JP7431242B2 - 水系電着によって適用される電池電極コーティング - Google Patents

水系電着によって適用される電池電極コーティング Download PDF

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Description

本発明は、電着可能なコーティング組成物および水系電着によって適用される電池電極コーティングを対象とする。
エレクトロニクス業界では、より小型でより軽量の電池を動力源とするより小型の装置を製造する傾向が見られる。炭素質物質などの負極およびリチウム金属酸化物などの正極を有する電池により、比較的高い電力および低重量が得られ得る。かかる電極を生成するための結合剤は、通常、溶媒系スラリーまたは水系スラリーの形態で、負極または正極と組み合わされる。溶媒系スラリーは、安全、健康、および環境面での危険性がある。多くの有機溶媒は、毒性および可燃性であり、揮発性の性質があり、発癌性であり、リスクを軽減し、環境汚染を低減するための特別な製造管理を必要とする。また、水系スラリーでは、しばしば、不十分な接着性および／または不十分な電池性能を有する、不満足な電極が生成される。一度適用されると、結合した成分は、電極内の相互接続性を失うことなく、充電および放電サイクル中の大きい体積の膨張および収縮に耐えることができる。電極中の活性成分の相互接続性は、特に充電および放電サイクル中の電池性能において非常に重要である。これは、電子が電極を通って移動する必要があり、リチウムイオンの移動には、電極内の粒子間の相互接続性が必要であるためである。特に、発癌性物質の使用および環境汚染を伴うことなく、電池性能を改善し、かつコーティングの集電体への接着を改善することが望まれている。
本明細書には、架橋用モノマーおよび／またはモノエチレン性不飽和アルキル化アルコキシレートモノマーの残基を含むｐＨ依存性レオロジー改質剤を含む結合剤と、電気化学的活性物質および／または導電剤と、水性媒体と、を含む電着可能なコーティング組成物が開示される。
また、本明細書には、基材をコーティングする方法も開示され、当該方法は、基材の上に電着可能なコーティング組成物を電気コーティングすることを含み、電着可能なコーティング組成物は、ｐＨ依存性レオロジー改質剤を含む結合剤と、電気化学的活性物質および／または導電剤と、水性媒体と、を含む。
コーティングされた基材および電気貯蔵装置が本明細書にさらに開示される。
上述のように、本発明は、架橋用モノマーおよび／またはモノエチレン性不飽和アルキル化エトキシレートモノマーの残基を含むｐＨ依存性レオロジー改質剤を含む結合剤と、電気化学的活性物質および／または導電剤と、水性媒体と、を含む電着可能なコーティング組成物を対象とする。
本発明では、「電着可能なコーティング組成物」という用語は、印加された電位の影響下で導電性基材の上に堆積され得る組成物を指す。
本発明では、電着可能なコーティング組成物には、結合剤が含まれる。結合剤は、コーティング組成物の基材の上への電着時に、電着可能なコーティング組成物の粒子、例えば電気化学的活性物質、導電剤、またはその両方等を一緒に結合する役割を果たす。結合剤は、フィルム形成ポリマーを含み、必要に応じて、フィルム形成ポリマー上に存在する官能基と反応する官能基を含む架橋剤をさらに含み得る。フィルム形成ポリマーおよび架橋剤は、有機化合物を含み得る。
本発明では、結合剤のフィルム形成ポリマーは、ｐＨ依存性レオロジー改質剤を含む。ｐＨ依存性レオロジー改質剤は、フィルム形成ポリマーおよび／または結合剤の一部分または全てを含み得る。本明細書で使用される場合、「ｐＨ依存性レオロジー改質剤」という用語は、組成物のｐＨに基づいて可変のレオロジー効果を有するポリマー等の有機化合物を指す。ｐＨ依存性レオロジー改質剤は、組成物のｐＨの変化によって誘発されるｐＨ依存性レオロジー改質剤の顕著な体積変化の原理に基づいて、組成物の粘度に影響を与え得る。例えば、ｐＨ依存性レオロジー改質剤は、あるｐＨ範囲では可溶性であり得、特定のレオロジー特性を提供してもよく、臨界ｐＨ値では（かつ、ｐＨ依存性レオロジー改質剤の種類に基づいて、それ以上または以下で）不溶性であり得、凝集してもよく、これにより、レオロジー改質剤の体積の減少による組成物の粘度の低下が引き起こされる。ｐＨ依存性レオロジー改質剤の存在による組成物のｐＨと粘度との関係は、非線形であり得る。ｐＨ依存性レオロジー改質剤は、電着可能なコーティング組成物が使用される電着の種類に応じて、アルカリ膨潤性レオロジー改質剤または酸膨潤性レオロジー改質剤を含み得る。例えば、アルカリ膨潤性レオロジー改質剤は、陰イオン電着のために使用されてもよく、一方で、酸膨潤性レオロジー改質剤は、カソード電着のために使用されてもよい。
本明細書で使用される場合、「アルカリ膨潤性レオロジー改質剤」という用語は、組成物のｐＨが増加するにつれて、組成物の粘度を増加させる（すなわち、組成物を増粘させる）レオロジー改質剤を指す。アルカリ膨潤性レオロジー改質剤は、約２．５以上、例えば、約３以上、例えば、約３．５以上、例えば、約４以上、例えば、約４．５以上、例えば、約５以上のｐＨで粘度を増加させ得る。
アルカリ膨潤性レオロジー改質剤の非限定的な例としては、アルカリ膨潤性エマルション（ＡＳＥ）、疎水基変性型アルカリ膨潤性エマルション（ＨＡＳＥ）、スターポリマー、および本明細書に記載のｐＨ値などの低ｐＨでｐＨトリガーされたレオロジー変化を提供する他の物質が挙げられる。アルカリ膨潤性レオロジー改質剤は、エチレン性不飽和モノマーの残基を含む構成単位を有する付加ポリマーを含み得る。例えば、アルカリ膨潤性レオロジー改質剤は、（ａ）２～７０重量％（２０～７０重量％など、２５～５５重量％など、３５～５５重量％など、４０～５０重量％など、４５～５０重量％など）のモノエチレン性不飽和カルボン酸、（ｂ）２０～８０重量％（３５～６５重量％など、４０～６０重量％など、４０～５０重量％など、４５～５０重量％など）のＣ１～Ｃ６アルキル（メタ）アクリレート、および（ｃ）０～３重量％（０．１～３重量％など、０．１～２重量％など）の架橋用モノマーのうちの少なくとも１つ、ならびに／または（ｄ）０～６０重量％（０．５～６０重量％など、１０～５０重量％など）のモノエチレン性不飽和アルキルアルコキシレートモノマーの残基を含んでもよく、本質的にそれらから構成されてもよく、またはそれらから構成される構成単位を有する付加ポリマーを含んでもよく、重量％は、付加ポリマーの総重量に基づいたものである。ＡＳＥレオロジー改質剤は、（ａ）および（ｂ）を含んでもよく、必要に応じて、さらに（ｃ）を含んでもよく、ＨＡＳＥレオロジー改質剤は、（ａ）、（ｂ）および（ｄ）を含んでもよく、必要に応じて、さらに、（ｃ）を含んでもよい。（ｃ）が存在する場合、ｐＨ依存性レオロジー改質剤は、架橋ｐＨ依存性レオロジー改質剤と称され得る。酸基が低ｐＨで高いプロトン化度を有する（すなわち、中和されていない）場合、レオロジー改質剤は水に不溶性であり、組成物を増粘させないが、酸がより高いｐＨ値で実質的に脱プロトン化されている（すなわち、実質的に中和されている）場合、レオロジー改質剤は可溶性または分散性（ミセルまたはマイクロゲルなど）になり、組成物を増粘させる。
（ａ）モノエチレン性不飽和カルボン酸は、アクリル酸、メタクリル酸などのＣ３～Ｃ８モノエチレン性不飽和カルボン酸、ならびにそれらの組み合わせを含み得る。
（ｂ）Ｃ１～Ｃ８アルキル（メタ）アクリレートは、Ｃ１～Ｃ４アルキル（メタ）アクリレートなどのＣ１～Ｃ６アルキル（メタ）アクリレートを含み得る。Ｃ１～Ｃ８アルキル（メタ）アクリレートは、非置換Ｃ１～Ｃ８アルキル（メタ）アクリレート、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、プロピル（メタ）アクリレート、イソプロピル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、ペンチル（メタ）アクリレート、イソペンチル（メタ）アクリレート、ヘキシル（メタ）アクリレート、ヘプチル（メタ）アクリレート、イソヘプチル（メタ）アクリレート、２－エチルヘキシル（メタ）アクリレート、またはそれらの組み合わせを含み得る。
（ｃ）架橋用モノマーは、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，６－ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ジビニルベンゼン、トリメチロールプロパンジアリルエーテル、テトラアリルペンタエリスリトール、トリアリルペンタエリスリトール、ジアリルペンタエリスリトール、ジアリルフタレート、トリアリルシアヌレート、ビスフェノールＡジアリルエーテル、メチレンビスアクリルアミド、アリルスクロースなどのポリエチレン性不飽和モノマー、ならびにそれらの組み合わせを含み得る。
（ｄ）モノエチレン性不飽和アルキル化エトキシレートモノマーは、ポリ（アルキレンオキシド）鎖の重合性基、疎水性基、および二価ポリエーテル基を有するモノマー、例えば、約５～１５０個のエチレンオキシド単位、例えば６～１０個のエチレンオキシド単位、および必要に応じて０～５個のプロピレンオキシド単位を有するポリ（エチレンオキシド）鎖を含み得る。疎水性基は、典型的には、６～２２個の炭素原子を有するアルキル基（ドデシル基など）または８～２２個の炭素原子を有するアルカリール基（オクチルフェノールなど）である。二価ポリエーテル基は、典型的には、疎水性基を重合性基に連結する。二価ポリエーテル基連結基および疎水性基の例は、ビシクロヘプチルポリエーテル基、ビシクロヘプテニルポリエーテル基、または分枝Ｃ５～Ｃ５０アルキルポリエーテル基であり、ビシクロヘプチルポリエーテル基またはビシクロヘプテニルポリエーテル基は、１つ以上の環炭素原子上で１つの炭素原子当たり１つまたは２つのＣ１～Ｃ６アルキル基で必要に応じて置換されてもよい。
上述したモノマーに加えて、ｐＨ依存性レオロジー改質剤は、他のエチレン性不飽和モノマーを含み得る。例えば、ヒドロキシル、アミノ、アミド、グリシジル、チオールおよび他の官能基等で置換された置換アルキル（メタ）アクリレートモノマー、フッ素を含有するアルキル（メタ）アクリレートモノマー、芳香族ビニルモノマー等が挙げられる。あるいは、ｐＨ依存性レオロジー改質剤は、かかるモノマーを実質的に含まなくてもよく、本質的にそれを含まなくてもよく、または完全にそれを含まなくてもよい。本明細書で使用される場合、ｐＨ依存性レオロジー改質剤は、そのモノマーを実質的に含まないか、または本質的に含まず、そのモノマーの構成単位が存在するとしても、そのモノマーの構成単位は、ｐＨ依存性レオロジー改質剤の総重量に基づいて、それぞれ０．１重量％未満または０．０１重量％未満の量で存在する。
ｐＨ依存性レオロジー改質剤は、アミド、グリシジルまたはヒドロキシル官能基を実質的に含まなくてもよく、本質的にそれを含まなくてもよく、または完全にそれを含まなくてもよい。本明細書で使用される場合、ｐＨ依存性レオロジー改質剤は、アミド、グリシジル、またはヒドロキシル官能基を実質的に含まないか、または本質的に含まず、かかる基が存在するとしても、かかる基は、ｐＨ依存性レオロジー改質剤に存在する官能基の総数に基づいて、１％未満または０．１％未満の量で存在する。
ｐＨ依存性レオロジー改質剤は、上述の量で存在する、メタクリル酸、エチルアクリレート、および架橋用モノマーの残基の構成単位を含み得るか、本質的にそれから構成され得るか、またはそれから構成され得る。
ｐＨ依存性レオロジー改質剤は、上述の量で存在する、メタクリル酸、エチルアクリレート、およびモノエチレン性不飽和アルキルアルコキシレートモノマーの残基の構成単位を含み得るか、本質的にそれから構成され得るか、またはそれから構成され得る。
ｐＨ依存性レオロジー改質剤は、上述の量で存在する、メタクリル酸、エチルアクリレート、架橋用モノマー、およびモノエチレン性不飽和アルキルアルコキシレートモノマーを含み得るか、本質的にそれから構成され得るか、またはそれから構成され得る。
市販のｐＨ依存性レオロジー改質剤として、アクリソルＡＳＥ－６０などのアルカリ膨潤性エマルション、アクリソルＨＡＳＥ ＴＴ－６１５、およびアクリソルＤＲ－１８０ ＨＡＳＥなどの疎水基変性型アルカリ膨潤性エマルション（各々がダウケミカル社から市販）、ならびにＡＴＲＰソリューションズ社からｆｒａｃＡＳＳＩＳＴ（登録商標）プロトタイプ２などの原子移動ラジカル重合によって製造されるものを含むスターポリマーが挙げられる。
組成物のｐＨ値の範囲にわたるアルカリ膨潤性レオロジー改質剤の影響を示す例示的な粘度データは、２０ＲＰＭで動作するブルックフィールド粘度計を使用し、＃４スピンドルを使用して、アルカリ膨潤性レオロジー改質剤の一部の非限定的な例について得られた。アルカリ膨潤性レオロジー改質剤のアクリソルＡＳＥ－６０、アクリソルＨＡＳＥ ＴＴ－６１５、およびアクリソルＤＲ－１８０ ＨＡＳＥを、脱イオン水の溶液中で４．２５％の固形分で特性評価した。低ｐＨでのポリマーの溶解性が限られているため、０．８１％の固形分でスターポリマー（ｆｒａｃＡＳＳＩＳＴ（登録商標）プロトタイプ２）を検討した。ジメチルエタノールアミン（「ＤＭＥＡ」）の添加により、ｐＨを調節した。ｐＨ値の範囲にわたるセンチポイズ（ｃｐｓ）単位における粘度測定値を、以下の表１に示す。
表１に示されるように、水および総組成物の４．２５重量％のアルカリ膨潤性レオロジー改質剤の組成物は、３～１２のｐＨ範囲内での３ｐＨ単位のｐＨ値の増加にわたり、少なくとも５００ｃｐｓの粘度の増加、例えば、少なくとも１，０００ｃｐｓの増加、例えば、少なくとも２，０００ｃｐｓの増加、例えば、少なくとも３，０００ｃｐｓの増加、例えば、少なくとも５，０００ｃｐｓの増加、例えば、少なくとも７，０００ｃｐｓの増加、例えば、少なくとも８，０００ｃｐｓの増加、例えば、少なくとも９，０００ｃｐｓの増加、例えば、少なくとも１０，０００ｃｐｓの増加、例えば、少なくとも１２，０００ｃｐｓの増加、例えば、少なくとも１４，０００ｃｐｓの増加、またはそれより大きい粘度の増加を有し得る。例えば、表１のアクリソルＡＳＥ－６０アルカリ膨潤性レオロジー改質剤について示すように、約３．５から約６．５へのｐＨの増加は、組成物の粘度の約１９，０００ｃｐｓの増加をもたらす。水および総組成物の４．２５重量％のアルカリ膨潤性レオロジー改質剤の組成物は、対応するｐＨ値の減少にわたる対応する組成物の粘度の減少をもたらし得る。
表１に示されるように、アルカリ膨潤性レオロジー改質剤の４．２５重量％の溶液（溶液の総重量に基づく重量％）は、約ｐＨ４から約ｐＨ７まで測定した場合、＃４スピンドルを使用し、２０ＲＰＭで動作するブルックフィールド粘度計を使用して測定される、少なくとも１，０００ｃｐｓの粘度増加、例えば、少なくとも１，５００ｃｐｓ、例えば少なくとも１，９００ｃｐｓ、例えば少なくとも５，０００ｃｐｓ、例えば少なくとも１０，０００ｃｐｓ、例えば少なくとも１５，０００ｃｐｓ、例えば少なくとも１７，０００ｃｐｓの粘度増加を有してもよい。水および総組成物の４．２５重量％のアルカリ膨潤性レオロジー改質剤の組成物は、対応するｐＨ値の減少にわたる対応する組成物の粘度の減少をもたらし得る。
表１に示されるように、アルカリ膨潤性レオロジー改質剤の４．２５重量％の溶液（溶液の総重量に基づく重量％）は、約ｐＨ４から約ｐＨ６．５まで測定した場合、＃４スピンドルを使用し、２０ＲＰＭで動作するブルックフィールド粘度計を使用して測定される、少なくとも１，０００ｃｐｓの粘度増加、例えば、少なくとも１，５００ｃｐｓ、例えば少なくとも１，９００ｃｐｓ、例えば少なくとも５，０００ｃｐｓ、例えば少なくとも１０，０００ｃｐｓ、例えば少なくとも１５，０００ｃｐｓ、例えば少なくとも１７，０００ｃｐｓの粘度増加を有してもよい。水および総組成物の４．２５重量％のアルカリ膨潤性レオロジー改質剤の組成物は、対応するｐＨ値の減少にわたる対応する組成物の粘度の減少をもたらし得る。
表１に示されるように、水および総組成物の０．８１重量％でのスターポリマーのアルカリ膨潤性レオロジー改質剤の組成物は、約ｐＨ４から約ｐＨ６．５まで測定した場合、＃４スピンドルを使用し、２０ＲＰＭで動作するブルックフィールド粘度計を使用して測定される、少なくとも４００ｃｐｓの粘度増加、例えば、少なくとも６００ｃｐｓ、例えば、少なくとも８００ｃｐｓ、例えば少なくとも１，０００ｃｐｓ、例えば少なくとも１，２００ｃｐｓ、例えば少なくとも１，４００ｃｐｓ、例えば少なくとも２，０００ｃｐｓ、例えば少なくとも２，２００ｃｐｓの粘度増加を有してもよい。
本明細書で使用される場合、「スターポリマー」という用語は、中央コアに接続された複数の（３つ以上の）直鎖から構成される一般的な構造を有する分岐ポリマーを指す。ポリマーのコアは、原子、分子、または巨大分子であり得る。鎖、または「アーム」は、可変長の有機鎖を含み得る。アームの長さおよび構造が全て等価であるスターポリマーは、均質であるとみなされ、長さおよび構造が可変であるポリマーは、不均質であるとみなされる。
本明細書で使用される場合、「酸膨潤性レオロジー改質剤」という用語は、高ｐＨでは不溶性であり組成物を増粘させず、低ｐＨでは可溶性であり組成物を増粘させる、レオロジー改質剤を指す。酸膨潤性レオロジー改質剤は、約４以下、例えば、約４．５以下、例えば、約５以下、例えば、約６以下のｐＨで粘度を増加させ得る。
ｐＨ依存性レオロジー改質剤は、電着可能なコーティング組成物中に、結合剤固形分の総固形分重量に基づいて、少なくとも１０重量％、例えば、少なくとも２０重量％、例えば、少なくとも３０重量％、例えば、少なくとも４０重量％、例えば、少なくとも５０重量％、例えば、少なくとも６０重量％、例えば、少なくとも７０重量％、例えば、少なくとも７５重量％、例えば、少なくとも８０重量％、例えば、少なくとも８５重量％、例えば、少なくとも９０重量％、例えば、少なくとも９３重量％、例えば、少なくとも９５重量％、例えば、１００重量％の量で存在し得、かつ１００重量％以下、例えば、９９重量％以下、例えば、９５重量％以下、例えば、９３重量％以下の量で存在し得る。ｐＨ依存性レオロジー改質剤は、電着可能なコーティング組成物中に、結合剤固形分の総固形分重量に基づいて、１０重量％～１００重量％、例えば、２０重量％～１００重量％、例えば、３０重量％～１００重量％、４０重量％～１００重量％、５０重量％～１００重量％、６０重量％～１００重量％、７０重量％～１００重量％、７５重量％～１００重量％、８０重量％～１００重量％、８５重量％～１００重量％、９０重量％～１００重量％、９３重量％～１００重量％、９５重量％～１００重量％、例えば、５０重量％～９９重量％、例えば、７５重量％～９５重量％、例えば、８７重量％～９３重量％の量で存在し得る。
ｐＨ依存性レオロジー改質剤は、電着可能なコーティング組成物中に、電着可能なコーティング組成物の総固形分重量に基づいて、少なくとも０．１重量％、例えば、少なくとも０．２重量％、例えば、少なくとも０．３重量％、例えば、少なくとも１重量％、例えば、少なくとも１．５重量％、例えば、少なくとも２重量％の量で存在し得、かつ１０重量％以下、例えば、５重量％以下、例えば、４．５重量％以下、例えば、４重量％以下、例えば、３重量％以下、例えば、２重量％以下、例えば、１重量％以下の量で存在し得る。ｐＨ依存性レオロジー改質剤は、電着可能なコーティング組成物中に、電着可能なコーティング組成物の総固形分重量に基づいて、０．１重量％～１０重量％、例えば、０．２重量％～１０重量％、例えば、０．３重量％～１０重量％、例えば、１重量％～７重量％、例えば、１．５重量％～５重量％、例えば、２重量％～４．５重量％、例えば、３重量％～４重量％の量で存在し得る。
驚くべきことに、電着可能なコーティング組成物中の本明細書の量でのｐＨ依存性レオロジー改質剤の使用により、電着による電極の生成が可能となることが発見された。ｐＨ依存性レオロジー改質剤を含まない比較可能な電着可能なコーティング組成物では、電着によって電極を生成することができなかった。いかなる理論にも拘束されることを意図するものではないが、レオロジー改質剤のｐＨ依存性は、電着可能なコーティング組成物の電着を補助するものと考えられる。なぜなら、コーティングされる電極の表面における電着浴のｐＨは、電着浴の残りの部分と比較して有意差があり、コーティングされる電極の表面における、またはコーティングされる電極の表面に近接するｐＨ依存性レオロジー改質剤の体積の著しい減少を引き起こし、コーティングされる電極の表面上でのｐＨ依存性レオロジー改質剤および電着可能なコーティング組成物の他の成分の凝集を誘発するためである。例えば、アノード電着におけるアノード表面におけるｐＨは、堆積浴の残りの部分と比較して著しく低減される。同様に、カソード電着における表面カソードにおけるｐＨは、電着浴の残りの部分より著しく高い。静止状態の電着浴に対する、電着中にコーティングされる電極の表面におけるｐＨの差は、少なくとも６単位、例えば、少なくとも７単位、例えば、少なくとも８単位であってもよい。
電着可能なコーティング組成物のｐＨは、組成物が使用される電着の種類、ならびに電着可能なコーティング組成物に含まれる添加剤、例えば顔料、フィラー等に依存する。例えば、アニオン性電着可能なコーティング組成物は、約６～約１２、例えば、約６．５～約１１、例えば、約７～約１０．５のｐＨを有していてもよい。対照的に、カチオン性電着可能なコーティング組成物は、約４．５～約１０、例えば、約４．５～約５．５、例えば、約８～約９．５のｐＨを有していてもよい。
本発明では、電着可能なコーティング組成物は、水を含む水性媒体をさらに含む。本明細書で使用される場合、「水性媒体」という用語は、水性媒体の総重量に基づいて、５０重量％を超える水を含む液体媒体を指す。かかる水性媒体は、水性媒体の総重量に基づいて、５０重量％未満の有機溶媒、または４０重量％未満の有機溶媒、または３０重量％未満の有機溶媒、または２０重量％未満の有機溶媒、または１０重量％未満の有機溶媒、または５重量％未満の有機溶媒、または１重量％未満の有機溶媒、または０．８重量％未満の有機溶媒、または０．１重量％未満の有機溶媒を含み得る。水は、水性媒体の総重量に基づいて、５０重量％を超える、例えば少なくとも６０重量％、例えば少なくとも７０重量％、例えば少なくとも８０重量％、例えば少なくとも８５重量％、例えば少なくとも９０重量％、例えば少なくとも９５重量％、例えば少なくとも９９重量％、例えば少なくとも９９．９重量％、例えば１００重量％を含む。水は、水性媒体の総重量に基づいて、５０．１重量％～１００重量％、例えば、７０重量％～１００重量％、例えば、８０重量％～１００重量％、例えば、８５重量％～１００重量％、例えば、９０重量％～１００重量％、例えば、９５重量％～１００重量％、例えば、９９重量％～１００重量％、例えば、９９．９重量％～１００重量％を含んでよい。水性媒体は、１つ以上の有機溶媒をさらに含み得る。好適な有機溶媒の例としては、アルキル基中に１～１０個の炭素原子を含有する、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、およびジプロピレングリコールのモノアルキルエーテル、例えばこれらのグリコールのモノエチル及びモノブチルエーテルなどの酸素化有機溶媒が挙げられる。他の少なくとも部分的に水混和性の溶媒の例としては、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、およびジアセトンアルコールなどのアルコールが挙げられる。電着可能なコーティング組成物は、特に、水性分散液等の分散液の形態で提供され得る。
有機溶媒は、多くの場合、所望の範囲内で粘度を変化させるために、水系配合物に添加される。電着可能なコーティング組成物または他の水系配合物に添加される有機溶媒により、粘度変化を実現するためにポリマーの膨潤が誘発され得る。本明細書に記載のｐＨ依存性レオロジー改質剤の使用により、組成物の環境影響を低減するために所望の粘度標的を満たすために必要とされる有機溶媒の総量の低減が可能となり得る。したがって、電着可能なコーティング組成物における上述のｐＨ依存性レオロジー改質剤の使用により、過去に製造された水系配合物よりも低い揮発性有機含有物（ＶＯＣ）を有する電着可能なコーティング組成物の製造が可能となり得る。本発明で使用する場合、「揮発性有機含有物」または「ＶＯＣ」という用語は、２５０℃未満の沸点を有する有機化合物を指す。本明細書で使用される場合、「沸点」という用語は、通常沸点とも称される、１０１．３２５ｋＰａ（１．０１３２５バールまたは１気圧）の標準大気圧での物質の沸点を指す。揮発性有機含有物は、揮発性有機溶媒を含む。本明細書で使用する場合、「揮発性有機溶媒」という用語は、２５０℃未満、例えば、２００℃未満の沸点を有する有機化合物を指す。例えば、本発明の電着可能なコーティング組成物のＶＯＣは、５００ｇ／Ｌ以下、例えば、３００ｇ／Ｌ以下、例えば、１５０ｇ／Ｌ以下、例えば、５０ｇ／Ｌ以下、例えば、１ｇ／Ｌ以下、例えば、０ｇ／Ｌであり得、０～５００ｇ／Ｌ、例えば、０．１～３００ｇ／Ｌ、例えば、０．１～１５０ｇ／Ｌ、例えば、０．１～５０ｇ／Ｌ、例えば、０．１～１ｇ／Ｌの範囲であり得る。ＶＯＣは、以下の式に従って計算され得る。
有機溶媒は、存在する場合、電着可能なコーティング組成物の総重量に基づいて、３０重量％未満、例えば、２０重量％未満、例えば、１０重量％未満、例えば、５重量％未満、例えば、３重量％未満、例えば、１重量％未満、例えば、０．５重量％未満、例えば、０．３重量％未満、例えば、０．１重量％未満、例えば、０．０重量％の量で存在し得る。
水は、電着可能なコーティング組成物中に存在する水の総量が、電着可能なコーティング組成物の総重量に基づいて、少なくとも４０重量％、例えば、少なくとも４５重量％、例えば、少なくとも５０重量％、例えば、少なくとも５５重量％、例えば、少なくとも６０重量％、例えば、少なくとも６５重量％、例えば、少なくとも７０重量％、例えば、少なくとも７５重量％、例えば、少なくとも８０重量％、例えば、少なくとも８５重量％、例えば、少なくとも９０重量％、例えば、少なくとも９５重量％であり、かつ、９９重量％以下、例えば、９５重量％以下、例えば、９０重量％以下、例えば、８５重量％以下、例えば、８０重量％以下、例えば、７５重量％以下の量で存在し得るように、水性媒体中に存在する。水は、電着可能なコーティング組成物の総重量に基づいて、４０重量％～９９重量％、例えば、４５重量％～９９重量％、例えば、５０重量％～９９重量％、例えば、６０重量％～９９重量％、例えば、６５重量％～９９重量％、例えば、７０重量％～９９重量％、例えば、７５重量％～９９重量％、例えば、８０重量％～９９重量％、例えば、８５重量％～９９重量％、例えば、９０重量％～９９重量％、例えば、４０重量％～９０重量％、例えば、４５重量％～８５重量％、例えば、５０重量％～８０重量％、例えば、６０重量％～７５重量％の量で存在し得る。
電着可能なコーティング組成物は、電着可能なコーティング組成物の総重量に基づいて、６０重量％以下、例えば、５５重量％以下、例えば、５０重量％以下、例えば、４５重量％以下、例えば、４０重量％以下、例えば、３５重量％以下、例えば、３０重量％以下、例えば、２５重量％以下、例えば、２０重量％以下、例えば、１５重量％以下、例えば、１０重量％以下、例えば、５重量％以下、例えば、１重量％以下の固体含有量を有し得る。電着可能なコーティング組成物は、電着可能なコーティング組成物の総重量に基づいて、０．１重量％～６０重量％、例えば、０．１重量％～５５重量％、例えば、０．１重量％～５０重量％、例えば、０．１重量％～４５重量％、例えば、０．１重量％～４０重量％、例えば、０．１重量％～３５重量％、例えば、０．１重量％～３０重量％、例えば、０．１重量％～２５重量％、例えば、０．１重量％～２０重量％、例えば、０．１重量％～１５重量％、例えば、０．１重量％～１０重量％、例えば、０．１重量％～５重量％、例えば、０．１重量％～１重量％の固体含有量を有し得る。
電着可能なコーティング組成物は、電着可能なコーティング組成物として使用する前に、水および必要に応じて有機溶媒で希釈される濃縮物の形態でパッケージ化され得る。希釈すると、電着可能なコーティング組成物は、本明細書に記載の固体および水含有量を有するべきである。
本発明では、電着可能なコーティング組成物は、必要に応じて、電気化学的活性物質をさらに含み得る。電着可能なコーティング組成物中に含有される電気化学的活性物質を構成する物質は、特に限定されず、目的の電気貯蔵装置の種類に従って好適な物質を選択することができる。
電気化学的活性物質は、正極の活性物質として使用するための物質を含み得る。正極のための電気化学的活性物質は、リチウムを取り込み得る物質（リチウムインターカレーション／脱インターカレーションによる取り込みを含む）、リチウム変換可能な物質、またはそれらの組み合わせを含み得る。リチウムを取り込み得る電気化学的活性物質の非限定的な例としては、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＦｅＰＯ４、ＬｉＦｅＣｏＰＯ４、ＬｉＣｏＰＯ４、ＬｉＭｎＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、Ｌｉ（ＮｉＭｎＣｏ）Ｏ２、Ｌｉ（ＮｉＣｏＡｌ）Ｏ２、炭素被覆ＬｉＦｅＰＯ４、およびそれらの組み合わせが挙げられる。電気化学的活性物質中に存在する遷移金属の比率は、変化し得る。例えば、Ｌｉ（ＮｉＭｎＣｏ）Ｏ２（「ＮＭＣ」と称される場合がある）は、１：１：１、５：３：２、６：２：２、および８：１：１のＮｉ：Ｍｎ：Ｃｏの比率を有し得る。リチウム変換可能な物質の非限定的な例には、硫黄、ＬｉＯ２、ＦｅＦ２およびＦｅＦ３、Ｓｉ、アルミニウム、スズ、ＳｎＣｏ、Ｆｅ３Ｏ４、ならびにそれらの組み合わせが含まれる。
電気化学的活性物質は、負極の活性物質として使用するための物質を含み得る。負極のための電気化学的活性物質は、グラファイト、チタン酸リチウム（ＬＴＯ）、リン酸バナジウムリチウム（ＬＶＰ）、ケイ素、ケイ素化合物、スズ、スズ化合物、硫黄、硫黄化合物、リチウム金属、グラフェン、またはそれらの組み合わせを含み得る。
電気化学的活性物質は、電着可能なコーティング組成物中に、電着可能な組成物の総固形分重量に基づいて、少なくとも４５重量％、例えば、少なくとも７０重量％、例えば、少なくとも８０重量％、例えば、少なくとも９０重量％、例えば、少なくとも９１重量％の量で存在し得、かつ９９重量％以下、例えば、９８重量％以下、例えば、９５重量％以下の量で存在し得る。電気化学的活性物質は、電着可能なコーティング組成物の総固形分重量に基づいて、４５重量％～９９重量％、例えば、７０重量％～９８重量％、例えば、８０重量％～９５重量％、例えば、９０重量％～９５重量％、例えば、９１重量％～９５重量％の量で電着可能なコーティング組成物中に存在し得る。
本発明の電着可能なコーティング組成物は、必要に応じて、導電剤をさらに含み得る。導電剤の非限定的な例には、活性炭、アセチレンブラックおよびファーネスブラックなどのカーボンブラック、グラファイト、グラフェン、カーボンナノチューブ、炭素繊維、フラーレン、およびそれらの組み合わせなどの炭素質物質が含まれる。グラファイトは、負極のための電気化学的活性物質および導電剤の両方として使用され得るが、グラファイトが電気化学的活性物質として使用される場合、導電性物質は典型的には省略されることに留意されたい。
導電剤はまた、高い表面積、例えば１００ｍ２／ｇを超えるＢＥＴ表面積を有する任意の活性炭素を含み得る。本明細書で使用される場合、「ＢＥＴ表面積」という用語は、定期刊行物「Ｔｈｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ」，６０，３０９（１９３８）に記載されるＢｒｕｎａｕｅｒ－Ｅｍｍｅｔｔ－Ｔｅｌｌｅｒ法に基づいて、ＡＳＴＭ Ｄ３６６３－７８標準に従って窒素吸着によって決定される比表面積を指す。一部の実施例では、導電性炭素は、１００ｍ２／ｇ～１，０００ｍ２／ｇ、例えば１５０ｍ２／ｇ～６００ｍ２／ｇ、例えば１００ｍ２／ｇ～４００ｍ２／ｇ、例えば２００ｍ２／ｇ～４００ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積を有し得る。一部の実施例において、導電性炭素は、約２００ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積を有し得る。好適な導電性炭素物質はＣａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販のＬＩＴＸ２００である。
導電剤は、電着可能なコーティング組成物の総固形分重量に基づいて、０．５重量％～２０重量％、例えば、１重量％～２０重量％、例えば、２重量％～１０重量％、例えば、２．５重量％～７重量％、例えば、３重量％～５重量％の量で電着可能なコーティング組成物中に存在し得る。
上述したように、結合剤は、必要に応じて、架橋剤をさらに含み得る。架橋剤は、水性媒体中に可溶性または分散性であり、ｐＨ依存性レオロジー改質剤の活性水素基、および組成物中に必要に応じて存在する任意の他の樹脂性フィルム形成ポリマーと反応性であり得る。好適な架橋剤の非限定的な例としては、アミノプラスト樹脂、ブロックポリイソシアネート、カルボジイミド、およびポリエポキシドが挙げられる。
架橋剤として使用するためのアミノプラスト樹脂の例は、メラミンまたはベンゾグアナミン等のトリアジンをホルムアルデヒドと反応させることによって形成されるものである。これらの反応生成物は、反応性Ｎ－メチロール基を含有する。通常、これらの反応性基を、それらの混合物を含むメタノール、エタノール、またはブタノールでエーテル化して、それらの反応性を調節する。アミノプラスト樹脂の化学調製および使用については、Ｄｒ．Ｏｌｄｒｉｎｇによって編集された「Ｔｈｅ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ Ａｍｉｎｏ Ｃｒｏｓｓｌｉｎｋｉｎｇ Ａｇｅｎｔｓ ｏｒ Ａｍｉｎｏｐｌａｓｔ」，Ｖｏｌ．Ｖ，Ｐａｒｔ ＩＩ，ｐａｇｅ２１ ｆｆ．；Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ／Ｃｉｔａ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ， Ｌｏｎｄｏｎ，１９９８を参照されたい。これらの樹脂は、ＭＡＰＲＥＮＡＬ ＭＦ９８０等のＭＡＰＲＥＮＡＬ（登録商標）の商標、ならびにＣｙｔｅｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓから市販されているＣＹＭＥＬ３０３およびＣＹＭＥＬ１１２８等のＣＹＭＥＬ（登録商標）の商標で市販されている。
ブロックポリイソシアネート架橋剤は、典型的には、イソシアネート基がイプシロン－カプロラクタムおよびメチルエチルケトキシム等の物質と反応する（「ブロックされる」）、そのイソシアナト二量体および三量体を含む、トルエンジイソシアネート、１，６－ヘキサメチレンジイソシアネート、およびイソホロンジイソシアネートなどのジイソシアネートである。硬化温度において、ブロック剤は、ブロックを外して、（メタ）アクリルポリマーに関連するヒドロキシル官能基と反応性であるイソシアネート官能基を曝露する。ブロックポリイソシアネート架橋剤は、ＤＥＳＭＯＤＵＲ ＢＬとしてＣｏｖｅｓｔｒｏ社から市販されている。
カルボジイミド架橋剤は、モノマーもしくはポリマー形態、またはそれらの混合物であり得る。カルボジイミド架橋剤は、以下の構造を有する化合物を指す。
Ｒ－Ｎ＝Ｃ＝Ｎ－Ｒ’
式中、ＲおよびＲ’はそれぞれ個別に、脂肪族、芳香族、アルキル芳香族、カルボン酸、または複素環式基を含み得る。市販のカルボジイミド架橋剤の例としては、例えば、ＣＡＲＢＯＤＩＬＩＴＥ Ｖ－０２－Ｌ２、ＣＡＲＢＯＤＩＬＩＴＥ ＳＶ－０２、ＣＡＲＢＯＤＩＬＩＴＥ Ｅ－０２、ＣＡＲＢＯＤＩＬＩＴＥ ＳＷ－１２Ｇ、ＣＡＲＢＯＤＩＬＩＴＥ Ｖ－１０、およびＣＡＲＢＯＤＩＬＩＴＥ－０５などの日清紡ケミカル社から市販されているＣＡＲＢＯＤＩＬＩＴＥの商品名で販売されるものが挙げられる。
ポリエポキシド架橋剤の例は、他のビニルモノマーと共重合したグリシジルメタクリレートから調製されたもの等のエポキシ含有（メタ）アクリルポリマー、ビスフェノールＡのジグリシジルエーテル等の多価フェノールのポリグリシジルエーテル、ならびに３，４－エポキシシクロヘキシルメチル－３，４－エポキシシクロヘキサンカルボキシレートおよびビス（３，４－エポキシ－６－メチルシクロヘキシル－メチル）アジペート等の脂環式ポリエポキシドである。
架橋剤は、０重量％～３０重量％、例えば、５重量％～２０重量％、例えば、５重量％～１５重量％、例えば、７重量％～１２重量％の量で電着可能なコーティング組成物中に存在し得、重量％は、結合剤固形分の総重量に基づいたものである。
架橋剤は、０重量％～２重量％、例えば、０．１重量％～１重量％、例えば、０．２重量％～０．８重量％、例えば、０．３重量％～０．５重量％の量で電着可能なコーティング組成物中に存在し得、重量％は、電着可能なコーティング組成物の総固形分重量に基づいたものである。
本明細書で使用される場合、「結合剤固形分」という用語は、「樹脂固体」と同義に使用され得、ｐＨ依存性レオロジー改質剤、ならびに存在する場合、架橋剤、非フッ素化有機フィルム形成ポリマー、および接着プロモーターを含む。本明細書で使用される場合、「結合剤分散体」という用語は、水性媒体中の結合剤固形分の分散体を指す。
結合剤は、１０重量％～１００重量％、例えば、５０重量％～９５重量％、例えば、７０重量％～９３重量％、例えば、８７重量％～９２重量％の量のｐＨ依存性レオロジー改質剤、および存在する場合、０重量％～３０重量％、例えば、５重量％～１５重量％、例えば、７重量％～１３重量％の量の架橋剤を含んでもよく、それらから本質的に構成されてもよく、またはそれらから構成されてもよく、重量％は、結合剤固形分の総重量に基づいたものである。
結合剤は必要に応じて、非フッ素化有機フィルム形成ポリマーをさらに含み得る。非フッ素化有機フィルム形成ポリマーは、本明細書に記載のｐＨ依存性レオロジー改質剤とは異なる。非フッ素化有機フィルム形成ポリマーは、多糖類、ポリアクリレート、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリ（メチルアクリレート）、ポリ（酢酸ビニル）、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリウレタン、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドン、スチレンブタジエンゴム、キサンタンガム、またはそれらの組み合わせを含み得る。
非フッ素化有機フィルム形成ポリマーは、存在する場合、結合剤固形分の総重量に基づいて、０重量％～９０重量％、例えば、２０重量％～６０重量％、例えば、２５重量％～４０重量％の量で存在し得る。
非フッ素化有機フィルム形成ポリマーは、存在する場合、電着可能なコーティング組成物の総固形分重量に基づいて、少なくとも０重量％～９．９重量％、例えば、０．１重量％～５重量％、例えば、０．２重量％～２重量％、例えば、０．３重量％～０．５重量％の量で存在し得る。
電着可能なコーティング組成物はまた、本明細書に記載の非フッ素化有機フィルム形成ポリマーのいずれかまたは全てを実質的に含まなくてもよく、本質的にそれを含まなくてもよく、または完全にそれを含まなくてもよい。
結合剤固形分は、電着可能なコーティング組成物の総固形分重量に基づいて、０．１重量％～２０重量％、例えば、０．２重量％～１０重量％、例えば、０．３重量％～８重量％、例えば、０．５重量％～５重量％、例えば、１重量％～３重量％、例えば、１．５重量％～２．５重量％、例えば、１重量％～２重量％の量で電着可能なコーティング組成物中に存在し得る。
電着可能なコーティング組成物の総固形分は、電着可能なコーティング組成物の総重量に基づいて、少なくとも０．１重量％、例えば、少なくとも１重量％、例えば、少なくとも３重量％、例えば、少なくとも５重量％、例えば、少なくとも７重量％、例えば、少なくとも１０重量％、例えば、少なくとも２０重量％、例えば、少なくとも３０重量％、例えば、少なくとも４０重量％であり得、かつ例えば、６０重量％以下、例えば、５０重量％以下、例えば、４０重量％以下、例えば、３０重量％以下、例えば、２５重量％以下、例えば、２０重量％以下、例えば、１５重量％以下、例えば、１２重量％以下、例えば、１０重量％以下、例えば、７重量％以下、例えば、５重量％以下であり得る。電着可能なコーティング組成物の総固形分は、電着可能なコーティング組成物の総重量に基づいて、０．１重量％～６０重量％、例えば、０．１重量％～５０重量％、例えば、０．１重量％～４０重量％、例えば、０．１重量％～３０重量％、例えば、０．１重量％～２５重量％、例えば、０．１重量％～２０重量％、例えば、０．１重量％～１５重量％、例えば、０．１重量％～１２重量％、例えば、０．１重量％～１０重量％、例えば、０．１重量％～７重量％、例えば、０．１重量％～５重量％、例えば、１重量％～６０重量％、例えば、１重量％～５０重量％、例えば、１重量％～４０重量％、例えば、１重量％～３０重量％、例えば、１重量％～２５重量％、例えば、１重量％～２０重量％、例えば、１重量％～１５重量％、例えば、１重量％～１２重量％、例えば、１重量％～１０重量％、例えば、１重量％～７重量％、例えば、１重量％～５重量％であり得る。
電着可能なコーティング組成物は、例えば、電着可能なコーティング組成物の総固形分重量に基づいて、４５重量％～９９重量％、例えば、７０重量％～９８重量％、例えば、８０重量％～９５重量％、例えば、９０重量％～９５重量％、例えば、９１重量％～９５重量％の電気化学的活性物質と、０．５重量％～２０重量％、例えば、１重量％～２０重量％、例えば、２重量％～１０重量％、例えば、２．５重量％～７重量％、例えば、３重量％～５重量％の量の導電剤と、０．１重量％～１０重量％、例えば、０．２重量％～１０重量％、例えば、０．３重量％～１０重量％、例えば、１重量％～７重量％、例えば、１．５重量％～５重量％、例えば、２重量％～４．５重量％、例えば、３重量％～４重量％の量のｐＨ依存性レオロジー改質剤と、ならびに必要に応じて、０重量％～２重量％、例えば、０．１重量％～１重量％、例えば、０．２重量％～０．８重量％、例えば、０．３重量％～０．５重量％の量の架橋剤と、少なくとも０重量％～９．９重量％、例えば、０．１重量％～５重量％、例えば、０．２重量％～２重量％、例えば、０．３重量％～０．５重量％の量の非フッ素化有機フィルム形成ポリマーと、電着可能なコーティング組成物の総重量に基づいて、４０重量％～９９重量％、例えば４５重量％～９９重量％、例えば５０重量％～９９重量％、例えば６０重量％～９９重量％、例えば６５重量％～９９重量％、例えば７０重量％～９９重量％、例えば７５重量％～９９重量％、例えば８０重量％～９９重量％、例えば８５重量％～９９重量％、例えば９０重量％～９９重量％、例えば４０重量％～９０重量％、例えば４５重量％～８５重量％、例えば５０重量％～８０重量％、例えば６０重量％～７５重量％の水と、を含んでもよく、本質的にそれらから構成されてもよく、またはそれらから構成されてもよい。
電着可能なコーティング組成物は、必要に応じて、接着プロモーターをさらに含み得る。接着プロモーターは、酸官能性ポリオレフィンまたは熱可塑性物質を含み得る。
酸官能性ポリオレフィン接着プロモーターは、エチレン－アクリル酸コポリマーまたはエチレン－メタクリル酸コポリマーなどのエチレン－（メタ）アクリル酸コポリマーを含み得る。エチレン－アクリル酸コポリマーは、エチレン－アクリル酸コポリマーの総重量に基づいて、１０重量％～５０重量％、例えば、１５重量％～３０重量％、例えば、１７重量％～２５重量％、例えば、約２０重量％のアクリル酸、およびエチレン－アクリル酸コポリマーの総重量に基づいて、５０重量％～９０重量％、例えば、７０重量％～８５重量％、例えば、７５重量％～８３重量％、例えば、約８０重量％のエチレンを含む構成単位を含み得る。かかる付加ポリマーの市販の例としては、ダウケミカル社から市販されているＰＲＩＭＡＣＯＲ５９８０ｉが挙げられる。
接着プロモーターは、結合剤固形分（接着プロモーターを含む）の総重量に基づいて、１重量％～６０重量％、例えば、１０重量％～４０重量％、例えば、２５重量％～３５重量％の量で電着可能なコーティング組成物中に存在し得る。
電着可能なコーティング組成物は、必要に応じて、ｐＨ調整剤をさらに含み得る。ｐＨ調整剤は、酸または塩基を含み得る。酸は、例えば、リン酸または炭酸を含み得る。塩基は、例えば、水酸化リチウム、炭酸リチウム、またはジメチルエタノールアミン（ＤＭＥＡ）を含み得る。電着可能なコーティング組成物のｐＨを所望のｐＨ範囲に調整するのに必要な任意の好適な量のｐＨ調整剤が使用され得る。
本発明はまた、（ａ）ｐＨ依存性レオロジー改質剤、（ｂ）導電剤、および（ｃ）水を含む水性媒体を含むか、本質的にそれらから構成されるか、またはそれらから構成される電着可能なコーティング組成物であって、水が、電着可能なコーティング組成物の総重量に基づいて、少なくとも４０重量％の量で存在する、電着可能なコーティング組成物を対象とする。ｐＨ依存性レオロジー、架橋剤、および水性媒体は、上記と同じ物質であってもよく、上記と同じ量で存在してもよい。
導電剤は、上述のものと同じであり得る。導電剤は、電着可能なコーティング組成物中に、電着可能な組成物の総固形分重量に基づいて、少なくとも４５重量％、例えば、少なくとも７０重量％、例えば、少なくとも８０重量％、例えば、少なくとも９０重量％、例えば、少なくとも９１重量％の量で存在し得、かつ９９重量％以下、例えば、９８重量％以下、例えば、９５重量％以下の量で存在し得る。導電剤は、電着可能なコーティング組成物の総固形分重量に基づいて、４５重量％～９９重量％、例えば、７０重量％～９８重量％、例えば、８０重量％～９５重量％、例えば、９０重量％～９５重量％、例えば、９１重量％～９５重量％の量で電着可能なコーティング組成物中に存在し得る。
（ａ）ｐＨ依存性レオロジー改質剤、（ｂ）導電剤、および（ｄ）水を含む水性媒体を含むか、本質的にそれらから構成されるか、またはそれらから構成される電着可能なコーティング組成物は、架橋剤、非フッ素化有機フィルム形成ポリマー、接着プロモーター、およびｐＨ調整剤を含む、上述の任意の成分を、上述の量でさらに含んでもよい。
本発明は、基材をコーティングするための方法も対象とする。電着可能なコーティング組成物は、任意の導電性基材の上に電着され得る。好適な基材は、金属基材、金属合金基材、および／またはニッケルめっきされたプラスチックなどの金属化された基材を含む。さらに、基材は、例えば、炭素繊維または導電性炭素を含む物質などの複合物質を含む非金属導電性物質を含んでもよい。本発明では、金属または金属合金は、冷間圧延鋼、高温圧延鋼、亜鉛金属でコーティングされた鋼、亜鉛化合物、または亜鉛合金、例えば、電気亜鉛めっき鋼、溶融亜鉛めっき鋼、亜鉛めっき鋼、亜鉛合金でめっきされた鋼を含み得る。１ＸＸＸ、２ＸＸＸ、３ＸＸＸ、４ＸＸＸ、５ＸＸＸ、６ＸＸＸ、７ＸＸＸまたは８ＸＸＸシリーズのアルミニウム合金、Ａ３５６シリーズのクラッドアルミニウム合金および鋳造アルミニウム合金も基材として使用され得る。ＡＺ３１Ｂ、ＡＺ９１Ｃ、ＡＭ６０Ｂ、またはＥＶ３１Ａシリーズのマグネシウム合金も基材として使用され得る。本発明で使用される基材は、チタンおよび／またはチタン合金も含み得る。他の好適な非鉄金属には、銅およびマグネシウム、ならびにこれらの物質の合金が含まれる。基材は、導電性物質を含む集電体の形態であってもよく、導電性物質は、鉄、銅、アルミニウム、ニッケル、およびそれらの合金などの金属、ならびにステンレス鋼を含んでもよい。他の好適な導電性基材としては、導電性炭素、導電性プライマーでコーティングされた物質、多層電池電極の調製のための予め作製された電池電極、導電性多孔質ポリマー、および導電性複合物質を含む多孔質ポリマーが挙げられる。基材はまた、電気絶縁多孔質ポリマーを含んでもよく、基材は、例えば、米国特許出願公開第２０１６／０３１７９７４号の段落［００５４］～［００５８］に開示されている方法および装置によって、導電性バッキングを使用してコーティングされる。
基材をコーティングするための方法は、上記の電着可能なコーティング組成物を基材の少なくとも一部分に電着させることと、コーティング組成物を少なくとも部分的に硬化させて、基材の上に少なくとも部分的に硬化したコーティングを形成することと、を含み得る。本発明では、本方法は、（ａ）本発明の電着可能なコーティング組成物を基材の少なくとも一部分の上に電着させることと、（ｂ）コーティングされた基材を、基材の上の電着可能なコーティングを硬化させるのに十分な時間および温度まで加熱することと、を含み得る。
本発明の方法では、コーティングは、電着プロセスを介して、基材の少なくとも一部分の上にまたは少なくとも一部分を覆って適用される。かかるプロセスでは、電極および対電極（アニオン性電着中のカソードなど）を含む電気回路中の電極（アニオン性電着中のアノードなど）として機能する導電性基材（前述のもののいずれかなど）が、本発明の電着可能なコーティング組成物中に浸漬される。電流が電極間を通過することにより、コーティングが基材の上に堆積される。印加電圧は、様々な電圧であり得、例えば１ボルトのような低電圧から数千ボルトのような高電圧までであり得るが、多くの場合、５０～５００ボルトである。電流密度は、多くの場合、１平方フィート当たり０．５アンペア～１５アンペアである。組成物中の基材の滞留時間は、１０～１８０秒であり得る。
電気コーティング後、基材は浴から取り出され、オーブンでベークされ得る。例えば、コーティングされた基材は、４００℃以下、例えば３００℃以下、例えば２７５℃以下、例えば２５５℃以下、例えば２２５℃以下、例えば２００℃以下、例えば１００℃～４００℃、例えば２００℃～４００℃、例えば２４０℃～３００℃の温度で、例えば１０～６０分間ベークされ得る。他の事例において、電気コーティングおよび基材を浴から取り出した後、コーティングされた基材は、単純に、周囲条件下で乾燥させることができる。本明細書で使用される場合、「周囲条件」は、１０～１００％の相対湿度、および５～８０℃、場合によっては１０～６０℃、さらに他の場合には１５～４０℃などの、－１０～１２０℃の範囲の温度を有する大気を指す。
本発明はまた、集電体と、集電体上に形成されたフィルムとを有する電極であって、フィルムが、上述の電着可能なコーティング組成物から堆積される、電極も対象とする。電極は、正極であっても負極であってもよく、上記の電着可能なコーティング組成物を集電体の表面に堆積させてコーティングフィルムを形成し、その後、コーティングフィルムを乾燥および／または硬化することによって製造されてもよい。
電極のコーティングフィルムは、架橋されたコーティングを含み得る。本明細書で使用される場合、「架橋されたコーティング」という用語は、ｐＨ依存性レオロジー改質剤の官能基が架橋剤の官能基と反応して、結合剤の成分分子を架橋する共有結合を形成したコーティングを指す。接着プロモーターおよび非フッ素化有機フィルム形成ポリマーは、存在する場合、架橋剤の官能基と反応する官能基を有してもよく、コーティングを架橋する役割を果たしてもよい。
集電体は、導電性物質を含んでよく、導電性物質は、鉄、銅、アルミニウム、ニッケル、およびそれらの合金などの金属、ならびにステンレス鋼を含んでよい。例えば、集電体は、メッシュ、シート、または箔の形態のアルミニウムまたは銅を含んでもよい。集電体の形状および厚さは特に限定されないが、集電体は、約０．００１～０．５ｍｍの厚さを有し得、例えば、約０．００１～０．５ｍｍの厚さを有するメッシュ、シート、または箔であり得る。
加えて、集電体は、本発明の電着可能なコーティング組成物を堆積する前に、前処理組成物で前処理され得る。本明細書で使用される場合、「前処理組成物」という用語は、集電体と接触すると、集電体表面と反応し、化学的に変化させ、それに結合して保護層を形成する組成物を指す。前処理組成物は、ＩＩＩＢ族および／またはＩＶＢ族金属を含む前処理組成物であり得る。本明細書で使用される場合、「ＩＩＩＢ族および／またはＩＶＢ族金属」という用語は、例えば、Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，６３ｒｄ ｅｄｉｔｉｏｎ（１９８３）に示されているように、ＣＡＳ元素周期表のＩＩＩＢ族またはＩＶＢ族にある元素を指す。該当する場合、金属自体が使用され得るが、ＩＩＩＢ族金属化合物および／またはＩＶＢ金属化合物も使用され得る。本発明で使用する場合、「ＩＩＩＢ族および／またはＩＶＢ族金属化合物」という用語は、ＣＡＳ元素周期表のＩＩＩＢ族またはＩＶＢ族にある少なくとも１つの元素を含む化合物を指す。集電体を前処理するための好適な前処理組成物および方法は、米国特許第９，２７３，３９９号の第４欄、第６０行～第１０欄、第２６行に記載されており、その引用部分は、参照により本明細書に組み込まれる。前処理組成物を使用して、正極または負極を生成するために使用される集電体を処理することができる。
リチウムイオン電気貯蔵装置のための電極を調製するために、電気化学的活性物質、導電剤、ｐＨ依存性レオロジー改質剤を含む結合剤、および任意の成分を含む電着可能なコーティング組成物は、成分を組み合わせて電着可能なコーティング組成物を形成することによって調製される。これらの物質は、撹拌機、ビーズミル、または高圧ホモジナイザーなどの既知の手段を用いて撹拌することによって一緒に混合することができる。かかる組成物を調製するための例示的な方法は、以下の実施例に提示される。
電着後に形成されるコーティングの厚さは、少なくとも１ミクロン、例えば、１～１，０００ミクロン（μｍ）、例えば、１０～５００μｍ、例えば、５０～２５０μｍ、例えば、７５～２００μｍであり得る。
適用後のコーティングフィルムの乾燥および／または架橋は、適用可能であれば、例えば、高温、例えば、少なくとも５０℃、例えば、少なくとも６０℃、例えば、５０～４００℃、例えば、１００～３００℃、例えば、１５０～２８０℃、例えば、２００～２７５℃、例えば、２２５～２７０℃、例えば、２３５～２６５℃、例えば、２４０～２６０℃で加熱することによって行うことができる。加熱時間は、ある程度温度に依存する。一般的に、温度が高いほど、硬化に必要な時間は短くなる。典型的には、硬化時間は、少なくとも５分間、例えば５～６０分の間である。硬化フィルム中の結合剤が架橋される（該当する場合）ように、すなわち、カルボン酸基およびヒドロキシル基などの、ｐＨ依存性レオロジー改質剤および非フッ素化有機フィルム形成ポリマー（存在する場合）上の共反応性基と、アミノプラストのＮ－メチロールおよび／またはＮ－メチロールエーテル基などの架橋剤の反応性基、ブロックポリイソシアネート架橋剤のイソシアナト基との間に共有結合が形成されるように、温度および時間は十分でなければならない。架橋結合剤は、以下に言及される電解質の溶媒に対して実質的に耐溶剤性を有し得る。コーティングフィルムを乾燥させる他の方法として、周囲温度乾燥、マイクロ波乾燥および赤外線乾燥が挙げられ、コーティングフィルムを硬化させる他の方法として、電子ビーム硬化およびＵＶ硬化が挙げられる。
本発明では、本発明の電着可能なコーティング組成物を使用して電着によって生成される電極は、他の方法、例えば、キャスティングによって適用される同等の水性コーティング組成物よりも向上した接着力を有し得る。例えば、コーティングの基材への９０°剥離強度接着性は、機械的に駆動される９０°剥離ステージを備えたＭａｒｋ－１０（モデルＤＣ４０６０）電動試験スタンドを使用して測定されてもよい。コーティングされた基材の１２．７ｍｍのストリップが切断され、接着テープを使用してステージに固定され得る。剥離強度は、基材からコーティングフィルムを剥離するために必要な力として測定され得る。剥離ステージの横方向の移動は、剥離ヘッドの垂直移動と同じ速度で能動的に駆動することで、９０°の剥離を確実に行い、剥離強度の正確かつ再現可能な測定を行うことができる。この試験方法は、本明細書では、剥離強度試験方法（ＰＥＥＬ ＳＴＲＥＮＧＴＨ ＴＥＳＴ ＭＥＴＨＯＤ）と称され得る。９０°剥離強度接着は、剥離強度試験方法に従って測定した場合、同様の質量負荷の比較コーティング組成物よりも少なくとも１０％、例えば、少なくとも１５％、例えば、少なくとも２０％、例えば、少なくとも２５％、例えば、少なくとも３０％、例えば、少なくとも４０％、例えば、少なくとも５０％、例えば、少なくとも６０％、例えば、少なくとも７０％、例えば、少なくとも８０％、例えば、少なくとも９０％、例えば、少なくとも１００％大きくてもよい。本明細書で使用される場合、「比較コーティング組成物」という用語は、ｐＨ依存性レオロジー改質剤を含まず、別様で、本発明の電着可能なコーティング組成物と同様の量の成分を有する水性組成物を指す。本明細書で使用される場合、「同様の質量負荷で」という用語は、０．１ｍｇ／ｃｍ２以内の負荷を有するコーティングを指す。
９０°剥離強度接着は、剥離強度試験方法に従って測定した場合、２．１５ｇ／ｃｍ２の質量負荷で、少なくとも１００Ｎ／ｍ、例えば、少なくとも１２５Ｎ／ｍ、例えば、少なくとも１３５Ｎ／ｍ、例えば、少なくとも１４５Ｎ／ｍ、例えば、少なくとも１５５Ｎ／ｍ、例えば、少なくとも１６５Ｎ／ｍ、例えば、少なくとも１７５Ｎ／ｍ、例えば、少なくとも１８０Ｎ／ｍであり得る。
本発明はまた、電気貯蔵装置を対象とする。本発明による電気貯蔵装置は、本発明の電着可能なコーティング組成物から調製される上記の電極のうちの１つ以上を使用することによって製造され得る。電気貯蔵装置は、電極、対電極、および電解質を含む。電極、対電極、またはその両方は、一方の電極が正極であり、一方の電極が負極である限り、本発明の電極を含み得る。本発明による電気貯蔵装置は、セル、電池、電池パック、二次電池、コンデンサ、およびスーパーコンデンサを含む。
電気貯蔵装置は、電解液を含み、一般的に使用される方法に従って、セパレータなどの部品を使用することによって製造することができる。より具体的な製造方法として、負極および正極は、それらの間のセパレータと共に組み立てられ、得られたアセンブリは、電池の形状に従って圧延または屈曲され、電池容器に入れられ、電解液が電池容器に注入され、電池容器が密封される。電池の形状は、コイン、ボタンまたはシート、円筒形、正方形または平坦であり得る。
電解液は液体であってもゲルであってもよく、電池として効果的に機能することができる電解液は、負極活物質および正極活物質の種類に従って電気貯蔵装置に使用される既知の電解液の中から選択され得る。電解液は、好適な溶媒中に溶解させた電解質を含有する溶液であり得る。電解質は、リチウムイオン二次電池のための従来既知のリチウム塩であり得る。リチウム塩の例としては、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＢＦ４、ＬｉＰＦ６、ＬｉＣＦ３ＣＯ２、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＳｂＦ６、ＬｉＢ１０Ｃｌ１０、ＬｉＡｌＣｌ４、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＢ（Ｃ２Ｈ５）４、ＬｉＢ（Ｃ６Ｈ５）４、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＣＨ３ＳＯ３、ＬｉＣ４Ｆ９ＳＯ３、Ｌｉ（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ、ＬｉＢ４ＣＨ３ＳＯ３ＬｉおよびＣＦ３ＳＯ３Ｌｉが挙げられる。上記電解質を溶解するための溶媒は、特に限定されず、例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブ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およびジエチルカーボネート等のカーボネート化合物、γ－ブチルラクトン等のラクトン化合物、トリメトキシメタン、１，２－ジメトキシエタン、ジエチルエーテル、２－エトキシエタン、テトラヒドロフランおよび２－メチルテトラヒドロフラン等のエーテル化合物、ならびにジメチルスルホキシド等のスルホキシド化合物が挙げられる。電解液中の電解質の濃度は、０．５～３．０モル／Ｌ、例えば０．７～２．０モル／Ｌであり得る。
リチウムイオン電気貯蔵装置の放電中、リチウムイオンが負極から放出され、電流を正極に伝え得る。このプロセスには、脱インターカレーションとして知られるプロセスが含まれ得る。充電中、リチウムイオンは、正極中の電気化学的活性物質から負極に移動し、負極中に存在する電気化学的活性物質に埋め込まれる。このプロセスには、インターカレーションとして知られるプロセスが含まれ得る。
電着可能なコーティング組成物は、一過性接着プロモーターを実質的に含まない場合があるか、本質的にそれを含まない場合があるか、または完全にそれを含まなくてもよい。本明細書で使用される場合、「一過性接着プロモーター」という用語は、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルホルムアミド、Ｎ、Ｎ－ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、ヘキサメチルホスファミド、ジオキサン、テトラヒドロフラン、テトラメチル尿素、リン酸トリエチル、リン酸トリメチル、コハク酸ジメチル、コハク酸ジエチル、およびテトラエチル尿素を指す。本明細書で使用される場合、一過性接着プロモーターを実質的に含まない電着可能なコーティング組成物は、電着可能なコーティング組成物の総重量に基づいて、１重量％未満の一過性接着プロモーター（存在する場合）を含む。本明細書で使用される場合、一過性接着プロモーターを本質的に含まない電着可能なコーティング組成物は、電着可能なコーティング組成物の総重量に基づいて、０．１重量％未満の一過性接着プロモーター（存在する場合）を含む。存在する場合、一過性接着プロモーターは、電着可能なコーティング組成物の総重量に基づいて、１重量％未満、例えば、０．９重量％未満、例えば、０．１重量％未満、例えば、０．０１重量％未満、例えば、０．００１重量％未満の量で存在し得る。存在する場合、一過性接着プロモーターは、電着可能なコーティング組成物の総固形分重量に基づいて、２重量％未満、例えば、１重量％未満、例えば、０．１重量％未満、例えば、０．０１重量％未満、例えば、０．００１重量％未満の量で存在し得る。
本発明では、電着可能なコーティング組成物は、フルオロポリマーを実質的に含まなくてもよく、本質的にそれを含まなくてもよく、または完全にそれを含まなくてもよい。本明細書で使用される場合、フルオロポリマーという用語は、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等のフッ化ビニリデンの残基を含むポリマーおよびコポリマーを指す。本明細書で使用される場合、「ポリフッ化ビニリデンポリマー」は、高分子量ホモポリマー、コポリマー、およびターポリマーを含む、ホモポリマー、コポリマー、例えばバイナリーコポリマー、およびターポリマーを含む。かかる（コ）ポリマーとしては、少なくとも５０モル％、例えば、少なくとも７５モル％、および少なくとも８０モル％、ならびに少なくとも８５モル％のフッ化ビニリデン（別名、ビニリデン二フッ化物）の残基を含有するものが挙げられる。フッ化ビニリデンモノマーは、本発明のフルオロポリマーを生成するために、テトラフルオロエチレン、トリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロペン、フッ化ビニル、ペンタフルオロプロペン、テトラフルオロプロペン、ペルフルオロメチルビニルエーテル、ペルフルオロプロピルビニルエーテル、およびフッ化ビニリデンと容易に共重合するであろう任意の他のモノマーから構成される群から選択される少なくとも１つのコモノマーと共重合してもよい。フルオロポリマーはまた、ＰＶＤＦホモポリマーを含んでもよい。本明細書で使用される場合、電着可能なコーティング組成物は、フルオロポリマーを実質的に含まないか、または本質的に含まず、フルオロポリマーが存在するとしても、フルオロポリマーは、結合剤固形分の総重量に基づいて、それぞれ５重量％未満または０．２重量％未満の量で存在する。
本発明では、電着可能なコーティング組成物は、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン－ヘキサフルオロプロピレンコポリマー、および／またはポリアクリロニトリル誘導体を実質的に含まなくてもよく、本質的にそれを含まなくてもよく、または完全にそれを含まなくてもよい。
電着可能なコーティング組成物は、グラフェンオキシドを実質的に含まない場合がある。本明細書で使用される場合、電着可能な組成物は、グラフェンオキシドを実質的に含まないか、または本質的に含まず、グラフェンオキシドが存在するとしても、グラフェンオキシドは、電着可能なコーティング組成物の総固形分重量に基づいて、それぞれ５重量％未満または１重量％未満の量で存在する。
ｐＨ依存性レオロジー改質剤は、カルボン酸アミドモノマー単位の残基を実質的に含まなくてもよく、本質的にそれを含まなくてもよく、または完全にそれを含まなくてもよい。本明細書で使用される場合、ｐＨ依存性レオロジー改質剤は、カルボン酸アミドモノマー単位を実質的に含まないか、または本質的に含まず、カルボン酸アミドモノマー単位が存在するとしても、カルボン酸アミドモノマー単位は、ｐＨ依存性レオロジー改質剤の総重量に基づいて、それぞれ０．１重量％未満または０．０１重量％未満の量で存在する。
電着可能なコーティングは、イソホロンを実質的に含まなくてもよく、本質的にそれを含まなくてもよく、または完全にそれを含まなくてもよい。
電着可能なコーティングは、セルロース誘導体を実質的に含まなくてもよく、本質的にそれを含まなくてもよく、または完全にそれを含まなくてもよい。セルロース誘導体の非限定的な例としては、カルボキシメチルセルロースおよびその塩（ＣＭＣ）が挙げられる。ＣＭＣは、無水グルコース環上のヒドロキシル基の一部分がカルボキシメチル基で置換されたセルロースエーテルである。
電着可能なコーティングは、多官能性ヒドラジド化合物を実質的に含まなくてもよく、本質的にそれを含まなくてもよく、または完全にそれを含まなくてもよい。本明細書で使用される場合、電着可能な組成物は、多官能性ヒドラジド化合物を実質的に含まないか、または本質的に含まず、多官能性ヒドラジド化合物が存在するとしても、多官能性ヒドラジド化合物は、電着可能なコーティング組成物の総結合剤固形分重量に基づいて、それぞれ０．１重量％未満または０．０１重量％未満の量で存在する。
電着可能なコーティングは、スチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴムまたはアクリルゴムを実質的に含まなくてもよく、本質的にそれを含まなくてもよく、または完全にそれを含まなくてもよい。本明細書で使用される場合、電着可能な組成物は、スチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム、またはアクリルゴムを実質的に含まないか、または本質的に含まず、スチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム、またはアクリルゴムが存在するとしても、スチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム、またはアクリルゴムは、電着可能なコーティング組成物の総結合剤固形分重量に基づいて、それぞれ５重量％未満または１重量％未満の量で存在する。
電着可能なコーティングは、ポリ（メタ）アクリル酸の総重量に基づいて、７０重量％を超える（メタ）アクリル酸官能性モノマーを有するポリ（メタ）アクリル酸を実質的に含まなくてもよく、本質的に含まなくてもよく、または完全に含まなくてもよい。本明細書で使用される場合、電着可能な組成物は、ポリ（メタ）アクリル酸を実質的に含まないか、または本質的に含まず、ポリ（メタ）アクリル酸が存在するとしても、ポリ（メタ）アクリル酸は、電着可能なコーティング組成物の総結合剤固形分重量に基づいて、それぞれ５重量％未満または１重量％未満の量で存在する。
電着可能なコーティング組成物は、脂肪族共役ジエンモノマー単位および芳香族ビニルモノマー単位の残基を含有する粒子状ポリマーを実質的に含まなくてもよく、本質的にそれを含まなくてもよく、または完全にそれを含まなくてもよい。本明細書で使用される場合、電着可能な組成物は、かかる特定のポリマーを実質的に含まないか、または本質的に含まず、特定のポリマーが存在するとしても、特定のポリマーは、結合剤固形分の総重量に基づいて、それぞれ５重量％未満または１重量％未満の量で存在する。
本明細書で使用される場合、「ポリマー」という用語は、広義に、オリゴマーならびにホモポリマーおよびコポリマーの両方を指す。「樹脂」という用語は、「ポリマー」と交換可能に使用される。
「アクリル」および「アクリレート」という用語は、別段明確に示されない限り、（そうすることで意図した意味が変わる場合を除き）交換可能に使用され、アクリル酸、無水物、およびそれらの誘導体、例えば、それらのＣ１～Ｃ５アルキルエステル、低級アルキル置換アクリル酸、例えば、Ｃ１～Ｃ２置換アクリル酸、例えば、メタクリル酸、２－エチルアクリル酸等、ならびにそれらのＣ１～Ｃ４アルキルエステルを含む。「（メタ）アクリル」または「（メタ）アクリレート」という用語は、示される物質、例えば（メタ）アクリレートモノマーのアクリル／アクリレートおよびメタクリル／メタクリレート形態の両方をカバーすることを意図している。「（メタ）アクリルポリマー」という用語は、１種以上の（メタ）アクリルモノマーから調製されるポリマーを指す。
本明細書で使用する場合、分子量は、ポリスチレン標準物質を使用するゲル透過クロマトグラフィーによって決定する。別段明記されない限り、分子量は、重量平均ベースである。
「ガラス転移温度」という用語は、Ｔ．Ｇ．Ｆｏｘ，Ａｍ．Ｐｈｙｓ．Ｓｏｃ．（Ｓｅｒ．ＩＩ）１，１２３（１９５６）およびＪ．Ｂｒａｎｄｒｕｐ，Ｅ．Ｈ．Ｉｍｍｅｒｇｕｔ，Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｈａｎｄｂｏｏｋ ３ｒｄ ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，１９８９．によるモノマー電荷のモノマー組成に基づいてＦｏｘの方法によって計算されたガラス転移温度である理論値である。
本明細書で使用される場合、別段定義されない限り、「実質的に含まない」という用語は、成分が存在するとしても、電着可能なコーティング組成物の総重量に基づいて、５重量％未満の量で存在することを意味する。
本明細書で使用される場合、別段定義されない限り、「本質的に含まない」という用語は、成分が存在するとしても、電着可能なコーティング組成物の総重量に基づいて、１重量％未満の量で存在することを意味する。
本明細書で使用される場合、別段定義されない限り、「完全に含まない」という用語は、成分が、電着可能なコーティング組成物中に存在しないこと、すなわち、電着可能なコーティング組成物の総重量に基づいて、０．００重量％であることを意味する。
本明細書で使用される場合、「総固形分」という用語は、本発明の電着可能なコーティング組成物の不揮発性成分を指し、具体的には、水性媒体を除外する。総固形分は、少なくとも結合剤、電気化学的活性物質および／または導電剤、存在する場合、接着プロモーター、ならびに架橋剤を含む。
詳細な説明の目的のために、本発明が、相反することが明示的に指定されている場合を除き、様々な代替的な変形およびステップシーケンスを想定し得ることが理解されるべきである。さらに、任意の動作例以外、または別途明記される場合、値、量、パーセンテージ、範囲、部分範囲、端数を表すものなどの全ての数は、用語が明示的に現れなくても、「約」という語によって前置きされているかのように読み取られ得る。したがって、相反することが示されない限り、以下の明細書および添付の特許請求の範囲に記載される数値パラメータは、本発明によって得られる所望の特性に応じて変動し得る近似値である。少なくとも、かつ、均等論の適用を特許請求の範囲に限定しようとするものではなく、各数値パラメータは、少なくとも報告された有意な桁の数に照らし合わせて、かつ通常の四捨五入技法を適用することによって解釈されるべきである。クローズエンドまたはオープンエンドの数値範囲が本明細書に記載される場合、数値範囲内または数値範囲に包含される全ての数、値、量、パーセンテージ、部分範囲、および端数は、これらの数、値、量、パーセンテージ、部分範囲、および端数がそれらの全体が明示的に書き出されたかのように、本出願の元の開示に具体的に含まれ、かつそれに属するものとみなされるべきである。
本発明の広い範囲を記載する数値範囲およびパラメータは近似値であるにもかかわらず、特定の実施例において記載される数値は、可能な限り正確に報告されている。しかし、どのような数値であっても、それぞれの試験測定における標準偏差に必然的に起因する誤差を本質的に含む。
本明細書で使用される場合、別段明記されない限り、複数の用語は、その単数の対応物を包含することができ、別段明記されない限り、その逆もまた同様である。例えば、本明細書では、「１つ（ａｎ）」の電気化学的活性物質、「１つ（ａｎ）」の導電剤、「１つ（ａ）」のｐＨ依存性レオロジー改質剤、「１つ（ａ）」の架橋剤を参照しているが、これらの成分の組み合わせ（すなわち、複数）を使用することができる。加えて、本明細書では、「および／または」がある特定の例で明示的に使用され得るが、別段の明記がない限り、「または」の使用は、「および／または」を意味する。
本明細書で使用される場合、「含む」、「含有する」、および同様の用語は、本出願の文脈において「含む」と同義であることが理解され、したがって、オープンエンドであり、追加の非記載または非列挙の要素、物質、構成成分、または方法ステップの存在を除外しない。本明細書で使用される場合、「から構成される」は、任意の不特定の要素、構成成分、または方法ステップの存在を除外するために、本出願の文脈において理解される。本明細書で使用される場合、「から本質的に構成される」は、特定の要素、物質、構成成分、または方法ステップ、記載されているものの「基本的かつ新規の特徴に物質的に影響を及ぼさないもの」を含むように、本出願の文脈において理解される。
本明細書で使用される場合、「上（ｏｎ）」、「上（ｏｎｔｏ）」、「上に適用される（ａｐｐｌｉｅｄ ｏｎ）」、「上に適用される（ａｐｐｌｉｅｄ ｏｎｔｏ）」、「上に形成される（ｆｏｒｍｅｄ ｏｎ）」、「上に堆積される（ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ ｏｎ）」、「上に堆積される（ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ ｏｎｔｏ）」という用語は、表面上に形成される、重ねられる、堆積される、または提供されるが必ずしも表面と接触しないことを意味する。例えば、基材「上に堆積される」電着可能なコーティング組成物は、電着可能なコーティング組成物と基材との間に位置する同じまたは異なる組成物の１つ以上の他の介在コーティング層の存在を排除しない。
本発明の特定の実施形態は詳細に説明されているが、本開示の全体的な教示に照らして、それらの詳細に対する様々な修正例および代替例を開発することができることが当業者によって理解されるであろう。したがって、開示される特定の構成は、単に例示であり、添付の特許請求の範囲の全範囲ならびにそのいずれかおよび全ての等価物を与えるべき本発明の範囲について限定するものではないことを意図している。
態様
したがって、上記を鑑みて、本発明は、これらに限定されないが、特に、以下の態様に関する。
１．
架橋用モノマーおよび／またはモノエチレン性不飽和アルキル化アルコキシレートモノマーの残基を含むｐＨ依存性レオロジー改質剤を含む結合剤と、
電気化学的活性物質および／または導電剤と、
水性媒体と、を含む、電着可能なコーティング組成物。
２．ｐＨ依存性レオロジー改質剤が、アルカリ膨潤性レオロジー改質剤、疎水基変性型アルカリ膨潤性レオロジー改質剤、またはスターポリマーを含む、態様１に記載の電着可能なコーティング組成物。
３．水と、総組成物の４．２５重量％のアルカリ膨潤性レオロジー改質剤と、の組成物が、＃４スピンドルを使用し、２０ＲＰＭで動作するブルックフィールド粘度計を使用して測定される、３～１２のｐＨ範囲内での３ｐＨ単位のｐＨ値の増加にわたり、少なくとも５００ｃｐｓの粘度の増加を有し得る、態様２に記載の電着可能なコーティング組成物。
４．ｐＨ依存性レオロジー改質剤が、架橋用モノマーの残基を含む架橋アルカリ膨潤性レオロジー改質剤を含む、態様１～３のいずれか１つに記載の電着可能なコーティング組成物。
５．架橋アルカリ膨潤性レオロジー改質剤が、モノエチレン性不飽和カルボン酸、Ｃ１～Ｃ６アルキル（メタ）アクリレートモノマー、および架橋用モノマーの残基を含む構成単位を含む、態様４に記載の電着可能なコーティング組成物。
６．架橋アルカリ膨潤性レオロジー改質剤が、架橋アルカリ膨潤性レオロジー改質剤の総重量に基づいて、
２０～６５重量％のモノエチレン性不飽和カルボン酸、
２０～８０重量％のＣ１～Ｃ６アルキル（メタ）アクリレートモノマー、および
０．１～３重量％の架橋用モノマーの残基を含む構成単位を含む、態様５に記載の電着可能なコーティング組成物。
７．ｐＨ依存性レオロジー改質剤が、モノエチレン性不飽和アルキルアルコキシレートモノマーの残基を含む疎水基変性型アルカリ膨潤性レオロジー改質剤を含む、態様１～３のいずれか１つに記載の電着可能なコーティング組成物。
８．疎水基変性型アルカリ膨潤性レオロジー改質剤が、モノエチレン性不飽和カルボン酸、Ｃ１～Ｃ６アルキル（メタ）アクリレートモノマー、およびモノエチレン性不飽和アルキルアルコキシレートモノマーの残基を含む構成単位を含む、態様１～３または７のいずれか１つに記載の電着可能なコーティング組成物。
９．疎水基変性型アルカリ膨潤性レオロジー改質剤が、疎水基変性型アルカリ膨潤性レオロジー改質剤の総重量に基づいて、
２～７０重量％のモノエチレン性不飽和カルボン酸、
２０～８０重量％のＣ１～Ｃ６アルキル（メタ）アクリレートモノマー、および
０．５～６０重量％のモノエチレン性不飽和アルキルアルコキシレートモノマーの残基を含む構成単位を含む、態様８に記載の電着可能なコーティング組成物。
１０．架橋用モノマーが、１つのモノマー当たり少なくとも２つのエチレン性不飽和基を有するモノマーを含む、態様１～６のいずれか１つに記載の電着可能なコーティング組成物。
１１．ｐＨ依存性レオロジー改質剤が、酸膨潤性レオロジー改質剤を含む、態様１に記載の電着可能なコーティング組成物。
１２．架橋剤をさらに含む、態様１～１１のいずれか１つに記載の電着可能なコーティング組成物。
１３．架橋剤が、カルボジイミドを含む、態様１２に記載の電着可能なコーティング組成物。
１４．結合剤が、非フッ素化有機フィルム形成ポリマーをさらに含む、態様１～１３のいずれか１つに記載の電着可能なコーティング組成物。
１５．非フッ素化有機フィルム形成ポリマーが、多糖類、ポリアクリレート、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリ（メチルアクリレート）、ポリ（酢酸ビニル）、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリウレタン、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドン、スチレンブタジエンゴム、キサンタンガム、またはそれらの組み合わせを含む、態様１４に記載の電着可能なコーティング組成物。
１６．電気化学的活性物質が、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＦｅＰＯ４、ＬｉＦｅＣｏＰＯ４、ＬｉＣｏＰＯ４、ＬｉＭｎＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、Ｌｉ（ＮｉＭｎＣｏ）Ｏ２、Ｌｉ（ＮｉＣｏＡｌ）Ｏ２、炭素被覆ＬｉＦｅＰＯ４、硫黄、ＬｉＯ２、ＦｅＦ２およびＦｅＦ３、Ｓｉ、アルミニウム、スズ、ＳｎＣｏ、Ｆｅ３Ｏ４、またはそれらの組み合わせを含む正極活性物質、あるいはグラファイト、チタン酸リチウム、リン酸バナジウムリチウム、ケイ素、ケイ素化合物、スズ、スズ化合物、硫黄、硫黄化合物、リチウム金属、グラフェン、もしくはそれらの組み合わせを含む負極活性物質を含む、態様１～１５のいずれか１つに記載の電着可能なコーティング組成物。
１７．導電剤が、導電性カーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラフェン、グラファイト、炭素繊維、フラーレン、およびそれらの組み合わせを含む、態様１～１６のいずれか１つに記載の電着可能なコーティング組成物。
１８．電着可能なコーティング組成物が、
（ａ）０．１重量％～１０重量％のｐＨ依存性レオロジー改質剤と、
（ｂ）０．０２重量％～２重量％の架橋剤と、
（ｃ）４５重量％～９９重量％の電気化学的活性物質と、
（ｄ）必要に応じて、０．５重量％～２０重量％の導電剤と、
（ｅ）必要に応じて、０．１重量％～９．９重量％の非フッ素化有機フィルム形成ポリマーと、を含み、重量％が、電着可能な組成物の総固形分重量に基づいたものである、態様１～１７のいずれか１つに記載の電着可能なコーティング組成物。
１９．電着可能なコーティング組成物のＶＯＣが、５００ｇ／Ｌ以下である、態様１～１８のいずれか１つに記載の電着可能なコーティング組成物。
２０．態様１～１３のいずれか１つに記載の電着可能なコーティング組成物を電着することによって基材の上で生成されるコーティングが、電着によって適用されない同様の質量負荷で比較コーティング組成物から生成されるコーティングより少なくとも１０％大きい９０°剥離強度を有し、９０°剥離強度が、剥離強度試験方法に従って測定される、態様１～１９のいずれか１つに記載の電着可能なコーティング組成物。
２１．態様１～１９のいずれか１つに記載の電着可能なコーティング組成物を電気コーティングすることによって基材の上で生成されるコーティングが、剥離強度試験方法に従って測定した場合、２．１５ｍｇ／ｃｍ２の質量負荷で、９０°剥離強度が少なくとも１００Ｎ／ｍである、態様１～２０のいずれか１つに記載の電着可能なコーティング組成物。
２２．電着可能なコーティング組成物が、フルオロポリマーを実質的に含まない、態様１～２１のいずれか１つに記載の電着可能なコーティング組成物。
２３．結合剤が、ｐＨ依存性レオロジー改質剤およびカルボジイミド架橋剤から本質的に構成される、態様１～２２のいずれか１つに記載の電着可能なコーティング組成物。
２４．電着可能なコーティング組成物が、セルロース系物質、ポリビニルアルコール、ポリカルボン酸、およびそれらの塩を実質的に含まない、態様１～２３のいずれか１つに記載の電着可能なコーティング組成物。
２５．電着可能なコーティング組成物が、多官能性ヒドラジド化合物を実質的に含まない、態様１～２４のいずれか１つに記載の電着可能なコーティング組成物。
２６．電着可能なコーティング組成物が、脂肪族共役ジエンモノマー単位および芳香族ビニルモノマー単位の残基を含有する粒子状ポリマーを実質的に含まない、態様１～２５のいずれか１つに記載の電着可能なコーティング組成物。
２７．ｐＨ依存性レオロジー改質剤が、アミド、グリシジル、およびヒドロキシル基を実質的に含まない、態様１～２６のいずれか１つに記載の電着可能なコーティング組成物。
２８．ｐＨ依存性レオロジー改質剤が、芳香族ビニルモノマーを含む構成単位の残基を実質的に含まない、態様１～２７のいずれか１つに記載の電着可能なコーティング組成物。
２９．基材をコーティングする方法であって、
電着可能なコーティング組成物を基材の上に電気コーティングすることを含み、電着可能なコーティング組成物が、
ｐＨ依存性レオロジー改質剤を含む結合剤と、
電気化学的活性物質および／または導電剤と、
水性媒体と、を含む、方法。
３０．結合剤が、非フッ素化有機フィルム形成ポリマーをさらに含む、態様２９に記載の方法。
３１．非フッ素化有機フィルム形成ポリマーが、多糖類、ポリアクリレート、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリ（メチルアクリレート）、ポリ（酢酸ビニル）、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリウレタン、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドン、スチレンブタジエンゴム、キサンタンガム、またはそれらの組み合わせを含む、態様３０に記載の方法。
３２．結合剤が、結合剤の総重量に基づいて、
５重量％～９９重量％のｐＨ依存性レオロジー改質剤と、
１重量％～９４重量％の非フッ素化有機フィルム形成ポリマーと、を含む、態様２４または態様２５に記載の方法。
３３．結合剤が、架橋剤をさらに含む、態様２９～３２のいずれか１つに記載の方法。
３４．架橋剤が、カルボジイミド、アミノプラスト、オキサザリン、ポリイソシアネート、またはそれらの組み合わせを含む、態様３３に記載の方法。
３５．電気化学的活性物質が、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＦｅＰＯ４、ＬｉＦｅＣｏＰＯ４、ＬｉＣｏＰＯ４、ＬｉＭｎＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、Ｌｉ（ＮｉＭｎＣｏ）Ｏ２、Ｌｉ（ＮｉＣｏＡｌ）Ｏ２、炭素被覆ＬｉＦｅＰＯ４、またはそれらの組み合わせを含む、態様２９～３４のいずれか１つに記載の方法。
３６．電気化学的活性物質が、硫黄、ＬｉＯ２、ＦｅＦ２およびＦｅＦ３、Ｓｉ、アルミニウム、スズ、ＳｎＣｏ、Ｆｅ３Ｏ４、またはそれらの組み合わせを含む、態様２９～３４のいずれか１つに記載の方法。
３７．電気化学的活性物質が、グラファイト、チタン酸リチウム、リン酸バナジウムリチウム、ケイ素、ケイ素化合物、スズ、スズ化合物、硫黄、硫黄化合物、リチウム金属、グラフェン、またはそれらの組み合わせを含む、態様２９～３４のいずれか１つに記載の方法。
３８．ｐＨ依存性レオロジー改質剤が、アルカリ膨潤性レオロジー改質剤を含む、態様２９～３７のいずれか１つに記載の方法。
３９．水と、総組成物の４．２５重量％のアルカリ膨潤性レオロジー改質剤と、の組成物が、＃４スピンドルを使用し、２０ＲＰＭで動作するブルックフィールド粘度計を使用して測定される、３～１２のｐＨ範囲内での３ｐＨ単位のｐＨ値の増加にわたり、少なくとも５００ｃｐｓの粘度の増加を有し得る、態様３８に記載の方法。
４０．ｐＨ依存性レオロジー改質剤が、酸膨潤性レオロジー改質剤を含む、態様２９～３７のいずれか１つに記載の方法。
４１．導電剤が、導電性カーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラフェン、グラファイト、炭素繊維、フラーレン、およびそれらの組み合わせを含む、態様２９～４０のいずれか１つに記載の方法。
４２．電着可能なコーティング組成物が、
（ａ）０．１重量％～１０重量％のｐＨ依存性レオロジー改質剤と、
（ｂ）４５重量％～９９重量％の電気化学的活性物質と、
（ｃ）必要に応じて、０．５重量％～２０重量％の導電剤と、
（ｄ）必要に応じて、０．０２重量％～２重量％の架橋剤と、
（ｅ）必要に応じて、０．１重量％～１０重量％の非フッ素化有機フィルム形成ポリマーと、を含み、重量％が、電着可能な組成物の総固形分重量に基づいたものである、態様２９～４１のいずれか１つに記載の方法。
４３．電着可能なコーティング組成物のＶＯＣが、５００ｇ／Ｌ以下である、態様２９～４２のいずれか１つに記載の方法。
４４．態様２３～３７のいずれか１つの方法によって基材の上で生成されるコーティングが、電着によって適用されない同様の質量負荷で比較コーティング組成物から生成されるコーティングよりも少なくとも１０％大きい９０°剥離強度を有し、９０°剥離強度が、剥離強度試験方法に従って測定される、態様２９～４３のいずれか１つに記載の方法。
４５．態様２３～３８のいずれか１つの方法によって基材の上で生成されるコーティングが、剥離強度試験方法に従って測定した場合、少なくとも２．１５ｍｇ／ｃｍ２の質量負荷で、９０°剥離強度が少なくとも１００Ｎ／ｍである、態様２９～４３のいずれか１つに記載の方法。
４６．３０Ｖの印加電圧および対電極と基材との間の２．７ｃｍの間隔を使用して電気コーティングされた場合、方法が、少なくとも０．０４ｍｇ／ｃｍ２／秒の電着可能なコーティング組成物の質量堆積速度を有する、態様２９～４３のいずれか１つに記載の方法。
４７．電着可能なコーティング組成物が、フルオロポリマーを実質的に含まない、態様２９～４６のいずれか１つに記載の方法。
４８．電着可能なコーティング組成物が、態様１～２８のいずれか１つに記載の電着可能なコーティング組成物である、態様２９～４７のいずれか１つに記載の基材をコーティングする方法。
４９．集電体と、態様２９～４８のいずれか１つに記載の方法により集電体の少なくとも一部分の上に形成されたコーティングと、を含む、コーティングされた基材。
５０．集電体が、アルミニウム、銅、鋼、ステンレス鋼、ニッケル、導電性炭素、導電性プライマーコーティング、または多孔質ポリマーを含む、態様４９に記載のコーティングされた基材。
５１．コーティングされた基材が、正極を含む、態様４９または態様５０に記載のコーティングされた基材。
５２．コーティングされた基材が、負極を含む、態様４９または態様５０に記載のコーティングされた基材。
５３．
（ａ）態様４９～５２のいずれか１つに記載のコーティングされた基材を含む電極と、
（ｂ）対電極と、
（ｃ）電解質と、を含む、電気貯蔵装置。
５４．電気貯蔵装置が、セルを含む、態様５３に記載の電気貯蔵装置。
５５．電気貯蔵装置が、電池パックを含む、態様５３に記載の電気貯蔵装置。
５６．電気貯蔵装置が、二次電池を含む、態様５３に記載の電気貯蔵装置。
５７．電気貯蔵装置が、コンデンサを含む、態様５３に記載の電気貯蔵装置。
５８．電気貯蔵装置が、スーパーコンデンサを含む、態様５３に記載の電気貯蔵装置。
本発明を例示するのは以下の実施例であるが、これらは本発明をそれらの詳細に限定するとみなされるべきではない。別段明記されない限り、以下の実施例における、ならびに本明細書の全体を通して、全ての部単位およびパーセンテージは、重量によるものである。
実施例１－電着可能なコーティング組成物の調製および電着による適用：プラスチックカップに、１０．９５４ｇのダウケミカル社のアルカリ膨潤性エマルジョンＨＡＳＥ ＴＴ－６１５（固体物質３．２６ｇ、総固形分の４．０重量％）、エタノール５．０７６ｇ、および水６５．９ｇを添加した。この混合物を、２０００ＲＰＭで５分間遠心混合器中で混合した。次に、ゲロン社から得たリン酸鉄リチウム正極電気化学的活性物質７５．０ｇ（総固形分の９２重量％）を混合物に添加し、２０００ＲＰＭで５分間遠心混合器中で混合した。次に、カーボンブラック３．２６ｇ（イメリス社から市販されているＳＵＰＥＲ Ｐ、総固形分の４．０重量％）を混合物に添加し、２０００ＲＰＭで５分間遠心混合器中で混合した。最後に、ダウケミカル社の９．０ｇのヘキシルセロソルブグリコールエーテルおよびダウケミカル社の３．０ｇのダワノールＰｎＢグリコールエーテルを組成物に添加し、２０００ＲＰＭで５分間遠心混合器中で混合した。
電着可能なコーティング組成物を、定常撹拌下で６３４．０ｇの水を添加することによって、総固形分の１０％に希釈した。３０分間の撹拌の後、電気コーティングを実施した。溶液に３ｃｍ浸漬した４ｃｍ×６ｃｍの炭素被覆アルミホイルに、組成物に３ｃｍ浸漬した４ｃｍ×６ｃｍのアルミニウム対電極から２．７ｃｍの間隔で３０Ｖを印加した。電着プロセス中、一定の撹拌が維持された。１０秒、２０秒、および３０秒での堆積では、０．１８ｍｇ／ｃｍ２／秒の質量堆積速度が得られた。コーティングされた基材を、ボックスオーブン中で６０℃で１５分間ベークし、続いて、２４６℃で１０分間追加のベークを行った。Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのカレンダープレスを使用して、コーティングされた基材を３５％の多孔度にプレスした。
基材への電池コーティングの接着性を、機械的に駆動される９０°剥離ステージを備えたＭａｒｋ－１０（モデルＤＣ４０６０）電動試験スタンドを使用して測定した。実施例１からフィルムの１２．７ｍｍのストリップが切断され、接着テープを使用してステージに固定された。剥離強度を、基材からフィルムを剥離するために必要な力として測定した。剥離ステージの横方向の移動は、剥離ヘッドの垂直移動と同じ速度で能動的に駆動することで、９０°の剥離を確実に行い、剥離強度の正確かつ再現可能な測定を行う。この試験方法は、本明細書では、剥離強度試験方法と称される。電気コーティングフィルムの９０°剥離強度は、３．３６ｍｇ／ｃｍ２の質量負荷で２６．１Ｎ／ｍであった。
比較実施例２－コーティング組成物の調製およびドローダウン法による基材への適用：プラスチックカップに、１０．９５４ｇのｐＨ依存性レオロジー改質剤（ダウケミカル社のアクリソルＨＡＳＥ ＴＴ－６１５、３．２６ｇの固体物質、４重量％の総固形分）、エタノール５．０７６ｇ、および水６５．９ｇを添加した。この混合物を、２０００ＲＰＭで５分間遠心混合器中で混合した。次に、ゲロンから得られたリン酸鉄リチウム正極電気化学的活性物質７５．０ｇ（総固形分の９２重量％）を混合物に添加し、２０００ＲＰＭで５分間遠心混合器中で混合した。次に、カーボンブラック３．２６ｇ（イメリス社から市販されているＳＵＰＥＲ Ｐ、総固形分の４．０重量％）を混合物に添加し、２０００ＲＰＭで５分間遠心混合器中で混合した。最後に、ダウケミカル社の９．０ｇのヘキシルセロソルブグリコールエーテルおよびダウケミカル社の３．０ｇのダワノール ＰＮＢグリコールエーテルを添加し、スラリーを２０００ＲＰＭで５分間遠心混合器中で混合した。
スラリーを、間隙高さ５０μｍの自動引き出しテーブルを使用して、炭素被覆されたアルミホイル上にキャストした。試料を、ボックスオーブン中で６０℃で１５分間ベークし、続いて、２４６℃で１０分間追加のベークを行った。Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのカレンダープレスを使用して、試料を３５％の多孔度にプレスした。
実施例１と同じ方法を使用して、コーティングを接着性について試験した。電気コーティングフィルムの９０°剥離強度は、３．０５ｍｇ／ｃｍ２の質量負荷で１４Ｎ／ｍであった。
実施例１および比較実施例２は、実施例１のコーティング組成物と比較実施例２のコーティング組成物との間の唯一の違いが、比較実施例２のドローダウンスラリーによる配合および適用と比較して、実施例１の電気コーティングのための配合および適用であったにもかかわらず、ドローダウンによって適用されるコーティングに比べて、電着によって適用されるコーティングの接着性が著しく改善することを実証するものである。
実施例３－電着可能なコーティング組成物の調製および電着による適用：プラスチックカップに、９．８６ｇのｐＨ依存性レオロジー改質剤（ダウケミカル社から市販されているアクリソルＨＡＳＥ ＴＴ－６１５、固体物質２．９３ｇ、総固形分の３．６重量％）、エタノール５．０７６ｇ、水６５．９ｇ、および架橋剤０．８１５ｇ（日清紡ケミカル社から市販されているＣＡＲＢＯＤＩＬＩＴＥ Ｖ－０２－Ｌ２、固体物質０．３３ｇ、総固形分の０．４０重量％）を添加した。この混合物を、２０００ＲＰＭで５分間遠心混合器中で混合した。次に、ゲロンから得られたリン酸鉄リチウム正極電気化学的活性物質７５．０ｇ（総固形分の９２重量％）を混合物に添加し、２０００ＲＰＭで５分間遠心混合器中で混合した。次に、カーボンブラック３．２６ｇ（イメリス社から市販されているＳＵＰＥＲ Ｐ、総固形分の４．０重量％）を混合物に添加し、２０００ＲＰＭで５分間遠心混合器中で混合した。最後に、ダウケミカル社の９．０ｇのヘキシルセロソルブグリコールエーテルおよびダウケミカル社の３．０ｇのダワノールＰｎＢグリコールエーテルを組成物に添加し、２０００ＲＰＭで５分間遠心混合器中で混合した。
組成物を、定常撹拌下で６３４．０ｇの水の添加によって、総固形分の１０％に希釈した。３０分間撹拌した後、実施例１に記載されるのと同じ方法を使用して、電気コーティングを行った。１０秒、２０秒、および３０秒での堆積では、０．０９ｍｇ／ｃｍ２／秒の質量堆積速度が得られた。フィルムを２４５℃の温度で１０分間ベークし、Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのカレンダープレスを使用して３５％の多孔度にプレスした。
実施例１と同じ方法を使用して、３つの異なる質量負荷でのコーティングを接着性について試験した。結果は、以下の表１に示す。
比較実施例４－コーティング組成物の調製およびドローダウン法による基材への適用：プラスチックカップに、９．８６ｇのｐＨ依存性レオロジー改質剤（ダウケミカル社から市販されているアクリソルＨＡＳＥ ＴＴ－６１５、固体物質２．９３ｇ、総固形分の３．６重量％）、エタノール５．０７６ｇ、水６５．９ｇ、および架橋剤０．８１５ｇ（日清紡ケミカル社から市販されているＣＡＲＢＯＤＩＬＩＴＥ Ｖ－０２－Ｌ２、固体物質０．３３ｇ、総固形分の０．４０重量％）を添加した。この混合物を、２０００ＲＰＭで５分間遠心混合器中で混合した。次に、ゲロン社から得たリン酸鉄リチウム正極電気化学的活性物質７５．０ｇ（総固形分の９２重量％）を混合物に添加し、２０００ＲＰＭで５分間遠心混合器中で混合した。次に、カーボンブラック３．２６ｇ（イメリス社から市販されているＳＵＰＥＲ Ｐ、総固形分の４．０重量％）を混合物に添加し、２０００ＲＰＭで５分間遠心混合器中で混合した。最後に、ダウケミカル社の９．０ｇのヘキシルセロソルブおよびダウケミカル社の３．０ｇのダワノールＰＮＢを組成物に添加し、２０００ＲＰＭで５分間遠心混合器中で混合した。スラリーを、間隙高さ５０μｍの自動引き出しテーブルを使用して、炭素被覆されたアルミホイル上にキャストした。試料を、ボックスオーブン中で６０℃で１５分間ベークし、続いて、２４６℃で１０分間追加のベークを行った。試料を３５％の多孔度に調整した。
実施例１と同じ方法を使用して、３つの異なる質量負荷でのコーティングを接着性について試験した。結果は、以下の表２に含まれる。
コーティングの質量負荷が増加するにつれて、コーティングの接着力が低下することが予想される。表１および２に示されるように、電着によって生成されるコーティングは、同様の（またはそれ以上の）質量負荷を有するコーティングの９０°剥離強度接着性に関して、ドローダウンによって生成されるコーティングをそれぞれ上回る。例えば、電着によって生成された２．１５ｍｇ／ｃｍ２質量負荷コーティングは、ドローダウンによって生成された１．７５ｍｇ／ｃｍ２のより低い負荷レベルと比較して、剥離強度が大幅に向上した。同様に、３．５６ｍｇ／ｃｍ２の質量負荷を有する電着により製造されたコーティングは、ドローダウンにより製造された３．２ｍｇ／ｃｍ２コーティングの２倍の剥離強度を有した。これらの結果は、実施例３のコーティング組成物と比較実施例４のコーティング組成物との間の唯一の違いが、比較実施例４のドローダウンスラリーによる配合および適用と比較して、実施例３の電気コーティングの配合および適用であったにもかかわらず得られた。
コインセル中の電極としてのコーティングされた基材の評価：実施例１および比較実施例２で製造された正極をリチウム金属負極と対合させてコインセルを製造した。セラミックコーティングされた厚さ２０μｍのセルガードセパレータをセパレータとして使用した。電解質は、３：７の比率のＥＣ：ＥＭＣ中の１．２Ｍ ＬｉＰＦ６から構成された。コインセルを３１６ステンレス鋼ケーシングを使用して、直径１ｃｍの正極を直径１．５ｃｍのリチウムアノードおよび６０μｌの電解質溶液と対合させて製造した。電池の試験は、０．１Ｃで単一の形成ステップを使用し、続いて、表３に指定される各速度で３つのサイクルを使用して、アービン電池テスター上で実施された。電池サイクリングは、速度の検討が完了した後、電池を１Ｃでサイクリングすることにより特性評価された。
表３．０．１Ｃ～１．６Ｃの速度でおよび１．０Ｃで５０サイクル後にサイクルした半電池リチウムイオン電池の電池容量。
表３に提供されるデータは、架橋剤を含まない実施例１の電着可能なコーティング組成物から生成された電極上に架橋剤を含む、実施例３の電着可能なコーティング組成物の電着によって生成された電極を使用して、改善された電池性能を実証するものである。
実施例５－電着可能なコーティング組成物の調製および電着による適用：プラスチックカップに、３．２８６ｇのｐＨ依存性レオロジー改質剤（ダウケミカル社から市販されているアクリソルＨＡＳＥ ＴＴ－６１５、固体物質１．０９ｇ、３．６重量％の総固形分）、水２３．０ｇ、および架橋剤０．２７２ｇ（日清紡ケミカル社から市販されているＣＡＲＢＯＤＩＬＩＴＥ Ｖ－０２－Ｌ２、０．１１ｇの固体物質、０．４０重量％の総固形分）を添加した。この混合物を、２０００ＲＰＭで５分間遠心混合器中で混合した。次に、ゲロン社から得たリン酸鉄リチウム正極電気化学的活性物質２５．０ｇ（総固形分の９２重量％）を混合物に添加し、２０００ＲＰＭで５分間遠心混合器中で混合した。次に、カーボンブラック１．０９ｇ（イメリス社から市販されているＳＵＰＥＲ Ｐ、総固形分の４．０重量％）を混合物に添加し、２０００ＲＰＭで５分間遠心混合器中で混合した。電着可能なコーティング組成物を、定常撹拌下で２１９．０ｇの水を添加することによって、総固形分の１０％に希釈した。実施例１にあるように、電気コーティングを実施した。１０秒、２０秒、および３０秒での堆積では、０．１１ｍｇ／ｃｍ２／秒の質量堆積速度が得られた。
比較実施例６－コーティング組成物の調製およびドローダウン法による基材への適用：プラスチックカップに、３．２８６ｇのｐＨ依存性レオロジー改質剤（ダウケミカル社からのアクリソルＨＡＳＥ ＴＴ－６１５、固体物質１．０９ｇ、３．６重量％の総固形分）、水２３．０ｇ、および日清紡ケミカル社から得たＣＡＲＢＯＤＩＬＩＴＥ Ｖ－０２－Ｌ２（０．４０重量％）０．２７２ｇ（固体物質０．１１ｇ）を添加した。この混合物を、２０００ＲＰＭで５分間遠心混合器中で混合した。次に、ゲロン社から得たリン酸鉄リチウムカソード物質２５．０ｇ（総固形分の９２重量％）を混合物に添加し、２０００ＲＰＭで５分間遠心混合器内で混合した。次に、カーボンブラック１．０９ｇ（イメリス社から市販されているＳＵＰＥＲ Ｐ、総固形分の４．０重量％）を混合物に添加し、２０００ＲＰＭで５分間遠心混合器中で混合した。スラリーを、間隙高さ１００μｍの自動引き出しテーブルを使用して、炭素被覆されたアルミホイル上にキャストした。
表面エネルギーの評価：３０秒の堆積時間を用いた実施例５の電気コーティングフィルムおよび比較実施例６のドローダウンフィルムを、水接触角分析に基づいて表面エネルギーの評価のために評価した。試料を、測定の前に２４５℃のボックスオーブンで１０分間ベークした。水の接触角を、ドロップ形状分析器（ＫＲＵＳＳ ＧｍｂＨから市販されているＤＳＡ１００）を使用して測定した。ＡＳＴＭ Ｄ７３３４－０８に従って測定手順を実施し、液体ごとに３滴から２回の測定値を収集した。２．０μＬの滴下体積を使用した。試験時の温度および湿度は、それぞれ７５°Ｆおよび３％であった。実施例５からの電気コーティングフィルムの水接触角は１２０．７°であり、比較実施例６からのドローダウンフィルムの水接触角は１１５．５°であった。水接触角分析により、実施例５の電気コーティングされたフィルムが、比較実施例６のドローダウン法によって適用されるフィルムよりも高い表面エネルギーを有したことが示される。
実施例７－電着可能なコーティング組成物の調製および電着による適用：プラスチックカップに、３．４９ｇのｐＨ依存性レオロジー改質剤（ダウケミカル社から市販されているアクリソルＡＳＥ－６０、固体物質０．９８ｇ、３．６重量％の総固形分）、水２３．０ｇ、および架橋剤０．２７２ｇ（日清紡ケミカル社から市販されているＣＡＲＢＯＤＩＬＩＴＥ Ｖ－０２－Ｌ２、０．１１ｇの固体物質、０．４０重量％の総固形分）を添加した。この混合物を、２０００ＲＰＭで５分間遠心混合器中で混合した。次に、ゲロン社から得た２５．０ｇ（総固形分の９２重量％）のリチウムニッケルマンガンコバルトオキシド（ＬｉＮｉ０．６Ｃｏ０．２Ｍｎ０．２Ｏ２、ＮＣＭ６２２）の正極電気化学的活性物質を混合物に添加し、２０００ＲＰＭで５分間遠心混合器中で混合した。次に、カーボンブラック１．０９ｇ（イメリス社から市販されているＳＵＰＥＲ Ｐ、総固形分の４．０重量％）を混合物に添加し、２０００ＲＰＭで５分間遠心混合器中で混合した。スラリーを、定常撹拌下で２１９．０ｇの水の添加によって、総固形分の１０％に希釈した。３０分間撹拌した後、実施例１の手順に従って電気コーティングを実施した。１０秒、２０秒、および３０秒での堆積では、０．９１ｍｇ／ｃｍ２／秒の質量堆積速度が得られた。
実施例８－０ＶＯＣの電着可能なコーティング組成物の調製および電極堆積による適用：プラスチックカップに、３．２８６ｇのｐＨ依存性レオロジー改質剤（ダウケミカル社から市販されているアクリソルＨＡＳＥ ＴＴ－６１５、固体物質１．０９ｇ、３．６重量％の総固形分）、水２３．０ｇ、および架橋剤０．２７２ｇ（日清紡ケミカル社から市販されているＣＡＲＢＯＤＩＬＩＴＥ Ｖ－０２－Ｌ２、０．１１ｇの固体物質、０．４０重量％の総固形分）を添加した。この混合物を、２０００ＲＰＭで５分間遠心混合器中で混合した。次に、ゲロン社から得たリン酸鉄リチウム正極電気化学的活性物質２５．０ｇ（総固形分の９２重量％）を混合物に添加し、２０００ＲＰＭで５分間遠心混合器中で混合した。次に、カーボンブラック１．０９ｇ（イメリス社から市販されているＳＵＰＥＲ Ｐ、総固形分の４．０重量％）を混合物に添加し、２０００ＲＰＭで５分間遠心混合器中で混合した。電着可能なコーティング組成物を、定常撹拌下で２１９．０ｇの水を添加することによって、総固形分の１０％に希釈した。３０分間撹拌した後、実施例１の手順に従って電気コーティングを実施した。１０秒、２０秒、および３０秒での堆積では、０．１１ｍｇ／ｃｍ２／秒の質量堆積速度が得られた。
本明細書に記載および例示される広範な発明概念から逸脱することなく、上記開示に照らして多数の修正例および変形例が可能であることが当業者によって理解されるであろう。したがって、前述の開示は、本出願の様々な例示的な態様を例示するに過ぎず、本出願および添付の特許請求の範囲の精神および範囲内にある多数の修正例および変形例が、当業者によって容易に行われ得ることが理解されるべきである。
本発明の好ましい実施形態によれば、例えば、以下が提供される。
（項１）
架橋用モノマーおよび／またはモノエチレン性不飽和アルキル化アルコキシレートモノマーの残基を含むｐＨ依存性レオロジー改質剤を含む結合剤と、
電気化学的活性物質および／または導電剤と、
水性媒体と、
を含む、電着可能なコーティング組成物。
（項２）
前記ｐＨ依存性レオロジー改質剤が、アルカリ膨潤性レオロジー改質剤、疎水基変性型アルカリ膨潤性レオロジー改質剤を含む、上記項１に記載の電着可能なコーティング組成物。
（項３）
水と、総組成物の４．２５重量％の前記アルカリ膨潤性レオロジー改質剤と、の組成物が、＃４スピンドルを使用し、２０ＲＰＭで動作するブルックフィールド粘度計を使用して測定される、３～１２のｐＨ範囲内での３ｐＨ単位のｐＨ値の増加にわたり、少なくとも５００ｃｐｓの粘度の増加を有し得る、上記項２に記載の電着可能なコーティング組成物。
（項４）
前記アルカリ膨潤性レオロジー改質剤が、架橋アルカリ膨潤性レオロジー改質剤を含む、上記項２に記載の電着可能なコーティング組成物。
（項５）
前記架橋アルカリ膨潤性レオロジー改質剤が、モノエチレン性不飽和カルボン酸、Ｃ １ ～Ｃ ６ アルキル（メタ）アクリレートモノマー、および前記架橋用モノマーの残基を含む構成単位を含む、上記項４に記載の電着可能なコーティング組成物。
（項６）
前記架橋アルカリ膨潤性レオロジー改質剤が、前記架橋アルカリ膨潤性レオロジー改質剤の総重量に基づいて、
２０～６５重量％の前記モノエチレン性不飽和カルボン酸、
２０～８０重量％の前記Ｃ １ ～Ｃ ６ アルキル（メタ）アクリレートモノマー、および
０．１～３重量％の前記架橋用モノマー
の残基を含む構成単位を含む、上記項５に記載の電着可能なコーティング組成物。
（項７）
前記疎水基変性型アルカリ膨潤性レオロジー改質剤が、モノエチレン性不飽和カルボン酸、Ｃ １ ～Ｃ ６ アルキル（メタ）アクリレートモノマー、および前記モノエチレン性不飽和アルキルアルコキシレートモノマーの残基を含む構成単位を含む、上記項５に記載の電着可能なコーティング組成物。
（項８）
前記疎水基変性型アルカリ膨潤性レオロジー改質剤が、前記疎水基変性型アルカリ膨潤性レオロジー改質剤の総重量に基づいて、
２～７０重量％の前記モノエチレン性不飽和カルボン酸、
２０～８０重量％の前記Ｃ １ ～Ｃ ６ アルキル（メタ）アクリレートモノマー、および
０．５～６０重量％の前記モノエチレン性不飽和アルキルアルコキシレートモノマー
の残基を含む構成単位を含む、上記項５に記載の電着可能なコーティング組成物。
（項９）
前記ｐＨ依存性レオロジー改質剤が、酸膨潤性レオロジー改質剤を含む、上記項１に記載の電着可能なコーティング組成物。
（項１０）
前記結合剤が、非フッ素化有機フィルム形成ポリマーをさらに含む、上記項１に記載の電着可能なコーティング組成物。
（項１１）
前記非フッ素化有機フィルム形成ポリマーが、多糖類、ポリアクリレート、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリ（メチルアクリレート）、ポリ（酢酸ビニル）、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリウレタン、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドン、スチレンブタジエンゴム、キサンタンガム、またはそれらの組み合わせを含む、上記項１０に記載の電着可能なコーティング組成物。
（項１２）
前記電気化学的活性物質が、ＬｉＣｏＯ ２ 、ＬｉＮｉＯ ２ 、ＬｉＦｅＰＯ ４ 、ＬｉＦｅＣｏＰＯ ４ 、ＬｉＣｏＰＯ ４ 、ＬｉＭｎＯ ２ 、ＬｉＭｎ ２ Ｏ ４ 、Ｌｉ（ＮｉＭｎＣｏ）Ｏ ２ 、Ｌｉ（ＮｉＣｏＡｌ）Ｏ ２ 、炭素被覆ＬｉＦｅＰＯ ４ 、硫黄、ＬｉＯ ２ 、ＦｅＦ ２ およびＦｅＦ ３ 、Ｓｉ、アルミニウム、スズ、ＳｎＣｏ、Ｆｅ ３ Ｏ ４ 、またはそれらの組み合わせを含む、上記項１に記載の電着可能なコーティング組成物。
（項１３）
前記電気化学的活性物質が、グラファイト、チタン酸リチウム、リン酸バナジウムリチウム、ケイ素、ケイ素化合物、スズ、スズ化合物、硫黄、硫黄化合物、リチウム金属、グラフェン、またはそれらの組み合わせを含む、上記項１に記載の電着可能なコーティング組成物。
（項１４）
前記導電剤が、導電性カーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラフェン、グラファイト、炭素繊維、フラーレン、およびそれらの組み合わせを含む、上記項１に記載の電着可能なコーティング組成物。
（項１５）
架橋剤をさらに含む、上記項１に記載の電着可能なコーティング組成物。
（項１６）
前記架橋剤が、カルボジイミドを含む、上記項１５に記載の電着可能なコーティング組成物。
（項１７）
前記電着可能なコーティング組成物が、
（ａ）０．１重量％～１０重量％の前記ｐＨ依存性レオロジー改質剤と、
（ｂ）０．０２重量％～２重量％の前記架橋剤と、
（ｃ）４５重量％～９９重量％の前記電気化学的活性物質と、
（ｄ）必要に応じて、０．５重量％～２０重量％の前記導電剤と、
（ｅ）必要に応じて、０．１重量％～９．９重量％の非フッ素化有機フィルム形成ポリマーと、を含み、前記重量％が、前記電着可能な組成物の総固形分重量に基づいたものである、上記項１５に記載の電着可能なコーティング組成物。
（項１８）
前記電着可能なコーティング組成物のＶＯＣが、５００ｇ／Ｌ以下である、上記項１に記載の電着可能なコーティング組成物。
（項１９）
上記項１に記載の電着可能なコーティング組成物を電気コーティングすることによって基材の上で生成されるコーティングが、電着によって適用されない同様の質量負荷で比較コーティング組成物から生成されるコーティングより少なくとも１０％大きい９０°剥離強度を有し、前記９０°剥離強度が、剥離強度試験方法に従って測定される、上記項１に記載の電着可能なコーティング組成物。
（項２０）
前記電着可能なコーティング組成物が、フルオロポリマーを実質的に含まない、上記項１に記載の電着可能なコーティング組成物。
（項２１）
前記電着可能なコーティング組成物が、セルロース系物質を実質的に含まない、上記項１に記載の電着可能なコーティング組成物。
（項２２）
前記ｐＨ依存性レオロジー改質剤が、アミド、グリシジル、およびヒドロキシル基を実質的に含まない、上記項１に記載の電着可能なコーティング組成物。
（項２３）
前記ｐＨ依存性レオロジー改質剤が、芳香族ビニルモノマーを含む構成単位の残基を実質的に含まない、上記項１に記載の電着可能なコーティング組成物。
（項２４）
基材をコーティングする方法であって、
上記項１に記載の電着可能なコーティング組成物を、前記基材の少なくとも一部分の上に電気コーティングすることを含む、方法。
（項２５）
集電体と、上記項２４に記載の方法により前記集電体の少なくとも一部分の上に形成されたコーティングと、を含む、コーティングされた基材。
（項２６）
前記集電体が、アルミニウム、銅、鋼、ステンレス鋼、ニッケル、導電性炭素、導電性プライマーコーティング、または多孔質ポリマーを含む、上記項２５に記載のコーティングされた基材。
（項２７）
前記コーティングされた基材が、正極を含む、上記項２５に記載のコーティングされた基材。
（項２８）
前記コーティングされた基材が、負極を含む、上記項２５に記載のコーティングされた基材。
（項２９）
（ａ）上記項２５に記載のコーティングされた基材を含む電極と、
（ｂ）対電極と、
（ｃ）電解質と、を含む、電気貯蔵装置。
（項３０）
前記電気貯蔵装置が、セルを含む、上記項２９に記載の電気貯蔵装置。
（項３１）
前記電気貯蔵装置が、電池パックを含む、上記項２９に記載の電気貯蔵装置。
（項３２）
前記電気貯蔵装置が、二次電池を含む、上記項２９に記載の電気貯蔵装置。
（項３３）
前記電気貯蔵装置が、コンデンサを含む、上記項２９に記載の電気貯蔵装置。
（項３４）
前記電気貯蔵装置が、スーパーコンデンサを含む、上記項２９に記載の電気貯蔵装置。
（項３５）
基材をコーティングする方法であって、
電着可能なコーティング組成物を前記基材の上に電気コーティングすることを含み、前記電着可能なコーティング組成物が、
ｐＨ依存性レオロジー改質剤を含む結合剤と、
電気化学的活性物質および／または導電剤と、
水性媒体と、を含む、方法。

Claims (21)

  1. 架橋用モノマーおよび／またはモノエチレン性不飽和アルキル化アルコキシレートモノマーの残基を含むｐＨ依存性レオロジー改質剤を含む結合剤であって、ここで、前記ｐＨ依存性レオロジー改質剤が、架橋アルカリ膨潤性レオロジー改質剤を含み、前記架橋アルカリ膨潤性レオロジー改質剤が、モノエチレン性不飽和カルボン酸、Ｃ１～Ｃ６アルキル（メタ）アクリレートモノマー、および前記架橋用モノマーの残基を含む構成単位を含む、結合剤と、
    電気化学的活性物質および／または導電剤と、
    水性媒体と、
    を含む、電着可能なコーティング組成物であって、前記電着可能なコーティング組成物は、基材の上に電気コーティングされることを特徴とする、
    電着可能なコーティング組成物。
  2. 水と、総組成物の４．２５重量％の前記架橋アルカリ膨潤性レオロジー改質剤と、の組成物が、＃４スピンドルを使用し、２０ＲＰＭで動作するブルックフィールド粘度計を使用して測定される、３～１２のｐＨ範囲内での３ｐＨ単位のｐＨ値の増加にわたり、少なくとも５００ｃｐｓの粘度の増加を有し得る、請求項１に記載の電着可能なコーティング組成物。
  3. 前記架橋アルカリ膨潤性レオロジー改質剤が、前記架橋アルカリ膨潤性レオロジー改質剤の総重量に基づいて、
    ２０～６５重量％の前記モノエチレン性不飽和カルボン酸、
    ２０～８０重量％の前記Ｃ１～Ｃ６アルキル（メタ）アクリレートモノマー、および
    ０．１～３重量％の前記架橋用モノマー
    の残基を含む構成単位を含む、請求項１または２に記載の電着可能なコーティング組成物。
  4. 架橋用モノマーおよび／またはモノエチレン性不飽和アルキル化アルコキシレートモノマーの残基を含むｐＨ依存性レオロジー改質剤を含む結合剤であって、ここで、前記ｐＨ依存性レオロジー改質剤が、疎水基変性型アルカリ膨潤性レオロジー改質剤を含む、結合剤と、
    電気化学的活性物質および／または導電剤と、
    水性媒体と、
    を含む、電着可能なコーティング組成物であって、前記電着可能なコーティング組成物は、基材の上に電気コーティングされることを特徴とし、
    前記疎水基変性型アルカリ膨潤性レオロジー改質剤が、モノエチレン性不飽和カルボン酸、Ｃ１～Ｃ６アルキル（メタ）アクリレートモノマー、およびモノエチレン性不飽和アルキルアルコキシレートモノマーの残基を含む構成単位を含む、
    電着可能なコーティング組成物。
  5. 前記疎水基変性型アルカリ膨潤性レオロジー改質剤が、前記疎水基変性型アルカリ膨潤性レオロジー改質剤の総重量に基づいて、
    ２～７０重量％の前記モノエチレン性不飽和カルボン酸、
    ２０～８０重量％の前記Ｃ１～Ｃ６アルキル（メタ）アクリレートモノマー、および
    ０．５～６０重量％の前記モノエチレン性不飽和アルキルアルコキシレートモノマー
    の残基を含む構成単位を含む、請求項４に記載の電着可能なコーティング組成物。
  6. 架橋用モノマーおよび／またはモノエチレン性不飽和アルキル化アルコキシレートモノマーの残基を含むｐＨ依存性レオロジー改質剤を含む結合剤と、
    電気化学的活性物質および／または導電剤と、
    水性媒体と、
    を含む、電着可能なコーティング組成物であって、前記電着可能なコーティング組成物は、基材の上に電気コーティングされることを特徴とし、ここで、前記ｐＨ依存性レオロジー改質剤が、酸膨潤性レオロジー改質剤を含む、
    電着可能なコーティング組成物。
  7. 架橋用モノマーおよび／またはモノエチレン性不飽和アルキル化アルコキシレートモノマーの残基を含むｐＨ依存性レオロジー改質剤を含む結合剤と、
    電気化学的活性物質および／または導電剤と、
    水性媒体と、
    を含む、電着可能なコーティング組成物であって、前記電着可能なコーティング組成物は、基材の上に電気コーティングされることを特徴とし、ここで、前記結合剤が、非フッ素化有機フィルム形成ポリマーをさらに含む、
    電着可能なコーティング組成物。
  8. 前記非フッ素化有機フィルム形成ポリマーが、多糖類、ポリアクリレート、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリ（メチルアクリレート）、ポリ（酢酸ビニル）、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリウレタン、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドン、スチレンブタジエンゴム、キサンタンガム、またはそれらの組み合わせを含む、請求項７に記載の電着可能なコーティング組成物。
  9. 前記電気化学的活性物質が、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＦｅＰＯ４、ＬｉＦｅＣｏＰＯ４、ＬｉＣｏＰＯ４、ＬｉＭｎＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、Ｌｉ（ＮｉＭｎＣｏ）Ｏ２、Ｌｉ（ＮｉＣｏＡｌ）Ｏ２、炭素被覆ＬｉＦｅＰＯ４、硫黄、ＬｉＯ２、ＦｅＦ２およびＦｅＦ３、Ｓｉ、アルミニウム、スズ、ＳｎＣｏ、Ｆｅ３Ｏ４、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１、６または７のいずれか１項に記載の電着可能なコーティング組成物。
  10. 前記電気化学的活性物質が、グラファイト、チタン酸リチウム、リン酸バナジウムリチウム、ケイ素、ケイ素化合物、スズ、スズ化合物、硫黄、硫黄化合物、リチウム金属、グラフェン、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１、６または７のいずれか１項に記載の電着可能なコーティング組成物。
  11. 前記導電剤が、導電性カーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラフェン、グラファイト、炭素繊維、フラーレン、およびそれらの組み合わせを含む、請求項１、６または７のいずれか１項に記載の電着可能なコーティング組成物。
  12. 架橋剤をさらに含む、請求項１、６または７のいずれか１項に記載の電着可能なコーティング組成物。
  13. 前記架橋剤が、カルボジイミドを含む、請求項１２に記載の電着可能なコーティング組成物。
  14. 前記電着可能なコーティング組成物が、
    （ａ）０．１重量％～１０重量％の前記ｐＨ依存性レオロジー改質剤と、
    （ｂ）０．０２重量％～２重量％の前記架橋剤と、
    （ｃ）４５重量％～９９重量％の前記電気化学的活性物質と、
    （ｄ）必要に応じて、０．５重量％～２０重量％の前記導電剤と、
    （ｅ）必要に応じて、０．１重量％～９．９重量％の非フッ素化有機フィルム形成ポリマーと、を含み、前記重量％が、前記電着可能な組成物の総固形分重量に基づいたものである、請求項１２に記載の電着可能なコーティング組成物。
  15. 前記電着可能なコーティング組成物のＶＯＣが、５００ｇ／Ｌ以下である、請求項１、６または７のいずれか１項に記載の電着可能なコーティング組成物。
  16. 請求項１、６または７のいずれか１項に記載の電着可能なコーティング組成物を電気コーティングすることによって基材の上で生成されるコーティングが、電着によって適用されない同様の質量負荷で比較コーティング組成物から生成されるコーティングより少なくとも１０％大きい９０°剥離強度を有し、前記９０°剥離強度が、剥離強度試験方法に従って測定される、請求項１、６または７のいずれか１項に記載の電着可能なコーティング組成物。
  17. 前記電着可能なコーティング組成物が、フルオロポリマーを含まないか、またはフルオロポリマーが結合剤固形分の総重量に基づいて５重量％未満の量で存在する、請求項１、６または７のいずれか１項に記載の電着可能なコーティング組成物。
  18. 前記電着可能なコーティング組成物が、セルロース系物質を含まないか、またはセルロース系物質が前記電着可能なコーティング組成物の総重量に基づいて５重量％未満の量で存在する、請求項１、６または７のいずれか１項に記載の電着可能なコーティング組成物。
  19. 前記ｐＨ依存性レオロジー改質剤が、アミド、グリシジル、およびヒドロキシル基を含まないか、またはアミド、グリシジル、およびヒドロキシル基が前記ｐＨ依存性レオロジー改質剤の総重量に基づいて１重量％未満の量で存在する、請求項１、６または７のいずれか１項に記載の電着可能なコーティング組成物。
  20. 前記ｐＨ依存性レオロジー改質剤が、芳香族ビニルモノマーを含む構成単位の残基を含まないか、または芳香族ビニルモノマーを含む構成単位の残基が前記ｐＨ依存性レオロジー改質剤の総重量に基づいて０．１重量％未満の量で存在する、請求項１、６または７のいずれか１項に記載の電着可能なコーティング組成物。
  21. 基材をコーティングする方法であって、
    請求項１～２０のいずれか１項に記載の電着可能なコーティング組成物を、前記基材の少なくとも一部分の上に電気コーティングすることを含む、方法。
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