KR20200117014A - 전극 형성용 조성물, 전극의 제조 방법, 및 비수계 축전 소자의 제조 방법 - Google Patents

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마사히로 마스자와
게이고 다카우지
미쿠 오키모토
히로미츠 가와세
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가부시키가이샤 리코
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Abstract

전극 형성용 조성물이 활물질과 고분자 입자를 함유하고, 잉크젯법에 의해 토출될 수 있다. 상기 전극 형성용 조성물은, 활물질의 함유량이 증가되는 경우라도, 저장 안정성 및 토출 안정성이 우수하다.

Description

전극 형성용 조성물, 전극의 제조 방법, 및 비수계 축전 소자의 제조 방법
본원은 전극 형성용 조성물, 전극의 제조 방법, 및 비수계 축전 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
리튬-이온 2차 배터리는, 휴대 기기, 하이브리드 자동차, 전기 자동차 등에 탑재되고 있고, 수요가 확대되고 있다. 또한, 각종 웨어러블 기기와 의료용 패치에 탑재되는 박형(薄形) 배터리에 대한 요구가 증가하고 있고, 리튬-이온 2차 배터리에 대한 요건들이 다양해지고 있다.
종래에는, 리튬-이온 2차 배터리의 전극의 제조 방법으로서, 다이 코터, 콤마 코터, 리버스 롤 코터 등을 이용하여, 도료를 도포함으로써 전극 기재 상에 전극 합재를 형성하는 방법이 알려져 있다.
도료는 일반적으로 유기 용매 또는 물에 용해되어 있는 바인더를 갖고, 25℃에서 수천 내지 수만 mPa·s의 점도를 갖는다.
한편, 잉크젯법에 의해 토출될 수 있는 전극 형성용 조성물을 이용함으로써 전극 기재 상에 전극 합재를 형성하는 방법도 또한 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1과 2 참조).
잉크젯법은, 전용 잉크를 헤드 상의 노즐로부터 미세 액적으로서 토출하는 방식이며, 이 잉크젯법에는 잉크를 토출하기 위한 헤드의 구조에 따라 피에조 방식, 서멀 방식 및 밸브 방식이 포함된다. 그 중에서도, 피에조 방식은, 토출되는 잉크의 양이 전압 제어에 의해 정확하게 제어될 수 있고; 열이 인가되지 않으므로 사용 환경에 대한 영향이 적으며; 내구성이 높다라고 하는 이점을 갖는다.
저장 안정성 및 토출 안정성을 고려하면, 잉크젯법에 의해 토출될 수 있는 전극 형성용 조성물은, 일반적으로 25℃에서 한 자릿수 내지 수백 mPa·s의 점도를 갖는데, 이는 25℃에서의 종래의 도료의 점도보다 작다. 또한, 특히 피에조 방식을 사용하는 경우에, 헤드 상의 노즐이 막히는 일 없이 안정적으로 그리고 연속적으로 토출을 행하기 위해서는, 전극 형성용 조성물의 표면 장력과 점도를 적절한 값으로 조정할 필요가 있다.
여기서, 전극 형성용 조성물의 25℃에서의 점도를 줄이기 위해, 바인더의 함유량을 줄이는 것을 고려할 수 있다. 이때, 활물질과 전극 기재를 그리고 활물질끼리를 결착(結着)시키기 위해, 활물질에 대하여 일정량의 바인더를 첨가할 필요가 있고, 이로써 전극 형성용 조성물에 있어서 활물질의 함유량이 줄어들게 된다.
본원의 일 실시형태의 과제는, 활물질의 함유량이 증가되는 경우라도, 저장 안정성 및 토출 안정성이 우수한 전극 형성용 조성물을 제공하는 것이다.
본원의 일 양태에 따르면, 전극 형성용 조성물이 활물질과 고분자 입자를 포함하고, 잉크젯법에 의해 토출될 수 있다.
본원의 일 양태에 따르면, 활물질의 함유량이 증가되는 경우라도, 저장 안정성 및 토출 안정성이 우수한 전극 형성용 조성물을 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시형태에 따른 전극의 제조 방법에 의해 제조된 전극의 예를 보여주는 개략도이고;
도 2는 일 실시형태에 따른 비수계 축전 소자의 제조 방법에 의해 제조된 비수계 축전 소자의 예를 보여주는 개략도이다.
이하에서는, 본 발명의 개념을 구현하기 위한 실시형태들이 기술될 것이다.
<전극 형성용 조성물>
본 실시형태에 따른 전극 형성용 조성물은 활물질과 고분자 입자를 함유하고, 잉크젯법에 의해 토출될 수 있다. 따라서, 본 실시형태에 따른 전극 형성용 조성물은, 활물질의 함유량이 증가되는 경우라도, 저장 안정성 및 토출 안정성이 우수하다.
본 실시형태에 따른 전극 형성용 조성물은 분산매를 더 포함하는 것이 바람직하다. 이로써, 본 실시형태에 따른 전극 형성용 조성물의 저장 안정성 및 토출 안정성을 더 향상시키는 것이 가능해진다.
본 실시형태에 따른 전극 형성용 조성물에 있어서의 활물질의 함유량은, 바람직하게는 10 질량% 이상이고, 더 바람직하게는 15 질량% 이상이다. 본 실시형태에 따른 전극 형성용 조성물에 있어서의 활물질의 함유량이 10 질량% 이상인 경우, 단위 면적당 소정 중량의 전극 합재를 형성하는 데 필요한 인쇄 횟수가 감소된다.
본 실시형태에 따른 전극 형성용 조성물의 25℃에서의 점도는 바람직하게는 200 mPa·s 이하이고, 더 바람직하게는 50 mPa·s 이하이다. 본 실시형태에 따른 전극 형성용 조성물의 25℃에서의 점도가 200 mPa·s 이하인 경우, 전극 형성용 조성물의 토출 안정성이 더 향상된다. 본 실시형태에 따른 전극 형성용 조성물의 25℃에서의 점도는 통상적으로 10 mPa·s 이상이다.
<고분자 입자>
고분자 입자를 구성하는 재료로서는, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 아크릴 수지, 스티렌-부타디엔 코폴리머, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 나일론, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 등과 같은 열가소성 수지를 들 수 있다.
활물질에 대한 고분자 입자의 질량비는 바람직하게는 1% 내지 5%이고, 더 바람직하게는 1% 내지 3%이다. 활물질에 대한 고분자 입자의 질량비가 1% 이상인 경우, 활물질끼리의 또는 활물질과 전극 기재 사이의 결착성이 더 향상되고, 상기 질량비가 5% 이하인 경우, 비수계 축전 소자의 내부 저항이 낮아지며, 비수계 축전 소자의 입력/출력 특성이 더 향상된다.
고분자 입자의 평균 입경은 0.01 ㎛ 내지 1 ㎛인 것이 바람직하고, 0.05 ㎛ 내지 0.7 ㎛인 것이 더 바람직하다. 고분자 입자의 평균 입경이 0.01 ㎛ 이하인 경우, 본 실시형태에 따른 전극 형성용 조성물의 저장 안정성이 더 향상되고, 상기 평균 입경이 1 ㎛ 이하인 경우, 활물질끼리의 또는 활물질과 전극 기재 사이의 결착성이 더 향상된다.
고분자 입자의 융점은 바람직하게는 120℃ 이상이고, 더 바람직하게는 150℃ 이상이다. 고분자 입자의 융점이 120℃ 이상인 경우, 본 실시형태에 따른 전극 형성용 조성물을 건조하는 프로세스에서, 고분자 입자가 용융될 가능성이 더 낮다.
고분자 입자의 유리 전이 온도는 바람직하게는 100℃ 이하이고, 더 바람직하게는 90℃ 이하이다. 고분자 입자의 유리 전이 온도가 100℃ 이하인 경우, 본 실시형태에 따른 전극 형성용 조성물을 건조하는 온도가 낮더라도, 고분자 입자는 보다 쉽게 바인더로서 기능하는 경향이 있다.
<분산매>
분산매는, 고분자 입자를 용해시키는 일 없이 고분자 입자를 분산시킬 수 있는 한 특별히 제한되지 않으며, 물, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜 등과 같은 수성 용매; N-메틸-2-피롤리돈, 시클로헥사논, 부틸 아세테이트, 메시틸렌, 2-n-부톡시메탄올, 2-디메틸에탄올, N,N-디메틸아세트아미드 등과 같은 유기 용매를 들 수 있다.
이들 중, 어느 한 물질이 단독으로 분산매로서 사용될 수 있거나, 또는 2 이상의 물질이 함께 분산매로서 사용될 수 있다는 점에 주목해야 할 필요가 있다.
<활물질>
활물질로서, 리튬-이온 2차 배터리 등과 같은 축전 소자에 사용될 수 있는 양극 활물질 또는 음극 활물질을 사용할 수 있다.
양극 활물질은, 알칼리 금속 이온을 가역적으로 흡장 및 방출할 수 있는 한 특별이 제한되지 않으며; 예를 들어 알칼리-금속-함유 전이 금속 화합물이 사용될 수 있다.
상기 알칼리-금속-함유 전이 금속 화합물로서는, 예를 들어 코발트, 망간, 니켈, 크롬, 철 및 바나듐으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 원소와 리튬을 함유하는 복합 산화물 등과 같은 리튬-함유 전이 금속 화합물이 고려될 수 있다.
상기 리튬-함유 전이 금속 화합물로서는, 예를 들어 코발트산 리튬, 니켈산 리튬, 망간산 리튬 등과 같은 리튬-함유 전이 금속 산화물을 들 수 있다.
상기 알칼리-금속-함유 전이 금속 화합물로서는, 결정 구조에 XO4 사면체(여기서 X = P, S, As, Mo, W, Si 등)를 갖는 폴리아니온계 화합물도 또한 사용될 수 있다. 이들 중에서도, 사이클 특성의 관점에서 보면, 인산철 리튬 또는 인산바나듐 리튬 등과 같은 리튬-함유 전이 금속 인산 화합물이 바람직하다. 특히, 인산바나듐 리튬은 높은 리튬 확산 계수를 갖고, 출력 특성에 있어서 우수하다.
전자 전도성의 관점에서 보면, 탄소 재료 등과 같은 도전 조제(助劑)로 그 표면이 피복되어 복합화되어 있는 폴리아니온계 화합물이 바람직하다는 점에 주목해야 할 필요가 있다.
음극 활물질은, 알칼리 금속 이온을 가역적으로 흡장 및 방출할 수 있는 한 특별이 제한되지 않으며; 예를 들어 흑연형 결정 구조를 갖는 그래파이트를 함유하는 탄소 재료가 사용될 수 있다.
상기 탄소 재료로서는, 예를 들어 천연 흑연, 인조 흑연, 난(難)흑연화성 탄소(하드 카본), 이(易)흑연화성 탄소(소프트 카본) 등을 들 수 있다.
상기 탄소 재료 이외의 음극 활물질로서는, 예를 들어 티탄산 리튬, 산화 티탄 등을 들 수 있다.
리튬-이온 2차 배터리의 에너지 밀도의 관점에서 보면, 음극 활물질로서, 실리콘, 주석, 실리콘 합금, 주석 합금, 산화 실리콘, 질화 실리콘, 산화 주석 등과 같은 고용량 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
활물질이 리튬을 함유하는 경우, 본 실시형태에 따른 전극 형성용 조성물은 비수계인 것이 바람직하다는 점에 주목해야 할 필요가 있다. 이 경우, 본 실시형태에 따른 전극 형성용 조성물에 있어서의 물의 함유량은, 바람직하게는 5 질량% 이하이고, 더 바람직하게는 1 질량% 이하이다. 이로써, 활물질에 함유된 리튬이 물과 반응하여 탄산 리튬 등과 같은 화합물을 형성하고 비수계 축전 소자의 방전 용량을 감소시키는 것을 방지할 수 있게 된다. 또한 이로써, 비수계 축전 소자의 충전 또는 방전 중에, 탄산 리튬 등과 같은 화합물의 분해로 인한 가스의 발생을 방지할 수 있게 된다.
활물질의 평균 입경은 3 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 1 ㎛ 이하인 것이 더 바람직하다. 활물질의 평균 입경이 3 ㎛ 이하인 경우, 본 실시형태에 따른 전극 형성용 조성물의 토출 안정성 및 내침강성이 더 향상된다.
활물질의 D10은 0.1 ㎛ 이상인 것이 바람직하고, 0.15 ㎛ 이상인 것이 더 바람직하다. 활물질의 D10이 0.1 ㎛ 이상인 경우, 본 실시형태에 따른 전극 형성용 조성물의 저장 안정성이 더 향상된다.
본 실시형태에 따른 전극 형성용 조성물은 필요에 따라 도전 조제, 분산제 등을 더 함유할 수 있다.
<도전 조제>
도전 조제는, 미리 활물질과 복합화될 수 있고, 또는 전극 형성용 조성물을 마련할 때에 첨가될 수 있다.
도전 조제로서는, 예를 들어, 퍼니스법, 아세틸렌법, 가스화법 등에 의해 형성된 도전성 카본 블랙이 사용될 수 있고; 그 밖에도 카본 나노 파이버, 카본 나노 튜브, 그래핀, 흑연 입자 등과 같은 탄소 재료가 사용될 수 있다.
상기 탄소 재료 이외의 도전 조제로서는, 예를 들어 알루미늄 등과 같은 금속의 입자 또는 섬유가 사용될 수 있다.
활물질에 대한 도전 조제의 질량비는 10% 이하인 것이 바람직하고, 8% 이하인 것이 더 바람직하다. 활물질에 대한 도전 조제의 질량비가 10% 이하인 경우, 본 실시형태에 따른 전극 형성용 조성물의 저장 안정성이 더 향상된다.
<분산제>
분산제는 분산매에 있어서의 활물질, 고분자 입자 및 도전 조제의 분산성을 향상시킬 수 있는 한 특별히 제한되지 않으며; 예를 들어 폴리카르복실산계 화합물, 나프탈렌설폰산 포르말린 축합계 화합물, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리카르복실산 부분 알킬 에스테르계 화합물, 폴리에테르계 화합물, 폴리알킬렌 폴리아민계 화합물 등과 같은 고분자형 분산제; 알킬설폰산계 화합물, 4급 암모늄염계 화합물, 고급 알코올 알킬렌 옥사이드계 화합물, 다가 알코올 에스테르계 화합물, 알킬 폴리아민계 화합물 등과 같은 계면활성제형 분산제; 폴리인산염계 화합물 등과 같은 무기 분산제를 들 수 있다.
분산제는 고분자 입자의 표면에 흡착될 수 있다. 통상적으로, 고분자 입자는, 입경이 작아지는 경우 표면적이 증대되고 표면 에너지가 높아지기 때문에 응집하는 경향이 있지만; 분산제가 표면에 흡착되어 있는 경우, 고분자 입자는 쉽게 응집하지 않는다.
분산제는 고분자 입자 및 분산매의 종류에 따라 적절하게 선택될 수 있다는 점에 주목해야 할 필요가 있다.
예를 들어, 고분자 입자로서 폴리비닐리덴 플루오라이드 입자를 사용하는 경우, 분산제로서는, 예를 들어 8 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 알킬기 또는 8 내지 20의 탄소 원자를 갖는 알킬기를 갖는 비이온성 계면활성제; 및/또는 폴리비닐 피롤리돈, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리아크릴산, 폴리아크릴아미드, 아크릴산 코폴리머, 비닐피리딘 코폴리머, 폴리에틸렌이민, 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 에테르, 카르복시메틸 셀룰로오스, 히드록시프로필메틸 셀룰로오스 등이 사용될 수 있다.
고분자 입자로서 폴리페닐렌 설파이드 입자를 사용하는 경우, 분사제로서는, 예를 들어 페닐기를 갖는 계면활성제인 폴리옥시에틸렌 쿠밀 페닐 에테르가 사용될 수 있다.
<전극 형성용 조성물의 제조 방법>
본 실시형태에 따른 전극 형성용 조성물은, 공지의 방법을 이용하여, 활물질과 고분자 입자를 함유하는 조성물을 분산매에 분산시킴으로써 제조될 수 있다.
<전극의 제조 방법>
본 실시형태에 따른 전극의 제조 방법은, 본 실시형태에 따른 전극 형성용 조성물을 전극 기재 상에 토출하는 프로세스를 포함한다. 이때, 전극 기재 상에 토출된 전극 형성용 조성물을 건조시킴으로써, 전극 합재가 형성될 수 있다. 본 실시형태에 따른 전극의 제조 방법은, 전극 형성용 조성물이 토출되어 있는 전극 기재를 가압하는 프로세스를 더 포함할 수 있다.
도 1은 본 실시형태에 따른 전극의 제조 방법에 의해 제조된 전극의 예를 보여준다.
전극(10)은 전극 기재(11) 상에 형성된 전극 합재(12)를 구비한다. 여기서, 전극 합재(12)는 활물질(13) 및 고분자 입자(14)를 함유하고, 고분자 입자(14)는 전극 기재(11)와 활물질(13)을 그리고 활물질(13) 끼리를 결착시킨다. 전극 합재(12)는 고분자 입자(14)를 함유하므로, 활물질(13)에 있어서 덮여 있는 표면의 면적이 감소된다. 따라서, 전극(10)의 저항이 감소될 수 있고, 전극(10)의 입력-출력 특성이 향상될 수 있다.
<전극 기재>
전극 기재(집전체)를 구성하는 재료는, 도전성을 갖고 인가된 전위에 대하여 안정성을 갖는 한 특별이 제한되지 않는다.
양극 기재를 구성하는 재료로서는, 예를 들어 스테인리스강, 알루미늄, 티탄, 탄탈 등을 들 수 있다.
음극 기재를 구성하는 재료로서는, 예를 들어 스테인리스강, 니켈, 알루미늄, 구리 등을 들 수 있다.
<비수계 축전 소자의 제조 방법>
본 실시형태에 따른 비수계 축전 소자의 제조 방법은, 본 실시형태에 따른 전극의 제조 방법을 사용하여 전극을 제조하는 프로세스를 포함한다.
비수계 축전 소자는 양극, 음극, 비수 전해질, 및 필요에 따라 사용되는 세퍼레이터를 조립함으로써 소정 형상을 갖도록 제조된다.
비수계 축전 소자는 필요할 경우, 외장 캔, 전극 리드선 등과 같은 구성 부재를 더 구비할 수 있다.
양극, 음극, 비수 전해질, 및 필요에 따라 사용되는 세퍼레이터를 조립하는 방법은 특별히 제한되지 않고, 공지의 방법 중에서 적절하게 선택될 수 있다.
비수계 축전 소자의 형상은 특별히 제한되지 않고, 그 용도에 따라, 공지의 형상 중에서 적절하게 선택될 수 있으며; 예를 들어 시트 전극 및 세퍼레이터가 나선형으로 형성되어 있는 실린더 타입; 펠릿 전극 및 세퍼레이터가 조합되어 있는 인사이드-아웃 구조를 갖는 실린더 타입; 펠릿 전극 및 세퍼레이터가 적층되어 있는 코인 타입; 시트 전극 및 세퍼레이터가 적층되어 있는 라미네이트 필름 외장을 이용한 타입 등을 들 수 있다.
도 2는 본 실시형태에 따른 비수계 축전 소자의 제조 방법에 의해 제조된 비수계 축전 소자의 예를 보여준다.
비수계 축전 소자(20)는 양극(21), 음극(22), 비수 전해액을 유지하는 세퍼레이터(23), 외장 캔(24), 양극(21)의 리드선(25), 및 음극(22)의 리드선(26)을 구비한다.
<비수 전해질>
비수 전해질로서는, 고체 전해질 또는 비수 전해액이 사용될 수 있다.
여기서, 비수 전해액은, 전해질염(특히, 할로겐 원자를 함유하는 전해질염)이 비수 용매에 용해되어 있는 전해액이다.
<비수 용매>
비수 용매는 특별히 제한되지 않고, 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있지만, 비양성자성 유기 용매가 바람직하다.
비양성자성 유기 용매로서는, 사슬형 카보네이트 또는 고리형 카보네이트 등과 같은 카보네이트계 유기 용매가 사용될 수 있다. 그 중에서도, 전해질염의 용해도가 높다는 점에서, 사슬형 카보네이트가 바람직하다.
또한, 비양성자성 유기 용매는 낮은 점도를 갖는 것이 바람직하다.
사슬형 카보네이트로서는, 예를 들어 디메틸 카보네이트(DMC), 디에틸 카보네이트(DEC), 메틸에틸 카보네이트(EMC) 등을 들 수 있다.
비수 용매에 있어서의 사슬형 카보네이트의 함유량은 특별히 제한되지 않고, 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있지만, 50 질량% 이상인 것이 바람직하다. 비수 용매에 있어서의 사슬형 카보네이트의 함유량이 50 질량% 이상인 경우, 사슬형 카보네이트 이외의 용매가 높은 유전율을 갖는 고리형 물질(예를 들어, 고리형 카보네이트 또는 고리형 에스테르)이더라도, 고리형 물질의 함유량은 비교적 낮다. 따라서, 2 M 이상의 높은 농도를 갖는 비수 전해액이 제조되더라도, 비수 전해액의 점도는 낮고, 그 결과 비수 전해액의 전극으로의 침입 그리고 이온 확산이 충분해진다.
고리형 카보네이트로서는, 예를 들어 프로필렌 카보네이트(PC), 에틸렌 카보네이트(EC), 부틸렌 카보네이트(BC), 비닐렌 카보네이트(VC) 등을 들 수 있다.
카보네이트계 유기 용매 이외의 비수 용매로서는, 필요에 따라, 고리형 에스테르, 사슬형 에스테르 등과 같은 에스테르계 유기 용매; 고리형 에테르, 사슬형 에테르 등과 같은 에테르계 유기 용매 등이 사용될 수 있다.
고리형 에스테르로서는, 예를 들어 γ-부티로락톤(γBL), 2-메틸-γ-부티로락톤, 아세틸-γ-부티로락톤, γ-발레로락톤 등을 들 수 있다.
사슬형 에스테르로서는, 프로피온산 알킬 에스테르, 말론산 디알킬 에스테르, 아세트산 알킬 에스테르(아세트산 메틸(MA), 아세트산 에틸 등), 포름산 알킬 에스테르(포름산 메틸(MF), 포름산 에틸 등) 등을 들 수 있다.
고리형 에테르로서는, 예를 들어 테트라히드로푸란, 알킬테트라히드로푸란, 알콕시테트라히드로푸란, 디알콕시테트라히드로푸란, 1,3-디옥솔란, 알킬-1,3-디옥솔란, 1,4-디옥솔란 등을 들 수 있다.
사슬형 에테르로서는, 예를 들어 1,2-디메톡시에탄(DME), 디에틸 에테르, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 디에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 트리에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 테트라에틸렌 글리콜 디알킬 에테르 등을 들 수 있다.
<전해질염>
전해질염은, 이온 전도도가 높고 비수 용매에 용해 가능하기만 하면 특별히 제한되지 않는다.
전해질염은 할로겐 원자를 함유하는 것이 바람직하다.
전해질염을 구성하는 양이온으로서는, 예를 들어 리튬 이온 등이 고려될 수 있다.
전해질염을 구성하는 음이온으로서는, 예를 들어 BF4 -, PF6 -, AsF6 -, CF3SO3 -, (CF3SO2)2N-, (C2F5SO2)2N- 등을 들 수 있다.
리튬염은 특별히 제한되지 않고, 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있으며; 예를 들어 헥사플루오로인산 리튬(LiPF6), 붕플루오르화 리튬(LiBF4), 헥사플루오르화 비소 리튬(LiAsF6), 트리플루오로메타설폰산 리튬(LiCF3SO3), 리튬 비스 (트리플루오로메틸설포닐) 이미드(LiN(CF3SO2)2), 리튬 (비스펜타플루오로에틸설포닐) 이미드(LiN(C2F5SO2)2) 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 이온 전도도의 관점에서는 LiPF6가 바람직하고, 안정성의 관점에서는 LiBF4가 바람직하다.
이들 중, 어느 한 물질이 단독으로 전해질염으로서 사용될 수 있거나, 또는 2 이상의 물질이 함께 전해질염으로서 사용될 수 있다는 점에 주목해야 할 필요가 있다.
비수 전해액에 있어서의 전해질염의 농도는 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있고; 스윙형 축전 소자의 경우에는 1 mol/L 내지 2 mol/L이 바람직하며, 또는 리저브형 축전 소자의 경우에는 2 mol/L 내지 4 mol/L이 바람직하다.
<세퍼레이터>
세퍼레이터는, 양극과 음극 사이의 단락을 방지하기 위해, 필요에 따라 양극과 음극 사이에 마련된다.
세퍼레이터로서는, 예를 들어 크래프트 지(紙), 비닐론 혼초지 및 합성 펄프 혼초지 등과 같은 종이; 셀로판, 폴리에틸렌 그래프트 막, 폴리프로필렌 멜트-블로운 부직포 등과 같은 폴리올레핀 부직포; 폴리아미드 부직포; 유리 섬유 부직포; 마이크로포어 막 등을 들 수 있다.
세퍼레이터의 크기는, 비수계 축전 소자에 사용할 수 있는 한 특별히 제한되지 않고, 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다.
세퍼레이터의 구조는 단층 구조이거나 또는 적층 구조일 수 있다.
비수 전해질로서 고체 전해질을 사용하는 경우, 세퍼레이터는 불필요하다는 점에 주목해야 할 필요가 있다.
<비수계 축전 소자의 용도>
비수계 축전 소자의 용도는 특별히 제한되지 않고 여러 용도로 사용될 수 있으며; 예를 들어 랩톱 컴퓨터, 펜-입력 퍼스널 컴퓨터, 모바일 퍼스널 컴퓨터, 전자 북 플레이어, 휴대 전화, 휴대 팩스, 휴대 복사기, 휴대 프린터, 헤드폰 스테레오, 비디오 무비 플레이어, 액정 텔레비전, 핸디 클리너, 휴대 CD 플레이어, 미니 디스크, 트랜시버, 전자 다이어리, 계산기, 메모리 카드, 휴대 테이프 리코더, 라디오, 백업 전원, 모터, 조명 기구, 완구, 게임기, 시계, 스트로브, 카메라 등을 들 수 있다.
<실시예>
이하에서는, 본 실시형태에 따른 실시예를 기술하지만; 본 발명의 개념은 이러한 실시예에 전혀 제한되지 않는다는 점에 주목해야 할 필요가 있다.
후술하는 바와 같은 방법에 의해 마련된 활물질의 입도 분포와, 전극 형성용 조성물의 점도 및 입도 분포를, 이하의 방법으로 측정하였다.
<활물질의 입도 분포>
물에 분산된 활물질의 입도 분포를, 레이저-회절식 입도 분포 측정 장치를 이용하여 측정하였다.
<전극 형성용 조성물의 점도>
No. CPA-40Z의 로터를 장착한 E-형 점도계(콘/플레이트형 점도계)를 사용하여, 전극 형성용 조성물의 100 rpm에 있어서의 점도를 25℃에서 측정하였다.
<고분자 입자 및 전극 형성용 조성물의 입도 분포>
주(主)분산매에 분산된 고분자 입자 및 전극 형성용 조성물의 입도 분포를, 레이저-회절식 입도 분포 측정 장치를 이용하여 측정하였다.
<양극 활물질(1)의 제조>
오산화 바나듐, 수산화 리튬, 인산, 수크로오스 및 물을 혼합하여 침전을 일으키고, 스프레이 드라이어로 분무 건조시킨 후, 제트 밀로 분쇄하여, 인산 바나듐 리튬(Li3V2(PO4)3) 입자의 전구체를 얻었다. 이어서, 900℃의 질소 분위기에서, 인산 바나듐 리튬 입자의 전구체를 소성(燒成)하여, 탄소 함유량이 3 질량%인 인산 바나듐 리튬 입자를 얻었다. 또한, D90이 3 ㎛ 미만으로 되도록, 인산 바나듐 리튬 입자를 제트 밀로 분쇄하여, 입도 분포의 피크가 0.7 ㎛인 양극 활물질(1)을 얻었다.
<양극 활물질(2)의 제조>
D90이 3 ㎛ 미만으로 되도록, 인산 철 리튬(LiFePO4) 입자(Sigma-Aldrich Co.에 의해 제조)를 제트 밀로 분쇄하여, 입도 분포의 피크가 0.6 ㎛인 양극 활물질(2)을 얻었다.
<양극 활물질(3)의 제조>
D90이 3 ㎛ 미만으로 되도록, 코발트산 리튬(LiCoO2) 입자(Sigma-Aldrich Co.에 의해 제조)를 제트 밀로 분쇄하여, 입도 분포의 피크가 0.9 ㎛인 양극 활물질(3)을 얻었다.
<양극 활물질(4)의 제조>
D90이 3 ㎛ 미만으로 되도록, 니켈산 리튬(LiNi0.8Co0.15Al0.05O2) 입자(Sigma-Aldrich Co.에 의해 제조)를 제트 밀로 분쇄하여, 입도 분포의 피크가 1.2 ㎛인 양극 활물질(4)을 얻었다.
<양극 활물질(5)의 제조>
D90이 3 ㎛ 미만으로 되도록, Ni-Mn-Co(LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2)계 입자(Sigma-Aldrich Co.에 의해 제조)를 제트 밀로 분쇄하여, 입도 분포의 피크가 0.9 ㎛인 양극 활물질(5)을 얻었다.
<양극 활물질(6)의 제조>
D90이 3 ㎛ 미만으로 되도록, 망간산 리튬(LiMn2O4) 입자(Sigma-Aldrich Co.에 의해 제조)를 제트 밀로 분쇄하여, 입도 분포의 피크가 1.2 ㎛인 양극 활물질(6)을 얻었다.
<음극 활물질(1)의 제조>
D90이 3 ㎛ 미만으로 되도록, 인조 흑연(MT-Carbon Corp.에 의해 제조)을 제트 밀로 분쇄하여, 입도 분포의 피크가 1.8 ㎛인 음극 활물질(1)을 얻었다.
<음극 활물질(2)의 제조>
D90이 3 ㎛ 미만으로 되도록, 티탄산 리튬(Li4Ti5O12) 입자(Sigma-Aldrich Co.에 의해 제조)를 제트 밀로 분쇄하여, 입도 분포의 피크가 0.7 ㎛인 음극 활물질(2)을 얻었다.
표 1에 활물질의 종류를 열거한다.
종류
양극 활물질(1) 인산바나듐 리튬
양극 활물질(2) 인산철 리튬
양극 활물질(3) 코발트산 리튬
양극 활물질(4) 니켈산 리튬
양극 활물질(5) Ni-Mn-Co계
양극 활물질(6) 망간산 리튬
음극 활물질(1) 인조 흑연
음극 활물질(2) 티탄산 리튬
<실시예 1>
양극 활물질(1) 25 질량%; 평균 입경이 0.5 ㎛이고 융점이 151℃인 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 입자의 20 질량%의 수분산체(水分散體)인 Toraypearl™ PVDF(Toray Industries, Inc.에 의해 제조) 5 질량%; 및 이온 교환수와 프로필렌 글리콜의 혼합액(질량비 7:3) 70 질량%를 혼합하여, 양극 형성용 조성물을 마련하였다.
여기서, 폴리비닐리덴 플루오라이드는, 물에 그리고 프로필렌 글리콜에 용해되지 않으므로, 양극 형성용 조성물에 입자로서 존재하고, 물과 프로필렌 글리콜의 혼합액은 분산매로서 기능한다.
양극 형성용 조성물의 점도는 15 mPa·s이었다.
양극 형성용 조성물의 입도 분포를 측정하였으며, 이 입도 분포는 0.7 ㎛에 피크를 갖고 D90은 2.9 ㎛인 것으로 밝혀졌다. 24시간 후에, 양극 형성용 조성물의 입도 분포를 다시 측정하였고; 입도 분포에 변화는 관찰되지 않았으며, 양극 형성용 조성물의 저장 안정성은 충분하였다.
잉크젯 프린터 EV2500(Ricoh Co., Ltd에 의해 제조)을 사용하여, 양극 형성용 조성물을 양극 기재인 알루미늄박(箔)에 인쇄하였다. 이때, 양극 형성용 조성물을 연속적으로 토출할 수 있었고, 양극 형성용 조성물의 토출 안정성이 충분하였다. 또한, 양극 형성용 조성물을 8회 인쇄함으로써, 2.5 mg/㎠ 정도의 양극 합재에 상당하는 도막(塗膜)을 형성할 수 있었고, 양극 형성용 조성물의 인쇄 효율은 충분하였다.
도막이 형성된 알루미늄박을 120℃의 건조기 안에 5분 동안 넣어 용매를 건조 및 제거한 후, 롤 온도를 90℃로 설정한 롤 프레스기로 프레스하여, 양극 합재를 형성함으로써, 양극을 마련하였다.
이어서, 양극을 비수계 축전 소자에 사용되는 비수 용매로서의 프로필렌 카보네이트에 침지하여, 양극 합재의 밀착성을 평가하였고; 양극 합재의 들뜸이나 벗겨짐은 관찰되지 않았으며, 양극 합재는 알루미늄박에 확고히 달라붙었다. 따라서, 폴리비닐리덴 플루오라이드 입자는 바인더로서 기능한다는 것이 확인되었다.
<실시예 2>
양극 활물질(1) 25 질량%; 평균 입경이 0.15 ㎛이고 유리 전이 온도가 -61℃인 아크릴 수지 입자의 50 질량%의 수분산체 2 질량%; 및 이온 교환수와 프로필렌 글리콜의 혼합액(질량비 7:3) 73 질량%를 혼합하여, 양극 형성용 조성물을 마련하였다.
여기서, 아크릴 수지는, 물에 그리고 프로필렌 글리콜에 용해되지 않으므로, 양극 형성용 조성물에 입자로서 존재하고, 물과 프로필렌 글리콜의 혼합액은 분산매로서 기능한다.
양극 형성용 조성물의 점도는 16 mPa·s이었다.
양극 형성용 조성물의 입도 분포를 측정하였으며, 이 입도 분포는 0.7 ㎛에 피크를 갖고 D90은 3.1 ㎛인 것으로 밝혀졌다. 24시간 후에, 양극 형성용 조성물의 입도 분포를 다시 측정하였고; 입도 분포에 변화는 관찰되지 않았으며, 양극 형성용 조성물의 저장 안정성은 충분하였다.
잉크젯 프린터 EV2500(Ricoh Co., Ltd에 의해 제조)을 사용하여, 양극 형성용 조성물을 양극 기재인 알루미늄박에 인쇄하였다. 이때, 양극 형성용 조성물을 연속적으로 토출할 수 있었고, 양극 형성용 조성물의 토출 안정성이 충분하였다. 또한, 양극 형성용 조성물을 8회 인쇄함으로써, 2.5 mg/㎠ 정도의 양극 합재에 상당하는 도막을 형성할 수 있었고, 양극 형성용 조성물의 인쇄 효율은 충분하였다.
도막이 형성된 알루미늄박을 120℃의 건조기 안에 5분 동안 넣어 용매를 건조 및 제거한 후, 실온의 롤 프레스기로 프레스하여, 양극 합재를 형성함으로써, 양극을 마련하였다.
이어서, 양극을 비수계 축전 소자에 사용되는 비수 용매로서의 프로필렌 카보네이트에 침지하여, 양극 합재의 밀착성을 평가하였고; 양극 합재의 들뜸이나 벗겨짐은 관찰되지 않았으며, 양극 합재는 알루미늄박에 확고히 달라붙었다. 따라서, 아크릴 수지의 입자는 바인더로서 기능한다는 것이 확인되었다.
<실시예 3>
음극 활물질(1) 15 질량%; 평균 입경이 0.15 ㎛이고 유리 전이 온도가 -5℃인 스티렌-부타디엔 코폴리머 입자의 50 질량%의 수분산체인 BM-400B(Nippon Zeon Co., Ltd.에 의해 제조) 1 질량%; 분산제로서의 TRITON X-100(Sigma-Aldrich Co.에 의해 제조) 0.01 질량%; 및 이온 교환수와 프로필렌 글리콜의 혼합액(질량비 7:3) 83.9 질량%를 혼합하여, 음극 형성용 조성물을 마련하였다.
여기서, 스티렌-부타디엔 코폴리머는, 물에 그리고 프로필렌 글리콜에 용해되지 않으므로, 음극 형성용 조성물에 입자로서 존재하고, 물과 프로필렌 글리콜의 혼합액은 분산매로서 기능한다.
음극 형성용 조성물의 점도는 14 mPa·s이었다.
음극 형성용 조성물의 입도 분포를 측정하였으며, 이 입도 분포는 1.8 ㎛에 피크를 갖고 D90은 3.2 ㎛인 것으로 밝혀졌다. 24시간 후에, 음극 형성용 조성물의 입도 분포를 다시 측정하였고; 입도 분포에 변화는 관찰되지 않았으며, 음극 형성용 조성물의 저장 안정성은 충분하였다.
잉크젯 프린터 EV2500(Ricoh Co., Ltd에 의해 제조)을 사용하여, 음극 형성용 조성물을 음극 기재의 역할을 하는 구리박에 인쇄하였다. 이때, 음극 형성용 조성물을 연속적으로 토출할 수 있었고, 음극 형성용 조성물의 토출 안정성이 충분하였다. 또한, 음극 형성용 조성물을 8회 인쇄함으로써, 1.5 mg/㎠ 정도의 음극 합재에 상당하는 도막을 형성할 수 있었고, 음극 형성용 조성물의 인쇄 효율은 충분하였다.
도막이 형성된 구리박을 120℃의 건조기 안에 5분 동안 넣어 용매를 건조 및 제거한 후, 실온의 롤 프레스기로 프레스하여, 음극 합재를 형성함으로써, 음극을 마련하였다.
이어서, 음극을 비수계 축전 소자에 사용되는 비수 용매로서의 프로필렌 카보네이트에 침지하여, 음극 합재의 밀착성을 평가하였고; 음극 합재의 들뜸이나 벗겨짐은 관찰되지 않았으며, 음극 합재는 구리박에 확고히 달라붙었다. 따라서, 스티렌-부타디엔 코폴리머 입자는 바인더로서 기능한다는 것이 확인되었다.
<비교예 1>
카르복시메틸셀룰로오스 나트륨 CMC Daicel 1220(Daicel FineChem Ltd.에 의해 제조)을 물에 용해시켜, 카르복시메틸셀룰로오스 나트륨의 1 질량% 수용액을 얻었다. 카르복시메틸셀룰로오스 나트륨의 1 질량% 수용액의 점도는 20 mPa·s이었다.
양극 활물질(1) 25 질량%와 카르복시메틸셀룰로오스 나트륨의 1 질량% 수용액 75 질량%를 혼합함으로써, 양극 형성용 조성물을 마련하였다.
양극 형성용 조성물의 점도는 18 mPa·s이었다.
양극 형성용 조성물의 입도 분포를 측정하였으며, 이 입도 분포는 0.7 ㎛에 피크를 갖고 D90은 4.5 ㎛인 것으로 밝혀졌다. 24시간 후에, 양극 형성용 조성물의 입도 분포를 다시 측정하였고; 피크의 높이가 감소되었으며, 11 ㎛에 새로운 피크가 출현하였고, D90은 25 ㎛이었다. 이러한 이유로, 양극 형성용 조성물의 저장 안정성은 불충분하였다.
잉크젯 프린터 EV2500(Ricoh Co., Ltd에 의해 제조)을 사용하여, 양극 형성용 조성물을 양극 기재인 알루미늄박에 인쇄하였다. 이때, 인쇄 개시 직후에, 일부 노즐에서 토출 불량이 발견되었고, 인쇄가 이어짐에 따라, 토출-불량 노즐의 수가 계속 증가되었다. 이러한 이유로, 양극 형성용 조성물의 토출 안정성은 불충분하였다.
<비교예 2>
카르복시메틸셀룰로오스 나트륨 CMC Daicel 1220(Daicel FineChem Ltd.에 의해 제조)을 물에 용해시켜, 카르복시메틸셀룰로오스 나트륨의 1 질량% 수용액을 얻었다. 카르복시메틸셀룰로오스 나트륨의 1 질량% 수용액의 점도는 20 mPa·s이었다.
양극 활물질(1) 5 질량%; 카르복시메틸셀룰로오스 나트륨의 1 질량% 수용액 15 질량%; 및 이온 교환수와 프로필렌 글리콜의 혼합액(질량비 7:3) 80 질량%를 혼합하여, 양극 형성용 조성물을 마련하였다.
양극 형성용 조성물의 점도는 12 mPa·s이었다.
양극 형성용 조성물의 입도 분포를 측정하였으며, 이 입도 분포는 0.7 ㎛에 피크를 갖고 D90은 3.7 ㎛인 것으로 밝혀졌다. 24시간 후에, 양극 형성용 조성물의 입도 분포를 다시 측정하였고; 입도 분포에 변화는 관찰되지 않았으며, 양극 형성용 조성물의 저장 안정성은 충분하였다.
잉크젯 프린터 EV2500(Ricoh Co., Ltd에 의해 제조)을 사용하여, 양극 형성용 조성물을 양극 기재인 알루미늄박에 인쇄하였다. 이때, 양극 형성용 조성물을 연속적으로 토출할 수 있었고, 양극 형성용 조성물의 토출 안정성이 충분하였다. 그러나, 양극 형성용 조성물을 8회 인쇄한 이후에도, 겨우 0.5 mg/㎠의 양극 합재에 상당하는 도막이 형성되었고, 양극 형성용 조성물의 인쇄 효율은 불충분하였다.
<실시예 4>
양극 활물질(1) 25 질량%; 평균 입경이 0.5 ㎛이고 유리 전이 온도가 85℃이며 융점이 285℃인 폴리페닐렌 설파이드(PPS) 입자의 10 질량%의 수분산체인 Toraypearl™ PPS(Toray Industries, Inc.에 의해 제조) 5 질량%; 및 시클로헥사논 70 질량%를 혼합하여, 양극 형성용 조성물을 마련하였다.
여기서, 폴리페닐렌 설파이드는, 물에 그리고 시클로헥사논에 용해되지 않으므로, 양극 형성용 조성물에 입자로서 존재하고, 물과 시클로헥사논의 혼합액은 분산매로서 기능한다. 또한, 폴리옥시에틸렌 쿠밀 페닐 에테르가 분산제로서 사용되므로, 폴리페닐렌 설파이드 입자는 물에 분산된다.
양극 형성용 조성물의 점도는 14 mPa·s이었다.
양극 형성용 조성물의 입도 분포를 측정하였으며, 이 입도 분포는 0.7 ㎛에 피크를 갖고 D90은 2.9 ㎛인 것으로 밝혀졌다. 24시간 후에, 양극 형성용 조성물의 입도 분포를 다시 측정하였고; 입도 분포에 변화는 관찰되지 않았으며, 양극 형성용 조성물의 저장 안정성은 충분하였다.
잉크젯 프린터 EV2500(Ricoh Co., Ltd에 의해 제조)을 사용하여, 양극 형성용 조성물을 양극 기재인 알루미늄박에 인쇄하였다. 이때, 양극 형성용 조성물을 연속적으로 토출할 수 있었고, 양극 형성용 조성물의 토출 안정성이 충분하였다. 또한, 양극 형성용 조성물을 8회 인쇄함으로써, 2.5 mg/㎠ 정도의 양극 합재에 상당하는 도막을 형성할 수 있었고, 양극 형성용 조성물의 인쇄 효율은 충분하였다.
도막이 형성된 알루미늄박을 120℃의 건조기 안에 5분 동안 넣어 용매를 건조 및 제거한 후, 롤 온도를 150℃로 설정한 롤 프레스기로 프레스하여, 양극 합재를 형성함으로써, 양극을 마련하였다.
이어서, 양극을 비수계 축전 소자에 사용되는 비수 용매로서의 프로필렌 카보네이트에 침지하여, 양극 합재의 밀착성을 평가하였고; 양극 합재의 들뜸이나 벗겨짐은 관찰되지 않았으며, 양극 합재는 알루미늄박에 확고히 달라붙었다. 따라서, 폴리페닐렌 설파이드 입자는 바인더로서 기능한다는 것이 확인되었다.
<실시예 5>
시클로헥사논을 대신하여 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)을 사용한 것 이외에는, 실시예 4와 사실상 동일한 방식으로 양극 형성용 조성물을 마련하였다.
여기서, 폴리페닐렌 설파이드는, 물에 그리고 NMP에 용해되지 않으므로, 양극 형성용 조성물에 입자로서 존재하고, 물과 NMP의 혼합액은 분산매로서 기능한다.
양극 형성용 조성물의 점도는 13 mPa·s이었다.
양극 형성용 조성물의 입도 분포를 측정하였으며, 이 입도 분포는 0.7 ㎛에 피크를 갖고 D90은 2.9 ㎛인 것으로 밝혀졌다. 24시간 후에, 양극 형성용 조성물의 입도 분포를 다시 측정하였고; 입도 분포에 변화는 관찰되지 않았으며, 양극 형성용 조성물의 저장 안정성은 충분하였다.
잉크젯 프린터 EV2500(Ricoh Co., Ltd에 의해 제조)을 사용하여, 양극 형성용 조성물을 양극 기재인 알루미늄박에 인쇄하였다. 이때, 양극 형성용 조성물을 연속적으로 토출할 수 있었고, 양극 형성용 조성물의 토출 안정성이 충분하였다. 또한, 양극 형성용 조성물을 8회 인쇄함으로써, 2.5 mg/㎠ 정도의 양극 합재에 상당하는 도막을 형성할 수 있었고, 양극 형성용 조성물의 인쇄 효율은 충분하였다.
도막이 형성된 알루미늄박을 120℃의 건조기 안에 5분 동안 넣어 용매를 건조 및 제거한 후, 롤 온도를 150℃로 설정한 롤 프레스기로 프레스하여, 양극 합재를 형성함으로써, 양극을 마련하였다.
이어서, 양극을 비수계 축전 소자에 사용되는 비수 용매로서의 프로필렌 카보네이트에 침지하여, 양극 합재의 밀착성을 평가하였고; 양극 합재의 들뜸이나 벗겨짐은 관찰되지 않았으며, 양극 합재는 알루미늄박에 확고히 달라붙었다. 따라서, 폴리페닐렌 설파이드 입자는 바인더로서 기능한다는 것이 확인되었다.
<실시예 6>
Toraypearl™ PPS(Toray Industries, Inc.에 의해 제조)를 대신하여, 평균 입경이 0.5 ㎛이고 유리 전이 온도가 34℃이며 융점이 224℃인 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 입자의 10 질량%의 수분산체인 Toraypearl™ PBT(Toray Industries, Inc.에 의해 제조)를 사용한 것 이외에는, 실시예 4와 사실상 동일한 방식으로 양극 형성용 조성물을 마련하였다.
여기서, 폴리부틸렌 테레프탈레이트는, 물에 그리고 시클로헥사논에 용해되지 않으므로, 양극 형성용 조성물에 입자로서 존재하고, 물과 시클로헥사논의 혼합액은 분산매로서 기능한다.
양극 형성용 조성물의 점도는 10 mPa·s이었다.
양극 형성용 조성물의 입도 분포를 측정하였으며, 이 입도 분포는 0.7 ㎛에 피크를 갖고 D90은 2.9 ㎛인 것으로 밝혀졌다. 24시간 후에, 양극 형성용 조성물의 입도 분포를 다시 측정하였고; 입도 분포에 변화는 관찰되지 않았으며, 양극 형성용 조성물의 저장 안정성은 충분하였다.
잉크젯 프린터 EV2500(Ricoh Co., Ltd에 의해 제조)을 사용하여, 양극 형성용 조성물을 양극 기재인 알루미늄박에 인쇄하였다. 이때, 양극 형성용 조성물을 연속적으로 토출할 수 있었고, 양극 형성용 조성물의 토출 안정성이 충분하였다. 또한, 양극 형성용 조성물을 8회 인쇄함으로써, 2.5 mg/㎠ 정도의 양극 합재에 상당하는 도막을 형성할 수 있었고, 양극 형성용 조성물의 인쇄 효율은 충분하였다.
도막이 형성된 알루미늄박을 120℃의 건조기 안에 5분 동안 넣어 용매를 건조 및 제거한 후, 롤 온도를 90℃로 설정한 롤 프레스기로 프레스하여, 양극 합재를 형성함으로써, 양극을 마련하였다.
이어서, 양극을 비수계 축전 소자에 사용되는 비수 용매로서의 프로필렌 카보네이트에 침지하여, 양극 합재의 밀착성을 평가하였고; 양극 합재의 들뜸이나 벗겨짐은 관찰되지 않았으며, 양극 합재는 알루미늄박에 확고히 달라붙었다. 따라서, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 입자는 바인더로서 기능한다는 것이 확인되었다.
<실시예 7>
시클로헥사논을 대신하여 3-메톡시-N,N-디메틸프로피온아미드를 사용한 것 이외에는, 실시예 4와 사실상 동일한 방식으로 양극 형성용 조성물을 마련하였다.
여기서, 폴리페닐렌 설파이드는, 물에 그리고 3-메톡시-N,N-디메틸프로피온아미드에 용해되지 않으므로, 양극 형성용 조성물에 입자로서 존재하고, 물과 3-메톡시-N,N-디메틸프로피온아미드의 혼합액은 분산매로서 기능한다.
양극 형성용 조성물의 점도는 12 mPa·s이었다.
양극 형성용 조성물의 입도 분포를 측정하였으며, 이 입도 분포는 0.7 ㎛에 피크를 갖고 D90은 2.9 ㎛인 것으로 밝혀졌다. 24시간 후에, 양극 형성용 조성물의 입도 분포를 다시 측정하였고; 입도 분포에 변화는 관찰되지 않았으며, 양극 형성용 조성물의 저장 안정성은 충분하였다.
잉크젯 프린터 EV2500(Ricoh Co., Ltd에 의해 제조)을 사용하여, 양극 형성용 조성물을 양극 기재인 알루미늄박에 인쇄하였다. 이때, 양극 형성용 조성물을 연속적으로 토출할 수 있었고, 양극 형성용 조성물의 토출 안정성이 충분하였다. 또한, 양극 형성용 조성물을 8회 인쇄함으로써, 2.5 mg/㎠ 정도의 양극 합재에 상당하는 도막을 형성할 수 있었고, 양극 형성용 조성물의 인쇄 효율은 충분하였다.
도막이 형성된 알루미늄박을 120℃의 건조기 안에 5분 동안 넣어 용매를 건조 및 제거한 후, 롤 온도를 150℃로 설정한 롤 프레스기로 프레스하여, 양극 합재를 형성함으로써, 양극을 마련하였다.
이어서, 양극을 비수계 축전 소자에 사용되는 비수 용매로서의 프로필렌 카보네이트에 침지하여, 양극 합재의 밀착성을 평가하였고; 양극 합재의 들뜸이나 벗겨짐은 관찰되지 않았으며, 양극 합재는 알루미늄박에 확고히 달라붙었다. 따라서, 폴리페닐렌 설파이드 입자는 바인더로서 기능한다는 것이 확인되었다.
<비교예 3>
시클로헥사논을 대신하여 NMP를 사용한 것 이외에는, 실시예 6과 사실상 동일한 방식으로 양극 형성용 조성물을 마련하였다.
여기서, 폴리부틸렌 테레프탈레이트는, NMP에 용해될 수 있으므로, 양극 형성용 조성물에 입자로서 존재하지 않는다.
양극 형성용 조성물의 점도는 14 mPa·s이었다.
양극 형성용 조성물의 입도 분포를 측정하였으며, 이 입도 분포는 0.7 ㎛에 피크를 갖고 D90은 4.5 ㎛인 것으로 밝혀졌다. 24시간 후에, 양극 형성용 조성물의 입도 분포를 다시 측정하였고; 피크의 높이가 감소되었으며, 11 ㎛에 새로운 피크가 출현하였고, D90은 25 ㎛이었다. 이러한 이유로, 양극 형성용 조성물의 저장 안정성은 불충분하였다.
잉크젯 프린터 EV2500(Ricoh Co., Ltd에 의해 제조)을 사용하여, 양극 형성용 조성물을 양극 기재인 알루미늄박에 인쇄하였다. 이때, 인쇄 개시 직후에, 일부 노즐에서 토출 불량이 발견되었고, 인쇄가 이어짐에 따라, 토출-불량 노즐의 수가 계속 증가되었다. 이러한 이유로, 양극 형성용 조성물의 토출 안정성은 불충분하였다.
<비교예 4>
양극 활물질(1) 10 질량%; 폴리비닐리덴 플루오라이드 Solef 5130(Sovay에 의해 제조) 0.3 질량%; 및 NMP 89.7 질량%를 혼합함으로써, 양극 형성용 조성물을 마련하였다.
여기서, 폴리비닐리덴 플루오라이드는 NMP에 용해 가능하다.
양극 형성용 조성물의 점도는 11 mPa·s이었다.
양극 형성용 조성물의 입도 분포를 측정하였으며, 이 입도 분포는 0.7 ㎛에 피크를 갖고 D90은 4.5 ㎛인 것으로 밝혀졌다. 24시간 후에, 양극 형성용 조성물의 입도 분포를 다시 측정하였고; 피크의 높이가 감소되었으며, 11 ㎛에 새로운 피크가 출현하였고, D90은 25 ㎛이었다. 이러한 이유로, 양극 형성용 조성물의 저장 안정성은 불충분하였다.
잉크젯 프린터 EV2500(Ricoh Co., Ltd에 의해 제조)을 사용하여, 양극 형성용 조성물을 양극 기재인 알루미늄박에 인쇄하였다. 이때, 인쇄 개시 직후에, 일부 노즐에서 토출 불량이 발견되었고, 인쇄가 이어짐에 따라, 토출-불량 노즐의 수가 계속 증가되었다. 이러한 이유로, 양극 형성용 조성물의 토출 안정성은 불충분하였다.
<폴리페닐렌 설파이드 입자의 5 질량% NMP 분산체의 제조>
폴리페닐렌 설파이드 입자를 물에 분산시키기 위해, 폴리페닐렌 설파이드 입자의 10 질량% 수분산체인 Toraypearl™ PPS(Toray Industries, Inc.에 의해 제조)에 폴리옥시에틸렌 쿠밀 페닐 에테르를 첨가한다.
Toraypearl™ PPS(Toray Industries, Inc.에 의해 제조)에 함유된 물을 NMP로 대체하기 위하여, 소정량의 Toraypearl™ PPS(Toray Industries, Inc.에 의해 제조)에, 끓는점이 물의 끓는점(100℃) 이상 NMP의 끓는점(202℃) 이하인 미량의 알코올 성분과 소정량의 NMP를 첨가하여, 감압에 의한 치환을 행하였다.
구체적으로는, Toraypearl™ PPS(Toray Industries, Inc.에 의해 제조) 5g, 2-에톡시에탄올 0.5g, 및 NMP 95g를 가지 플라스크에 추가한 후, 플라스크를 회전 증발기에 장착하였다. 이어서, 물과 2-에톡시에탄올을 70℃ 및 20 mmHg의 조건 하에 증발시킨 후, 초음파 처리를 실시하였다. 이어서, 4 ㎛의 입자를 유지하는 Kiriyama glass Co.에 의해 제조된 여과지 No. 5B로 여과하여, 폴리페닐렌 설파이드 입자의 NMP 분산체를 얻었다. 폴리페닐렌 설파이드 입자의 NMP 분산체는, 고형분 농도가 약 5 질량%이었다. 또한, 폴리페닐렌 설파이드 입자의 NMP 분산체는, 평균 입자 크기가 0.4 ㎛이었다.
여기서, 폴리페닐렌 설파이드 입자의 수분산체에 함유된 폴리옥시에틸렌 쿠밀 페닐 에테르는 또한 NMP 분산체에도 함유되어 있는 것으로 고려될 수 있다.
<실시예 8>
양극 활물질(1) 25 질량%; 폴리페닐렌 설파이드 입자의 5 질량% NMP 분산체 15 질량%; 도전 조제로서의 카본 블랙(Mikuni-Color Ltd.에 의해 제조)의 20 질량% NMP 분산체 5 질량%; 및 NMP와 프로필렌 글리콜의 혼합액(질량비 7:3) 55 질량%를 혼합하여, 양극 형성용 조성물을 마련하였다.
여기서, 폴리페닐렌 설파이드는, NMP에 그리고 프로필렌 글리콜에 용해되지 않으므로, 양극 형성용 조성물에 입자로서 존재하고, NMP와 프로필렌 글리콜의 혼합액은 분산매로서 기능한다.
양극 형성용 조성물의 점도는 14 mPa·s이었다.
양극 형성용 조성물의 입도 분포를 측정하였으며, 이 입도 분포는 0.7 ㎛에 피크를 갖고 D90은 1.8 ㎛인 것으로 밝혀졌다. 24시간 후에, 양극 형성용 조성물의 입도 분포를 다시 측정하였고; 입도 분포에 변화는 관찰되지 않았으며, 양극 형성용 조성물의 저장 안정성은 충분하였다.
잉크젯 프린터 EV2500(Ricoh Co., Ltd에 의해 제조)을 사용하여, 양극 형성용 조성물을 양극 기재인 알루미늄박에 인쇄하였다. 이때, 양극 형성용 조성물을 연속적으로 토출할 수 있었고, 양극 형성용 조성물의 토출 안정성이 충분하였다. 또한, 양극 형성용 조성물을 8회 인쇄함으로써, 2.5 mg/㎠ 정도의 양극 합재에 상당하는 도막을 형성할 수 있었고, 양극 형성용 조성물의 인쇄 효율은 충분하였다.
도막이 형성된 알루미늄박을 120℃의 건조기 안에 5분 동안 넣어 용매를 건조 및 제거한 후, 실온의 롤 프레스기로 프레스하여, 양극 합재를 형성함으로써, 양극을 마련하였다.
이어서, 양극을 비수계 축전 소자에 사용되는 비수 용매로서의 프로필렌 카보네이트에 침지하여, 양극 합재의 밀착성을 평가하였고; 양극 합재의 들뜸이나 벗겨짐은 관찰되지 않았으며, 양극 합재는 알루미늄박에 확고히 달라붙었다. 따라서, 폴리페닐렌 설파이드 입자는 바인더로서 기능한다는 것이 확인되었다.
<실시예 9>
양극 활물질(1)을 대신하여 양극 활물질(2)을 사용한 것 이외에는, 실시예 8과 사실상 동일한 방식으로 양극 형성용 조성물을 마련하였다.
양극 형성용 조성물의 점도는 16 mPa·s이었다.
양극 형성용 조성물의 입도 분포를 측정하였으며, 이 입도 분포는 0.6 ㎛에 피크를 갖고 D90은 1.5 ㎛인 것으로 밝혀졌다. 24시간 후에, 양극 형성용 조성물의 입도 분포를 다시 측정하였고; 입도 분포에 변화는 관찰되지 않았으며, 양극 형성용 조성물의 저장 안정성은 충분하였다.
잉크젯 프린터 EV2500(Ricoh Co., Ltd에 의해 제조)을 사용하여, 양극 형성용 조성물을 양극 기재인 알루미늄박에 인쇄하였다. 이때, 양극 형성용 조성물을 연속적으로 토출할 수 있었고, 양극 형성용 조성물의 토출 안정성이 충분하였다. 또한, 양극 형성용 조성물을 8회 인쇄함으로써, 2.5 mg/㎠ 정도의 양극 합재에 상당하는 도막을 형성할 수 있었고, 양극 형성용 조성물의 인쇄 효율은 충분하였다.
도막이 형성된 알루미늄박을 120℃의 건조기 안에 5분 동안 넣어 용매를 건조 및 제거한 후, 실온의 롤 프레스기로 프레스하여, 양극 합재를 형성함으로써, 양극을 마련하였다.
이어서, 양극을 비수계 축전 소자에 사용되는 비수 용매로서의 프로필렌 카보네이트에 침지하여, 양극 합재의 밀착성을 평가하였고; 양극 합재의 들뜸이나 벗겨짐은 관찰되지 않았으며, 양극 합재는 알루미늄박에 확고히 달라붙었다. 따라서, 폴리페닐렌 설파이드 입자는 바인더로서 기능한다는 것이 확인되었다.
<실시예 10>
양극 활물질(1)을 대신하여 양극 활물질(3)을 사용한 것 이외에는, 실시예 8과 사실상 동일한 방식으로 양극 형성용 조성물을 마련하였다.
양극 형성용 조성물의 점도는 13 mPa·s이었다.
양극 형성용 조성물의 입도 분포를 측정하였으며, 이 입도 분포는 0.9 ㎛에 피크를 갖고 D90은 1.7 ㎛인 것으로 밝혀졌다. 24시간 후에, 양극 형성용 조성물의 입도 분포를 다시 측정하였고; 입도 분포에 변화는 관찰되지 않았으며, 양극 형성용 조성물의 저장 안정성은 충분하였다.
잉크젯 프린터 EV2500(Ricoh Co., Ltd에 의해 제조)을 사용하여, 양극 형성용 조성물을 양극 기재인 알루미늄박에 인쇄하였다. 이때, 양극 형성용 조성물을 연속적으로 토출할 수 있었고, 양극 형성용 조성물의 토출 안정성이 충분하였다. 또한, 양극 형성용 조성물을 8회 인쇄함으로써, 2.5 mg/㎠ 정도의 양극 합재에 상당하는 도막을 형성할 수 있었고, 양극 형성용 조성물의 인쇄 효율은 충분하였다.
도막이 형성된 알루미늄박을 120℃의 건조기 안에 5분 동안 넣어 용매를 건조 및 제거한 후, 실온의 롤 프레스기로 프레스하여, 양극 합재를 형성함으로써, 양극을 마련하였다.
이어서, 양극을 비수계 축전 소자에 사용되는 비수 용매로서의 프로필렌 카보네이트에 침지하여, 양극 합재의 밀착성을 평가하였고; 양극 합재의 들뜸이나 벗겨짐은 관찰되지 않았으며, 양극 합재는 알루미늄박에 확고히 달라붙었다. 따라서, 폴리페닐렌 설파이드 입자는 바인더로서 기능한다는 것이 확인되었다.
<실시예 11>
양극 활물질(1)을 대신하여 양극 활물질(4)을 사용한 것 이외에는, 실시예 8과 사실상 동일한 방식으로 양극 형성용 조성물을 마련하였다.
양극 형성용 조성물의 점도는 10 mPa·s이었다.
양극 형성용 조성물의 입도 분포를 측정하였으며, 이 입도 분포는 1.2 ㎛에 피크를 갖고 D90은 2.1 ㎛인 것으로 밝혀졌다. 24시간 후에, 양극 형성용 조성물의 입도 분포를 다시 측정하였고; 입도 분포에 변화는 관찰되지 않았으며, 양극 형성용 조성물의 저장 안정성은 충분하였다.
잉크젯 프린터 EV2500(Ricoh Co., Ltd에 의해 제조)을 사용하여, 양극 형성용 조성물을 양극 기재인 알루미늄박에 인쇄하였다. 이때, 양극 형성용 조성물을 연속적으로 토출할 수 있었고, 양극 형성용 조성물의 토출 안정성이 충분하였다. 또한, 양극 형성용 조성물을 8회 인쇄함으로써, 2.5 mg/㎠ 정도의 양극 합재에 상당하는 도막을 형성할 수 있었고, 양극 형성용 조성물의 인쇄 효율은 충분하였다.
도막이 형성된 알루미늄박을 120℃의 건조기 안에 5분 동안 넣어 용매를 건조 및 제거한 후, 실온의 롤 프레스기로 프레스하여, 양극 합재를 형성함으로써, 양극을 마련하였다.
이어서, 양극을 비수계 축전 소자에 사용되는 비수 용매로서의 프로필렌 카보네이트에 침지하여, 양극 합재의 밀착성을 평가하였고; 양극 합재의 들뜸이나 벗겨짐은 관찰되지 않았으며, 양극 합재는 알루미늄박에 확고히 달라붙었다. 따라서, 폴리페닐렌 설파이드 입자는 바인더로서 기능한다는 것이 확인되었다.
<실시예 12>
양극 활물질(1)을 대신하여 양극 활물질(5)을 사용한 것 이외에는, 실시예 8과 사실상 동일한 방식으로 양극 형성용 조성물을 마련하였다.
양극 형성용 조성물의 점도는 12 mPa·s이었다.
양극 형성용 조성물의 입도 분포를 측정하였으며, 이 입도 분포는 0.9 ㎛에 피크를 갖고 D90은 1.8 ㎛인 것으로 밝혀졌다. 24시간 후에, 양극 형성용 조성물의 입도 분포를 다시 측정하였고; 입도 분포에 변화는 관찰되지 않았으며, 양극 형성용 조성물의 저장 안정성은 충분하였다.
잉크젯 프린터 EV2500(Ricoh Co., Ltd에 의해 제조)을 사용하여, 양극 형성용 조성물을 양극 기재인 알루미늄박에 인쇄하였다. 이때, 양극 형성용 조성물을 연속적으로 토출할 수 있었고, 양극 형성용 조성물의 토출 안정성이 충분하였다. 또한, 양극 형성용 조성물을 8회 인쇄함으로써, 2.5 mg/㎠ 정도의 양극 합재에 상당하는 도막을 형성할 수 있었고, 양극 형성용 조성물의 인쇄 효율은 충분하였다.
도막이 형성된 알루미늄박을 120℃의 건조기 안에 5분 동안 넣어 용매를 건조 및 제거한 후, 실온의 롤 프레스기로 프레스하여, 양극 합재를 형성함으로써, 양극을 마련하였다.
이어서, 양극을 비수계 축전 소자에 사용되는 비수 용매로서의 프로필렌 카보네이트에 침지하여, 양극 합재의 밀착성을 평가하였고; 양극 합재의 들뜸이나 벗겨짐은 관찰되지 않았으며, 양극 합재는 알루미늄박에 확고히 달라붙었다. 따라서, 폴리페닐렌 설파이드 입자는 바인더로서 기능한다는 것이 확인되었다.
<실시예 13>
양극 활물질(1)을 대신하여 양극 활물질(6)을 사용한 것 이외에는, 실시예 8과 사실상 동일한 방식으로 양극 형성용 조성물을 마련하였다.
양극 형성용 조성물의 점도는 11 mPa·s이었다.
양극 형성용 조성물의 입도 분포를 측정하였으며, 이 입도 분포는 1.2 ㎛에 피크를 갖고 D90은 2.3 ㎛인 것으로 밝혀졌다. 24시간 후에, 양극 형성용 조성물의 입도 분포를 다시 측정하였고; 입도 분포에 변화는 관찰되지 않았으며, 양극 형성용 조성물의 저장 안정성은 충분하였다.
잉크젯 프린터 EV2500(Ricoh Co., Ltd에 의해 제조)을 사용하여, 양극 형성용 조성물을 양극 기재인 알루미늄박에 인쇄하였다. 이때, 양극 형성용 조성물을 연속적으로 토출할 수 있었고, 양극 형성용 조성물의 토출 안정성이 충분하였다. 또한, 양극 형성용 조성물을 8회 인쇄함으로써, 2.5 mg/㎠ 정도의 양극 합재에 상당하는 도막을 형성할 수 있었고, 양극 형성용 조성물의 인쇄 효율은 충분하였다.
도막이 형성된 알루미늄박을 120℃의 건조기 안에 5분 동안 넣어 용매를 건조 및 제거한 후, 실온의 롤 프레스기로 프레스하여, 양극 합재를 형성함으로써, 양극을 마련하였다.
이어서, 양극을 비수계 축전 소자에 사용되는 비수 용매로서의 프로필렌 카보네이트에 침지하여, 양극 합재의 밀착성을 평가하였고; 양극 합재의 들뜸이나 벗겨짐은 관찰되지 않았으며, 양극 합재는 알루미늄박에 확고히 달라붙었다. 따라서, 폴리페닐렌 설파이드 입자는 바인더로서 기능한다는 것이 확인되었다.
<실시예 14>
음극 활물질(2) 25 질량%; 폴리페닐렌 설파이드 입자의 5 질량% NMP 분산체 15 질량%; 도전 조제로서의 카본 블랙(Mikuni-Color Ltd.에 의해 제조)의 20 질량% NMP 분산체 5 질량%; 및 NMP와 프로필렌 글리콜의 혼합액(질량비 7:3) 55 질량%를 혼합하여, 음극 형성용 조성물을 마련하였다.
여기서, 폴리페닐렌 설파이드는, NMP에 그리고 프로필렌 글리콜에 용해되지 않으므로, 음극 형성용 조성물에 입자로서 존재하고, NMP와 프로필렌 글리콜의 혼합액은 분산매로서 기능한다.
음극 형성용 조성물의 점도는 14 mPa·s이었다.
음극 형성용 조성물의 입도 분포를 측정하였으며, 이 입도 분포는 0.7 ㎛에 피크를 갖고 D90은 1.4 ㎛인 것으로 밝혀졌다. 24시간 후에, 음극 형성용 조성물의 입도 분포를 다시 측정하였고; 입도 분포에 변화는 관찰되지 않았으며, 음극 형성용 조성물의 저장 안정성은 충분하였다.
잉크젯 프린터 EV2500(Ricoh Co., Ltd에 의해 제조)을 사용하여, 음극 형성용 조성물을 음극 기재인 알루미늄박에 인쇄하였다. 이때, 음극 형성용 조성물을 연속적으로 토출할 수 있었고, 음극 형성용 조성물의 토출 안정성이 충분하였다. 또한, 음극 형성용 조성물을 8회 인쇄함으로써, 2.5 mg/㎠ 정도의 음극 합재에 상당하는 도막을 형성할 수 있었고, 음극 형성용 조성물의 인쇄 효율은 충분하였다.
도막이 형성된 알루미늄박을 120℃의 건조기 안에 5분 동안 넣어 용매를 건조 및 제거한 후, 실온의 롤 프레스기로 프레스하여, 음극 합재를 형성함으로써, 음극을 마련하였다.
이어서, 음극을 비수계 축전 소자용으로 사용되는 비수 용매로서의 프로필렌 카보네이트에 침지하여, 음극 합재의 밀착성을 평가하였고; 음극 합재의 들뜸이나 벗겨짐은 관찰되지 않았으며, 음극 합재는 알루미늄박에 확고히 달라붙었다. 따라서, 폴리페닐렌 설파이드 입자는 바인더로서 기능한다는 것이 확인되었다.
표 2에 각 전극 형성용 조성물의 조성을 열거한다.
Figure pct00001
<활물질의 단위 질량당 방전 용량>
직경 16 ㎜의 둥근-형상의 전극을 얻도록 양극(또는 음극)에 펀칭 가공을 한 후, 세퍼레이터로서의 유리 여과지 GA-100(ADVANTEC에 의해 제조), 비수 전해액, 및 상대 전극으로서의 두께 200 ㎛의 리튬과 함께, 상기 둥근 형상의 전극을 CR2032와 동일한 형상을 갖는 코인-형상의 캔에 넣어, 비수계 축전 소자를 마련하였다. 여기서, 비수 전해액은, 에틸렌 카보네이트(EC), 디메틸 카보네이트(DMC), 및 에틸 메틸 카보네이트(EMC)의 혼합액(질량비 1:1:1)에 1.5 mol/L의 LiPF6를 용해시킨 것이다.
실온(25℃)에서, 충전-방전 테스트 시스템 TOSCAT-3100(TOYO SYSTEM Co., LTD.에 의해 제조)을 이용하여, 0.1 mA/㎠의 정전류, 소정의 전압 범위(표 3 참조)에서, 비수계 축전 소자에 충전 및 방전을 3회 행하여, 세 번째에 얻어지는 방전 용량으로부터, 활물질의 단위 질량당 방전 용량을 산출하였다.
표 3에는, 대응 비수계 축전 소자에 사용되는 활물질들 중의 일부가, 각 활물질의 단위 질량당 방전 용량의 실제 측정값 및 카탈로그값과 함께, 열거되어 있다. 양극 활물질(1)은 시판 제품이 아니므로, 카탈로그값 대신에 이론 용량이 제시되어 있는 점을 주목해야 할 필요가 있다.
활물질 충전/방전시
전압 범위
[V}
종류 단위 질량당 방전 용량[mAh/g]
실제 측정값 카탈로그값
실시예 8 양극 활물질(1) 120 132 2.5-4.2
실시예 9 양극 활물질(2) 161 170 2.7-3.8
실시예 10 양극 활물질(3) 130 140 3.0-4.2
실시예 11 양극 활물질(4) 175 180-200 3.0-4.2
실시예 12 양극 활물질(5) 161 160-170 3.0-4.2
실시예 13 양극 활물질(6) 105 100-120 3.0-4.2
실시예 14 음극 활물질(2) 160 175 1.0-2.0
표 3으로부터, 실시예 8~14의 비수계 축전 소자 각각은, 이론 용량 또는 카탈로그값과 거의 동일한 활물질의 단위 질량당 방전 용량을 갖는 것으로 이해될 수 있다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
[특허문헌 1] : 일본 미심사 특허 공개 공보 제2009-152180호
[특허문헌 2] : 일본 미심사 특허 공개 공보 제2010-97946호
본 출원은 일본 특허청에 2018년 3월 14일자로 출원된 일본 우선권 출원 제2018-047355호와 일본 특허청에 2019년 1월 11일 금요일자로 출원된 일본 우선권 출원 제2019-003695호를 기초로 하고, 우선권으로 주장하며, 이들 특허 출원의 내용은 그 전체가 본원에 참조로 인용되어 있다.

Claims (13)

  1. 전극 형성용 조성물로서:
    활물질; 및
    열가소성 고분자 입자
    를 포함하고, 잉크젯법에 의해 토출될 수 있는 것인 전극 형성용 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 분산매를 더 포함하는 전극 형성용 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 고분자 입자는 0.01 ㎛ 내지 1 ㎛의 평균 입경을 갖는 것인 전극 형성용 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 활물질의 함유량이 10 질량% 이상인 것인 전극 형성용 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 활물질은 리튬-함유 전이 금속 산화물, 리튬-함유 전이 금속 인산 화합물 및 탄소 재료로 이루어진 그룹 중에서 선택된 하나 이상의 종인 것인 전극 형성용 조성물.
  6. 제5항에 있어서, 상기 활물질은 상기 탄소 재료와 복합화되어 있는 상기 리튬-함유 전이 금속 인산 화합물인 것인 전극 형성용 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 25℃에서의 점도가 200 mPa·s 이하인 것인 전극 형성용 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 상기 활물질은 리튬을 함유하고, 비수계인 것인 전극 형성용 조성물.
  9. 전극의 제조 방법으로서:
    제1항에 따른 전극 형성용 조성물을 전극 기재 상에 토출하는 단계
    를 포함하는 전극의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 전극 형성용 조성물이 토출되어 있는 상기 전극 기재를 가압하는 단계를 더 포함하는 전극의 제조 방법.
  11. 비수계 축전 소자의 제조 방법으로서:
    제9항에 따른 전극의 제조 방법을 이용하여 전극을 제조하는 단계
    를 포함하는 비수계 축전 소자의 제조 방법.
  12. 전극 형성용 조성물로서:
    활물질; 및
    열가소성 고분자 입자
    를 포함하고,
    25℃에서의 점도가 200 mPa·s 이하이며,
    상기 고분자 입자는 0.01 ㎛ 내지 1 ㎛의 평균 입경을 갖고,
    상기 활물질의 함유량이 10 질량% 이상인 것인 전극 형성용 조성물.
  13. 비수계 축전 소자의 전극을 형성하는 데 사용되는 전극 형성용 조성물로서:
    활물질; 및
    열가소성 고분자 입자
    를 포함하는 전극 형성용 조성물.
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