JPWO2018143382A1 - リチウム電池用結着剤組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、シリコンを活物質として用いた場合、充放電の際にシリコンが大きな体積変化(3倍以上に肥大化)を起こすことが知られている。そして、この体積変化により充放電時に電極構造の破壊が起き、結果として充放電容量が低下する等の問題を有していた。
また、シリコン活物質を熱硬化性の樹脂で被覆して充放電容量の低下を抑制する試みもなされている(特許文献3)が、被覆に400℃での加熱処理が必要なことから、シリコンを活物質に用いた電極を簡便に製造できる方法ではなかった。
[i](A)ポリアクリル酸を含む1種以上のポリマー、(B)2価〜10価のアルコール、及び(C)水を含んでなる結着剤組成物。(以下、本発明の結着剤組成物と略記する場合がある。)
[ii](B)の2価〜10価のアルコールが、下記一般式(B1)で示される化合物である、上記発明[i]記載の組成物;
(式中、R71は、炭素数1〜6のアルキレン基を表し、R72は、ヒドロキシ基又は炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基を表し、R73は、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基を表し、R74は、−O−を鎖中に有していてもよい炭素数1〜6のアルキレン基を表し、rは0〜4の整数を表す。ただし、複数のR72、複数のR73及び複数のR74は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。)
[iii](A)が、ポリアクリル酸、及び、アクリル酸由来のモノマー単位と、下記一般式(I)又は一般式(II)で示される化合物由来のモノマー単位1〜2種とを構成成分とするコポリマーである、上記発明[i]又は[ii]記載の組成物;
[式中、R1は、水素原子又はメチル基を表し(但し、R2が水素原子の場合、R1はメチル基を表す)、R2は、水素原子;炭素数1〜20のアルキル基;フッ素原子又はヒドロキシ基で置換された炭素数1〜20のアルキル基;炭素数6〜10のアリール基;炭素数7〜13のアリールアルキル基;炭素数2〜9のアルコキシアルキル基;炭素数3〜9のアルコキシアルコキシアルキル基;炭素数7〜13のアリールオキシアルキル基;炭素数5〜7のモルホリノアルキル基;炭素数3〜9のトリアルキルシリル基;酸素原子を有する又は酸素原子を有さない炭素数6〜12の脂環式炭化水素基;炭素数3〜9のジアルキルアミノアルキル基;炭素数9〜14のヘキサヒドロフタルイミド−N−アルキル基;下記一般式(IV)で示される基
(式中、R3は、ヒドロキシ基を置換基として有する又は無置換の炭素数1〜6のアルキレン基を表し、R4は、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、又はフェニル基を表し、vは2〜20の整数を表す。);或いは、下記一般式(V)で示される基
(式中、R5〜R7は、それぞれ独立して炭素数1〜3のアルキル基を表し、R8は、炭素数1〜3のアルキレン基を表す。)を表す。]、
(式中、R11は、水素原子又はメチル基を表し、R12は、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表し、R13は、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数3〜9のジアルキルアミノアルキル基、又は炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基を表す。)。
[iv]ポリアクリル酸が、下記一般式[1]〜[13]記載の化合物及び下記一般式[14]記載のポリマーから選ばれる架橋剤により架橋されたものである、上記発明[i]又は[ii]記載の組成物;
(式中、aは1〜6の整数を表す。)、
[式中、R25及びR26は、それぞれ独立して、水素原子又はメチル基を表し、R21は、炭素数1〜20のアルキレン基、下記一般式[2−1]で示される基
(式中、R22は、炭素数1〜6のアルキレン基を表し、bは1〜6の整数を表す。)、又は下記一般式[2−2]で示される基
(式中、R23及びR24は、それぞれ独立して、炭素数1〜6のアルキレン基を表し、cは1〜22の整数を表す。)を表す。]、
(式中、R27〜R33は、それぞれ独立して、炭素数1〜3のアルキレン基を表す。)、
(式中、R34〜R37は、それぞれ独立して、炭素数1〜6のアルキレン基を表し、dは1〜6の整数を表し、eは0〜6の整数を表し、f及びgはそれぞれ独立して0又は1の整数を表す。)、
(式中、R38〜R45は、それぞれ独立して、水素原子、ビニル基又はビニルケトン基を表し、これらの少なくとも2つ以上はビニル基又はビニルケトン基である。)、
(式中、R46〜R48は、それぞれ独立して、炭素数1〜6のアルキレン基を表す。)、
(式中、環Ar1は、ベンゼン環又はナフタレン環を表し、R49は、炭素数1〜6のアルキレン基を表し、hは2〜4の整数を表す。)、
(式中、環Ar2及び環Ar3は、それぞれ独立して、ベンゼン環又はナフタレン環を表し、R50は、炭素数1〜6のアルキレン基を表す。)、
(式中、環Ar4は、ベンゼン環又はナフタレン環を表す。)、
(式中、iは0〜6の整数を表す。)、
(式中、R51は、炭素数1〜6のアルキレン基を表す。)、
[式中、R52は、置換基を有する又は無置換の炭素数1〜6のアルキレン基、置換基を有する又は無置換の炭素数6〜10のアリーレン基、下記一般式[12−1]で示される基
(式中、R53は、炭素数1〜6のアルキル基を表し、R54は、炭素数1〜6のアルキレン基を表し、環Ar5は、ベンゼン環又はナフタレン環を表し、jは、0〜4の整数を表す。)、或いは、下記一般式[12−2]で示される基
(式中、R55は、炭素数1〜6のアルキレン基を表し、R53、R54、環Ar5及びjは、上記と同じ。)を表す。]、
[式中、R56及びR57は、それぞれ独立して、置換基を有する又は無置換の炭素数1〜6のアルキル基、置換基を有する又は無置換の炭素数6〜10のアリール基、或いは、下記一般式[13−1]で示される基
(式中、R58は、炭素数1〜6のアルキル基を表し、R59は、炭素数1〜6のアルキレン基を表し、環Ar6は、ベンゼン環又はナフタレン環を表し、kは、0〜5の整数を表す。)を表す。]、
[式中、R60は、置換基を有する又は無置換の炭素数1〜6のアルキレン基、置換基を有する又は無置換の炭素数6〜10のアリーレン基、下記一般式[14−1]又は[14−2]で示される基
(式中、R61は、炭素数1〜6のアルキル基を表し、R62は、炭素数1〜6のアルキレン基を表し、環Ar7は、ベンゼン環又はナフタレン環を表し、pは、0〜4の整数を表す。)、或いは、下記一般式[14−3]で示される基
(式中、R63は、炭素数1〜6のアルキレン基を表し、R61、R62、環Ar7及びpは、上記と同じ。)を表し、mは10〜10000の整数を表す。]。
[v]ポリアクリル酸及び/又はコポリマーが、下記一般式[1]〜[13]記載の化合物及び下記一般式[14]記載のポリマーから選ばれる架橋剤により架橋されたものである、上記発明[iii]記載の組成物;
(式中、aは1〜6の整数を表す。)、
[式中、R25及びR26は、それぞれ独立して、水素原子又はメチル基を表し、R21は、炭素数1〜20のアルキレン基、下記一般式[2−1]で示される基
(式中、R22は、炭素数1〜6のアルキレン基を表し、bは1〜6の整数を表す。)、又は下記一般式[2−2]で示される基
(式中、R23及びR24は、それぞれ独立して、炭素数1〜6のアルキレン基を表し、cは1〜22の整数を表す。)を表す。]、
(式中、R27〜R33は、それぞれ独立して、炭素数1〜3のアルキレン基を表す。)、
(式中、R34〜R37は、それぞれ独立して、炭素数1〜6のアルキレン基を表し、dは1〜6の整数を表し、eは0〜6の整数を表し、f及びgはそれぞれ独立して0又は1の整数を表す。)、
(式中、R38〜R45は、それぞれ独立して、水素原子、ビニル基又はビニルケトン基を表し、これらの少なくとも2つ以上はビニル基又はビニルケトン基である。)、
(式中、R46〜R48は、それぞれ独立して、炭素数1〜6のアルキレン基を表す。)、
(式中、環Ar1は、ベンゼン環又はナフタレン環を表し、R49は、炭素数1〜6のアルキレン基を表し、hは2〜4の整数を表す。)、
(式中、環Ar2及び環Ar3は、それぞれ独立して、ベンゼン環又はナフタレン環を表し、R50は、炭素数1〜6のアルキレン基を表す。)、
(式中、環Ar4は、ベンゼン環又はナフタレン環を表す。)、
(式中、iは0〜6の整数を表す。)、
(式中、R51は、炭素数1〜6のアルキレン基を表す。)、
[式中、R52は、置換基を有する又は無置換の炭素数1〜6のアルキレン基、置換基を有する又は無置換の炭素数6〜10のアリーレン基、下記一般式[12−1]で示される基
(式中、R53は、炭素数1〜6のアルキル基を表し、R54は、炭素数1〜6のアルキレン基を表し、環Ar5は、ベンゼン環又はナフタレン環を表し、jは、0〜4の整数を表す。)、或いは、下記一般式[12−2]で示される基
(式中、R55は、炭素数1〜6のアルキレン基を表し、R53、R54、環Ar5及びjは、上記と同じ。)を表す。]、
[式中、R56及びR57は、それぞれ独立して、置換基を有する又は無置換の炭素数1〜6のアルキル基、置換基を有する又は無置換の炭素数6〜10のアリール基、或いは、下記一般式[13−1]で示される基
(式中、R58は、炭素数1〜6のアルキル基を表し、R59は、炭素数1〜6のアルキレン基を表し、環Ar6は、ベンゼン環又はナフタレン環を表し、kは、0〜5の整数を表す。)を表す。]、
[式中、R60は、置換基を有する又は無置換の炭素数1〜6のアルキレン基、置換基を有する又は無置換の炭素数6〜10のアリーレン基、下記一般式[14−1]又は[14−2]で示される基
(式中、R61は、炭素数1〜6のアルキル基を表し、R62は、炭素数1〜6のアルキレン基を表し、環Ar7は、ベンゼン環又はナフタレン環を表し、pは、0〜4の整数を表す。)、或いは、下記一般式[14−3]で示される基
(式中、R63は、炭素数1〜6のアルキレン基を表し、R61、R62、環Ar7及びpは、上記と同じ。)を表し、mは10〜10000の整数を表す。]。
[vi]ポリアクリル酸及びコポリマーが、一般式[1]〜[13]記載の化合物及び一般式[14]記載のポリマーから選ばれる架橋剤により架橋されたものである、上記発明[v]記載の組成物。
[vii]1)シリコンを含有する活物質、2)導電助剤、及び3)上記発明[i]〜[vi]の何れかに記載の結着剤組成物を含んでなるリチウム電池用のスラリー組成物。(以下、本発明のスラリー組成物と略記する場合がある。)
[viii]シリコンを含有する活物質が、シリコン;シリコン酸化物;金属と結合したシリコン;或いは、炭素、シリコン、シリコン酸化物又は金属と結合したシリコンのうち少なくとも2種以上を混合したものを含有する、上記発明[vii]記載の組成物。
[ix]負極作製用である、上記発明[vii]又は[viii]記載の組成物。
[x]1)シリコンを含有する活物質、2)導電助剤、3)上記発明[i]〜[vi]の何れかに記載の結着剤組成物由来の結着剤、及び4)集電体を有するリチウム電池用の電極。(以下、本発明の電極と略記する場合がある。)
[xi]シリコンを含有する活物質が、シリコン;シリコン酸化物;金属と結合したシリコン;或いは、炭素、シリコン、シリコン酸化物又は金属と結合したシリコンのうち少なくとも2種以上を混合したものを含有する、上記発明[x]記載の電極。
[xii]電極が負極である、上記発明[x]又は[xi]記載の電極。
[xiii]上記発明[vii]〜[ix]の何れかに記載のスラリー組成物を集電体上に塗布した後、乾燥させることを特徴とする、リチウム電池用の電極作製方法。
本発明の結着剤組成物は、少なくともポリアクリル酸を含み、要すればポリアクリル酸以外のポリマーを含むものである。本明細書において、(A)ポリアクリル酸を含む1種以上のポリマーとは、(A1)ポリアクリル酸のみ、又は(A2)ポリアクリル酸と1種以上のポリアクリル酸以外のポリマーからなるポリマー群を意味する。
[式中、R101は、水素原子又はメチル基を表し(但し、R102が水素原子の場合、R101はメチル基を表す)、R102は、水素原子;炭素数1〜20のアルキル基;フッ素原子又はヒドロキシ基で置換された炭素数1〜20のアルキル基;炭素数7〜13のアリールアルキル基;炭素数7〜13のアリールオキシアルキル基;炭素数9〜14のヘキサヒドロフタルイミド−N−アルキル基;或いは下記一般式(IV-I)で示される基
(式中、R103は、無置換の炭素数2〜6のアルキレン基を表し、R104は、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表し、vは上記と同じ。)を表す。]
[式中、R201は、水素原子又はメチル基を表し(但し、R202が水素原子の場合、R201はメチル基を表す)、R202は、水素原子;炭素数1〜20のアルキル基;フッ素原子又はヒドロキシ基で置換された炭素数1〜20のアルキル基;炭素数7〜13のアリールオキシアルキル基;或いは一般式(IV-II)で示される基
(式中、R203は、無置換の炭素数2〜4のアルキレン基を表し、R204は、水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を表し、vは上記と同じ。)を表す。]
(式中、R113は、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基を表し、R11及びR12は上記と同じ。)
(式中、R212及びR213は、それぞれ独立して水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を表し、R11は上記と同じ。)
(A)ポリアクリル酸を含む1種以上のポリマーが(A1)ポリアクリル酸のみである場合、本発明に係る架橋剤により架橋されたポリアクリル酸が好ましく;本発明に係る架橋剤により架橋され、且つ中和されたポリアクリル酸がより好ましい。(A)ポリアクリル酸を含む1種以上のポリマーが(A2)ポリアクリル酸と1種以上のポリアクリル酸以外のポリマーからなるポリマー群である場合、該ポリマー群中の少なくとも1種のポリマーが本発明に係る架橋剤により架橋されたものが好ましく;少なくともポリアクリル酸が本発明に係る架橋剤により架橋されたものがより好ましく;該ポリマー群中の全てのポリマーが本発明に係る架橋剤により架橋されたものがさらに好ましく;該ポリマー群中の全てのポリマーが本発明に係る架橋剤により架橋され、且つ中和されたものがさらに好ましい。
(A)ポリアクリル酸を含む1種以上のポリマーの架橋に用いられる架橋剤としては、下記一般式[1]〜[13]記載の化合物及び下記一般式[14]記載のポリマーから選ばれる架橋剤が挙げられる。
(式中、R22は、炭素数1〜6のアルキレン基を表し、bは1〜6の整数を表す。)、又は下記一般式[2−2]で示される基
(式中、R23及びR24は、それぞれ独立して、炭素数1〜6のアルキレン基を表し、cは1〜22の整数を表す。)を表す。]
(式中、R53は、炭素数1〜6のアルキル基を表し、R54は、炭素数1〜6のアルキレン基を表し、環Ar5は、ベンゼン環又はナフタレン環を表し、jは、0〜4の整数を表す。)、或いは、下記一般式[12−2]で示される基
(式中、R55は、炭素数1〜6のアルキレン基を表し、R53、R54、環Ar5及びjは、上記と同じ。)を表す。]
(式中、R58は、炭素数1〜6のアルキル基を表し、R59は、炭素数1〜6のアルキレン基を表し、環Ar6は、ベンゼン環又はナフタレン環を表し、kは、0〜5の整数を表す。)を表す。]
(式中、R61は、炭素数1〜6のアルキル基を表し、R62は、炭素数1〜6のアルキレン基を表し、環Ar7は、ベンゼン環又はナフタレン環を表し、pは、0〜4の整数を表す。)、或いは、下記一般式[14−3]で示される基
(式中、R63は、炭素数1〜6のアルキレン基を表し、R61、R62、環Ar7及びpは、上記と同じ。)を表し、mは10〜10000の整数を表す。]
(式中、cは上記と同じ。)
(式中、b及びcは上記と同じであり、sは1〜6の整数を表し、4〜6の整数が好ましく、6がより好ましい。)
(式中、R67は、無置換の炭素数1〜6のアルキレン基を表し、R53〜R55及びjは、上記と同じ。)
(式中、R58、R59及びkは、上記と同じであり、2個のR58及びR59は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。)
(式中、R61〜R63、p及びmは、上記と同じであり、R68は、無置換の炭素数1〜6のアルキレン基を表す。)
(式中、mは上記と同じ。)
(A)ポリアクリル酸を含む1種以上のポリマーは、自体公知の方法に準じて重合反応を行い製造すればよい。例えばポリアクリル酸は、アクリル酸を、要すれば重合開始剤の存在下で、重合反応させることにより製造し得る。
例えば本発明に係るコポリマーは、上述した重合反応において、アクリル酸の他に、一般式(I)又は一般式(II)で示される化合物1〜2種を加えることにより製造し得る。このとき、反応条件(重合開始剤の種類及び使用量、溶媒の種類及び使用量、反応温度、反応時間等)は上述した重合反応と同様にすればよい。
例えば、上述した重合反応においてさらに一般式[1]〜[11]記載の化合物から選ばれる架橋剤を加えることにより、重合反応と架橋反応を同時に行えばよい。或いは、上述した重合反応の後に、得られたポリマーと、一般式[12]もしくは[13]記載の化合物又は一般式[14]記載のポリマーとを、上述した重合反応と同様の反応条件(溶媒の種類及び使用量、反応温度、反応時間等)で架橋反応を行えばよい。
一般式[12]もしくは[13]記載の化合物又は一般式[14]記載のポリマーの使用量は、架橋対象であるポリマーの質量に対して、通常0.01〜40質量%、好ましくは0.05〜20質量%、より好ましくは0.1〜10質量%である。
即ち、アクリル酸と、アクリル酸1molに対して0.01〜0.5mol%の一般式[1]〜[11]記載の化合物から選ばれる架橋剤とを、2,2'-アゾビス(イソブチロニトリル)等の重合開始剤の存在下、総容量に対して1〜10倍容量のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等の溶媒に、溶解又は分散させる。その後、80〜150℃で0.1〜10時間重合反応及び架橋反応させ、架橋されたポリアクリル酸を調製する。また、要すれば、得られた架橋されたポリアクリル酸のカルボキシ基1molに対して0.5〜1molの水酸化ナトリウム等のアルカリ金属を添加し、架橋されたポリアクリル酸塩としてもよい。
或いは、重量平均分子量10,000〜5,000,000のポリアクリル酸と、ポリアクリル酸の質量に対して0.1〜10質量%の一般式[12]もしくは[13]記載の化合物又は一般式[14]記載のポリマーとを、総容量に対して1〜10倍容量のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等の溶媒に、溶解又は分散させる。その後、80〜150℃で0.1〜10時間架橋反応させ、架橋されたポリアクリル酸を調製する。また、要すれば、得られた架橋されたポリアクリル酸のカルボキシ基1molに対して0.5〜1molの水酸化ナトリウム等のアルカリ金属を添加し、架橋されたポリアクリル酸塩としてもよい。
即ち、アクリル酸と、アクリル酸30〜70質量部に対して70〜30質量部の一般式(I)又は一般式(II)で示される化合物1〜2種と、使用するモノマー1molに対して0.01〜0.5mol%の一般式[1]〜[11]記載の化合物から選ばれる架橋剤とを、2,2'-アゾビス(イソブチロニトリル)等の重合開始剤の存在下、総容量に対して1〜10倍容量のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等の溶媒に、溶解又は分散させる。その後、80〜150℃で0.1〜10時間重合反応及び架橋反応させ、架橋された本発明に係るコポリマーを調製する。また、要すれば、得られた架橋された本発明に係るコポリマーのカルボキシ基1molに対して0.5〜1molの水酸化ナトリウム等のアルカリ金属を添加し、架橋された本発明に係るコポリマー塩としてもよい。
或いは、アクリル酸と、アクリル酸30〜70質量部に対して70〜30質量部の一般式(I)又は一般式(II)で示される化合物1〜2種とを、2,2'-アゾビス(イソブチロニトリル)等の重合開始剤の存在下、総容量に対して1〜10倍容量のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等の溶媒に、溶解又は分散させる。その後、80〜150℃で0.1〜10時間重合反応させ、本発明に係るコポリマーを調製する。次いで、得られた本発明に係るコポリマーと、コポリマーの質量に対して0.1〜10質量%の一般式[12]もしくは[13]記載の化合物又は一般式[14]記載のポリマーとを、総容量に対して1〜10倍容量のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等の溶媒中に、溶解又は分散させる。その後、80〜150℃で、0.1〜10時間架橋反応させ、架橋された本発明に係るコポリマーを調製する。また、要すれば、得られた架橋された本発明に係るコポリマーのカルボキシ基1molに対して0.5〜1molの水酸化ナトリウム等のアルカリ金属を添加し、架橋された本発明に係るコポリマー塩としてもよい。
本発明の結着剤組成物における(B)2価〜10価のアルコール(以下、本発明に係るアルコールと略記する場合がある)としては、通常この分野で用いられる従来公知のアルコールであればよく、2価〜6価のものが好ましく、2価〜4価のものがより好ましい。
(式中、R71は、炭素数1〜6のアルキレン基を表し、R72は、ヒドロキシ基又は炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基を表し、R73は、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基を表し、R74は、−O−を鎖中に有していてもよい炭素数1〜6のアルキレン基を表し、rは0〜4の整数を表す。ただし、複数のR72、複数のR73及び複数のR74は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。)
(式中、R75及びR76はそれぞれ独立して、直鎖状又は分枝状の炭素数1〜5のアルキレン基を表し、tは、1〜5の整数を表す。ただし、式中の炭素数の総数は2〜6であり、t個のR75はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。)
(式中、R75'及びR76'はそれぞれ独立して、直鎖状の炭素数1〜5のアルキレン基を表す。ただし、式中の炭素数の総数は2〜6である。)
-CH2-O-CH2-、-CH2-O-CH2CH2-、-CH2-O-CH2CH2CH2-、
-CH2-O-CH2CH2CH2CH2-、-CH2-O-CH2CH2CH2CH2CH2-、
-CH2CH2-O-CH2-、-CH2CH2-O-CH2CH2-、-CH2CH2-O-CH2CH2CH2-、-CH2CH2-O-CH2CH2CH2CH2-、
-CH2CH2CH2-O-CH2-、-CH2CH2CH2-O-CH2CH2-、-CH2CH2CH2-O-CH2CH2CH2-、
-CH2CH2CH2CH2-O-CH2-、-CH2CH2CH2CH2-O-CH2CH2-、-CH2CH2CH2CH2CH2-O-CH2-、
等が挙げられ、中でも
-CH2-O-CH2-、-CH2-O-CH2CH2-、-CH2CH2-O-CH2-、-CH2CH2-O-CH2CH2-
が好ましく、
-CH2-O-CH2-、-CH2CH2-O-CH2CH2-がより好ましく、-CH2-O-CH2-が特に好ましい。
-CH2-O-CH2-、-CH2-O-CH2CH2-、-CH2CH2-O-CH2-、-CH2CH2-O-CH2CH2-
が好ましく、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、
-CH2-O-CH2-、-CH2CH2-O-CH2CH2-
がより好ましく、メチレン基、エチレン基、-CH2-O-CH2-がさらに好ましく、
メチレン基、エチレン基が特に好ましい。
(式中、R71〜R73、R75、R76及びtは、上記と同じであり、R77は、直鎖状又は分枝状の炭素数1〜6のアルキレン基を表し、r2は0又は1を表し、r2が0のときr1は0を表し、r2が1のときr1は0〜3の整数を表す。ただし、複数のR72、R73、R75、R76及びtは、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。)
(式中、R75'及びR76'は、上記と同じであり、R71'及びR77'は、直鎖状の炭素数1〜6のアルキレン基を表し、R72'は、ヒドロキシ基又は末端部分の1個の水素がヒドロキシ基で置換された直鎖状の炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基を表し、R73'は、水素原子、直鎖状の炭素数1〜6のアルキル基又は末端部分の1個の水素がヒドロキシ基で置換された直鎖状の炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基を表し、r3は、1〜3の整数を表す。ただし、R75'及びR76'の炭素数の総数は2〜6であり、複数のR72'、R73'、R75'及びR76'はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。)
本発明の結着剤組成物は、(A)ポリアクリル酸を含む1種以上のポリマー、(B)2価〜10価のアルコール、及び(C)水を含んでなるものである。尚、(B)2価〜10価のアルコールは、1種のみ用いても2種以上を組み合わせて用いてもよく、1種のみ用いるのが好ましい。
本発明のスラリー組成物におけるシリコンを含有する活物質は、少なくともシリコンを含有するものであればよく、シリコンのみからなるものであっても、シリコンとシリコン以外の活物質材料からなるものであってもよい。
本発明のスラリー組成物における導電助剤は、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、サーマルブラック等のカーボンブラックが挙げられ、中でもアセチレンブラック、ケッチェンブラックが好ましく、アセチレンブラックがより好ましい。
本発明のスラリー組成物は、1)シリコンを含有する活物質、2)導電助剤、及び3)本発明の結着剤組成物を含んでなる、電極作製用の組成物である。本発明のスラリー組成物は、陽極作製用であっても負極作製用であってもよいが、負極作製用として用いられるのが好ましい。
本発明に係る集電体は、ニッケル、銅、ステンレス(SUS)などの導電性の材料を用いた箔、メッシュ、エキスパンドグリッド(エキスパンドメタル)、パンチドメタル等から構成される。メッシュの目開き、線径、メッシュ数等は特に制限されず、従来公知のものが使用できる。集電体の好ましい厚さは、5〜30μmである。ただし、この範囲を外れる厚さの集電体を用いてもよい。
本発明の電極は、1)シリコンを含有する活物質、2)導電助剤、3)本発明の結着剤組成物由来の結着剤、及び4)集電体を有するものである。具体的には、集電体と、その表面に形成された、シリコンを含有する活物質、導電助剤及び本発明の結着剤組成物由来の結着剤を含む活物質層とを有するものである。本発明の電極は、負極としても陽極としても用いることができるが、負極として用いるのが好ましい。
該作製方法において、本発明のスラリー組成物の使用量は、乾燥後に活物質層の厚さが上記範囲になるよう適宜設定すればよい。
攪拌装置、冷却管、温度計、窒素導入管及び滴下装置を備えた200mLの丸底フラスコに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート70g(530mmol、和光純薬工業(株)製)を入れ、窒素気流下で内温が90℃になるまで加熱した。次いで、アクリル酸9.2g(128mmol、和光純薬工業(株)製)、アクリル酸-2-ヒドロキシエチル(HEA)9.2g(79mmol、和光純薬工業(株)製)、ポリエチレングリコールジアクリレート0.06g(0.2mmol、新中村化学工業(株)製)、2,2’-アゾビス(イソブチルニトリル)0.04g(0.2mmol、和光純薬工業(株)製)及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート30g(227mmol)を混合した溶液を、2時間かけて丸底フラスコに滴下した。その後、得られた溶液を90℃で5時間反応させた。反応後、室温まで冷却し、架橋されたコポリマーを得た。25mmHg(約33.3hPa)減圧下で得られたコポリマーからプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを除去して固形状物を得た後、さらに真空乾燥して、モノマー組成比がアクリル酸:HEA=1:1の固形分を得た。これを架橋コポリマーC−1とした。
ポリエチレングリコールジアクリレートを添加しない以外は合成例1と同様の方法で重合反応に付し、非架橋コポリマーC−2を得た。
アクリル酸-2-ヒドロキシエチルを添加せず、アクリル酸を9.2g(128mmol)の代わりに18.4g(255mmol)用いた以外は、合成例1と同様の方法で重合反応に付し、架橋ホモポリマーA−1を得た。
アクリル酸-2-ヒドロキシエチルを添加せず、アクリル酸を9.2g(128mmol)の代わりに18.4g(255mmol)、2,2’-アゾビス(イソブチルニトリル)を0.04g(0.2mmol)の代わりに0.2g(1mmol)用いた以外は、合成例1と同様の方法で重合反応に付し、架橋ホモポリマーA−2を得た。
100mLのガラス製ビーカーに架橋コポリマーC−1を4.6g、イオン交換水30mLを加え、2時間撹拌して分散させた。得られた分散液に50%水酸化ナトリウム溶液(和光純薬工業(株)製)を加えてpHを6.8に調整した後、イオン交換水で全量が50gになるように調整し、固形分が10wt%の中和した架橋コポリマーの溶液50gを得た(中和度80%)。これを、架橋コポリマー溶液H−5とした。
架橋コポリマーC−1 4.6gの代わりに非架橋コポリマーC−2 4.6gを用いた以外は、合成例5と同様の方法により、中和した非架橋コポリマーの溶液を得た(中和度80%)。これを、非架橋コポリマー溶液H−6とした。
100mLのガラス製ビーカーに架橋ホモポリマーA−1を3.8g、イオン交換水20mLを加え、2時間撹拌して分散させた。得られた分散液に50%水酸化ナトリウム溶液(和光純薬工業(株)製)を加えてpHを6.8に調整した後、イオン交換水で全量が50gになるように調整し、固形分が10wt%の中和した架橋ホモポリマーの溶液50gを得た(中和度80%)。これを、架橋ホモポリマー溶液H−2とした。ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により架橋ホモポリマー溶液H−2の重量平均分子量(Mw)を求めたところ、1,100,000であった。
GPCによる測定は下記条件で行った。
・測定装置:ポンプ LC-20AB((株)島津製作所製)
RI検出器 RID-10A((株)島津製作所製)
・カラム:OHpak SB-807 HQ×1本
+OHpak SB-806M HQ×2本
・移動相:Na2HPO4 50mmol/l水溶液
・検量線標準物質:ポリアクリル酸
架橋ホモポリマーA−1 3.8gの代わりに架橋ホモポリマーA−2 3.8gを用いた以外は、合成例7と同様の方法により、中和した架橋ホモポリマーの溶液を得た(中和度80%)。これを、架橋ホモポリマー溶液H−1とした。GPCにより架橋ホモポリマー溶液H−1の重量平均分子量(Mw)を求めたところ、300,000であった。
100mLのガラス製ビーカーに重量平均分子量250,000のポリアクリル酸3.8g(和光純薬工業(株)製)とイオン交換水20mLを加え、2時間撹拌して分散させた。得られた分散液に50%水酸化ナトリウム溶液(和光純薬工業(株)製)を加えてpHを6.8に調整した後、イオン交換水で全量が50gになるように調整し、固形分が10wt%の中和した非架橋ホモポリマーの溶液50gを得た(中和度80%)。これを、非架橋ホモポリマー溶液H−3とした。
重量平均分子量250,000のポリアクリル酸3.8gの代わりに重量平均分子量1,000,000のポリアクリル酸3.8g(和光純薬工業(株)製)を用いた以外は、合成例9と同様の方法により、中和した非架橋ホモポリマーの溶液を得た(中和度80%)。これを、非架橋ホモポリマー溶液H−4とした。
合成例5〜10で得られた各種ポリマー溶液(架橋ホモポリマー溶液H−1及びH−2、非架橋ホモポリマー溶液H−3及びH−4、架橋コポリマー溶液H−5、並びに非架橋コポリマー溶液H−6)の粘度を、B型回転粘度計(商品名:B8L、株式会社東京計器製)でローターNo.4を使用して、回転速度12rpm、測定温度20℃で測定した。
得られた結果を重量平均分子量及び中和度と合わせて表1に示す。
テフロン(登録商標)製10mLのビーカーに架橋ホモポリマー溶液H−2 8.9g(固形分として0.89g)、架橋コポリマー溶液H−5 1g(固形分として0.1g)、ペンタエリスリトール0.01g(和光純薬工業(株)製)及びイオン交換水90μLを加えて、透明な溶液になるまで撹拌し、固形分が10wt%のバインダー溶液K−1を得た。
テフロン(登録商標)製10mLのビーカーに架橋ホモポリマー溶液H−2 8g(固形分として0.8g)、架橋コポリマー溶液H−5 1g(固形分として0.1g)、ペンタエリスリトール0.1g及びイオン交換水900μLを加えて、透明な溶液になるまで撹拌し、固形分が10wt%のバインダー溶液K−2を得た。
ペンタエリスリトール0.1gの代わりに、1,3-プロパンジオール(和光純薬工業(株)製)、1,4-ブタンジオール(和光純薬工業(株)製)、1,6-ヘキサンジオール(和光純薬工業(株)製)又は1,2,6-ヘキサントリオール(和光純薬工業(株)製)をそれぞれ0.1g用いた以外は合成例12と同様の方法により、固形分が10wt%のバインダー溶液K−3〜6を得た。
テフロン(登録商標)製10mLのビーカーに架橋ホモポリマー溶液H−2 7g(固形分として0.7g)、架橋コポリマー溶液H−5 1g(固形分として0.1g)、1,4-ブタンジオール0.2g及びイオン交換水1800μLを加えて、透明な溶液になるまで撹拌し、固形分が10wt%のバインダー溶液K−7を得た。
テフロン(登録商標)製10mLのビーカーに架橋ホモポリマー溶液H−2 9g(固形分として0.9g)、1,3-プロパンジオール0.1g及びイオン交換水1800μLを加えて、透明な溶液になるまで撹拌し、固形分が10wt%のバインダー溶液K−8を得た。
架橋ホモポリマー溶液H−2 8gの代わりに非架橋ホモポリマー溶液H−3 8g(固形分として0.8g)を用いた以外は、合成例12と同様の方法により固形分が10wt%のバインダー溶液K−9を得た。
架橋ホモポリマー溶液H−2 8gの代わりに架橋ホモポリマー溶液H−1 8g(固形分として0.8g)を、架橋コポリマー溶液H−5 1gの代わりに非架橋コポリマー溶液H−6 1g(固形分として0.1g)を用いた以外は、合成例12と同様の方法により固形分が10wt%のバインダー溶液K−10を得た。
架橋ホモポリマー溶液H−2 8gの代わりに非架橋ホモポリマー溶液H−3 8g(固形分として0.8g)を、架橋コポリマー溶液H−5 1gの代わりに非架橋コポリマー溶液H−6 1g(固形分として0.1g)を用いた以外は、合成例12と同様の方法により固形分が10wt%のバインダー溶液K−11を得た。
架橋ホモポリマー溶液H−2 8gの代わりに非架橋ホモポリマー溶液H−4 8g(固形分として0.8g)を用いた以外は、合成例12と同様の方法により固形分が10wt%のバインダー溶液K−12を得た。
架橋コポリマー溶液H−5 1gの代わりに非架橋コポリマー溶液H−6 1g(固形分として0.1g)を用いた以外は、合成例12と同様の方法により固形分が10wt%のバインダー溶液K−13を得た。
架橋ホモポリマー溶液H−2 8gの代わりに非架橋ホモポリマー溶液H−4 8g(固形分として0.8g)を、架橋コポリマー溶液H−5 1gの代わりに非架橋コポリマー溶液H−6 1g(固形分として0.1g)を用いた以外は、合成例12と同様の方法により固形分が10wt%のバインダー溶液K−14を得た。
ペンタエリスリトール0.1gの代わりにプロパンジアミン0.1g(和光純薬工業(株)製)を用いた以外は、合成例12と同様の方法により固形分が10wt%のバインダー溶液J−1を得た。
ペンタエリスリトール0.01gの代わりにシュウ酸ナトリウム0.01g(和光純薬工業(株)製)を用いた以外は、合成例11と同様の方法により固形分が10wt%のバインダー溶液J−2を得た。
(1)本発明のスラリー組成物の製造
シリコン粉末8g(粒子サイズ:平均粒径2.4μm、商品名:Silgrain、Elkem社製)、及びアセチレンブラック(AB)1g(商品名:デンカブラック、デンカ(株)製)を計りとり、自転公転泡攪拌機(商品名:泡とり練太郎、型式:AR−250、(株)シンキー製)を用いて回転速度2000rpmで10分間混合した。次いで、バインダー溶液K−1を10g加え、自転公転泡攪拌機を用いて2000rpmで3時間混合した。次いでイオン交換水4gを加え、自転公転泡攪拌機を用いて2000rpmで10分間混合した。次いで、自転公転泡攪拌機で5分間脱泡し、得られた混合物(固形分質量比でSi:AB:バインダー溶液の固形分=80:10:10)をスラリー組成物とした。該スラリー組成物は、集電体上に塗布した後に乾燥させることにより、シリコンを80wt%、ABを10wt%、バインダーを10wt%含有する被膜となるものである。
(1)で得られたスラリー組成物を、ドクターブレード(テスター産業(株)製)と塗工機(商品名:MINI-COATER MC-20、宝泉(株)製)を用いて、厚さ20μmの銅箔集電体上に活物質のSi質量が3mg/cm2になるように塗布した。その後、空気中にて80℃で乾燥し、次いで真空下にて150℃で12時間乾燥した。集電体上の膜の厚さは、ノギスで測定し、約40〜20μmであった。得られた集電体をロールプレス機(商品名:HSR-60150、宝泉(株)製)でプレスし、シリコン活物質密度1.4mg/cm3のリチウム電池用電極を作製した。
(2)で得られた電極、リチウム箔電極、1MのLiPF6を含む炭酸エチレン(EC)/炭酸ジメチル(DMC)(体積比で1:1)溶液及びセパレータからなるコイン型電池を、アルゴンで満たしたグローブボックス中で組み立てた。
バインダー溶液K−1 10gの代わりに、バインダー溶液K−2〜14 10gをそれぞれ用いた以外は実施例1と同様の方法により、スラリー組成物、リチウム電池用電極及びコイン型電池を製造した。
バインダー溶液K−1 10gの代わりに、バインダー溶液J−1又はJ−2 10gをそれぞれ用いた以外は実施例1と同様の方法により、スラリー組成物、リチウム電池用電極及びコイン型電池を製造した。
バインダー溶液K−1 10gの代わりに、架橋ホモポリマー溶液H−2 10gを用いた以外は実施例1と同様の方法により、スラリー組成物、リチウム電池用電極及びコイン型電池を製造した。
ガラス製の目盛付き50mL遠沈管に実施例1〜14及び比較例1〜3において作製したスラリー組成物5gを加え、さらにイオン交換水20mLを加えた。10分間振とう機で撹拌した後、60分間静置し、遠沈管の背面に青い紙を設置した。遠沈管の目盛0〜20mLの全ての範囲において背景の青色が見えない場合を○(分散性が良好)、0〜15mLの範囲においては背景の青色が見えないが、15〜20mLの範囲においては背景の青色が見える場合を△(沈降物が僅かにある)、5〜20mLの範囲において背景の青色が見える場合を×(分散性が悪い)とした。
得られた結果を表2に示す。
実施例1〜14及び比較例1〜3において作製した電極を幅5mm・長さ約50mmの短冊状にカッターで切断し、電極端5mmを残すように、両面テープを貼ったガラス製スライドグラスに貼り付けた。残した電極端5mm部分にカプトンテープを貼り、該電極端とは反対側の端を、剥離角が90度になるように剥離試験機(商品名:FGS-TV、型番:デジタルフォースゲージ FGP-0.5、日本電産シンポ(株)製)にセットし、10mm/分の速さで引き上げた。得られたデータの30mm分の平均値を剥離強度(単位:N)とした。
得られた結果を表2に示す。
尚、ここで得られたデータは、主に活物質層を銅箔から剥がす時に必要な力を表している。従って、剥離強度が強い場合は、スラリー組成物(ここではシリコン、AB及びバインダー)からなる活物質層が集電体の銅箔と強く結着していることを意味する。
実施例1〜14及び比較例1〜3において作製したコイン型電池を用いて、下記条件で定電流充放電試験を行った。
充放電の条件を下記に示す。
・対極:Li箔
・電解液:1M LiPF6 EC/DMC混合溶液(体積比1:1)
・測定装置:ABE1024-5V 0.1A-4充放電試験装置(エレクトロフィールド社製)
・電位及び電流密度
電位範囲 2.0−0.0V(vs.Li/Li+)
電流密度 初回50mA/g、2回以降50mA/g
各電池を用いて得られた初回充放電での負極の放電容量および5回目サイクル後の負極の放電容量の値から、下記式を用いて容量維持率(%)を算出した。
容量維持率(%)=5回サイクル後の放電容量÷初回の放電容量×100
得られた結果を表2に示す。
攪拌装置、冷却管、温度計、窒素導入管及び滴下装置を備えた200mLの丸底フラスコに、メチルエチルケトン(MEK)20mL(和光純薬工業(株)製)を入れ、次いで、アクリル酸4g(56mmol、和光純薬工業(株)製)、ポリエチレングリコールジアクリレート0.014g(0.05mmol、新中村化学工業(株)製)及びジメチル2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオネート)0.01g(0.04mmol、和光純薬工業(株)製)を加えて撹拌した。その後、窒素気流下、70℃で4時間反応させた。反応中、MEKがわずかに揮発するため、必要に応じてMEKを追加した。反応後、室温まで冷却し、白色固体を得た。得られた白色固体を真空乾燥して、架橋されたポリアクリル酸を得た。これを架橋ホモポリマーA−3とした。
反応系中に、さらに1,4-ブタンジオール0.4g(和光純薬工業(株)製)を添加した以外は、合成例25と同様の方法で重合反応に付し、架橋ホモポリマーA−4を得た。
アクリル酸4gの代わりに、アクリル酸2g(28mmol)及びアクリル酸-2-ヒドロキシエチル2g(17mmol、和光純薬工業(株)製)を用いた以外は、合成例25と同様の方法で重合反応に付し、架橋コポリマーC−3を得た。
反応系中に、さらに1,4-ブタンジオール0.4g(和光純薬工業(株)製)を添加した以外は、合成例27と同様の方法で重合反応に付し、架橋コポリマーC−4を得た。
反応系中に、さらにペンタエリスリトール0.4g(和光純薬工業(株)製)を添加した以外は、合成例27と同様の方法で重合反応に付し、架橋コポリマーC−5を得た。
合成例25〜29において得られた各種架橋ポリマー(架橋ホモポリマーA−3及びA−4、並びに架橋コポリマーC−3〜C−5)について、下記(1)〜(3)の溶解性試験を行った。溶媒に完全に溶解した場合を○、不溶であった場合を×とした。
得られた結果を、各種架橋ポリマーのモノマー含有量及び2価〜10価のアルコール含有量と合わせて、表3に示す。
(1)水に対する溶解性試験
各種架橋ポリマーの濃度が5%となる量のイオン交換水(H2O)を加え、室温にて溶解性試験を行った。
(2)水酸化ナトリウム水溶液に対する溶解性試験
各種架橋ポリマーの中和度が80%となる量の水酸化ナトリウム水溶液(NaOH)(和光純薬工業(株)製)を加え、室温にて溶解性試験を行った。
(3)N-メチルピロリドンに対する溶解性試験
各種架橋ポリマーの濃度が5%となる量のN-メチルピロリドン(NMP)(和光純薬工業(株)製)を加え、室温にて溶解性試験を行った。
従って、本発明の結着剤組成物は、重合反応、並びに、要すれば中和処理及び/又は架橋反応を行い、所望の(A)ポリアクリル酸を含む1種以上のポリマーを製造した上で、該ポリマーを(B)2価〜10価のアルコール及び(C)水と混合し、製造する必要があることが分かった。
Claims (13)
- (A)ポリアクリル酸を含む1種以上のポリマー、(B)2価〜10価のアルコール、及び(C)水を含んでなる結着剤組成物。
- (A)が、ポリアクリル酸、及び、アクリル酸由来のモノマー単位と、下記一般式(I)又は一般式(II)で示される化合物由来のモノマー単位1〜2種とを構成成分とするコポリマーである、請求項1記載の組成物;
[式中、R1は、水素原子又はメチル基を表し(但し、R2が水素原子の場合、R1はメチル基を表す)、R2は、水素原子;炭素数1〜20のアルキル基;フッ素原子又はヒドロキシ基で置換された炭素数1〜20のアルキル基;炭素数6〜10のアリール基;炭素数7〜13のアリールアルキル基;炭素数2〜9のアルコキシアルキル基;炭素数3〜9のアルコキシアルコキシアルキル基;炭素数7〜13のアリールオキシアルキル基;炭素数5〜7のモルホリノアルキル基;炭素数3〜9のトリアルキルシリル基;酸素原子を有する又は酸素原子を有さない炭素数6〜12の脂環式炭化水素基;炭素数3〜9のジアルキルアミノアルキル基;炭素数9〜14のヘキサヒドロフタルイミド−N−アルキル基;下記一般式(IV)で示される基
(式中、R3は、ヒドロキシ基を置換基として有する又は無置換の炭素数1〜6のアルキレン基を表し、R4は、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、又はフェニル基を表し、vは2〜20の整数を表す。);或いは、下記一般式(V)で示される基
(式中、R5〜R7は、それぞれ独立して炭素数1〜3のアルキル基を表し、R8は、炭素数1〜3のアルキレン基を表す。)を表す。]、
(式中、R11は、水素原子又はメチル基を表し、R12は、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表し、R13は、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数3〜9のジアルキルアミノアルキル基、又は炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基を表す。)。 - ポリアクリル酸が、下記一般式[1]〜[13]記載の化合物及び下記一般式[14]記載のポリマーから選ばれる架橋剤により架橋されたものである、請求項1記載の組成物;
(式中、aは1〜6の整数を表す。)、
[式中、R25及びR26は、それぞれ独立して、水素原子又はメチル基を表し、R21は、炭素数1〜20のアルキレン基、下記一般式[2−1]で示される基
(式中、R22は、炭素数1〜6のアルキレン基を表し、bは1〜6の整数を表す。)、又は下記一般式[2−2]で示される基
(式中、R23及びR24は、それぞれ独立して、炭素数1〜6のアルキレン基を表し、cは1〜22の整数を表す。)を表す。]、
(式中、R27〜R33は、それぞれ独立して、炭素数1〜3のアルキレン基を表す。)、
(式中、R34〜R37は、それぞれ独立して、炭素数1〜6のアルキレン基を表し、dは1〜6の整数を表し、eは0〜6の整数を表し、f及びgはそれぞれ独立して0又は1の整数を表す。)、
(式中、R38〜R45は、それぞれ独立して、水素原子、ビニル基又はビニルケトン基を表し、これらの少なくとも2つ以上はビニル基又はビニルケトン基である。)、
(式中、R46〜R48は、それぞれ独立して、炭素数1〜6のアルキレン基を表す。)、
(式中、環Ar1は、ベンゼン環又はナフタレン環を表し、R49は、炭素数1〜6のアルキレン基を表し、hは2〜4の整数を表す。)、
(式中、環Ar2及び環Ar3は、それぞれ独立して、ベンゼン環又はナフタレン環を表し、R50は、炭素数1〜6のアルキレン基を表す。)、
(式中、環Ar4は、ベンゼン環又はナフタレン環を表す。)、
(式中、iは0〜6の整数を表す。)、
(式中、R51は、炭素数1〜6のアルキレン基を表す。)、
[式中、R52は、置換基を有する又は無置換の炭素数1〜6のアルキレン基、置換基を有する又は無置換の炭素数6〜10のアリーレン基、下記一般式[12−1]で示される基
(式中、R53は、炭素数1〜6のアルキル基を表し、R54は、炭素数1〜6のアルキレン基を表し、環Ar5は、ベンゼン環又はナフタレン環を表し、jは、0〜4の整数を表す。)、或いは、下記一般式[12−2]で示される基
(式中、R55は、炭素数1〜6のアルキレン基を表し、R53、R54、環Ar5及びjは、上記と同じ。)を表す。]、
[式中、R56及びR57は、それぞれ独立して、置換基を有する又は無置換の炭素数1〜6のアルキル基、置換基を有する又は無置換の炭素数6〜10のアリール基、或いは、下記一般式[13−1]で示される基
(式中、R58は、炭素数1〜6のアルキル基を表し、R59は、炭素数1〜6のアルキレン基を表し、環Ar6は、ベンゼン環又はナフタレン環を表し、kは、0〜5の整数を表す。)を表す。]、
[式中、R60は、置換基を有する又は無置換の炭素数1〜6のアルキレン基、置換基を有する又は無置換の炭素数6〜10のアリーレン基、下記一般式[14−1]又は[14−2]で示される基
(式中、R61は、炭素数1〜6のアルキル基を表し、R62は、炭素数1〜6のアルキレン基を表し、環Ar7は、ベンゼン環又はナフタレン環を表し、pは、0〜4の整数を表す。)、或いは、下記一般式[14−3]で示される基
(式中、R63は、炭素数1〜6のアルキレン基を表し、R61、R62、環Ar7及びpは、上記と同じ。)を表し、mは10〜10000の整数を表す。]。 - ポリアクリル酸及び/又はコポリマーが、下記一般式[1]〜[13]記載の化合物及び下記一般式[14]記載のポリマーから選ばれる架橋剤により架橋されたものである、請求項3記載の組成物;
(式中、aは1〜6の整数を表す。)、
[式中、R25及びR26は、それぞれ独立して、水素原子又はメチル基を表し、R21は、炭素数1〜20のアルキレン基、下記一般式[2−1]で示される基
(式中、R22は、炭素数1〜6のアルキレン基を表し、bは1〜6の整数を表す。)、又は下記一般式[2−2]で示される基
(式中、R23及びR24は、それぞれ独立して、炭素数1〜6のアルキレン基を表し、cは1〜22の整数を表す。)を表す。]、
(式中、R27〜R33は、それぞれ独立して、炭素数1〜3のアルキレン基を表す。)、
(式中、R34〜R37は、それぞれ独立して、炭素数1〜6のアルキレン基を表し、dは1〜6の整数を表し、eは0〜6の整数を表し、f及びgはそれぞれ独立して0又は1の整数を表す。)、
(式中、R38〜R45は、それぞれ独立して、水素原子、ビニル基又はビニルケトン基を表し、これらの少なくとも2つ以上はビニル基又はビニルケトン基である。)、
(式中、R46〜R48は、それぞれ独立して、炭素数1〜6のアルキレン基を表す。)、
(式中、環Ar1は、ベンゼン環又はナフタレン環を表し、R49は、炭素数1〜6のアルキレン基を表し、hは2〜4の整数を表す。)、
(式中、環Ar2及び環Ar3は、それぞれ独立して、ベンゼン環又はナフタレン環を表し、R50は、炭素数1〜6のアルキレン基を表す。)、
(式中、環Ar4は、ベンゼン環又はナフタレン環を表す。)、
(式中、iは0〜6の整数を表す。)、
(式中、R51は、炭素数1〜6のアルキレン基を表す。)、
[式中、R52は、置換基を有する又は無置換の炭素数1〜6のアルキレン基、置換基を有する又は無置換の炭素数6〜10のアリーレン基、下記一般式[12−1]で示される基
(式中、R53は、炭素数1〜6のアルキル基を表し、R54は、炭素数1〜6のアルキレン基を表し、環Ar5は、ベンゼン環又はナフタレン環を表し、jは、0〜4の整数を表す。)、或いは、下記一般式[12−2]で示される基
(式中、R55は、炭素数1〜6のアルキレン基を表し、R53、R54、環Ar5及びjは、上記と同じ。)を表す。]、
[式中、R56及びR57は、それぞれ独立して、置換基を有する又は無置換の炭素数1〜6のアルキル基、置換基を有する又は無置換の炭素数6〜10のアリール基、或いは、下記一般式[13−1]で示される基
(式中、R58は、炭素数1〜6のアルキル基を表し、R59は、炭素数1〜6のアルキレン基を表し、環Ar6は、ベンゼン環又はナフタレン環を表し、kは、0〜5の整数を表す。)を表す。]、
[式中、R60は、置換基を有する又は無置換の炭素数1〜6のアルキレン基、置換基を有する又は無置換の炭素数6〜10のアリーレン基、下記一般式[14−1]又は[14−2]で示される基
(式中、R61は、炭素数1〜6のアルキル基を表し、R62は、炭素数1〜6のアルキレン基を表し、環Ar7は、ベンゼン環又はナフタレン環を表し、pは、0〜4の整数を表す。)、或いは、下記一般式[14−3]で示される基
(式中、R63は、炭素数1〜6のアルキレン基を表し、R61、R62、環Ar7及びpは、上記と同じ。)を表し、mは10〜10000の整数を表す。]。 - ポリアクリル酸及びコポリマーが、一般式[1]〜[13]記載の化合物及び一般式[14]記載のポリマーから選ばれる架橋剤により架橋されたものである、請求項5記載の組成物。
- 1)シリコンを含有する活物質、2)導電助剤、及び3)請求項1記載の結着剤組成物を含んでなるリチウム電池用のスラリー組成物。
- シリコンを含有する活物質が、シリコン;シリコン酸化物;金属と結合したシリコン;或いは、炭素、シリコン、シリコン酸化物又は金属と結合したシリコンのうち少なくとも2種以上を混合したものを含有する、請求項7記載の組成物。
- 負極作製用である、請求項7記載の組成物。
- 1)シリコンを含有する活物質、2)導電助剤、3)請求項1記載の結着剤組成物由来の結着剤、及び4)集電体を有するリチウム電池用の電極。
- シリコンを含有する活物質が、シリコン;シリコン酸化物;金属と結合したシリコン;或いは、炭素、シリコン、シリコン酸化物又は金属と結合したシリコンのうち少なくとも2種以上を混合したものを含有する、請求項10記載の電極。
- 電極が負極である、請求項10記載の電極。
- 請求項7記載のスラリー組成物を集電体上に塗布した後、乾燥させることを特徴とする、リチウム電池用の電極作製方法。
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