%、pH6.9、粘度3000mPa・s、水系GPCで測定した重量平均分子量800,000であった。また、カーボネート混合溶媒に対する膨潤度は6.2%であった。
アクリル酸40.0重量部の代わりに2-カルボキシエチルアクリレート40.0重量部、過硫酸アンモニウム0.272重量部(モノマー全モル数に対して1500ppm)を用いた以外は、全て合成例1と同様にして重合反応を行った。これにより得られた共重合体は、不揮発分14.9重量%、pH6.9、粘度3000mPa・s、水系GPCで測定した重量平均分子量840,000であった。また、カーボネート混合溶媒に対する膨潤度は5.5%であった。
5mol/L水酸化ナトリウム水溶液を加えてpH調整を行わなかった以外は、全て合成例1と同様にして行った。不揮発分15.0重量%、pH3.8、粘度2050mPa・s、水系GPCで測定した重量平均分子量830,000であった。また、カーボネート混合溶媒に対する膨潤度は5.8%であった。
攪拌機、温度計および冷却器、窒素ブローを取り付けた1.0Lの反応容器中に、イオン交換水500.0重量部、を仕込み、3時間のN2ブロー後に75℃まで加熱した。これにアクリル酸30.0重量部、ヒドロキシエチルアクリレート60.0重量部、アクリルアマイド10.0重量部、過硫酸アンモニウム0.443重量部(モノマー全モル数に対して1500ppm)、イオン交換水の50.0重量部の混合物を3時間かけて滴下投入し、重合反応を行った。滴下終了後同温度で2時間保った後、冷却を行った。温度40℃以下にて5mol/L水酸化ナトリウム水溶液と蒸留水加えて、pHを6.8~7.2の範囲、不揮発分を14.8重量%~15.2重量%の範囲に調整を行った。得られた共重合体は、不揮発分15.0重量%、pH7.1、粘度3100mPa・s、水系GPCで測定した重量平均分子量730,000であった。また、カーボネート混合溶媒に対する膨潤度は4.2%であった。
アクリル酸20.0重量部、ヒドロキシエチルアクリレート20.0重量部、アクリルアマイドの60.0重量部、過硫酸アンモニウム0.405重量部(モノマー全モル数に対して1500ppm)、5mol/L水酸化ナトリウム水溶液の代わりに25%アンモニア水を用いた以外は全て合成例7と同様にして重合反応を行った。得られた共重合体は、不揮発分15.0重量%、pH7.0、粘度12500mPa・s、水系GPCで測定した重量平均分子量780,000であった。また、カーボネート混合溶媒に対する膨潤度は4.5%であった。
アクリル酸20.0重量部、ヒドロキシエチルアクリレート20.0重量部、アクリルアマイド60.0重量部、過硫酸アンモニウム0.405重量部(モノマー全モル数に対して1500ppm)を用いた以外は全て合成例7と同様にして重合反応を行った。得られた共重合体は、不揮発分15.0重量%、pH7.0、粘度13700mPa・s、水系GPCで測定した重量平均分子量780,000であった。また、カーボネート混合溶媒に対する膨潤度は6.0%であった。
アクリル酸20.0重量部、ヒドロキシエチルアクリレート20.0重量部、アクリルアマイド60.0重量部、過硫酸アンモニウム0.405重量部(モノマー全モル数に対して1500ppm)、5mol/L水酸化ナトリウム水溶液の代わりに5mol/L水酸化リチウム水溶液を用いた以外は全て合成例7と同様にして重合反応を行った。得られた共重合体は、不揮発分15.0重量%、pH7.0、粘度13200mPa・s、水系GPCで測定した重量平均分子量780,000であった。また、カーボネート混合溶媒に対する膨潤度は5.3%であった。
アクリル酸20.0重量部、ヒドロキシエチルアクリレートの20.0重量部、アクリルアマイド60.0重量部の代わりにヒドロキシメチルアクリルアミド、過硫酸アンモニウム0.357重量部(モノマー全モル数に対して1500ppm)、5mol/L水酸化ナトリウム水溶液の代わりに25%アンモニア水を用いた以外は全て合成例7と同様にして重合反応を行った。得られた共重合体は、不揮発分15.0重量%、pH7.0、粘度17100mPa・s、水系GPCで測定した重量平均分子量830,000であった。また、カーボネート混合溶媒に対する膨潤度は4.6%であった。
アクリル酸10.0重量部、ヒドロキシエチルアクリレート10.0重量部、アクリルアマイド80.0重量部、過硫酸アンモニウム0.438重量部(モノマー全モル数に対して1500ppm)、5mol/L水酸化ナトリウム水溶液の代わりに25%アンモニア水を用いた以外は全て合成例7と同様にして重合反応を行った。得られた共重合体は、不揮発分14.9重量%、pH7.0、粘度15200mPa・s、水系GPCで測定した重量平均分子量860,000であった。また、カーボネート混合溶媒に対する膨潤度は6.2%であった。
アクリル酸35.0重量部、ヒドロキシエチルアクリレート35.0重量部、アクリルアマイド30.0重量部、過硫酸アンモニウム0.414重量部(モノマー全モル数に対して1500ppm)、5mol/L水酸化ナトリウム水溶液の代わりに25%アンモニア水を用いた以外は全て合成例7と同様にして重合反応を行った。得られた共重合体は、不揮発分15.0重量%、pH7.0、粘度13300mPa・s、水系GPCで測定した重量平均分子量840,000であった。また、カーボネート混合溶媒に対する膨潤度は6.0%であった。
アクリル酸20.0重量部、ヒドロキシエチルアクリレート40.0重量部、アクリルアマイド40.0重量部、過硫酸アンモニウム0.442重量部(モノマー全モル数に対して1500ppm)、5mol/L水酸化ナトリウム水溶液の代わりに25%アンモニア水を用いた以外は全て合成例7と同様にして重合反応を行った。滴下終了後同温度で2時間保った後、冷却を行った。温度40℃以下にてアンモニア水溶液を加えてph調整を行った。得られた共重合体は、不揮発分15.1重量%、pH7.0、粘度14500mPa・s、水系GPCで測定した重量平均分子量830,000であった。また、カーボネート混合溶媒に対する膨潤度は5.8%であった。
アクリル酸30.0重量部、ヒドロキシエチルアクリレート20.0重量部、アクリルアマイド50.0重量部、過硫酸アンモニウム0.424重量部(モノマー全モル数に対して1500ppm)、5mol/L水酸化ナトリウム水溶液の代わりに25%アンモニア水を用いた以外は全て合成例7と同様にして重合反応を行った。滴下終了後同温度で2時間保った後、冷却を行った。温度40℃以下にてアンモニア水溶液を加えてph調整を行った。得られた共重合体は、不揮発分15.1重量%、pH7.0、粘度13000mPa・s、水系GPCで測定した重量平均分子量840,000であった。また、カーボネート混合溶媒に対する膨潤度は5.3%であった。
攪拌機、温度計および冷却器、窒素ブローを取り付けた1.0Lの反応容器中に、イオン交換水500.0重量部、を仕込み、3時間のN2ブロー後に75℃まで加熱した。これにヒドロキシエチルアクリレート70.0重量部、アクリルアマイド30.0重量部、過硫酸アンモニウム0.351重量部(モノマー全モル数に対して1500ppm)、イオン交換水の50.0重量部の混合物を3時間かけて滴下投入し、重合反応を行った。滴下終了後同温度で2時間保った後、冷却を行った。得られた共重合体は、不揮発分15.0重量%、pH7.0、粘度4300mPa・s、水系GPCで測定した重量平均分子量750,000であった。また、カーボネート混合溶媒に対する膨潤度は17.5%であった。
攪拌機、温度計および冷却器、窒素ブローを取り付けた1.0Lの反応容器中に、イオン交換水500.0重量部、を仕込み、3時間のN2ブロー後に75℃まで加熱した。これにヒドロキシエチルアクリレート70.0重量部、アクリルアマイド30.0重量部、過硫酸アンモニウム0.351重量部(モノマー全モル数に対して1500ppm)、イオン交換水の50.0重量部の混合物を3時間かけて滴下投入し、重合反応を行った。滴下終了後同温度で2時間保った後、冷却を行った。温度40℃以下にて5mol/L水酸化ナトリウム水溶液と蒸留水加えて、pHを6.8~7.2の範囲、不揮発分を14.8重量%~15.2重量%の範囲に調整を行った。得られた共重合体は、不揮発分15.0重量%、pH7.0、粘度8900mPa・s、水系GPCで測定した重量平均分子820,000であった。また、カーボネート混合溶媒に対する膨潤度は5.1%であった。
〔合成例18〕
攪拌機、温度計、冷却器、および窒素ブロー装置を取り付けた2Lの反応容器中に、イオン交換水を450質量部仕込み、3時間のN2ブロー後に80℃まで加熱した。これにスチレン272.5質量部、n-ブチルアクリレート150質量部、ヒドロキシエチルメタクリレート40質量部、メタクリル酸25質量部、アクリルアミド10質量部、グルシジルメタクリレート2.5重量部、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ10質量部、過硫酸アンモニウム1.25質量部、及びイオン交換水120質量部をホモジナイザーで乳化した乳化液を3時間かけて滴下し、乳化重合を行なった。2時間80℃で攪拌後40℃以下に冷却し、アンモニア水にてpHを6-7、イオン交換水にて不揮発分を39-41%に調整をした。得られた水系ラテックス樹脂は不揮発分39.6%、粘度28mPa・s、pH6.9であった。
スチレン172.5重量部、n-ブチルアクリレート250質量部を用いた以外は、全て合成例14と同様にして重合反応を行った。40℃以下に冷却し、アンモニア水にてpHを6-7、イオン交換水にて不揮発分を39-41%に調整をした。得られたポリマーエマルジョンは不揮発分40.5%、粘度31mPa・s、pH7.0であった。
スチレン222.5重量部、n-ブチルアクリレート220質量部を用いた以外は、全て合成例14と同様にして重合反応を行った。40℃以下に冷却し、アンモニア水にてpHを6-7、イオン交換水にて不揮発分を39-41%に調整をした。得られたポリマーエマルジョンは不揮発分40.0%、粘度27mPa・s、pH7.0であった。
スチレンの代わりにベンジルアクリレート272.5重量部を用いた以外は、全て合成例14と同様にして重合反応を行った。40℃以下に冷却し、アンモニア水にてpHを6-7、イオン交換水にて不揮発分を39-41%に調整をした。得られたポリマーエマルジョンは不揮発分40.0%、粘度34mPa・s、pH7.0であった。
〔スラリー作製例1〕
人造黒鉛(初回充電容量390mAh/g、初回放電容量350mAh/g)96.0重量部、アセチレンブラック1.0重量部、を秤取り、自転・公転ミキサー(Thinky社製ARE-310)にて、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で、30秒攪拌した。上記合成例1に示すバインダー組成物(HEA/AA=60/40,Na塩,重量平均分子量850000,不揮発分濃度14.8%)を蒸留水で希釈し、不揮発分濃度4.0%に調整した水溶液を、27.0重量部(固形分換算重量で1.08重量部)、蒸留水25.0重量部を加え、全体がペースト状になるまで混ぜ合わせた。次いで自転・公転ミキサー(Thinky社製ARE-310)にて、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で、2分間攪拌し、攪拌により発熱したので氷水で室温まで冷却した。再度、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で、2分間攪拌後、氷水で室温まで冷却した。先に不揮発分濃度4%に調製した上記合成例1に示すバインダー組成物の水溶液を、10.5重量部(不揮発分換算重量0.42重量部)を加え、全体が均一になるまで混ぜ合わせたのち、自転・公転ミキサー(Thinky社製ARE-310)にて、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で、2分間攪拌し、氷水で室温に冷却した。蒸留水を7重量部と、スチレンブタジエン共重合体(SBR)(DIC社製 DS407H, 不揮発分濃度50.8%)を2.95重量部加え、再び自転・公転ミキサー(Thinky社製ARE-310)にて、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で、30秒間攪拌することで負極合剤スラリーを調製した。
SBRの代わりに、合成例18で合成した水系ラテックス樹脂(Y)(ST/BA/HEMA/MMA/AAM/GMA=54.5/30/8/5/2/0.5、不揮発分濃度40.2%)を3.73重量部、用いた以外は、全てスラリー作製例1と同様にして負極合剤スラリーを作製した。
合成例1の代わりに、合成例4で合成したバインダー組成物(HBA/AA=60/40,Na塩,重量平均分子量800000,不揮発分濃度15.1%)、SBRの代わりに、合成例18で合成した水系ラテックス樹脂(Y)(ST/BA/HEMA/MMA/AAM/GMA=54.5/30/8/5/2/0.5、不揮発分濃度40.2%)を3.73重量部、を用いた以外は、全てスラリー作製例1と同様にして負極合剤スラリーを作製した。
合成例1の代わりに、合成例5で合成したバインダー組成物(HBA/CEA=60/40,Na塩,重量平均分子量840000,不揮発分濃度14.9%)、SBRの代わりに、合成例18で合成した水系ラテックス樹脂(Y)(ST/BA/HEMA/MMA/AAM/GMA=54.5/30/8/5/2/0.5、不揮発分濃度40.2%)を3.73重量部、を用いた以外は、全てスラリー作製例1と同様にして負極合剤スラリーを作製した。
合成例1の代わりに、合成例7で合成したバインダー組成物(HEA/AA/AAM=60/30/10,Na塩,重量平均分子量730000,不揮発分濃度15.1%)、SBRの代わりに、合成例18で合成した水系ラテックス樹脂(Y)(ST/BA/HEMA/MMA/AAM/GMA=54.5/30/8/5/2/0.5、不揮発分濃度40.2%)を3.73重量部、を用いた以外は、全てスラリー作製例1と同様にして負極合剤スラリーを作製した。
合成例1の代わりに、合成例8で合成したバインダー組成物(HEA/AA/AAM=20/20/60,アンモニウム塩,重量平均分子量780000,不揮発分濃度15.0%)、SBRの代わりに、合成例18で合成した水系ラテックス樹脂(Y)(ST/BA/HEMA/MMA/AAM/GMA=54.5/30/8/5/2/0.5、不揮発分濃度40.2%)を3.73重量部、を用いた以外は、全てスラリー作製例1と同様にして負極合剤スラリーを作製した。
合成例1の代わりに、合成例11で合成したバインダー組成物(HEA/AA/HAAM=20/20/60,アンモニウム塩,重量平均分子量830000,不揮発分濃度15.0%)、SBRの代わりに、合成例18で合成した水系ラテックス樹脂(Y)(ST/BA/HEMA/MMA/AAM/GMA=54.5/30/8/5/2/0.5、不揮発分濃度40.2%)を3.73重量部、を用いた以外は、全てスラリー作製例1と同様にして負極合剤スラリーを作製した。
合成例1の代わりに、合成例12で合成したバインダー組成物(HEA/AA/AAM=10/10/80,アンモニウム塩,重量平均分子量860000,不揮発分濃度14.9%)、SBRの代わりに、合成例18で合成した水系ラテックス樹脂(Y)(ST/BA/HEMA/MMA/AAM/GMA=54.5/30/8/5/2/0.5、不揮発分濃度40.2%)を3.73重量部、を用いた以外は、全てスラリー作製例1と同様にして負極合剤スラリーを作製した。
合成例1の代わりに、合成例13で合成したバインダー組成物(HEA/AA/AAM=35/35/30,アンモニウム塩,重量平均分子量840000,不揮発分濃度15.0%)、SBRの代わりに、合成例18で合成した水系ラテックス樹脂(Y)(ST/BA/HEMA/MMA/AAM/GMA=54.5/30/8/5/2/0.5、不揮発分濃度40.2%)を3.73重量部、を用いた以外は、全てスラリー作製例1と同様にして負極合剤スラリーを作製した。
合成例1の代わりに、合成例14で合成したバインダー組成物(HEA/AA/AAM=20/40/40,アンモニウム塩,重量平均分子量830000,不揮発分濃度15.1%)、SBRの代わりに、合成例18で合成した水系ラテックス樹脂(Y)(ST/BA/HEMA/MMA/AAM/GMA=54.5/30/8/5/2/0.5、不揮発分濃度40.2%)を3.73重量部、を用いた以外は、全てスラリー作製例1と同様にして負極合剤スラリーを作製した。
合成例1の代わりに、合成例15で合成したバインダー組成物(HEA/AA/AAM=30/20/50,アンモニウム塩,重量平均分子量840000,不揮発分濃度15.1%)、SBRの代わりに、合成例18で合成した水系ラテックス樹脂(Y)(ST/BA/HEMA/MMA/AAM/GMA=54.5/30/8/5/2/0.5、不揮発分濃度40.2%)を3.73重量部、を用いた以外は、全てスラリー作製例1と同様にして負極合剤スラリーを作製した。
合成例1の代わりに、合成例8で合成したバインダー組成物(HEA/AA/AAM=20/20/60,アンモニウム塩,重量平均分子量780000,不揮発分濃度15.0%)、SBRの代わりに、合成例19で合成した水系ラテックス樹脂(Y)(ST/BA/HEMA/MMA/AAM/GMA=54.5/30/8/5/2/0.5、不揮発分濃度40.2%)を3.73重量部、用いた以外は、全てスラリー作製例1と同様にして負極合剤スラリーを作製した。
合成例1の代わりに、合成例8で合成したバインダー組成物(HEA/AA/AAM=20/20/60,アンモニウム塩,重量平均分子量780000,不揮発分濃度15.0%)、SBRの代わりに、合成例19で合成した水系ラテックス樹脂(Y)(ST/BA/HEMA/MMA/AAM/GMA=34.5/50/8/5/2/0.5、不揮発分濃度40.5%)を3.70重量部、用いた以外は、全てスラリー作製例1と同様にして負極合剤スラリーを作製した。
合成例1の代わりに、合成例8で合成したバインダー組成物(HEA/AA/AAM=20/20/60,アンモニウム塩,重量平均分子量780000,不揮発分濃度15.0%)、SBRの代わりに、合成例20で合成した水系ラテックス樹脂(Y)(BNA/BA/HEMA/MMA/AAM/GMA=34.5/50/8/5/2/0.5、不揮発分濃度40.0%)を3.75重量部、用いた以外は、全てスラリー作製例1と同様にして負極合剤スラリーを作製した。
合成例1の代わりに、合成例9で合成したバインダー組成物(HEA/AA/AAM=20/20/60,Li塩,重量平均分子量780000,不揮発分濃度15.0%)、SBRの代わりに、合成例18で合成した水系ラテックス樹脂(Y)(ST/BA/HEMA/MMA/AAM/GMA=54.5/30/8/5/2/0.5、不揮発分濃度40.2%)を3.73重量部、を用いた以外は、全てスラリー作製例1と同様にして負極合剤スラリーを作製した。
合成例1の代わりに、合成例10で合成したバインダー組成物(HEA/AA/AAM=20/20/60,Na塩,重量平均分子量780000,不揮発分濃度15.0%)、SBRの代わりに、合成例18で合成した水系ラテックス樹脂(Y)(ST/BA/HEMA/MMA/AAM/GMA=54.5/30/8/5/2/0.5、不揮発分濃度40.2%)を3.73重量部、を用いた以外は、全てスラリー作製例1と同様にして負極合剤スラリーを作製した。
人造黒鉛(初回充電容量390mAh/g、初回放電容量350mAh/g)95.0重量部、アセチレンブラック1.0重量部、を秤取り、自転・公転ミキサー(Thinky社製ARE-310)にて、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で、30秒攪拌した。上記合成例8で合成したバインダー組成物(HEA/AA/AAM=20/20/60,アンモニウム塩,重量平均分子量780000,不揮発分濃度15.0%)を蒸留水で希釈し、不揮発分濃度4.0%に調整した水溶液を、39.5重量部(固形分換算重量で1.58重量部)、蒸留水12.5重量部を加え、全体がペースト状になるまで混ぜ合わせた。次いで自転・公転ミキサー(Thinky社製ARE-310)にて、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で、2分間攪拌し、攪拌により発熱したので氷水で室温まで冷却した。再度、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で、2分間攪拌後、氷水で室温まで冷却した。先に不揮発分濃度4%に調製した上記合成例8に示すバインダー組成物の水溶液を、10.5重量部(不揮発分換算重量0.42重量部)を加え、全体が均一になるまで混ぜ合わせたのち、自転・公転ミキサー(Thinky社製ARE-310)にて、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で、2分間攪拌し、氷水で室温に冷却した。蒸留水を6重量部と、合成例18で合成した水系ラテックス樹脂(Y)(ST/BA/HEMA/MMA/AAM/GMA=54.5/30/8/5/2/0.5、不揮発分濃度40.2%)を4.98重量部加え、再び自転・公転ミキサー(Thinky社製ARE-310)にて、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で、30秒間攪拌することで負極合剤スラリーを調製した。
人造黒鉛(初回充電容量390mAh/g、初回放電容量350mAh/g)96.0重量部、アセチレンブラック1.0重量部、を秤取り、自転・公転ミキサー(Thinky社製ARE-310)にて、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で、30秒攪拌した。上記合成例8で合成したバインダー組成物(HEA/AA/AAM=20/20/60,アンモニウム塩,重量平均分子量780000,不揮発分濃度15.0%)を蒸留水で希釈し、不揮発分濃度4.0%に調整した水溶液を、19.5重量部(固形分換算重量で0.78重量部)、蒸留水32.5重量部を加え、全体がペースト状になるまで混ぜ合わせた。次いで自転・公転ミキサー(Thinky社製ARE-310)にて、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で、2分間攪拌し、攪拌により発熱したので氷水で室温まで冷却した。再度、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で、2分間攪拌後、氷水で室温まで冷却した。先に不揮発分濃度4%に調製した上記合成例8に示すバインダー組成物の水溶液を、10.5重量部(不揮発分換算重量0.42重量部)を加え、全体が均一になるまで混ぜ合わせたのち、自転・公転ミキサー(Thinky社製ARE-310)にて、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で、2分間攪拌し、氷水で室温に冷却した。蒸留水を6重量部と、合成例18で合成した水系ラテックス樹脂(Y)(ST/BA/HEMA/MMA/AAM/GMA=54.5/30/8/5/2/0.5、不揮発分濃度40.2%)を2.99重量部加え、再び自転・公転ミキサー(Thinky社製ARE-310)にて、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で、30秒間攪拌することで負極合剤スラリーを調製した。
SiO負極材(初回充電容量2062mAh/g、初回放電容量1631mAh/g)3.7重量部、人造黒鉛(初回充電容量390mAh/g、初回放電容量350mAh/g)92.3重量部、アセチレンブラック1.0重量部、を秤取り、自転・公転ミキサー(Thinky社製ARE-310)にて、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で、30秒攪拌した。上記合成例8で合成したバインダー組成物(HEA/AA/AAM=20/20/60,アンモニウム塩,重量平均分子量780000,不揮発分濃度15.0%)を蒸留水に溶解し、不揮発分濃度4.0%に調整した水溶液を、27.0重量部(固形分換算重量で1.08重量部)、蒸留水21.0重量部を加え、全体がペースト状になるまで混ぜ合わせた。次いで自転・公転ミキサー(Thinky社製ARE-310)にて、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で、2分間攪拌し、攪拌により発熱したので氷水で室温まで冷却した。再度、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で、2分間攪拌後、氷水で室温まで冷却した。先に不揮発分濃度4%に調製した上記合成例8で合成したバインダー組成物の水溶液を、10.5重量部(不揮発分換算重量0.42重量部)を加え、全体が均一になるまで混ぜ合わせたのち、自転・公転ミキサー(Thinky社製ARE-310)にて、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で、2分間攪拌し、氷水で室温に冷却した。蒸留水を7重量部と、合成例18で合成した水系ラテックス樹脂(Y)(ST/BA/HEMA/MMA/AAM/GMA=54.5/30/8/5/2/0.5、不揮発分濃度40.2%)を3.73重量部加え、再び自転・公転ミキサー(Thinky社製ARE-310)にて、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で、30秒間攪拌することで負極合剤スラリーを調製した。
SiO負極材(初回充電容量2062mAh/g、初回放電容量1631mAh/g)5.3重量部、人造黒鉛(初回充電容量390mAh/g、初回放電容量350mAh/g)90.7重量部を用いた以外は全てスラリー作製例19と同様にして負極合剤スラリーを作製した。
人造黒鉛(初回充電容量390mAh/g、初回放電容量350mAh/g)96.0重量部、アセチレンブラック1.0重量部、を秤取り、自転・公転ミキサー(Thinky社製ARE-310)にて、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で、30秒攪拌した。カルボキシメチルセルロースNa塩(CMC、日本製紙社製サンローズMAC350HC)を蒸留水に溶解し、不揮発分濃度2.0%に調整した水溶液を、48.0重量部(固形分換算重量で0.96重量部)を加え、全体がペースト状になるまで混ぜ合わせた。次いで自転・公転ミキサー(Thinky社製ARE-310)にて、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で、2分間攪拌し、攪拌により発熱したので氷水で室温まで冷却した。再度、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で、2分間攪拌後、氷水で室温まで冷却した。先に不揮発分濃度2%に調製した上記CMCの水溶液を、27.0重量部(不揮発分換算重量0.54重量部)を加え、全体が均一になるまで混ぜ合わせたのち、自転・公転ミキサー(Thinky社製ARE-310)にて、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で、2分間攪拌し、氷水で室温に冷却した。蒸留水を20重量部と、スチレンブタジエン共重合体(SBR)(DIC社製 DS407H, 不揮発分濃度50.8%)を2.95重量部加え、再び自転・公転ミキサー(Thinky社製ARE-310)にて、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で、30秒間攪拌することで負極合剤スラリーを調製した。
人造黒鉛(初回充電容量390mAh/g、初回放電容量350mAh/g)96.0重量部、アセチレンブラック1.0重量部、を秤取り、自転・公転ミキサー(Thinky社製ARE-310)にて、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で、30秒攪拌した。上記合成例1で合成したバインダー組成物(HEA/AA=60/40,Na塩,重量平均分子量850000,不揮発分濃度14.8%)、を蒸留水で希釈し、不揮発分濃度8.0%に調整した水溶液を、27.0重量部(固形分換算重量で2.16重量部)、蒸留水21.0重量部を加え、全体がペースト状になるまで混ぜ合わせた。次いで自転・公転ミキサー(Thinky社製ARE-310)にて、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で、2分間攪拌し、攪拌により発熱したので氷水で室温まで冷却した。再度、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で、2分間攪拌後、氷水で室温まで冷却した。先に不揮発分濃度8.0%に調製した上記合成例7で合成したバインダー組成物の水溶液を、10.5重量部(不揮発分換算重量0.84重量部)を加え、全体が均一になるまで混ぜ合わせたのち、自転・公転ミキサー(Thinky社製ARE-310)にて、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で、2分間攪拌し、氷水で室温に冷却した。蒸留水を7重量部加え、再び自転・公転ミキサー(Thinky社製ARE-310)にて、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で、30秒間攪拌することで負極合剤スラリーを調製した。
SBRの代わりに、合成例18で合成した水系ラテックス樹脂(Y)(ST/BA/HEMA/MMA/AAM/GMA=54.5/30/8/5/2/0.5、不揮発分濃度40.2%)を3.73重量部、を用いた以外は、全てスラリー作製例21と同様にして負極合剤スラリーを作製した。
合成例1の代わりに、合成例2で合成したバインダー組成物(HBA/AA=60/40,Na塩,重量平均分子量480000,不揮発分濃度15.0%)、SBRの代わりに、合成例18で合成した水系ラテックス樹脂(Y)(ST/BA/HEMA/MMA/AAM/GMA=54.5/30/8/5/2/0.5、不揮発分濃度40.2%)を3.73重量部、を用いた以外は、全てスラリー作製例1と同様にして負極合剤スラリーを作製した。
合成例1の代わりに、合成例3で合成したバインダー組成物(HBA/AA=75/35,Na塩,重量平均分子量750000,不揮発分濃度14.9%)、SBRの代わりに、合成例18で合成した水系ラテックス樹脂(Y)(ST/BA/HEMA/MMA/AAM/GMA=54.5/30/8/5/2/0.5、不揮発分濃度40.2%)を3.73重量部、を用いた以外は、全てスラリー作製例1と同様にして負極合剤スラリーを作製した。
合成例1の代わりに、合成例6で合成したバインダー組成物(HBA/AA=60/40,中和なし,重量平均分子量830000,不揮発分濃度15.0%)、SBRの代わりに、合成例18で合成した水系ラテックス樹脂(Y)(ST/BA/HEMA/MMA/AAM/GMA=54.5/30/8/5/2/0.5、不揮発分濃度40.2%)を3.73重量部、を用いた以外は、全てスラリー作製例1と同様にして負極合剤スラリーを作製した。
合成例1の代わりに、合成例16で合成したバインダー組成物(HEA/AAM=70/30,Na塩,重量平均分子量750000,不揮発分濃度15.0%)、SBRの代わりに、合成例18で合成した水系ラテックス樹脂(Y)(ST/BA/HEMA/MMA/AAM/GMA=54.5/30/8/5/2/0.5、不揮発分濃度40.2%)を3.73重量部、を用いた以外は、全てスラリー作製例1と同様にして負極合剤スラリーを作製した。
合成例1の代わりに、合成例17で合成したバインダー組成物(AA/AAM=70/30,Na塩,重量平均分子量820000,不揮発分濃度15.0%)、SBRの代わりに、合成例18で合成した水系ラテックス樹脂(Y)(ST/BA/HEMA/MMA/AAM/GMA=54.5/30/8/5/2/0.5、不揮発分濃度40.2%)を3.73重量部、を用いた以外は、全てスラリー作製例1と同様にして負極合剤スラリーを作製した。
合成例1の代わりに、ポリアクリル酸Na塩(和光純薬社製、重合度22000~70000)、SBRの代わりに、合成例18で合成した水系ラテックス樹脂(Y)(ST/BA/HEMA/MMA/AAM/GMA=54.5/30/8/5/2/0.5、不揮発分濃度40.2%)を3.73重量部、を用いた以外は、全てスラリー作製例1と同様にして負極合剤スラリーを作製した。
人造黒鉛(初回充電容量390mAh/g、初回放電容量350mAh/g)95.0重量部、アセチレンブラック1.0重量部、カルボキシメチルセルロースNa塩(CMC、日本製紙社製サンローズMAC350HC)2.0重量部を秤取り、自転・公転ミキサー(Thinky社製ARE-310)にて、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で、30秒攪拌した。蒸留水48.0重量部を加え、全体がペースト状になるまで混ぜ合わせた。次いで自転・公転ミキサー(Thinky社製ARE-310)にて、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で、2分間攪拌し、攪拌により発熱したので氷水で室温まで冷却した。再度、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で、2分間攪拌後、氷水で室温まで冷却した。蒸留水10.5重量部を加え、全体が均一になるまで混ぜ合わせたのち、自転・公転ミキサー(Thinky社製ARE-310)にて、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で、2分間攪拌し、氷水で室温に冷却した。蒸留水を25重量部と、スチレンブタジエン共重合体(SBR)(DIC社製 DS407H, 不揮発分濃度50.8%)を3.94重量部加え、再び自転・公転ミキサー(Thinky社製ARE-310)にて、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で、30秒間攪拌することで負極合剤スラリーを調製した。
人造黒鉛(初回充電容量390mAh/g、初回放電容量350mAh/g)96.6重量部、アセチレンブラック1.0重量部、カルボキシメチルセルロースNa塩(CMC、日本製紙社製サンローズMAC350HC)1.2重量部を秤取り、自転・公転ミキサー(Thinky社製ARE-310)にて、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で、30秒攪拌した。蒸留水48.0重量部を加え、全体がペースト状になるまで混ぜ合わせた。次いで自転・公転ミキサー(Thinky社製ARE-310)にて、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で、2分間攪拌し、攪拌により発熱したので氷水で室温まで冷却した。再度、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で、2分間攪拌後、氷水で室温まで冷却した。蒸留水10.5重量部(不揮発分換算重量0.42重量部)を加え、全体が均一になるまで混ぜ合わせたのち、自転・公転ミキサー(Thinky社製ARE-310)にて、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で、2分間攪拌し、氷水で室温に冷却した。蒸留水を20重量部と、スチレンブタジエン共重合体(SBR)(DIC社製 DS407H, 不揮発分濃度50.8%)を2.36重量部加え、再び自転・公転ミキサー(Thinky社製ARE-310)にて、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で、30秒間攪拌することで負極合剤スラリーを調製した。
SiO負極材(初回充電容量2062mAh/g、初回放電容量1631mAh/g)3.7重量部、人造黒鉛(初回充電容量390mAh/g、初回放電容量350mAh/g)92.3重量部、アセチレンブラック1.0重量部、を秤取り、自転・公転ミキサー(Thinky社製ARE-310)にて、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で、30秒攪拌した。カルボキシメチルセルロースNa塩(CMC、日本製紙社製サンローズMAC350HC)を蒸留水に溶解し、不揮発分濃度2.0%に調整した水溶液を、48.0重量部(固形分換算重量で0.96重量部)を加え、全体がペースト状になるまで混ぜ合わせた。次いで自転・公転ミキサー(Thinky社製ARE-310)にて、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で、2分間攪拌し、攪拌により発熱したので氷水で室温まで冷却した。再度、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で、2分間攪拌後、氷水で室温まで冷却した。先に不揮発分濃度2%に調製した上記CMCの水溶液を、27.0重量部(不揮発分換算重量0.54重量部)を加え、全体が均一になるまで混ぜ合わせたのち、自転・公転ミキサー(Thinky社製ARE-310)にて、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で、2分間攪拌し、氷水で室温に冷却した。蒸留水を20重量部と、スチレンブタジエン共重合体(SBR)(DIC社製 DS407H, 不揮発分濃度50.8%)を2.95重量部加え、再び自転・公転ミキサー(Thinky社製ARE-310)にて、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で、30秒間攪拌することで負極合剤スラリーを調製した。
SiO負極材(初回充電容量2062mAh/g、初回放電容量1631mAh/g)5.3重量部、人造黒鉛(初回充電容量390mAh/g、初回放電容量350mAh/g)91.3重量部を用いた以外は全てスラリー作製例32と同様にして負極合剤スラリーを作製した。
〔実施例1〕
乾燥後の負極合剤塗工量(面密度)が13.2mg/cm2になるようにバーコータのギャップを調整し、このバーコータによりスラリー作製例1で調製した負極合剤スラリーを集電体である電解銅箔(厚さ10μm、幅180mm)上に塗工した。その後、80℃に設定した送風型乾燥機で8分乾燥した。乾燥した電極を幅40mmの短冊に切断し、ロールプレス機(テスター産業株式会社製 小型卓上ロールプレス SA-602)を用いて、合剤層密度が1.70g/cm3(合剤層の厚みで77.6μm)となるようにプレスした。110℃で10時間、真空乾燥したのち、合剤層密度を再度測定したところ、1.65g/cm3(合剤層の厚みで80.0μm)であった。この電極の単位面積当たりの初回充電容量は4.97mAh/cm2である。これにより、実施例1の負極(面密度13.2gm/cm2、合剤層密度1.65g/cm3、合剤層厚み80.0μm、単位面積初回充電容量4.97mAh/cm2)が得られた。
上記で作製した負極を温度25℃、相対湿度50%の恒温恒湿室内に6時間放置後、幅25mm、長さ100mmの短冊状に切り出した。ついで、両面テープ(日東電工社製 Nо5015)を用いてステンレス板に活物質面を被着面として張り合わせ、ピール強度試験用サンプルとした。銅箔端部を10mmほど引き剥がし、そこへポリイミドテープを貼り付け、剥離試験器への取り付け部とした。剥離試験機((株)島津製作所社製 オートグラフ AG-X Plus)にピール強度試験用サンプルを装着し、180度ピール試験を行った。ピール強度は34.5N/mであった。そして、負極塗膜の剥離(破壊)状態を観察した。また、負極塗膜をφ5mmの芯に巻き付け、塗膜にクラックが発生するか否かを目視観察した。このときのクラックの発生は無かった。
上記スラリー作製例2に示す負極合剤スラリーを用いた以外は、全て実施例1と同様にして実施例2の負極(面密度13.2gm/cm2、合剤層密度1.65g/cm3、合剤層厚み80.0μm、単位面積初回充電容量4.97mAh/cm2)を作製した。ロールプレスの圧力は、真空乾燥後の合剤層密度が1.65g/cm3(合剤層の厚みで80.0μm)となるように適宜調整した。このときのピール強度は31.5N/mであった。また、φ5mmの芯に巻き付けた時、クラックの発生は無かった。
上記スラリー作製例3に示す負極合剤スラリーを用いた以外は、全て実施例1と同様にして実施例3の負極(面密度13.2gm/cm2、合剤層密度1.65g/cm3、合剤層厚み80.0μm、単位面積初回充電容量4.97mAh/cm2)を作製した。ロールプレスの圧力は、真空乾燥後の合剤層密度が1.65g/cm3(合剤層の厚みで80.0μm)となるように適宜調整した。このときのピール強度は27.8N/mであった。また、φ5mmの芯に巻き付けた時、クラックの発生は無かった。
上記スラリー作製例4に示す負極合剤スラリーを用いた以外は、全て実施例1と同様にして負極(面密度13.2gm/cm2、合剤層密度1.65g/cm3、合剤層厚み80.0μm、単位面積初回充電容量4.97mAh/cm2)を作製した。ロールプレスの圧力は、真空乾燥後の合剤層密度が1.65g/cm3(合剤層の厚みで80.0μm)となるように適宜調整した。このときのピール強度は28.9N/mであった。また、φ5mmの芯に巻き付けた時、クラックの発生は無かった。
上記スラリー作製例5に示す負極合剤スラリーを用いた以外は、全て実施例1と同様にして負極(面密度13.2gm/cm2、合剤層密度1.65g/cm3、合剤層厚み80.0μm、単位面積初回充電容量4.97mAh/cm2)を作製した。ロールプレスの圧力は、真空乾燥後の合剤層密度が1.65g/cm3(合剤層の厚みで80.0μm)となるように適宜調整した。このときのピール強度は28.9N/mであった。また、φ5mmの芯に巻き付けた時、クラックの発生は無かった。
上記スラリー作製例6に示す負極合剤スラリーを用いた以外は、全て実施例1と同様にして負極(面密度13.2gm/cm2、合剤層密度1.65g/cm3、合剤層厚み80.0μm、単位面積初回充電容量4.97mAh/cm2)を作製した。ロールプレスの圧力は、真空乾燥後の合剤層密度が1.65g/cm3(合剤層の厚みで80.0μm)となるように適宜調整した。このときのピール強度は30.7N/mであった。また、φ5mmの芯に巻き付けた時、クラックの発生は無かった。
上記スラリー作製例7に示す負極合剤スラリーを用いた以外は、全て実施例1と同様にして負極(面密度13.2gm/cm2、合剤層密度1.65g/cm3、合剤層厚み80.0μm、単位面積初回充電容量4.97mAh/cm2)を作製した。ロールプレスの圧力は、真空乾燥後の合剤層密度が1.65g/cm3(合剤層の厚みで80.0μm)となるように適宜調整した。このときのピール強度は28.4N/mであった。また、φ5mmの芯に巻き付けた時、クラックの発生は無かった。
上記スラリー作製例8に示す負極合剤スラリーを用いた以外は、全て実施例1と同様にして負極(面密度13.2gm/cm2、合剤層密度1.65g/cm3、合剤層厚み80.0μm、単位面積初回充電容量4.97mAh/cm2)を作製した。ロールプレスの圧力は、真空乾燥後の合剤層密度が1.65g/cm3(合剤層の厚みで80.0μm)となるように適宜調整した。このときのピール強度は29.1N/mであった。また、φ5mmの芯に巻き付けた時、クラックの発生は無かった。
上記スラリー作製例9に示す負極合剤スラリーを用いた以外は、全て実施例1と同様にして負極(面密度13.2gm/cm2、合剤層密度1.65g/cm3、合剤層厚み80.0μm、単位面積初回充電容量4.97mAh/cm2)を作製した。ロールプレスの圧力は、真空乾燥後の合剤層密度が1.65g/cm3(合剤層の厚みで80.0μm)となるように適宜調整した。このときのピール強度は30.5N/mであった。また、φ5mmの芯に巻き付けた時、クラックの発生は無かった。
上記スラリー作製例10に示す負極合剤スラリーを用いた以外は、全て実施例1と同様にして負極(面密度13.2gm/cm2、合剤層密度1.65g/cm3、合剤層厚み80.0μm、単位面積初回充電容量4.97mAh/cm2)を作製した。ロールプレスの圧力は、真空乾燥後の合剤層密度が1.65g/cm3(合剤層の厚みで80.0μm)となるように適宜調整した。このときのピール強度は28.6N/mであった。また、φ5mmの芯に巻き付けた時、クラックの発生は無かった。
上記スラリー作製例11に示す負極合剤スラリーを用いた以外は、全て実施例1と同様にして負極(面密度13.2gm/cm2、合剤層密度1.65g/cm3、合剤層厚み80.0μm、単位面積初回充電容量4.97mAh/cm2)を作製した。ロールプレスの圧力は、真空乾燥後の合剤層密度が1.65g/cm3(合剤層の厚みで80.0μm)となるように適宜調整した。このときのピール強度は28.6N/mであった。また、φ5mmの芯に巻き付けた時、クラックの発生は無かった。
上記スラリー作製例12に示す負極合剤スラリーを用いた以外は、全て実施例1と同様にして負極(面密度13.2gm/cm2、合剤層密度1.65g/cm3、合剤層厚み80.0μm、単位面積初回充電容量4.97mAh/cm2)を作製した。ロールプレスの圧力は、真空乾燥後の合剤層密度が1.65g/cm3(合剤層の厚みで80.0μm)となるように適宜調整した。このときのピール強度は30.1N/mであった。また、φ5mmの芯に巻き付けた時、クラックの発生は無かった。
上記スラリー作製例13に示す負極合剤スラリーを用いた以外は、全て実施例1と同様にして負極(面密度13.2gm/cm2、合剤層密度1.65g/cm3、合剤層厚み80.0μm、単位面積初回充電容量4.97mAh/cm2)を作製した。ロールプレスの圧力は、真空乾燥後の合剤層密度が1.65g/cm3(合剤層の厚みで80.0μm)となるように適宜調整した。このときのピール強度は32N/mであった。また、φ5mmの芯に巻き付けた時、クラックの発生は無かった。
上記スラリー作製例14に示す負極合剤スラリーを用いた以外は、全て実施例1と同様にして負極(面密度13.2gm/cm2、合剤層密度1.65g/cm3、合剤層厚み80.0μm、単位面積初回充電容量4.97mAh/cm2)を作製した。ロールプレスの圧力は、真空乾燥後の合剤層密度が1.65g/cm3(合剤層の厚みで80.0μm)となるように適宜調整した。このときのピール強度は29.8N/mであった。また、φ5mmの芯に巻き付けた時、クラックの発生は無かった。
上記スラリー作製例15に示す負極合剤スラリーを用いた以外は、全て実施例1と同様にして負極(面密度13.2gm/cm2、合剤層密度1.65g/cm3、合剤層厚み80.0μm、単位面積初回充電容量4.97mAh/cm2)を作製した。ロールプレスの圧力は、真空乾燥後の合剤層密度が1.65g/cm3(合剤層の厚みで80.0μm)となるように適宜調整した。このときのピール強度は29.5N/mであった。また、φ5mmの芯に巻き付けた時、クラックの発生は無かった。
上記スラリー作製例16に示す負極合剤スラリーを用いた以外は、全て実施例1と同様にして負極(面密度13.2gm/cm2、合剤層密度1.65g/cm3、合剤層厚み80.0μm、単位面積初回充電容量4.97mAh/cm2)を作製した。ロールプレスの圧力は、真空乾燥後の合剤層密度が1.65g/cm3(合剤層の厚みで80.0μm)となるように適宜調整した。このときのピール強度は34.6N/mであった。また、φ5mmの芯に巻き付けた時、クラックの発生は無かった。
上記スラリー作製例17に示す負極合剤スラリーを用いた以外は、全て実施例1と同様にして負極(面密度13.2gm/cm2、合剤層密度1.65g/cm3、合剤層厚み80.0μm、単位面積初回充電容量4.89mAh/cm2)を作製した。ロールプレスの圧力は、真空乾燥後の合剤層密度が1.65g/cm3(合剤層の厚みで80.0μm)となるように適宜調整した。このときのピール強度は56.0N/mであった。また、φ5mmの芯に巻き付けた時、クラックの発生は無かった。
上記スラリー作製例18に示す負極合剤スラリーを用いた以外は、全て実施例1と同様にして負極(面密度13.2gm/cm2、合剤層密度1.65g/cm3、合剤層厚み80.0μm、単位面積初回充電容量4.97mAh/cm2)を作製した。ロールプレスの圧力は、真空乾燥後の合剤層密度が1.65g/cm3(合剤層の厚みで80.0μm)となるように適宜調整した。このときのピール強度は16.2N/mであった。また、φ5mmの芯に巻き付けた時、クラックの発生は無かった。
上記スラリー作製例6に示す負極合剤スラリーを用い、真空乾燥後の電極密度の値が1.40g/cm3(合剤層の厚みで94.3μm)となるようにロールプレスの圧力を適宜調整した以外は、全て実施例1と同様にして負極(面密度13.2gm/cm2、合剤層密度1.40g/cm3、合剤層厚み94.3μm、単位面積初回充電容量4.97mAh/cm2)を作製した。このときのピール強度は29.0N/mであった。また、φ5mmの芯に巻き付けた時、クラックの発生は無かった。
上記スラリー作製例6に示す負極合剤スラリーを用い、真空乾燥後の電極密度の値が1.75g/cm3(合剤層の厚みで75.4μm)となるようにロールプレスの圧力を適宜調整した以外は、全て実施例1と同様にして負極(面密度13.2gm/cm2、合剤層密度1.75g/cm3、合剤層厚み75.4μm、単位面積初回充電容量4.97mAh/cm2)を作製した。このときのピール強度は35.2N/mであった。また、φ5mmの芯に巻き付けた時、クラックの発生は無かった。
上記スラリー作製例6に示す負極合剤スラリーを用い、負極合剤塗工量(面密度)が18.2mg/cm2になるようにバーコータのギャップを調整した以外は、全て実施例1と同様にして負極(面密度18.2gm/cm2、合剤層密度1.65g/cm3、合剤層厚み110.0μm、単位面積初回充電容量6.81mAh/cm2)を作製した。ロールプレスの圧力は、真空乾燥後の合剤層密度が1.65g/cm3(合剤層の厚みで110.3μm)となるように適宜調整した。このときのピール強度は30.1N/mであった。また、φ5mmの芯に巻き付けた時、クラックの発生は無かった。
上記スラリー作製例6に示す負極合剤スラリーを用い、負極合剤塗工量(面密度)が20.7mg/cm2になるようにバーコータのギャップを調整した以外は、全て実施例1と同様にして負極(面密度20.7gm/cm2、合剤層密度1.65g/cm3、合剤層厚み125.5μm、単位面積初回充電容量7.75mAh/cm2)を作製した。ロールプレスの圧力は、真空乾燥後の合剤層密度が1.65g/cm3(合剤層の厚みで125.5μm)となるように適宜調整した。このときのピール強度は25.5N/mであった。また、φ5mmの芯に巻き付けた時、クラックの発生は無かった。
上記スラリー作製例19に示す負極合剤スラリーを用い、負極合剤塗工量(面密度)が11.3mg/cm2になるようにバーコータのギャップを調整し、真空乾燥後の電極密度の値が1.65g/cm3(合剤層の厚みで68.5μm)となるようにロールプレスの圧力を適宜調整した以外は、全て実施例1と同様にして負極(面密度11.3gm/cm2、合剤層密度1.65g/cm3、合剤層厚み68.5μm、単位面積初回充電容量4.94mAh/cm2)を作製した。このときのピール強度は32.0N/mであった。また、φ5mmの芯に巻き付けた時、クラックの発生は無かった。
上記スラリー作製例20に示す負極合剤スラリーを用い、負極合剤塗工量(面密度)が10.7mg/cm2になるようにバーコータのギャップを調整し、真空乾燥後の電極密度の値が1.65g/cm3(合剤層の厚みで64.8μm)となるようにロールプレスの圧力を適宜調整した以外は、全て実施例1と同様にして負極(面密度10.7gm/cm2、合剤層密度1.65g/cm3、合剤層厚み64.8μm、単位面積初回充電容量4.98mAh/cm2)を作製した。このときのピール強度は34.0N/mであった。また、φ5mmの芯に巻き付けた時、クラックの発生は無かった。
上記スラリー作製例21に示す負極合剤スラリーを用いた以外は、全て実施例1と同様にして負極(面密度13.2gm/cm2、合剤層密度1.65g/cm3、合剤層厚み80.0μm、単位面積初回充電容量4.97mAh/cm2)を作製した。ロールプレスの圧力は、真空乾燥後の合剤層密度が1.65g/cm3(合剤層の厚みで80.0μm)となるように適宜調整した。このときのピール強度は16.8N/mであった。また、φ5mmの芯に巻き付けた時、クラックの発生は無かった。
上記スラリー作製例22に示す負極合剤スラリーを用いた以外は、全て実施例1と同様にして負極(面密度13.2gm/cm2、合剤層密度1.65g/cm3、合剤層厚み80.0μm、単位面積初回充電容量4.97mAh/cm2)を作製した。ロールプレスの圧力は、真空乾燥後の合剤層密度が1.65g/cm3(合剤層の厚みで80.0μm)となるように適宜調整した。このときのピール強度は38.0N/mであった。また、φ5mmの芯に巻き付けた時、クラックの発生は無かった。
上記スラリー作製例23に示す負極合剤スラリーを用いた以外は、全て実施例1と同様にして負極(面密度13.2gm/cm2、合剤層密度1.65g/cm3、合剤層厚み80.0μm、単位面積初回充電容量4.97mAh/cm2)を作製した。ロールプレスの圧力は、真空乾燥後の合剤層密度が1.65g/cm3(合剤層の厚みで80.0μm)となるように適宜調整した。このときのピール強度は14.8N/mであった。また、φ5mmの芯に巻き付けた時、クラックの発生は無かった。
上記スラリー作製例24に示す負極合剤スラリーを用いた以外は、全て実施例1と同様にして負極(面密度13.2gm/cm2、合剤層密度1.65g/cm3、合剤層厚み80.0μm、単位面積初回充電容量4.97mAh/cm2)を作製した。ロールプレスの圧力は、真空乾燥後の合剤層密度が1.65g/cm3(合剤層の厚みで80.0μm)となるように適宜調整した。このときのピール強度は17.4N/mであった。また、φ5mmの芯に巻き付けた時、クラックの発生は無かった。
上記スラリー作製例25に示す負極合剤スラリーを用いた以外は、全て実施例1と同様にして負極(面密度13.2gm/cm2、合剤層密度1.65g/cm3、合剤層厚み80.0μm、単位面積初回充電容量4.97mAh/cm2)を作製した。ロールプレスの圧力は、真空乾燥後の合剤層密度が1.65g/cm3(合剤層の厚みで80.0μm)となるように適宜調整した。このときのピール強度は14.5N/mであった。また、φ5mmの芯に巻き付けた時、クラックの発生は無かった。
上記スラリー作製例26に示す負極合剤スラリーを用いた以外は、全て実施例1と同様にして負極(面密度13.2gm/cm2、合剤層密度1.65g/cm3、合剤層厚み80.0μm、単位面積初回充電容量4.97mAh/cm2)を作製した。ロールプレスの圧力は、真空乾燥後の合剤層密度が1.65g/cm3(合剤層の厚みで80.0μm)となるように適宜調整した。このときのピール強度は18.0N/mであった。また、φ5mmの芯に巻き付けた時、クラックの発生は無かった。
上記スラリー作製例27(面密度13.2gm/cm2、合剤層密度1.65g/cm3、合剤層厚み80.0μm、単位面積初回充電容量4.97mAh/cm2)に示す負極合剤スラリーを用いた以外は、全て実施例1と同様にして負極を作製した。ロールプレスの圧力は、真空乾燥後の合剤層密度が1.65g/cm3(合剤層の厚みで80.0μm)となるように適宜調整した。このときのピール強度は15.2N/mであった。また、φ5mmの芯に巻き付けた時、クラックの発生は無かった。
上記スラリー作製例28に示す負極合剤スラリーを用いた以外は、全て実施例1と同様にして負極(面密度13.2gm/cm2、合剤層密度1.65g/cm3、合剤層厚み80.0μm、単位面積初回充電容量4.97mAh/cm2)を作製した。ロールプレスの圧力は、真空乾燥後の合剤層密度が1.65g/cm3(合剤層の厚みで80.0μm)となるように適宜調整した。このときのピール強度は14.5N/mであった。また、φ5mmの芯に巻き付けた時、クラックの発生は無かった。
上記スラリー作製例29に示す負極合剤スラリーを用いた以外は、全て実施例1と同様にして負極(面密度13.2gm/cm2、合剤層密度1.65g/cm3、合剤層厚み80.0μm、単位面積初回充電容量4.97mAh/cm2)を作製した。ロールプレスの圧力は、真空乾燥後の合剤層密度が1.65g/cm3(合剤層の厚みで80.0μm)となるように適宜調整した。このときのピール強度は16.4N/mであった。また、φ5mmの芯に巻き付けた時、クラックの発生は無かった。
上記スラリー作製例17に示す負極合剤スラリーを用いた以外は、全て実施例1と同様にして負極(面密度13.2gm/cm2、合剤層密度1.65g/cm3、合剤層厚み80.0μm、単位面積初回充電容量4.89mAh/cm2)を作製した。ロールプレスの圧力は、真空乾燥後の合剤層密度が1.65g/cm3(合剤層の厚みで80.0μm)となるように適宜調整した。このときのピール強度は56.0N/mであった。また、φ5mmの芯に巻き付けた時、クラックの発生は無かった。
上記スラリー作製例18に示す負極合剤スラリーを用いた以外は、全て実施例1と同様にして負極(面密度13.2gm/cm2、合剤層密度1.65g/cm3、合剤層厚み80.0μm、単位面積初回充電容量4.97mAh/cm2)を作製した。ロールプレスの圧力は、真空乾燥後の合剤層密度が1.65g/cm3(合剤層の厚みで80.0μm)となるように適宜調整した。このときのピール強度は16.2N/mであった。また、φ5mmの芯に巻き付けた時、クラックの発生は無かった。
上記スラリー作製例21に示す負極合剤スラリーを用い、真空乾燥後の電極密度の値が1.40g/cm3(合剤層の厚みで94.3μm)となるようにロールプレスの圧力を適宜調整した以外は、全て実施例1と同様にして負極(面密度13.2gm/cm2、合剤層密度1.40g/cm3、合剤層厚み94.3μm、単位面積初回充電容量4.97mAh/cm2)を作製した。ロールプレスの圧力は、真空乾燥後の合剤層密度が1.40g/cm3(合剤層の厚みで94.3μm)となるように適宜調整した。このときのピール強度は14.6N/mであった。また、φ5mmの芯に巻き付けた時、クラックの発生は無かった。
上記スラリー作製例21に示す負極合剤スラリーを用い、真空乾燥後の電極密度の値が1.75g/cm3(合剤層の厚みで75.4μm)となるようにロールプレスの圧力を適宜調整した以外は、全て実施例1と同様にして負極(面密度13.2gm/cm2、合剤層密度1.75g/cm3、合剤層厚み75.4μm、単位面積初回充電容量4.97mAh/cm2)を作製した。ロールプレスの圧力は、真空乾燥後の合剤層密度が1.75g/cm3(合剤層の厚みで75.4μm)となるように適宜調整した。このときのピール強度は18.2N/mであった。また、φ5mmの芯に巻き付けた時、クラックの発生は無かった。
上記スラリー作製例21に示す負極合剤スラリーを用い、負極合剤塗工量(面密度)が18.2mg/cm2になるようにバーコータのギャップを調整した以外は、全て実施例1と同様にして負極(面密度18.2gm/cm2、合剤層密度1.65g/cm3、合剤層厚み110.0μm、単位面積初回充電容量6.18mAh/cm2)を作製した。ロールプレスの圧力は、真空乾燥後の合剤層密度が1.65g/cm3(合剤層の厚みで110.0μm)となるように適宜調整した。このときのピール強度は20.0N/mであった。また、φ5mmの芯に巻き付けた時、クラックの発生は無かった。
上記スラリー作製例21に示す負極合剤スラリーを用い、負極合剤塗工量(面密度)が20.7mg/cm2になるようにバーコータのギャップを調整した以外は、全て実施例1と同様にして負極(面密度20.7gm/cm2、合剤層密度1.65g/cm3、合剤層厚み125.5μm、単位面積初回充電容量7.75mAh/cm2)を作製した。ロールプレスの圧力は、真空乾燥後の合剤層密度が1.65g/cm3(合剤層の厚みで125.5μm)となるように適宜調整した。このときのピール強度は13.2N/mであった。また、φ5mmの芯に巻き付けた時、クラックの発生は無かった。
上記スラリー作製例30に示す負極合剤スラリーを用い、負極合剤塗工量(面密度)が11.3mg/cm2になるようにバーコータのギャップを調整し、真空乾燥後の電極密度の値が1.65g/cm3(合剤層の厚みで68.5μm)となるようにロールプレスの圧力を適宜調整した以外は、全て実施例1と同様にして負極(面密度11.3gm/cm2、合剤層密度1.65g/cm3、合剤層厚み68.5μm、単位面積初回充電容量4.94mAh/cm2)を作製した。このときのピール強度は20.3N/mであった。また、φ5mmの芯に巻き付けた時、クラックの発生は無かった。
上記スラリー作製例31に示す負極合剤スラリーを用い、負極合剤塗工量(面密度)が10.7mg/cm2になるようにバーコータのギャップを調整し、真空乾燥後の電極密度の値が1.65g/cm3(合剤層の厚みで64.8μm)となるようにロールプレスの圧力を適宜調整した以外は、全て実施例1と同様にして負極(面密度10.7gm/cm2、合剤層密度1.65g/cm3、合剤層厚み64.8μm、単位面積初回充電容量4.98mAh/cm2)を作製した。このときのピール強度は22.5N/mであった。また、φ5mmの芯に巻き付けた時、クラックの発生は無かった。
「正極合剤スラリーの調製」
正極材LiMn0.6Co0.2Ni0.2O2 (初回充電容量191mAh/g、初回放電容量171mAh/g)94.0重量部、アセチレンブラック3.0重量部、ポリフッ化ビニリデン3.0重量部をN-メチル-2-ピロリドンに分散させることで、正極合剤スラリーを形成した。なお、正極合剤スラリー中の不揮発分はスラリー総質量に対して50重量部であった。
露点-30℃以下に制御したドライルーム内で、正極材LiMn0.6Co0.2Ni0.2O2(初回充電容量191mAh/g、初回放電容量171mAh/g)94.0重量部、アセチレンブラック3.0重量部を秤取り、自転・公転ミキサー(Thinky社製ARE-310)にて、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で、30秒攪拌した。ポリフッ化ビニリデン(クレハ社製PVDF、#1100)の10%NMP溶液を30.0重量部(固形分換算重量で3.0重量部)加え、全体がペースト状になるまで混ぜ合わせた。次いで自転・公転ミキサー(Thinky社製ARE-310)にて、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で1分間攪拌した。攪拌により発熱したので室温まで放冷した。この自転・公転ミキサーによる攪拌と、放冷の操作を更に3回繰り返した。次にNMP10.0重量部加え、全体が均一になるまで混ぜ合わせた。次いで自転・公転ミキサー(Thinky社製ARE-310)にて、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で1分間攪拌した。攪拌により発熱したので室温まで放冷した。この自転・公転ミキサーによる攪拌と、放冷の操作を更に3回繰り返した。次にNMP10.0重量部加え、自転・公転ミキサー(Thinky社製ARE-310)にて、自転1000rpm、公転2000rpmの条件で、2分間攪拌することで正極合剤スラリーを調製した。
「面密度25.0mg/cm2の正極作製」
まず、乾燥後の合剤塗工量(面密度)が25.0mg/cm2になるようにバーコータのギャップを調整し、このバーコータにより上記で調製した正極合剤スラリーを集電体であるアルミニウム集電箔(厚さ15μm、幅180mm)上に塗工した。次に、正極合剤スラリーを80℃に設定した送風型乾燥機で15分乾燥した。そして、乾燥後の正極合剤をロールプレス機により合剤密度が3.40g/cm3となるようにプレスした。最後に、正極合剤を110℃で10時間真空乾燥することで、面密度25.0mg/cm2の正極(面密度25.0gm/cm2、合剤層密度3.40g/cm3、合剤層厚み73.5μm、単位面積初回充電容量4.49mAh/cm2)を作製した。
「面密度34.2mg/cm2の正極作製」
合剤塗工量(面密度)が34.2mg/cm2になるようにバーコータのギャップを調整した以外は全て正極作製例1と同様にして正極(面密度34.2gm/cm2、合剤層密度3.40g/cm3、合剤層厚み58.4μm、単位面積初回充電容量6.14mAh/cm2)
「面密度39.2mg/cm2の正極作製」
合剤塗工量(面密度)が39.2mg/cm2になるようにバーコータのギャップを調整した以外は全て正極作製例1と同様にして正極(面密度39.2gm/cm2、合剤層密度3.40g/cm3、合剤層厚み68.0μm、単位面積初回充電容量7.04mAh/cm2)
〔実施例25〕
実施例1で示した負極をTabの付いた24mm×24mmの正方形に、正極作製例1で示した正極をTabの付いた22mm×22mmの正方形に、トムソン刃を用いて各々カットした。カットした電極のTab部に負極はニッケル、正極はアルミのタブリードを各々溶接した。次に、セパレータ(厚み20ミクロンのポリエチレン製微多孔膜)を28mm×38mmの長方形にトムソン刃を用いてカットした。セパレータを介して正極と負極を対向させ、ラミネートフィルムで包装し、Tab部を熱圧着により固定した。そして、電解液(1.0MのLiPF6 エチレンカーボネート/ジメチルカーボネート/メチルエチルカーボネート=30/30/40混合溶液(体積比)+1%ビニルカーボネート+5%フルオロエチレンカーボネート)を300μL加え、真空ラミネートすることで封じ、ラミネート型二次電池を作製した。
上記で作製した二次電池を2枚のゴアハイパーシート、更にその上から2枚のアクリル板で挟み、ダブルクリップ2個で固定し、電極部位に一定の圧力が均一に掛かる状態で固定した。これを充放電装置に取り付け、25℃で3時間放置後、0.1Cの充放電レートで1回充放電した。このときの初回充放電効率は84.6%であった。
初回充放電後、45℃に保持し、0.5Cで1回充電を行ったのち、ドライルーム内で二次電池を解体し、満充電状態の負極を取り出した。ジメチルカーボネートで洗浄、自然乾燥後、マイクロメータにて電極厚みを測定し、集電体の厚みを減ずることで合剤層の厚みを得た。充電前の電極合剤層厚みを100として電極膨張率を算出した結果、17.5%であった。
初回充放電後の上記で作製した二次電池温度を45℃に保持し、0.5Cで100回充放電を繰り返した。0.5C1回目の放電容量を100%とした時の100サイクル後の放電容量維持率は91.8%であった。
初回充放電後の上記で作製した二次電池温度を-10℃に保持し、0.5Cで100回充放電を繰り返した。0.5C1回目の放電容量を100%とした時の50サイクル後の放電容量維持率は84.9%であった。
実施例2で示した負極を用いた以外は、全て実施例25と同時にして行った。得られた二次電池の初回充放電容量は85.0%、電極膨張率は16.3%、45℃0.5Cで100サイクル後の放電容量維持率は93.2%、-10℃0.5Cで50サイクル後の放電容量維持率は85.6%であった。
実施例3で示した負極を用いた以外は、全て実施例25と同時にして行った。得られた二次電池の初回充放電容量は84.9%、電極膨張率は16.6%、45℃0.5Cで100サイクル後の放電容量維持率は93.3%、-10℃0.5Cで50サイクル後の放電容量維持率は85.5%であった。
実施例4で示した負極を用いた以外は、全て実施例25と同時にして行った。得られた二次電池の初回充放電容量は84.8%、電極膨張率は16.5%、45℃0.5Cで100サイクル後の放電容量維持率は91.7%、-10℃0.5Cで50サイクル後の放電容量維持率は84.8%であった。
実施例5で示した負極を用いた以外は、全て実施例25と同時にして行った。得られた二次電池の初回充放電容量は85.0%、電極膨張率は17.0%、45℃0.5Cで100サイクル後の放電容量維持率は91.5%、-10℃0.5Cで50サイクル後の放電容量維持率は84.6%であった。
実施例6で示した負極を用いた以外は、全て実施例25と同時にして行った。得られた二次電池の初回充放電容量は85.0%、電極膨張率は16.8%、45℃0.5Cで100サイクル後の放電容量維持率は92.1%、-10℃0.5Cで50サイクル後の放電容量維持率は85.0%であった。
実施例7で示した負極を用いた以外は、全て実施例25と同時にして行った。得られた二次電池の初回充放電容量は84.9%、電極膨張率は16.4%、45℃0.5Cで100サイクル後の放電容量維持率は91.8%、-10℃0.5Cで50サイクル後の放電容量維持率は85.2%であった。
実施例8で示した負極を用いた以外は、全て実施例25と同時にして行った。得られた二次電池の初回充放電容量は84.8%、電極膨張率は16.7%、45℃0.5Cで100サイクル後の放電容量維持率は91.5%、-10℃0.5Cで50サイクル後の放電容量維持率は84.9%であった。
実施例9で示した負極を用いた以外は、全て実施例25と同時にして行った。得られた二次電池の初回充放電容量は84.8%、電極膨張率は16.4%、45℃0.5Cで100サイクル後の放電容量維持率は91.7%、-10℃0.5Cで50サイクル後の放電容量維持率は85.0%であった。
実施例10で示した負極を用いた以外は、全て実施例25と同時にして行った。得られた二次電池の初回充放電容量は84.9%、電極膨張率は16.3%、45℃0.5Cで100サイクル後の放電容量維持率は91.5%、-10℃0.5Cで50サイクル後の放電容量維持率は83.9%であった。
実施例11で示した負極を用いた以外は、全て実施例25と同時にして行った。得られた二次電池の初回充放電容量は84.8%、電極膨張率は16.5%、45℃0.5Cで100サイクル後の放電容量維持率は91.7%、-10℃0.5Cで50サイクル後の放電容量維持率は84.5%であった。
実施例12で示した負極を用いた以外は、全て実施例25と同時にして行った。得られた二次電池の初回充放電容量は84.9%、電極膨張率は16.6%、45℃0.5Cで100サイクル後の放電容量維持率は91.8%、-10℃0.5Cで50サイクル後の放電容量維持率は85.2%であった。
実施例13で示した負極を用いた以外は、全て実施例25と同時にして行った。得られた二次電池の初回充放電容量は84.9%、電極膨張率は16.3%、45℃0.5Cで100サイクル後の放電容量維持率は91.4%、-10℃0.5Cで50サイクル後の放電容量維持率は84.7%であった。
実施例14で示した負極を用いた以外は全て、実施例25と同時にして行った。得られた二次電池の初回充放電容量は84.9%、電極膨張率は16.4%、45℃0.5Cで50サイクル後の放電容量維持率は91.8%、-10℃0.5Cで50サイクル後の放電容量維持率は84.5%であった。
実施例15で示した負極を用いた以外は、全て実施例25と同時にして行った。得られた二次電池の初回充放電容量は86.2%、電極膨張率は16.7%、45℃0.5Cで100サイクル後の放電容量維持率は92.1%、-10℃0.5Cで50サイクル後の放電容量維持率は85.4%であった。
実施例16で示した負極を用いた以外は、全て実施例25と同時にして行った。得られた二次電池の初回充放電容量は85.1%、電極膨張率は16.5%、45℃0.5Cで100サイクル後の放電容量維持率は92.2%、-10℃0.5Cで50サイクル後の放電容量維持率は85.5%であった。
実施例17で示した負極を用いた以外は、全て実施例25と同時にして行った。得られた二次電池の初回充放電容量は84.9%、電極膨張率は16.9%、45℃0.5Cで50サイクル後の放電容量維持率は91.0%、-10℃0.5Cで50サイクル後の放電容量維持率は84.4%であった。
実施例18で示した負極を用いた以外は、全て実施例25と同時にして行った。得られた二次電池の初回充放電容量は84.2%、電極膨張率は18.2%、45℃0.5Cで100サイクル後の放電容量維持率は92.4%、-10℃0.5Cで50サイクル後の放電容量維持率は85.7%であった。
実施例19で示した負極を用いた以外は、全て実施例25と同時にして行った。得られた二次電池の初回充放電容量は84.9%、電極膨張率は16.8%、45℃0.5Cで100サイクル後の放電容量維持率は93.1%、-10℃0.5Cで50サイクル後の放電容量維持率は86.3%であった。
実施例20で示した負極を用いた以外は、全て実施例25と同時にして行った。得られた二次電池の初回充放電容量は84.8%、電極膨張率は17.2%、45℃0.5Cで100サイクル後の放電容量維持率は90.1%、-10℃0.5Cで50サイクル後の放電容量維持率は83.5%であった。
実施例21で示した負極と正極作製例2で示した正極を用いた以外は、全て実施例25と同時にして行った。得られた二次電池の初回充放電容量は84.0%、電極膨張率は19.6%、45℃0.5Cで100サイクル後の放電容量維持率は88.3%、-10℃0.5Cで50サイクル後の放電容量維持率は81.9%であった。
実施例22で示した負極と正極作製例5で示した正極を用いた以外は、全て実施例25と同時にして行った。得られた二次電池の初回充放電容量は83.9%、電極膨張率は20.1%、45℃0.5Cで100サイクル後の放電容量維持率は84.2%、-10℃0.5Cで50サイクル後の放電容量維持率は78.1%であった。
実施例23で示した負極と正極作製例3で示した正極を用いた以外は、全て実施例25と同時にして行った。得られた二次電池の初回充放電容量は83.2%、電極膨張率は25.5%、45℃0.5Cで100サイクル後の放電容量維持率は88.5%、-10℃0.5Cで50サイクル後の放電容量維持率は82.0%であった。
実施例24で示した負極と正極作製例4で示した正極を用いた以外は、全て実施例25と同時にして行った。得られた二次電池の初回充放電容量は82.9%、電極膨張率は30.0%、45℃0.5Cで100サイクル後の放電容量維持率は86.5%、-10℃0.5Cで50サイクル後の放電容量維持率は80.2%であった。
比較例1で示した負極を用いた以外は、全て実施例25と同時にして行った。得られた二次電池の初回充放電容量は84.5%、電極膨張率は20.0%、45℃0.5Cで100サイクル後の放電容量維持率は91.0%、-10℃0.5Cで50サイクル後の放電容量維持率は64.8%であった。
比較例2で示した負極を用いた以外は、全て実施例25と同時にして行った。得られた二次電池の初回充放電容量は84.2%、電極膨張率は15.3%、45℃0.5Cで100サイクル後の放電容量維持率は88.0%、-10℃0.5Cで50サイクル後の放電容量維持率は62.5%であった。
比較例3で示した負極を用いた以外は、全て実施例25と同時にして行った。得られた二次電池の初回充放電容量は84.3%、電極膨張率は19.0%、45℃0.5Cで100サイクル後の放電容量維持率は88.4%、-10℃0.5Cで50サイクル後の放電容量維持率は63.0%であった。
比較例4で示した負極を用いた以外は、全て実施例25と同時にして行った。得られた二次電池の初回充放電容量は84.8%、電極膨張率は18.0%、45℃0.5Cで100サイクル後の放電容量維持率は89.0%、-10℃0.5Cで50サイクル後の放電容量維持率は63.4%であった。
比較例5で示した負極を用いた以外は、全て実施例25と同時にして行った。得られた二次電池の初回充放電容量は84.3%、電極膨張率は22.0%、45℃0.5Cで100サイクル後の放電容量維持率は85.4%、-10℃0.5Cで50サイクル後の放電容量維持率は63.8%であった。
比較例6で示した負極を用いた以外は、全て実施例25と同時にして行った。得られた二次電池の初回充放電容量は84.9%、電極膨張率は17.2%、45℃0.5Cで100サイクル後の放電容量維持率は90.2%、-10℃0.5Cで50サイクル後の放電容量維持率は64.6%であった。
比較例7で示した負極を用いた以外は、全て実施例25と同時にして行った。得られた二次電池の初回充放電容量は84.7%、電極膨張率は25.1%、45℃0.5Cで100サイクル後の放電容量維持率は87.0%、-10℃0.5Cで50サイクル後の放電容量維持率は63.3%であった。
比較例8で示した負極を用いた以外は、全て実施例25と同時にして行った。得られた二次電池の初回充放電容量は84.6%、電極膨張率は18.1%、45℃0.5Cで100サイクル後の放電容量維持率は88.0%、-10℃0.5Cで50サイクル後の放電容量維持率は62.9%であった。
比較例9で示した負極を用いた以外は、全て実施例25と同時にして行った。得られた二次電池の初回充放電容量は84.3%、電極膨張率は20.1%、45℃0.5Cで100サイクル後の放電容量維持率は86.5%、-10℃0.5Cで50サイクル後の放電容量維持率は64.4%であった。
比較例10で示した負極を用いた以外は、全て実施例25と同時にして行った。得られた二次電池の初回充放電容量は84.6%、電極膨張率は19.8%、45℃0.5Cで100サイクル後の放電容量維持率は89.6%、-10℃0.5Cで50サイクル後の放電容量維持率は64.4%であった。
比較例11で示した負極を用いた以外は、全て実施例25と同時にして行った。得られた二次電池の初回充放電容量は84.3%、電極膨張率は22.0%、45℃0.5Cで100サイクル後の放電容量維持率は88.3%、-10℃0.5Cで50サイクル後の放電容量維持率は63.8%であった。
比較例12で示した負極を用いた以外は、全て実施例25と同時にして行った。得られた二次電池の初回充放電容量は84.8%、電極膨張率は19.3%、45℃0.5Cで100サイクル後の放電容量維持率は92.3%、-10℃0.5Cで50サイクル後の放電容量維持率は69.7%であった。
比較例13で示した負極を用いた以外は、全て実施例25と同時にして行った。得られた二次電池の初回充放電容量は84.8%、電極膨張率は21.5%、45℃0.5Cで100サイクル後の放電容量維持率は89.2%、-10℃0.5Cで50サイクル後の放電容量維持率は67.4%であった。
比較例14で示した負極を用いた以外は、全て実施例25と同時にして行った。得られた二次電池の初回充放電容量は84.1%、電極膨張率は23.5%、45℃0.5Cで100サイクル後の放電容量維持率は86.1%、-10℃0.5Cで50サイクル後の放電容量維持率は65.1%であった。
比較例15で示した負極を用いた以外は、全て実施例25と同時にして行った。得られた二次電池の初回充放電容量は84.0%、電極膨張率は24.3%、45℃0.5Cで100サイクル後の放電容量維持率は82.3%、-10℃0.5Cで50サイクル後の放電容量維持率は62.2%であった。
比較例16で示した負極を用いた以外は、全て実施例25と同時にして行った。得られた二次電池の初回充放電容量は86.0%、電極膨張率は30.2%、45℃0.5Cで100サイクル後の放電容量維持率は82.3%、-10℃0.5Cで50サイクル後の放電容量維持率は65.0%であった。
比較例17で示した負極を用いた以外は、全て実施例25と同時にして行った。得られた二次電池の初回充放電容量は82.8%、電極膨張率は35.4%、45℃0.5Cで100サイクル後の放電容量維持率は83.9%、-10℃0.5Cで50サイクル後の放電容量維持率は63.4%であった。
Claims (16)
- 水酸基含有モノマー(a)及び酸基含有モノマー(b)を必須成分とする共重合体を含む水溶性樹脂(X)と、水系ラテックス樹脂(Y)と、を含む負極バインダー組成物であって、
水系GPC測定装置を用いて測定したときの前記共重合体の重量平均分子量が700,000以上であり、且つ前記共重合体の乾燥フィルムを45℃のカーボネート系混合溶剤(EC(エチレンカーボネート)/DEC(ジエチレンカーボネート)=50/50(wt))に72時間浸漬させた後の膨潤率が0~10重量%であり、
前記水酸基含有モノマー(a)が、2-ヒドロキシエチルアクリレート、2-ヒドロキシプロピルアクリレート、3-ヒドロキシプロピルアクリレート、2-ヒドロキシブチルアクリレート、4-ヒドロキシブチルアクリレート、2-ヒドロキシエチルメタクリレート、2-ヒドロキシプロピルメタクリレート、3-ヒドロキシプロピルメタクリレート、2-ヒドロキシブチルメタクリレート、及び4-ヒドロキシブチルメタクリレートからなる群のうちいずれか1種以上である負極バインダー組成物。 - 前記酸基含有モノマー(b)が、塩基性組成物若しくは軽金属塩で中和されたものである請求項1に記載の負極バインダー組成物。
- 前記酸基含有モノマー(b)が、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、モノメチルマレイン酸、2-カルボキシエチルアクリレート、2-カルボキシエチルメタクリレート、マレイン酸、及びイタコン酸からなる群のうちいずれか1種以上である請求項1に記載の負極バインダー組成物。
- 前記水溶性樹脂(X)が、更にアクリルアミド、メタクリルアミド、N-メチルアクリルアミド、N,N-ジメチルアクリルアミド、及びN-ヒドロキシメチルアクリルアミドからなる群のうちいずれか1種以上を含む請求項1に記載の負極バインダー組成物。
- 前記水溶性樹脂(X)全量に対する、前記水酸基含有モノマー(a)と前記酸基含有モノマー(b)由来の樹脂成分の合計含有量が5~80重量%である請求項1に記載の負極バインダー組成物。
- 前記のアクリルアミド、メタクリルアミド、N-メチルアクリルアミド、N,N-ジメチルアクリルアミド、及びN-ヒドロキシメチルアクリルアミドからなる群のうちいずれか1種以上の含有量が0~80重量%である請求項4に記載の負極バインダー組成物。
- 前記水系ラテックス樹脂(Y)が、SBR、スチレンアクリレート共重合体、及びアクリレート共重合体のうちいずれか1種以上である請求項1に記載の負極バインダー組成物。
- 前記スチレンアクリレート共重合体が、ブチルアクリレートである請求項7に記載の負極バインダー組成物。
- 前記スチレンアクリレート共重合体全量における、スチレン単量体由来の構成単位の含有量が40~60重量%、且つブチルアクリレート単量体由来の構成単位の含有量が20~40重量%である請求項8に記載の負極バインダー組成物。
- 請求項1~9のいずれか一項に記載の負極バインダー組成物を成分として含む負極。
- 水溶性樹脂(X)由来の成分と、水系ラテックス樹脂(Y)由来の成分の合計含有量が、1.5重量%以上5.5重量%以下である請求項10に記載の負極。
- 黒鉛質主体の材料を主活物質として含み、更に負極の体積密度が1.4g/cm3以上である請求項10に記載の負極。
- 合剤層の厚みが80μm以上である請求項10に記載の負極。
- 黒鉛質主体の材料とシリコンを含有する材料の少なくとも2種以上の混合活物質を含む請求項10に記載の負極。
- 請求項10に記載の負極から構成される二次電池。
- 少なくとも活物質と前記水溶性樹脂(X)から成る水系スラリーを固練りする工程と、その後に固形分濃度を下げて前記水系ラテックス樹脂(Y)を混合する工程を有する請求項1~9のいずれか一項に記載の負極バインダー組成物の製造方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022065647 | 2022-04-12 | ||
JP2022065647 | 2022-04-12 | ||
PCT/JP2023/008947 WO2023199657A1 (ja) | 2022-04-12 | 2023-03-09 | 負極バインダー組成物およびその製造方法、負極、及び二次電池 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP7359337B1 true JP7359337B1 (ja) | 2023-10-11 |
JPWO2023199657A1 JPWO2023199657A1 (ja) | 2023-10-19 |
JPWO2023199657A5 JPWO2023199657A5 (ja) | 2024-03-22 |
Family
ID=88242170
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2023533710A Active JP7359337B1 (ja) | 2022-04-12 | 2023-03-09 | 負極バインダー組成物およびその製造方法、負極、及び二次電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7359337B1 (ja) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014089834A (ja) | 2012-10-29 | 2014-05-15 | Nippon Zeon Co Ltd | リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物及びその製造方法、リチウムイオン二次電池用負極、並びにリチウムイオン二次電池 |
JP2016171074A (ja) | 2015-03-13 | 2016-09-23 | 日本ゼオン株式会社 | リチウムイオン二次電池電極用バインダー組成物、リチウムイオン二次電池電極用スラリー組成物、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 |
WO2019159706A1 (ja) | 2018-02-19 | 2019-08-22 | 日本ゼオン株式会社 | 非水系二次電池電極用バインダー組成物、非水系二次電池電極用スラリー組成物、非水系二次電池用電極および非水系二次電池 |
-
2023
- 2023-03-09 JP JP2023533710A patent/JP7359337B1/ja active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014089834A (ja) | 2012-10-29 | 2014-05-15 | Nippon Zeon Co Ltd | リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物及びその製造方法、リチウムイオン二次電池用負極、並びにリチウムイオン二次電池 |
JP2016171074A (ja) | 2015-03-13 | 2016-09-23 | 日本ゼオン株式会社 | リチウムイオン二次電池電極用バインダー組成物、リチウムイオン二次電池電極用スラリー組成物、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 |
WO2019159706A1 (ja) | 2018-02-19 | 2019-08-22 | 日本ゼオン株式会社 | 非水系二次電池電極用バインダー組成物、非水系二次電池電極用スラリー組成物、非水系二次電池用電極および非水系二次電池 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPWO2023199657A1 (ja) | 2023-10-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5927788B2 (ja) | リチウムイオン二次電池用負極材、リチウムイオン二次電池用負極及びリチウムイオン二次電池 | |
JP7170330B2 (ja) | 二次電池用負極及び二次電池 | |
JP2971451B1 (ja) | リチウム二次電池 | |
JP2003077463A (ja) | リチウム二次電池及びその製造方法 | |
JP7031576B2 (ja) | 非水系二次電池電極用バインダー組成物、非水系二次電池電極用スラリー組成物、非水系二次電池用電極および非水系二次電池 | |
JP2009064714A (ja) | 電極体およびそれを用いたリチウム二次電池 | |
US20220013784A1 (en) | Negative electrode and secondary battery including same | |
WO2019156031A1 (ja) | リチウムイオン二次電池用電極、その製造方法、及びリチウムイオン二次電池 | |
JP5169181B2 (ja) | 非水電解液二次電池 | |
CN114930577A (zh) | 负极活性材料、以及包含该负极活性材料的负极和二次电池 | |
JP4601273B2 (ja) | 非水溶媒系二次電池 | |
JP7315342B2 (ja) | 二次電池用負極合剤、二次電池用負極、および二次電池 | |
KR20210153997A (ko) | 음극 및 이를 포함하는 이차전지 | |
JP5279362B2 (ja) | 非水電解質二次電池 | |
JP7359337B1 (ja) | 負極バインダー組成物およびその製造方法、負極、及び二次電池 | |
CN114051666B (zh) | 制造二次电池的方法 | |
JP7311059B2 (ja) | 負極バインダー組成物、負極、及び二次電池 | |
JP2004047487A (ja) | リチウム二次電池用負極および該負極を用いたリチウム二次電池 | |
US20230223540A1 (en) | Binder for nonaqueous secondary battery electrode and slurry for nonaqueous secondary battery electrode | |
WO2023199657A1 (ja) | 負極バインダー組成物およびその製造方法、負極、及び二次電池 | |
CN113646946A (zh) | 二次电池 | |
JP3512543B2 (ja) | 非水電解液二次電池 | |
JPH10334888A (ja) | 非水電解質二次電池用負極および該負極を使用した非水電解質二次電池 | |
JP2004273281A (ja) | 非水二次電池 | |
JP2013229107A (ja) | レート特性、サイクル特性に優れ、高エネルギー密度であっても高い安全性を有するリチウムイオン二次電池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230601 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230601 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20230601 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230808 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230810 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230829 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230911 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7359337 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |