TWI509864B - A battery electrode or an insulating film surface protecting agent composition, thereby protecting the battery electrode or the separator and a battery having the battery electrode or the separator - Google Patents
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Description
本發明係關於電池電極或隔離膜表面保護劑組成物、使用其之電池電極或隔離膜表面保護方法、以其塗佈之電池電極或隔離膜,以及含該電池電極或隔離膜之電池。該電池之耐熱性高、內部電阻低、充電及放電循環特性優異,充電及放電電容大,長期間經多次循環充電及放電後之活性物質層之劣化小,而為長壽命。
為輕量、電壓高電容亦大之鋰離子原電池(一次電池)及蓄電池(二次電池)、鈣離子原電池及蓄電池、鎂離子原電池及蓄電池、鈉離子原電池及蓄電池、充電及放電率特性良好之電雙層電容器,一部分已實用化作為行動電話或筆記型電腦等之行動機器、電動工具或車子等之動力工具用之電源。然而,於以往之電池有因耐壓性或耐壓潰性惡化所致之安全性低且因於製造階段混入之導電性異物刺穿隔離膜而導致短路之問題。又,內部電阻高,於高速率之充電及放電特性在實用上並不充分,充電及放電電容亦不充分,於長期使用時之活性物質層之劣化亦加劇。
如上述,無法提供充分安全性之一理由,可列舉如導電性異物之混入或樹枝狀晶之發生、電池破損等之因隔離膜之絕緣性遭破壞而短路並發熱之際,用來防止於熱暴衝導致破壞進行之構造尚不充分。
作為上述問題之改善策略,已思考出於電池電極及/或隔離膜表面設有對電子傳導絕緣、但具有離子傳導性之耐熱性高之塗覆層,而即使於熱暴衝時隔離膜遭熱破壞亦可防止正負極接觸並短路之方法(專利文獻1)。此種塗覆層會發揮抑制樹枝狀晶的發生亦作為保持電解液之層的作用,藉由此塗覆層成為離子供給源而使內部電阻降低亦有助於高速率下之放電特性提高。又,該塗覆層可使因伴隨著電極表面之不均一而使電極反應集中所致之局部劣化加速獲得緩衝並均一化,藉此亦有防止長期使用後之活性物質層劣化之效果。然而,該方法對於電極表面之密著性差,離子傳導性亦低,故無法達成作為車載用等之動力用途之電池之內部電阻高、於高速率之充電及放電循環特性,尤其因源自內部電阻高低之充電及放電損失會導致續航距離不足。且,對於伴隨著充放電引起之活性物質等之電池構成材料之膨脹收縮應力並無充分緩和效果,而有密著力或機械強度等降低之問題。
又,雖有使離子傳導性高之彈性體等作為乳液而予以複合之類型,此係使島部分之彈性體之離子傳導性高低與海部分之聚合物之機械強度複合,故離子傳導性與機械強度、應力緩和效果優異(專利文獻2)。然而,此方法離子傳導性低,無法達成作為車載用等之動力用途之電池之內部電阻高、於高速率之充電及放電循環特性,尤其因源自內部電阻之高低之充電及放電損失會導致續航距離不足。
又,雖有摻混有陶瓷等之無機粒子之類型,此係因離子在陶瓷表面之極性基移動而傳導,故離子傳導性優異,因陶瓷所致之補強效果導致機械強度亦優異(專利文獻3)。然而,由於粒子間被覆有離子傳導性差之黏結劑並埋入粒子間之間隙,故有離子傳導性降低之問題。
又,亦已發明出藉由使用粒子狀之黏結劑使活性物質或導電助劑黏結,而藉由黏結劑被覆該等活性物質或導電助劑防止離子傳導性降低之方法,但以該方法,由於未成為連續層之黏結劑多且於活性物質或導電助劑之間發生較多間隙故有機械強度降低之問題點(專利文獻4)。
〔專利文獻1〕日本特開平6-196199
〔專利文獻2〕日本特開2010-55755
〔專利文獻3〕日本特開平9-237622
〔專利文獻4〕日本特開2004-348975
本發明之課題係一種用以保護電極或隔離膜表面且提高電池之安全性,或者用以提高作為電解液含浸層而成為離子源之電池特性之電池電極或隔離膜表面保護劑,而可解決以往技術之在實用上無足夠離子傳導性、無法達成高速率下之充電及放電循環特性、源自內部電阻高低之充電
及放電損失大之問題點。
本發明人為解決以往技術上之上述問題點而進行檢討,結果發現負責離子傳導性之島構造不成為連續層,故無法使離子連續移動,此係電池電極或隔離膜表面保護劑之傳導性差之原因。
本發明為一種電池電極或隔離膜表面保護劑組成物,其為含有由異種粒子間大致不相溶之有機物所成之兩種以上之有機物粒子,具有流動性,可藉熱熔融而固化成形之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物,其特徵為前述組成物藉熱熔融而固化形成時,同種類之有機物粒子彼此相互熱熔著成為連續相。
本發明為上述之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物,其中前述熱熔著之有機物粒子之至少一種在熱熔著時經交聯。
本發明為上述之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物,其中前述熱熔著時之交聯係在未達其他種類之有機物粒子之熱熔著溫度下發生。
本發明為上述之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物,其中由前述大致不相溶之有機物所成之兩種以上之有機物粒子中,一種有機物粒子含有5wt%以上之氫鍵性官能基價為0.001~0.023mol/g之有機物,其他至少一種有機物粒子含有5wt%以上之氫鍵性官能基價為前述有機物粒子
之1/2以下之有機物。
本發明為上述之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物,其中至少一種之有機物粒子具有氰基及/或聚乙二醇構造。
本發明為上述之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物,其進而含有未熱熔著之粒子或填料,該未熱熔著之粒子或填料間以熱熔著之粒子熱熔著,藉以點結著而形成多孔質構造。
本發明為上述之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物,其進而含有具有等電點之pH在4~13之範圍之活性氫基之無機粒子。
本發明為上述之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物,其中前述有機物粒子之至少一種係以無機物被覆,藉由使以前述無機物被覆之有機物粒子加熱而使前述無機物之被覆層之至少一部份斷裂,並使前述有機物粒子彼此熔著。
本發明為上述之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物,其進而含有蕊殼(core shell)型發泡劑。
本發明為上述之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物,其進而含有相對於由前述大致不相溶之有機物所成之兩種以上之有機物粒子之重量,為50wt%以下之液狀黏結劑。
本發明為上述之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物,其中前述黏結劑為能量線硬化性樹脂。
本發明為電池電極或隔離膜表面保護方法,其特徵為在電池電極或隔離膜表面形成如上述之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之層,且以熱熔融使前述組成物層固化形成,而使同種類之有機物粒子彼此相互熱熔著成為連續相。
本發明為上述之電池電極或隔離膜表面保護方法,其中前述有機物粒子之至少一種係以經磁場及/或電場予以配向之狀態下固化。
本發明為上述之電池電極或隔離膜表面保護方法,其特徵為以使用中空框製作之膜來形成電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之層。
本發明為一種電池電極或隔離膜,其係以前述之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物保護,或以前述之電池電極或隔離膜表面保護方法製造。
本發明為一種電池,其具有前述之電池電極或隔離膜。
藉由於電池電極及/或隔離膜上塗覆本發明之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物,可防止伴隨著事故造成之電池之壓壞或導電性異物之混入或熱暴衝等造成之隔離膜之熔解等所致之正負極之短路,緩和因伴隨充放電之活性物質之膨脹收縮所致之應力,且藉由成為電極或隔離膜表面之電解液之保持層或電解液中之離子之脫溶劑合層而減
低離子傳導電阻,發揮可防止長期間多次循環充電及放電後或在充電狀態下高溫放置時之電池特性劣化之效果。
依據本發明,藉由使保護層成為電解液或電解質離子之保持層或電解液中之離子脫溶劑合層而減低離子傳導電阻,故可以高速率進行充電及放電。
依據本發明,保護層之離子傳導性及/或柔軟性高之材料與機械強度及耐熱性高之材料相互形成連續相,故可提供應力緩和能優異、內部電阻低且耐熱性高之電池。
依據本發明,使保護層本身具有離子傳導性或使保護層成為多孔質而於內部含浸電解液,可作成離子傳導性之膜,且可作為固體電解質膜或凝膠電解質膜使用。
本發明進一步含有未熱熔著之粒子或填料,藉由於該未熱熔著之粒子或填料間以熱熔著之粒子來進行點結著,而形成多孔質構造,可提供電解液之含浸性優異之表面保護劑組成物。
本發明藉由含有具有等電點之pH在4~13之範圍之活性氫基之無機粒子,而可提高離子傳導性與機械強度及耐熱性。
本發明藉由含有蕊殼型之發泡劑,可在電池熱暴衝時使蕊殼型發泡劑膨脹並擴大正極與負極間之間隙成為障壁層,而可確保安全性。
本發明藉由以使用中空框製作之膜保護電池電極及/或隔離膜或隔離膜表面,可形成無針孔之極薄之均勻保護層,故可使以該方法製造之具有保護層之電極或隔離膜表
面之電解液保持量為一定,在確保安全性同時,可進一步提升電池性能及電池壽命。
本發明之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之特徵為(1)含有由異種粒子間大致不相溶之有機物所成之兩種以上之有機物粒子,(2)具有流動性,(3)可藉熱熔融而固化成形,(4)以熱熔融使前述組成物固化形成時,同種類之有機物粒子彼此相互熱熔著成為連續相。
「(1)由異種粒子間大致不相溶之有機物所成之兩種以上之有機物粒子」中所謂「大致不相溶」意指兩種有機物以接觸狀態在以熱熔融固化形成時,異種粒子間並未混雜,不成為均一相之組合,意指以任意比例均不會均一混雜之不相溶之組合,或熔融時之黏度增高且於使用溫度範圍及時間中僅表面混雜,在均勻混雜至內部之前即已冷卻固化之組合。所謂兩種有機物大致不相溶可藉後述方法測定。兩種類以上之有機物粒子可係一種為離子導電性優異之有機物粒子,另一種有機物粒子為機械強度或耐熱性優異之有機物粒子。
有機物粒子之平均粒徑較好為100~0.001μm,更好為50~0.002μm,最好為10~0.005μm。不同種類之有機物粒子之平均粒徑只要在上述範圍內即無特別問題,但就相互熔著方面而言,具有儘可能相同大小較佳。
於兩種之有機物粒子時,第一種有機物粒子:第二種
有機物粒子之重量比為了相互熔著而成為連續相,較好在1:1000~1000:1之範圍,更好為1:100~100:1之範圍,又更好為1:10~10:1之範圍。
所謂「(2)具有流動性」為可變化為可使用各種習知之塗佈裝置,例如塗佈棒、塗佈器、狹縫模塗佈器、凹版塗佈器、網版印刷機、噴霧塗佈器、粉體塗裝機等而於基板上塗佈之程度之狀態。即使是僅由有機物粒子組成之粉體之情況,仍可藉由含有氣體而具有流動性。且,為獲得流動性,亦可添加溶劑或液狀黏結劑以加熱熔融之狀態使用。
所謂「(3)可以熱熔融固化成形」為(a)藉由加熱使粒子之至少表面熔融,(b)接下來使粒子彼此熔著,(c)在該狀態下冷卻並固化。
所謂「(4)以熱熔融使前述組成物固化形成時,同種類之有機物粒子彼此相互熱熔著而成為連續相」,為以熱熔融固化形成時,同種類之有機物粒子之至少表面熔著且以粒子彼此相互融合之狀態經冷卻固化,而無因熔著之同種類粒子間之組成差異所致之界面之狀態。
本發明之使電池電極或隔離膜表面保護劑組成物於由兩種相互大致不相溶之有機物所成之兩種有機物粒子中,同種類之有機物粒子彼此經熱熔著而分別成為連續相之方法中,藉由選擇離子傳導性及/或柔軟性高之材料與機械
強度或耐熱性高之材料作為有機物,而可獲得兼具離子傳導性高與機械強度或耐熱性高,進而隨著充放電所伴隨之活性物質之膨脹收縮造成之應力之緩和效果高之表面保護層之優點。如以往,任一者或二者之有機物為液狀時,為使不同種有機物材料間相分離且同種有機物材料間相互成為連續層之狀態,對於相分離之有機物材料之種類或混合比率有較大限制,例如,一方較多時成為海島構造而導致喪失島構造之連續性。且,互為相溶之有機物材料無法維持相分離狀態故無法獲得相分離狀態。以本發明之方法,由於預先混合兩種以上之有機物粒子,且各有機物粒子經熱熔著而分別成為連續相,故可使有機物材料之種類或添加量之限制變得極小,可使著眼於離子傳導性或機械強度及耐熱性、應力緩和能力之有機材料之選擇幅度或混合比率幅度變廣。且,亦可自由調整離子傳導性高之有機物材料與機械強度及耐熱性高之有機物材料之調配比率。又,由於可使用任意形狀之有機物粒子,故可控制相分離構造之形狀。
本發明之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之特徵為含有由相同有機物材料所成之粒子彼此經熱熔著而成為連續層之兩種以上之有機物粒子。為了熱熔著而有必要至少使有機物粒子表面之一部分熱熔解,於該狀態下,藉由使由大致不相溶之有機物所成之兩種以上之有機物粒子,以使由相同材料所成之粒子彼此熔著成為連續相,接下來冷卻而使粒子彼此以連續狀態固化。另一方面,由不同材
料所成之粒子彼此即使以相互熔融之狀態接觸仍無完全混雜地以大致相分離之狀態固化。決定此種相分離之有無之兩種有機物是否為「大致不相溶」,係如後述之實施例中所記載,可以任意比例預先混合實際使用之有機物材料之粒子(粉末),以實驗確認是否相互溶解成為均勻而可選擇有機物材料之組合。此時,亦可利用氫鍵性官能基價等之溶解度參數作為相溶性之一個指標。
大致不相溶之有機物可例示極性不同之有機物之組合,且極性高之群組與極性低之群組為不相溶。另外,極性中等之群組與極性高之群組,或極性中等之群組與低之群組大多為不相溶者。另一方面,極性高之群組彼此,極性中等之群組彼此,極性低之群組彼此大多數為相溶者。至於極性高之群組,可例示為氫鍵性官能基價為0.001mol/g以上之水溶性聚合物,可例示為PVA及其衍生物、纖維素及其衍生物、澱粉及其衍生物、聚乙二醇及其衍生物等。至於極性中等之群組可例示為具有醚鍵或酯鍵、不飽和鍵之非水溶性化合物,可例示為環氧樹脂或丙烯酸樹脂、胺基甲酸酯樹脂之預聚物,或聚酯、聚乙酸乙烯酯、苯乙烯.丁二烯橡膠、聚異戊二烯、氯丁二烯橡膠、丙烯酸橡膠、腈橡膠、胺基甲酸酯橡膠、乙烯丙烯橡膠、表氯醇橡膠、丁二烯橡膠等。極性低之群組可例示為氫鍵性官能基價為0.0005mol/g以下之聚合物,可例示為不具有極性官能基,且具有長鏈烷基或全氟基、聚矽氧構造之非水溶性化合物,聚四氟乙烯、氟橡膠、聚矽氧、全氟烷氧基樹脂
等。極性為中等之群組可例示為極性高之群組與極性低之群組之間具有氫鍵性官能基價者。
至於熱熔融加熱時熱熔著之有機物粒子可利用具有熔點或軟化點等之所有有機物粒子,例如高分子有機物粒子及有機物之結晶等。
至於高分子之有機物粒子可例示為聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚乙縮醛、聚伸苯基硫醚、液晶聚合物、聚氯化乙烯、賽璐珞(celluloid)、聚乙烯醇、聚酯、聚乙酸乙烯酯、聚環氧乙烷、聚偏氟化乙烯、聚四氟乙烯、乙烯.丁二烯橡膠、聚異戊二烯、氯丁二烯橡膠、丙烯酸橡膠、腈橡膠、胺基甲酸酯橡膠、乙烯丙烯橡膠、表氯醇橡膠、丁二烯橡膠、氟橡膠、乙烯-乙烯醇共聚物、環氧樹脂、氧雜環丁烷樹脂、胺基甲酸酯樹脂、丙烯酸樹脂、多糖類、聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺、聚矽氧、及該等之共聚物或預聚物或合金或衍生物之粒子,其中可以氰基乙基化乙烯醇、氰基乙基化羧基甲基纖維素、氰基乙基化普魯蘭糖、氰基乙基化纖維素、氰基乙基化澱粉、氰基乙基化酯化澱粉、氰基乙基化環糊精、氰基乙基化膠原蛋白、腈橡膠等例示之具有氰基之高分子衍生物之粒子、及可例示為聚乙二醇丙烯酸醯胺苯乙烯共聚物、聚乙二醇聚乳酸共聚物、可藉以聚乙二醇鏈作為側鏈之聚乙醯醇等之具有聚乙二醇構造之高分子衍生物或乙醯基乙酸烯丙酯等之具有β-二酮構造之乙烯化合物與丙烯酸酯經自由基共聚合製作之具有β-二酮構造之聚丙烯酸酯共聚物或與乙酸乙
醯酯共聚合之聚乙烯醇等之具有β-二酮構造之高分子粒子,由於容易與離子相互作用,故就離子傳導之觀點而言較佳。前述有機物粒子之至少一種較好具有提高離子傳導性之效果較高之氰基及/或聚乙二醇構造。該等高分子可調整分子量或交聯密度至在-40~300℃之範圍內具有熔點或軟化點之程度,進而亦可使用添加乙二醇、丙三醇、二乙二醇、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亞碸、異佛爾酮等之沸點為80℃以上之高沸點溶劑而調整熔點者。
該等粒子可作為乾燥粉末使用,亦可藉由成為以界面活性劑或水溶性高分子保護之膠體粒子而作為水性乳液使用。
加熱時熱熔著之有機物粒子可為有機物之結晶,至於有機物結晶可例示為以己二酸二醯肼(熔點177~180℃)、1,3-雙(醯肼碳乙基)-5-異丙基乙內醯脲(熔點120℃)、7,11-十八碳二烯-1,18-二碳醯肼(熔點160℃)等例示之醯肼,以馬來酸酐(熔點53℃)、富馬酸酐(熔點131℃)、均苯四酸酐(熔點286℃)等例示之酸酐結晶,以尿素(熔點132℃)、二氰二醯胺(熔點208℃)等例示之胺結晶,以咪唑(熔點89~91℃)、2-甲基咪唑(熔點140~148℃)、苯基咪唑(熔點174~184℃)等例示之咪唑結晶,以2,4-二胺基-6-乙烯基-S-三嗪(熔點240℃)、2,4-二胺基-6-甲基丙烯醯氧基乙基-S-三嗪(熔點170℃)等例示之三嗪結晶等。上述有機物可為了調整熔點或軟化點之目的而混合兩種以上成為固熔體使用。
本發明之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物可使用各種習知之潛在性硬化型之固形樹脂粒子等之熱熔著時交聯之有機物粒子作為有機物粒子。例如,可使用於DIC股份有限公司製造;EPICLON 1050(軟化點64~74℃之雙酚A型環氧樹脂)、DIC股份有限公司製造;EPICLON N-660(軟化點62~72℃之甲酚酚醛清漆型環氧樹脂)、DIC股份有限公司製造;EPICLON N-770(軟化點65~75℃之酚酚醛清漆型環氧樹脂)、DIC股份有限公司製造;HP-7200HH(軟化點88~98℃之二環戊二烯型環氧樹脂)、DIC股份有限公司製造;EPICLON HP-4700(軟化點85~95℃之萘型環氧樹脂)、Nagasechemtex股份有限公司製造;EX-721(熔點94~96℃之單官能基固形環氧苯二甲醯亞胺骨架)、Nagasechemtex股份有限公司製造;EX-171(熔點40℃之月桂基醇(EO)15縮水甘油醚)等例示之固形環氧樹脂,或該等固形環氧樹脂與3-乙基-3-羥基甲基氧雜環丁烷、3-(甲基)丙烯醯氧基甲基-3-乙基氧雜環丁烷、(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲氧基)甲基苯、4-氟-〔1-(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲氧基)甲基〕苯、4-甲氧基-〔1-(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲氧基)甲基〕苯、〔1-(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲氧基)乙基〕苯基醚、異丁氧基甲基(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、異冰片基氧基乙基(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、異冰片基
(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、2-乙基己基(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、乙基二乙二醇(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、二環戊二烯(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、二環戊烯氧基乙基(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、二環戊烯(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、四氫糠基(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、四溴苯基(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、2-四溴苯氧基乙基(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、三溴苯基(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、2-三溴苯氧基乙基(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、2-羥基乙基(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、2-羥基丙基(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、丁氧基乙基(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、五氯苯基(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、五溴苯基(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、冰片基(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、3,7-雙(3-氧雜環丁烷基)-5-氧雜壬烷、3,3’-(1,3-(2-亞甲基)丙烷二基雙(氧基亞甲基))雙-(3-乙基氧雜環丁烷)、1,4-雙〔(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲氧基)甲基〕苯、1,2-雙〔(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲氧基)甲基〕乙烷、1,3-雙〔(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲氧基)甲基〕丙烷、乙二醇雙(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、二環戊烯雙(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、三乙二醇雙(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、四乙二醇雙(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、三環癸烷二基二亞甲基(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、三羥甲基丙
烷參(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、1,4-雙(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲氧基)丁烷、1,6-雙(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲氧基)己烷、季戊四醇參(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、季戊四醇肆(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、聚乙二醇雙(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、二季戊四醇陸(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、二季戊四醇伍(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、二季戊四醇肆(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、己內酯改質之二季戊四醇陸(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、己內酯改質之二季戊四醇伍(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、二-三羥甲基丙烷肆(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、環氧乙烷(EO)改質之雙酚A雙(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、環氧丙烷(PO)改質之雙酚A雙(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、EO改質之氫化雙酚A雙(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、PO改質之氫化雙酚A雙(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、EO改質之雙酚F(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、氧雜環丁烷基倍半矽氧烷等之氧雜環丁烷等之氧基矽烷化合物之混合物所成之固形之預聚物中調配潛在性之熱聚和起始劑而成者。
對於環氧樹脂或氧基矽烷化合物之潛在性熱起始劑可使用以下列等例示之陽離子聚合用觸媒,二苯基錪六氟磷酸鹽、二苯基錪六氟銻酸鹽、二苯基錪四氟硼酸鹽、二苯基錪肆(五氟苯基)硼酸鹽、雙(十二烷基苯基)錪六氟磷酸鹽、雙(十二烷基苯基)錪六氟
銻酸鹽、雙(十二烷基苯基)錪四氟硼酸鹽、雙(十二烷基苯基)錪肆(五氟苯基)硼酸鹽、4-甲基苯基-4-(1-甲基乙基)苯基錪六氟磷酸鹽、4-甲基苯基-4-(1-甲基乙基)苯基錪六氟銻酸鹽、4-甲基苯基-4-(1-甲基乙基)苯基錪四氟硼酸鹽、4-甲基苯基-4-(1-甲基乙基)苯基錪肆(五氟苯基)硼酸鹽、4-甲氧基二苯基錪六氟磷酸鹽、雙(4-甲基苯基)錪六氟磷酸鹽、雙(4-第三丁基苯基)錪六氟磷酸鹽、雙(十二烷基苯基)錪、甲苯基異丙苯基錪六氟銻酸鹽、錪等錪鹽;三烯丙基鋶六氟銻酸鹽等鋶鹽;三苯基嵌二萘基甲基鏻鹽等鏻鹽;(η6-苯)(η5-環戊二烯基)鐵(II)六氟銻酸鹽;鄰-硝基苄基矽烷基醚與乙醯基丙酮酸鋁之組合;倍半矽氧烷與乙醯基丙酮酸鋁之組合;且可作為調配於前述預聚物中且隨後粉碎而製作之粒子經熱熔著交聯之有機物粒子使用。
再者,亦可使該等預聚物粒子與羧酸、羧酸酐、胺、醯肼等硬化劑粒子混合,使該等與預聚物熱熔著而進行交聯反應。可藉由使如此製作之有機物粒子經熱熔著時同時進行交聯反應,獲得相互成為連續相且交聯之構造。因此,可為呈混合起始劑或硬化劑及該等預聚物之狀態之粒子,亦可以使預聚物之粒子與起始劑與硬化劑粒子以粒子彼此混合而使用。
至於該種熱熔著時交聯之有機物粒子之其他組合,亦
可利用包含固形之丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯與硬化劑或起始劑之系統。例如,作為熱硬化性之有機物粒子,可例示甲基丙烯酸酯與熱起始劑之混合物(Daicel.scientech股份有限公司製造;EBECRYL 767:日油股份有限公司製造;PerhexaHC=100:5混合物)、作為光硬化性之有機物粒子,可例示甲基丙烯酸酯與光起始劑之混合物(Daicel.scientech股份有限公司製造;EBECRYL 740-40TP:1-羥基-環己基-苯基酮=100:5)等。
交聯中利用光硬化時,可於熱熔著之同時或隨後照光而交聯。
另外,亦可利用具有活性氫基之預聚物與羧酸或羧酸酐、金屬螯合物等之交聯劑之組合。例如,可例示為聚乙烯醇與均苯四酸之混合物、聚乙烯醇與金屬螯合物之混合物等。可在對該等混合物,或混合時不會因熱而反應之方式預先於對預聚物與硬化劑及起始劑為良溶劑中混合,並將薄薄地澆鑄且在室溫使溶劑乾燥者邊冷卻邊粉碎,製作潛在性之交聯型有機物粒子。
如此製作之有機物粒子藉由在熔著時及/或熔著後之加熱或能量線之照射等進行交連,成為機械強度優異且耐熱性高之保護材料。該種保護材料由於交聯密度高故離子傳導性低,但併用交聯性有機物粒子與不交聯之有機物粒子,使該等經熱熔著而相互成為連續相,亦可製造兼具高的離子傳導性與機械強度及耐熱性之材料。
本發明之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物中,較
好在其他種類之熱熔著之有機物粒子熱熔著之前引起前述交聯。前述交聯之粒子由於以三次元鍵結分子鏈而無熔融性,故在其他種類之有機物粒子熱熔著時,因未熔著故不成為連續相。交聯前即使係如本來融合之兩種有機物粒子之組合,亦可用於形成相分離構造。
又,藉由在第二有機物粒子之熱熔著溫度以下引起第一有機物粒子之交聯反應,於使第二有機物粒子熔融時,亦具有不使由第一有機物粒子所成之連續相與由第二有機物粒子所成之連續相夾雜混合之效果。亦即,第一有機物粒子在第二有機物粒子熔著之溫度下,早已以不熔融程度進行三次元交聯,即使第二有機物粒子熔融,由第一有機物粒子所成之連續相仍未熔融,故可防止與第一有機物粒子成為連續相。如此,藉由以不與第二有機物粒子熔融程度之時間差下進行第一有機物粒子之交聯反應,即使以通常混雜之材料之組合仍可形成相分離構造。
本發明之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物較好前述有機物粒子之一方含有5wt%以上之氫鍵性官能基價為0.001~0.023mol/g範圍之有機物,另一方之有機物粒子含有5wt%以上之氫鍵性官能基價為前述有機物粒子之1/2以下之有機物。至於其以外之成分,可包含前述之氫鍵性官能基之範圍外之有機物或無機粒子。其以外之成分為有機
物時,前述有機物粒子之一方含有10wt%以上之氫鍵性官能基價為0.001~0.023mol/g之範圍之有機物,另一方之有機物粒子含有10wt%以上之氫鍵性官能基價為前述有機物粒子之1/2以下之有機物。最好,前述有機物粒子之一方含有50wt%以上之氫鍵性官能基價為0.001~0.023mol/g之範圍之有機物,另一方之有機物粒子含有50wt%以上之氫鍵性官能基價為前述有機物粒子之1/2以下之有機物。又最好,前述有機物粒子之一方100wt%由氫鍵性官能基價為0.001~0.023mol/g之範圍之有機物所成,另一方之有機物粒子100wt%由氫鍵性官能基價為前述有機物粒子之1/2以下之有機物所成。
氫鍵性官能基價係以下述計算式(1)計算。
〔式1〕氫鍵結基性官能基價(mol/g)=1分子中之氫鍵性官能基之數/分子量 (1)
前者之由(含有氫鍵性官能基價為0.001~0.023mol/g之範圍之有機物)有機物粒子所成之連續層,因氫鍵或雙極子相互作用之效果導致離子傳導性降低,另一方面,由於因電解液造成之膨潤少故難以伴隨著膨脹使機械強度或耐熱性、對電極或隔離膜表面之密著力降低。另一方面,後者之(含有氫鍵性官能基價為前述有機物粒子之1/2以下之有機物)有機物粒子由於氫鍵性官能基價比前者小,
故氫鍵性較小而電解液容易浸透,故提高了離子傳導性。另外,由於兩種之有機物粒子之極性不同,故熱熔著時異種粒子彼此不易融合,亦可防止相分離構造之崩解。
作為機械強度或耐熱性或密著力優異之有機物,可例示為藉由氫鍵或雙極子相互作用使分子間之鍵結強固之具有活性氫之高分子化合物。具體而言,可例示為具有羥基(-OH)、羧基(-COOH)、胺基(-NH2
、-NHR1
)、聯胺基(R1
R2
NN(R3
)C(=O)R4
)、羥基胺基(-NHOH)、磺基(-SO3
H)、硫醇基(-SH)、矽烷醇基(-SiOHR1
R2
)(前述式中,R1
、R2
、R3
及R4
為氫原子、C1~C8烷基、羥基、醯基、羧基、胺基、乙烯基、烯丙基、芳基、鹵素、金屬等)等之高分子,具體化合物之例可例示為完全皂化之聚乙烯醇(Kuraray股份有限公司製;Kuraray Poval PVA-124,JAPAN VAM & POVAL股份有限公司製;JC-25等)、部分皂化之聚乙烯醇(Kuraray股份有限公司製;Kuraray Poval PVA-235,JAPAN VAM & POVAL股份有限公司製;JP-33等)、改質之聚乙烯醇(Kuraray股份有限公司製造;Kuraray K Polymer KL-118,Kuraray C Polymer CM-318,Kuraray R Polymer R-1130,Kuraray LM Polymer LM-10HD,JAPAN VAM & POVAL股份有限公司製;D Polymer DF-20,陰離子改質之PVA AF-17,信越化學工業股份有限公司製;氰基樹脂CR-V等)、羧基甲基纖維素(Daicel工業股份有限公司製;H-CMC、DN-100L、1120、2200,日本製紙化學股份有限公
司製;MAC200HC等)、羥基乙基纖維素(Daicel工業股份有限公司製;SP-400等)、聚丙烯醯胺(MT Aqua Polymer股份有限公司製;Accofloc A-102)、環氧樹脂(Nagasechemtex股份有限公司製;EX-614,Japan ChemTech股份有限公司製;EPICOTE 5003-W55等)、環硫化物(episulfide)(日本環氧樹脂股份有限公司製;YL7000等)、聚伸乙基亞胺(日本觸媒股份有限公司製;EPOMIN P-1000)、聚丙烯酸酯(MT Auqa Polymer股份有限公司製;Accofloc C-502等)、糖類及其衍生物(和光純藥工業股份有限公司,甲聚糖5,日澱化學股份有限公司製;酯化澱粉乳華,Glyco股份有限公司製;曇狀糊精,日本製紙化學股份有限公司製;纖維素粉末KC Floc W-400G等)、聚苯乙烯磺酸(TOSOH有機化學股份有限公司製;BOLINAS PS-100等)等。由該等有機物所成之粒子極性高,故同程度之極性高之有機物粒子無法彼此熱熔著而成為連續相。又,由於強固之氫鍵而使離子傳導性低。因此,藉由選擇由氫鍵性官能基價為第一有機物粒子之1/2以下之有機物所成之相對極性較低之有機物粒子作為大致不相溶之第二有機物粒子,可與由前述氫鍵性官能基價為0.001~0.023mol/g之有機物所成之第一有機物粒子形成相分離構造。該情況下,第二有機物粒子由於氫鍵性低故密著力或機械強度、耐熱性差,但由於離子傳導性良好,故可作為擔負離子傳導之相之功能。
各種有機物之氫鍵性官能基價示於下:
聚乙烯醇(平均聚合度500,皂化度100%)=2.3×10-2
mol/g
聚乙烯醇(平均聚合度1000,皂化度100%)=2.3×10-2
mol/g
聚乙烯醇(平均聚合度500,皂化度80%)=1.6×10-2
mol/g
聚乙烯醇(平均聚合度1000,皂化度80%)=1.6×10-2
mol/g
羧甲基纖維素=2.0×10-2
mol/g
均苯四酸=1.6×10-2
mol/g
苯六甲酸=1.8×10-2
mol/g
丙二酸=1.9×10-2
mol/g
二伸乙三胺=4.0×10-2
mol/g
己二酸二醯肼=1.1×10-2
mol/g
7,11-十八碳二烯-1,18-二碳醯肼=6.5×10-3
mol/g
又,前述氫鍵性官能基價為0.001~0.023mol/g之有機物中可進而含有與氫鍵性官能基反應之硬化劑。該種硬化劑可使用聚羧酸或聚磺酸等之酸,具體而言可例示為檸檬酸、丁烷四羧酸、3,3’,4,4’-聯苯四羧酸、六氫苯二甲酸、
1,3,3a,4,5,9b-六氫-5(四氫-2,5-二氧代-3-呋喃基)萘并〔1,2-c〕呋喃-1,3-二酮(酸酐)、丙三醇雙偏苯三酸酐單乙酸酯(酸酐)、3,3’,4,4’-二苯基碸四羧酸、乙二醇雙偏苯三酸酐酯(酸酐)、3,3’,4,4’-二苯基碸四羧酸、乙二醇雙偏苯三酸酐酯、甲基雙環〔2.2.1〕庚烷-2,3-二羧酸、雙環〔2.2.1〕庚烷-2,3-二羧酸、天門冬胺酸、均苯四酸、苯六甲酸、含磷酯基四羧酸、苯基乙炔基苯二甲酸、氧基二苯二甲酸等。其中,芳香族羧酸就反應性之觀點而言係較佳,於一分子中取代三個以上羧酸者就反應性或交聯密度之觀點而言係較佳。又,亦可使用例示之聚羧酸中之相當於酸酐者。
本發明之電池電極或隔離膜表面保護劑,相對於前述氫鍵性官能基價為0.001~0.023mol/g之有機物100重量份,較好含有1~300重量份之聚羧酸或聚磺酸,更好含有10~200重量份,最好含有20~100重量份。
除聚羧酸或聚磺酸等硬化劑以外,亦可使用習知之酸或金屬烷氧化物或金屬螯合物作為交聯劑,可例示使硼酸、硫酸銅、三氟化鉻、四異丙氧化鈦、四正丁氧化鈦、丁氧化鈦二聚物、四-2-乙基己氧化鈦、二異丙氧基鈦雙(乙醯基丙酮酸酯)、四乙醯基丙酮酸鈦、二辛氧基鈦雙(辛二醇)、二異丙氧基鈦雙(乙基乙醯基乙酸酯)、二異丙氧基鈦雙(三乙醇胺化物)、乳酸鈦、聚羥基硬脂酸鈦、四正丙氧化鋯、四正丁氧化鋯、四乙醯基丙酮酸鋯、三丁氧基單乙醯基丙酮酸鋯、單丁氧基乙醯基丙酮酸鋯雙(乙
基乙醯基乙酸酯)、二丁氧基鋯雙(乙基乙醯基乙酸酯)、四乙醯基丙酮酸鋯、三丁氧基單硬脂酸鋯等以氫鍵性官能基交聯而成之化合物。本發明之電池電極保護劑,相對於前述氫鍵性官能基價為0.001~0.023mol/g之有機物100重量份,較好含有0.01~100重量份之該等交聯劑,更好含0.1~80重量份,最好含1~50重量份。
至於上述熱熔著粒子,可使用至少表面以熱熔著之有機物被覆之蕊殼構造之複合粒子。其中,於具有纖維構造之經熱熔著粒子時,在經熱熔著後仍保持纖維構造時,可使用在熱熔著溫度下具有不熔融蕊之纖維,藉由使纖維彼此熱熔著亦可提高保護膜之機械強度。
本發明之電池電極或隔離膜表面保護劑可進而包含未熱熔著之粒子或填料。未熱熔著之粒子或填料之具體粒列舉為如丙烯酸樹脂或環氧樹脂、聚醯亞胺等高分子之經三次元交聯之無熔點之高分子或纖維素之粒子或纖維、薄片等。該等未熱熔著之粒子或填料可使用一種或適當組合兩種以上使用。
該等未熱熔著之粒子或填料之大小較好為0.001~100μm之範圍,更好為0.01~10μm之範圍。
本發明之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物可進而
包含具有活性氫基之無機粒子或填料。具有活性氫基之無機粒子或填料之具體例列舉為氧化鋁、二氧化矽、氧化鋯、氧化鋇、氧化鎂、氧化鈦、氧化鐵等金屬氧化物之粉末,或膠體二氧化矽或氧化鈦溶膠、氧化鋁溶膠等溶膠、滑石、高嶺土、蒙脫石(Smectite)等黏土礦物,碳化矽、碳化鈦等碳化物,氮化矽、氮化鋁、氮化鈦等氮化物,氮化硼、硼化鈦、氧化硼等硼化物,莫來石(Mullite)等複合氧化物、氫氧化鋁、氫氧化鎂、氫氧化鐵等氫氧化物,鈦酸鋇、碳酸鍶、矽酸鎂、矽酸鋰、矽酸鈉、矽酸鉀、玻璃等。該等無機粒子或填料可使用一種或適當組合兩種以上使用。
無機粒子較好在為使表面之活性氫基活性化之200℃左右之高溫乾燥約1小時者。藉由使活性氫基活性化,而提高對有機物粒子之密著性,提高機械強度或耐熱性,且藉由使電解質中之離子安定化而提高離子傳導性。
該等無機粒子可使用粉體,亦可以如二氧化矽溶膠或氧化鋁溶膠之水分散膠體之形態或如有機溶膠之分散於有機溶劑中之狀態使用。該等亦可含於前述經熱熔著之有機物粒子中,亦可以密著於前述經熱熔著之有機物粒子表面之狀態使用,亦可以與前述經熱熔著之有機物粒子獨立之狀態添加。
無機粒子之大小由於比表面積與表面活性氫基之量成比例故較小較佳,較好在0.001~1μm之範圍,更好在0.005~0.5μm之範圍。再者,使用該等無機粒子之多孔質
體由於亦增加比表面積故較佳,亦可使用矽膠或多孔質氧化鋁、各種沸石等。且,無機粒子之大小比不妨礙由有機物粒子彼此之熱熔著而形成連續相之方式形成前述連續相之有機物粒子較小愈好,更好為前述有機物粒子之1/2以下,又更好為1/10以下。
使用之電池為例如鋰離子或鈉離子、鈣離子、鎂離子電池時,由於較好使用不妨礙鹼金屬的鋰或鈉之離子或鹼土類金屬的鈣或鎂之離子移動之鹼性表面電位之無機粒子,故較好為等電點之pH高之無機粒子。無機粒子之等電點之pH可使用例如等電點為以JIS R1638「微細陶瓷粉末之等電點之測定方法」中規定之方法測定之數值,可例示為氧化矽(pH約1.8)、高嶺土(pH約5.1)、莫來石(pH約6.3;改變矽與鋁之比率可某種程度的控制等電點之pH)、氧化鈦;銳鈦礦(pH約6.2)、氧化錫(pH約6.9)、軟水鋁石(Boehmite)(pH約7.7)、γ-氧化鋁(pH約7.9)、α-氧化鋁(pH約9.1)、氧化鈹(pH約10.1)、氫氧化鐵;Fe(OH)2
(pH約12.0)、氫氧化錳(pH約12.0)、氫氧化鎂(pH約12.4)等。
即使是等電點低之無機粒子,藉由使表面之活性氫基與矽烷偶合劑反應等而控制等電點之pH,可提高離子傳導性。至於該種偶合劑可列舉為,作為氟系之偶合劑之(十三氟-1,1,2,2-四氫辛基)三乙氧基矽烷、作為環氧改質之矽烷偶合劑之信越化學股份有限公司製之偶合劑(商品名:KBM-403)、作為氧雜環丁烷改質之矽烷偶合劑之東
亞合成股份有限公司製之偶合劑(商品名:TESOX),或者乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、γ-氯丙基三甲氧基矽烷、γ-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-(β-胺基乙基)-γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-(β-胺基乙基)-γ-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、β-縮水甘油氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、γ-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、γ-巰基丙基三甲氧基矽烷、氰醇矽烷醚等矽烷偶合劑,或三乙醇胺鈦酸酯、乙醯基丙酮酸鈦、乙基乙醯基乙酸鈦、乳酸鈦、乳酸鈦銨鹽、四硬脂基鈦酸酯、異丙基三異丙苯基苯基鈦酸酯、異丙基三(N-胺基乙基-胺基乙基)鈦酸酯、二異丙苯基苯基氧基乙酸酯鈦酸酯、異丙基三辛醇鈦酸酯、異丙基二甲基丙烯酸基異硬脂醯基鈦酸酯、乳酸鈦乙酯、辛二醇鈦酸酯、異丙基三異硬脂醯基鈦酸酯、三異硬脂基異丙基鈦酸酯、異丙基三-十二烷基苯磺醯基鈦酸酯、肆(2-乙基己基)鈦酸酯、丁基鈦酸酯二聚物、異丙基異硬脂醯基二丙烯酸基鈦酸酯、異丙基三(二辛基磷酸酯)鈦酸酯、異丙基參(二辛基焦磷酸酯)鈦酸酯、四異丙基雙(二辛基亞磷酸酯)鈦酸酯、四辛基雙(二-十三烷基亞磷酸酯)鈦酸酯、肆(2,2-二烯丙氧基甲基-1-丁基)雙(二-十三烷基)亞磷酸酯鈦酸酯、雙(二辛基焦磷酸酯)氧基乙酸酯鈦酸酯、雙(二辛基焦磷酸酯)伸乙基鈦酸酯、四-異丙基鈦酸酯、四正丁基鈦酸酯、二異硬脂醯基伸乙基鈦酸酯等鈦系偶合劑。該
等偶合劑可使用一種或適當組合兩種以上使用。至於偶合劑較好為鈦系偶合劑或矽烷偶合劑。該種偶合劑亦可藉由引起電池電極表面或隔離膜表面之相互作用而提高密著力,但亦可藉由以該等偶合劑被覆無機粒子表面,以偶合劑分子造成之排斥效果而在無機粒子間產生間隙,於其間傳導離子藉而提高離子傳導性。
同樣的效果亦可調配樹枝狀聚合物而獲得。離子傳導性之提高較好導入具有與介電率高之氰基或離子之相互作用強之聚氧伸乙基等構造。對於等電點之pH為7以上之無機粒子可更好地應用鈦系之偶合劑,對於等電點之pH未達7之無機粒子則可更好地應用矽烷偶合劑。本發明之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物,相對於兩種以上之無機物粒子100重量份,較好含有1~10000重量份之具有活性氫基之無機粒子,更好為5~5000重量份,最好為10~1000重量份。該等無機粒子可使用兩種以上,其中,組合等電點之pH差異較大者容易引起酸鹼基相互作用,另一方面以使活性氫增多之方式調配者將提高多餘之活性氫活性故較佳。其中,較好為等電點之pH較小之二氧化矽與等電點之pH較大之γ-氧化鋁、α-氧化鋁、氧化鋇、氫氧化鐵、氫氧化錳、氫氧化鎂之組合,尤其二氧化矽與α-氧化鋁或二氧化矽與氫氧化鎂之組合為良好,於Li離子電池時,二氧化矽之添加量相對於等電點之pH較大之無機粒子較好在0.1~100重量%之範圍,更好在1~10重量%之範圍。
本發明之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物中,可以無機物被覆前述有機物粒子之至少一種。藉由設計成有機物粒子於熱熔融加熱時無機物之被覆層破裂而使有機物粒子熱熔著,可防止固化形成前有機物粒子彼此熱熔著,可提高保護劑組成物之安定性。又,偏向存在於有機物粒子間之無機成分表面之活性氫基藉由成為離子傳導時之相對離子,亦可效率良好地提高離子傳導性。藉由以無機物被覆有機物粒子之表面,亦可使有機物粒子不損及固化前之熱熔著流動性等。
該種無機物可例示為氧化鋁、二氧化矽、氧化鋯、氧化鋇、氧化鎂、氧化鈦、氧化鐵等金屬氧化物,膠體二氧化矽或氧化鈦溶膠、氧化鋁溶膠等溶膠,莫來石等複合氧化物、氫氧化鋁、氫氧化鎂、氫氧化鐵等氫氧化物。該等無機物可加熱至不使溶膠進行凝膠反應或不使有機物粒子彼此熔著之程度而熔著於有機物粒子之表面。又,無機物被覆前,表面經鉻酸鹽處理或電漿處理、添加PVA或羧基甲基纖維素、澱粉等水溶性高分子及該等前述之聚羧酸,以經酯交聯之調配物進行表面處理,可提高密著性。
本發明之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物可含有蕊殼型發泡劑。該種發泡劑可使用日本FILLITE股份有限
公司製之商品名:EXPANCEL等。殼由於可為有機物故對電解液缺乏長期信賴性,故亦可使用以無機物進一步被覆該蕊殼型發泡劑而成者。對於無機物之被覆可使用前述材料之方法完成。
藉由使用組合在一定溫度下軟化之殼與由藉加熱而蒸發等之體積會膨脹之材料所成之蕊而成之蕊殼型發泡劑,在電池熱暴衝時,可因發泡劑使電極間之距離擴大而斷電。藉由使殼部大幅膨脹使電極間距離擴大而可防止短路。且即使發熱結束,膨脹的殼部亦可維持其形狀,使電極間再度變窄而可防止再度短路。又,藉由以無機物被覆可減低充放電時電分解之影響,進而亦可藉由使無機物表面之活性氫基成為離子傳導之相對離子而效率良好地提高離子傳導性。
本發明之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物可以不影響前述有機物粒子之熱熔著程度之量,含有液狀黏結劑。尤其,藉由使用能量線硬化型黏結劑,可以前述有機物粒子以彼此之位置關係固定之狀態熔著。據此,可以例如磁場等使前述有機物粒子以概略配向之狀態固定且熱熔著,藉此形成離子傳導性或對機械強度有異向性之電池電極保護層。
至於液狀黏結劑可使用各種習知之液狀黏結劑。該等可使用液狀預聚物與硬化劑或熱及光或電子束等之能量線
起始劑之混合物,或使固態高分子物質溶解於溶劑中而成者,或藉由溶凝膠反應成為固態無機物者等。
(液狀預聚物與硬化劑或起始劑之混合物)
液狀預聚物與熱及光或電子束等之能量線起始劑之混合物可例示為光自由基起始劑或熱自由基起始劑與具有丙烯酸基、甲基丙烯酸基、烯丙基、乙烯基、馬來醯亞胺基等化合物之組合,光(熱)陽離子起始劑與具有環氧基、氧雜環丁烷環等之環氧乙烷環、乙烯基醚、環狀乙縮醛等之化合物之組合。
至於光自由基起始劑可例示為4-苯氧基二氯苯乙酮、4-第三丁基二氯苯乙酮、4-第三丁基三氯苯乙酮、二乙氧基苯乙酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、1-(4-異丙基苯乙基)-2-羥基-2-甲基丙烷-1-酮、1-(4-十二烷基苯基)-2-羥基-2-甲基丙烷-1-酮、4-(2-羥基乙氧基)-苯基(2-羥基-2-丙基)酮、1-羥基環己基苯基酮、2-甲基-1-〔4-(甲硫基)苯基〕-2-嗎啉基丙烷-1等苯乙酮系;苯偶因、苯偶因甲基醚、苯偶因乙基醚、苯偶因異丙基醚、苯偶因異丁基醚、苄基二甲基縮酮等之苯偶因系;二苯甲酮、苯甲醯基苯甲酸、苯甲醯基苯甲酸甲酯、4-苯基二苯甲酮、羥基二苯甲酮、丙烯酸化二苯甲酮、4-苯甲醯基-4’-甲基二苯基硫醚、3,3’-二甲基-4-甲氧基二苯甲酮等二苯甲酮系;噻噸酮、2-氯噻噸酮、2-甲基噻噸酮、2,4-二甲基噻噸酮、異丙基噻噸酮、2,4-二氯噻噸酮、2,4-二乙基
噻噸酮、2,4-二異丙基噻噸酮等噻噸酮系;1-苯基-1,2-丙二酮-2(O-乙氧基羰基)肟、2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基氧化膦、甲基苯基乙醛酸酯、9,10-菲醌(phenanthrenequinone)、樟腦醌(camphorquinone)、二苯并環庚酮(dibenzosuberone)、2-乙基蒽醌、4',4”-二乙基間二苯酚酞、3,3’,4,4’-四(第三丁基過氧基羰基)二苯甲酮、1-〔4-(3-巰基丙硫基)苯基〕-2-甲基-2-嗎啉-4-基-丙烷-1-酮、1-〔4-(10-巰基癸硫基)苯基〕-2-甲基-2-嗎啉-4-基-丙烷-1-酮、1-(4-{2-〔2-(2-巰基-乙氧基)乙氧基〕乙硫基}苯基)-2-甲基-2-嗎啉-4-基-丙烷-1-酮、1-〔3-(巰基丙硫基)苯基〕-2-二甲胺基-2-苄基-丙烷-1-酮、1-〔4-(3-巰基丙胺基)苯基〕-2-二甲胺基-2-苄基-丙烷-1-酮、1-〔4-(3-巰基-丙氧基)苯基〕-2-甲基-2-嗎啉-4-基-丙烷-1-酮、雙(η5-2,4-環戊二烯-1-基)雙〔2,6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)苯基〕鈦、α-烯丙基苯偶因、α-烯丙基苯偶因芳基醚、1,2-辛二酮,1-4-(苯硫基)-,2-(O-苯甲醯基肟)〕、乙酮,1-〔9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-基〕-,1-(O-乙醯基肟)、雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-苯基氧化膦、1,3-雙(對-二甲胺基亞苄基)丙酮等。對於上述光自由基起始劑中分子間拉氫型光起始劑可添加電子供與體(氫供與體)作為起始助劑,至於起始助劑可使用具有活性氫之脂肪族胺、芳香族胺。具體而言,可例示為三乙醇胺、甲基二乙醇胺、三異丙醇胺、4,4'-二甲基胺基二苯甲酮、4,4'-二乙基胺基二苯
甲酮、2-二甲胺基苯甲酸乙酯、4-二甲胺基苯甲酸乙酯等。
至於熱自由基產生劑可例示為4-疊氮苯胺鹽酸鹽、4,4’-二硫代雙(1-疊氮苯)等疊氮化物;4,4’-二乙基-1,2-二硫雜環戊烷、四甲基秋蘭姆二硫醚、四乙基秋蘭姆二硫醚等二硫醚;辛醯基過氧化物、3,5,5-三甲基己醯基過氧化物、癸醯基過氧化物、月桂醯基過氧化物、琥珀酸過氧化物、苯甲醯基過氧化物、2,4-二氯苯甲醯基過氧化物、間-甲苯基過氧化物之二醯基過氧化物;如二正丙基過氧基二碳酸酯、二異丙基過氧基二碳酸酯、二-2-乙基己基過氧基二碳酸酯、二-(2-乙氧基乙基)過氧基二碳酸酯之過氧基二碳酸酯;如第三丁基過氧基異丁酸酯、第三丁基過氧基特戊酸酯、第三丁基過氧基辛酸酯、辛基過氧基辛酸酯、第三丁基過氧基-3,5,5-三甲基己酸酯、第三丁基過氧基新十二烷酸酯、新基過氧基新十二烷酸酯、第三丁基過氧基月桂酸酯、第三丁基過氧基苯甲酸酯之過氧基酯;如二第三丁基過氧化物、第三丁基異丙苯基過氧化物、二異丙苯基過氧化物、2,5-二甲基-2,5-(第三丁基過氧基)己烷、2,5-二甲基-2,5-二(第三丁基)己烯-3之二烷基過氧化物;如2,2-雙(第三丁基過氧基)丁烷、1,1-雙(第三丁基過氧基)環己烷、1,1-雙(第三丁基過氧基)-3,3,5-三甲基環己烷、正丁基-4,4-雙(第三丁基過氧基)特戊酸酯之過氧基縮酮;如甲基乙基酮過氧化物之酮過氧化物;對-薄荷烷過氧化氫、枯烯過氧化氫、異丙苯過氧化氫等
過氧化物、2,2’-偶氮雙(4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈)、2,2'-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)、2,2'-偶氮雙(2-甲基丙腈)、2,2'-偶氮雙(2-甲基丁腈)、1,1’-偶氮雙(環己烷-1-甲腈)、1-〔(1-氰基-1-甲基乙基)偶氮〕甲醯胺、2-苯基偶氮-4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈等偶氮腈類,2,2’-偶氮雙(2-甲基-N-苯基丙脒)二鹽酸鹽、2,2’-偶氮雙〔N-(4-氯苯基)-2-甲基丙脒〕二鹽酸鹽、2,2'-偶氮雙〔N-(4-羥基苯基)-2-甲基丙脒〕二鹽酸鹽、2,2'-偶氮雙〔2-甲基-N-(4-苯基甲基)丙脒〕二鹽酸鹽、2,2'-偶氮雙〔2-甲基-N-(2-丙烯基)丙脒〕二鹽酸鹽、2,2'-偶氮雙(2-甲基丙脒)二鹽酸鹽、2,2'-偶氮雙〔N-(2-羥基乙基)-2-甲基丙脒〕二鹽酸鹽、2,2'-偶氮雙〔2-(5-甲基-2-咪唑啉-2-基)丙烷〕二鹽酸鹽、2,2’-偶氮雙{2-〔1-(2-羥基乙基)-2-咪唑啉-2-基〕丙烷}二鹽酸鹽、2,2’-偶氮雙〔2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷〕等偶氮醯胺類,2,2’-偶氮雙(2,4,4-三甲基戊烷)、2,2’-偶氮雙(2-甲基丙烷)等烷基偶氮化合物類,其他為二甲基-2,2'-偶氮雙(2-甲基丙酸酯)、2,2’-偶氮雙(4-氰基戊酸)、2,2’-偶氮雙〔2-(羥基甲基)丙酸酯〕等偶氮化合物。
對於上述熱自由基產生劑,可使用分解促進劑,至於分解促進劑可例示為N,N-二甲基硫脲、四甲基硫脲、N,N’-二乙基硫脲、N,N’-二丁基硫脲、苯甲醯基硫脲、乙醯基硫脲、伸乙基硫脲、N,N’-二伸乙基硫脲、N,N’-二苯基硫脲、N,N’-二月桂基硫脲,較好為四甲基硫脲或苯甲
醯基硫脲等硫脲衍生物;環烷酸鈷、環烷酸釩、環烷酸銅、環烷酸鐵、環烷酸錳、硬脂酸鈷、硬脂酸釩、硬脂酸銅、硬脂酸鐵、硬脂酸錳等有機金屬錯合物;以烷基或伸烷基之碳數為1~18之整數表示之1~3級烷基胺類或烷二胺類、二乙醇胺、三乙胺、二甲基苄基胺、三-二甲胺基甲基酚、三-二乙胺基甲基酚、1,8-二氮雜雙環(5,4,0)十一碳烯-7、1,8-二氮雜雙環(5,4,0)十一碳烯-7、1,5-二氮雜雙環(4,3,0)-壬烯-5、6-二丁胺基-1,8-二氮雜雙環(5,4,0)-十一碳烯-7、2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑等胺;甲基丙烯酸磷酸酯、二甲基丙烯酸磷酸酯、單烷基酸式磷酸酯、二烷基磷酸酯、三烷基磷酸酯、二烷基亞磷酸酯、三烷基亞磷酸酯等之磷酸酯化合物;N,N-二甲基-對-甲苯胺、N,N-二乙基-對-甲苯胺等甲苯胺衍生物;N,N-二甲基苯胺、N,N-二乙基苯胺等苯胺衍生物。
藉由上述光自由基起始劑或熱自由基產生劑交聯之反應性取代基,作為具有(甲基)丙烯酸基之化合物可例示為丁二醇單(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸第三丁胺基乙酯、(甲基)丙烯酸N,N-二甲基胺基乙酯、(甲基)丙烯酸N,N-二乙基胺基乙酯、(甲基)丙烯酸2-乙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸羥基丙酯、(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇400二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇單(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇單(甲基)丙烯酸酯、四
氫糠醇(甲基)丙烯酸酯、乙酸乙烯酯、(甲基)丙烯醯氧基乙基苯二甲酸酯、N-(甲基)丙烯醯氧基-N-羧基哌啶、N-(甲基)丙烯醯氧基-N,N-二羧基甲基-對-苯二胺、羥基萘氧基丙基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯醯氧基乙基磷酸苯酯、4-(甲基)丙烯醯氧基乙基偏苯三酸、(甲基)丙烯醯氧基乙基苯二甲酸酯、(甲基)丙烯醯氧基乙基磷酸酯、長鏈脂肪族(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸烯丙酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸丁氧基乙酯、丁二醇單(甲基)丙烯酸酯、丁氧基三乙二醇(甲基)丙烯酸酯、ECH改質之(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸第三丁胺基乙酯、己內酯(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸3-氯-2-羥基丙酯、(甲基)丙烯酸2-氰基乙酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸二環戊酯、脂環式改質之新戊二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸2,3-二溴丙酯、(甲基)丙烯酸二環戊烯酯、(甲基)丙烯酸二環戊烯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸N,N-二乙基胺基乙酯、(甲基)丙烯酸N,N-二甲基胺基乙酯、(甲基)丙烯酸2-乙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-(2-乙氧基乙氧基)乙酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、丙三醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、(甲基)丙烯酸十五氟癸酯、(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、己內酯改質之(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、氯化2-羥基-3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三甲基銨、(甲基)丙烯酸2-羥基丙酯、(甲基)丙烯酸異冰片酯、(甲基)丙烯酸異癸酯、(甲
基)丙烯酸異辛酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、γ-(甲基)丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙酯、甲氧基二乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基三乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基四乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇1000(甲基)丙烯酸酯、甲氧基二丙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基化環癸三烯(甲基)丙烯酸酯、嗎啉(甲基)丙烯酸酯、壬基苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸八氟戊酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸苯氧基羥基丙酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、苯氧基二乙二醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧基四乙二醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧基六乙二醇(甲基)丙烯酸酯、EO(EO=環氧乙烷)改質之苯氧基化磷酸(甲基)丙烯酸酯、苯氧基(甲基)丙烯酸酯、EO改質之磷酸(甲基)丙烯酸酯、EO改質之磷酸(甲基)丙烯酸酯、EO改質之苯二甲酸(甲基)丙烯酸酯、EO、PO(PO=環氧丙烷)改質之苯二甲酸(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇90(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇200(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇400(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇500(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇800(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇/聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸硬脂基酯、EO改質之琥珀酸(甲基)丙烯酸酯、磺酸鈉乙氧基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸四氟丙酯、四氫糠基(甲基)EO改質之雙酚A二(甲基)丙烯酸酯、丙烯酸酯、己內酯改質之四氫糠基(甲基
)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸三氟乙酯、乙酸乙烯酯、二(甲基)丙烯酸烯丙基環己酯、(甲基)丙烯酸化異氰尿酸酯、雙(丙烯醯氧基新戊二醇)己二酸酯、EO改質之雙酚A二(甲基)丙烯酸酯、EO改質之雙酚S二(甲基)丙烯酸酯、雙酚F二(甲基)丙烯酸酯、EO改質之雙酚AD二(甲基)丙烯酸酯、EO改質之雙酚AF二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸二環戊酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、ECH改質之二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇單羥基五(甲基)丙烯酸酯、倍半矽氧烷(甲基)丙烯酸酯、烷基改質之二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、己內酯改質之二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、二三羥甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙三醇(甲基)丙烯酸酯、丙三醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、甲氧基化環己基二(甲基)丙烯酸酯、辛戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、羥基特戊酸辛戊二醇二丙烯酸酯、己內酯改質之羥基特戊酸辛戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、硬脂酸改質之季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯、EO改之磷酸二(甲基)丙烯酸酯、EO改質之磷酸三(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇
200二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四溴雙酚A二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇(甲基)丙烯酸酯、三丙三醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇改質之三羥甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、EO改質之三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、參(丙烯醯氧基乙基)異氰尿酸酯、己內酯改質之參(丙烯醯氧基乙基)異氰尿酸酯、參(甲基丙烯醯氧基乙基)異氰尿酸酯、二(甲基)丙烯酸鋅、異氰酸酯基乙基丙烯酸酯、氯菌酸(chlorendic acid)二(甲基)丙烯酸酯、甲氧基醚(甲基)丙烯酸酯等。該等即使無前述之自由基起始劑亦可以電子束硬化。
至於前述光陽離子起始劑,可例示為二苯基錪六氟磷酸鹽、二苯基錪六氟銻酸鹽、二苯基錪四氟硼酸鹽、二苯基錪肆(五氟苯基)硼酸鹽、雙(十二烷基苯基)錪六氟磷酸鹽、雙(十二烷基苯基)錪六氟銻酸鹽、雙(十二烷基苯基)錪四氟硼酸鹽、雙(十二烷基苯基)錪肆(五氟苯基)硼酸鹽、4-甲基苯基-4-(1-甲基乙基)苯基錪六氟磷酸鹽、4-甲基苯基-4-(1-甲基乙基)苯基錪六氟銻酸鹽、4-甲基苯基-4-(1-甲基乙基)苯基錪四氟硼酸鹽、4-甲基苯基-4-(1-甲基乙基)苯基錪肆(五氟苯基)硼酸鹽、4-甲氧基二苯基錪六氟磷酸鹽、雙(4-甲基苯基)錪六氟磷酸鹽、雙(4-第三丁基苯基)錪六氟磷酸鹽、雙(十二烷基苯基)錪甲苯基異丙苯基錪六氟磷酸鹽、錪等錪鹽;
三烯丙烯基鋶六氟銻酸鹽等鋶鹽;三苯基嵌二萘甲基鏻鹽等鏻鹽;(η6-苯)(η5-環戊二烯基)鐵(II)六氟銻酸鹽、鄰-硝基苄基矽烷基醚與乙醯基丙酮酸鋁之組合等。光陽離子起始劑中可添加增感劑,至於該增感劑可例示為9,10-丁氧基蒽、吖啶橙(acridine orange)、吖啶黃、苯并黃素(benzoflavin)、硫代磺素(Setoflavine)T、芘、嵌二萘、蒽、吩噻嗪、1,2-苯并蒽、暈苯、噻噸酮、茀酮、二苯甲酮、蒽醌等。至於使具有環氧基、氰基丙烯酸酯基等之化合物聚合之光陰離子起始劑可例示為於鄰-硝基苄基醇化合物使二官能基以上之異氰酸酯封端而成之2-硝基苄基胺基甲酸酯化合物、喹啉疊氮磺酸酯化合物與N-烷基氮丙啶化合物之組合等。
作為以光陽離子、光陰離子起始劑交聯之反應性取代基,作為具有環氧基之化合物可例示為(3’,4’-環氧基環己烷)甲基3,4-環氧基環己烷羧酸酯、4-乙烯基環己烯氧化物、1-甲基-4-(2-甲基環氧乙基)-7-氧雜雙環〔4.1.0〕庚烷、環氧化丁烷四羧酸肆-(3-環己烯基甲基)修飾之ε-己內酯、環氧化之聚丁二烯、2,2-雙(羥基甲基)-1-丁醇之1,2-環氧基-4-(2-環氧乙基)環己烷加成物、2,2-雙(羥基甲基)-1-丁醇之1,2-環氧基-4-(2-環氧乙基)環己烷加成物、3,4-環氧基環己烯基甲基-3’,4’-環氧基環己烯基羧酸酯、甲基丙烯酸3,4-環氧基環己基甲基酯、α-烯烴環氧化物、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物之環氧化物、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物之環氧化物、雙酚A型環氧樹脂
、雙酚AD型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、雙酚AF型環氧樹脂、酚酚醛清漆型環氧樹脂、甲酚酚醛清漆型環氧樹脂、α-萘酚酚醛清漆型環氧樹脂、雙酚A酚醛清漆型環氧樹脂、四溴雙酚A型環氧樹脂、四縮水甘油基二胺基二苯基甲烷、二羥基萘.二縮水甘油醚、聯苯型環氧樹脂、倍半矽氧烷型環氧樹脂、異戊二烯型環氧樹脂、降冰片烷骨架、雙酚S型環氧樹脂、氫化雙酚A型環氧樹脂、環氧丙烷加成之雙酚A型環氧樹脂、間苯二甲酚型環氧樹脂、環氧改質之聚矽氧、環氧改質之倍半矽氧烷等。作為反應性取代基,具有環硫化物之化合物可使用上述環氧樹脂之氧原子取代成硫原子者。作為反應性取代基,至於具有氧雜環丁烷環之化合物可例示為3-乙基-3-羥基甲基氧雜環丁烷、3-(甲基)烯丙氧基甲基-3-乙基氧雜環丁烷、(3-乙基-3-氧雜環丁烷甲氧基)甲基苯、4-氟-〔1-(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲氧基)甲基〕苯、4-甲氧基-〔1-(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲氧基)甲基〕苯、〔1-(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲氧基)乙基〕苯基醚、異丁氧基甲基(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、異冰片氧基乙基(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、異冰片基(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、2-乙基己基(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、乙基二乙二醇(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、二環戊二烯(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、二環戊烯氧基乙基(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、二環戊烯基(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、四氫糠基(3-乙
基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、四溴苯基(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、2-四溴苯氧基乙基(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、三溴苯基(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、2-三溴苯氧基乙基(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、2-羥基乙基(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、2-羥基丙基(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、丁氧基乙基(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、五氯苯基(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、五溴苯基(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、冰片基(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、3,7-雙(3-氧雜環丁烷基)-5-氧雜壬烷、3,3’-(1,3-(2-甲烯基(methylenyl))丙烷二基雙(氧基亞甲基))雙-(3-乙基氧雜環丁烷)、1,4-雙〔(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲氧基)甲基〕苯、1,2-雙〔(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲氧基)甲基〕乙烷、1,3-雙〔(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲氧基)甲基〕丙烷、乙二醇雙(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、二環戊烯基雙(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、三乙二醇雙(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、四乙二醇雙(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、三環癸烷二基二亞甲基(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、三羥甲基丙烷參(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、1,4-雙(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)丁烷、1,6-雙(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲氧基)己烷、季戊四醇參(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、季戊四醇肆(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、聚乙二醇雙(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、二季戊
四醇陸(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、二季戊四醇伍(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、二季戊四醇肆(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、己內酯改質之二季戊四醇陸(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、己內酯改質之二季戊四醇伍(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、二-三羥甲基丙烷肆(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、環氧乙烷(EO)改質之雙酚A雙(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、環氧丙烷(PO)改質之雙酚A雙(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、EO改質之氫化雙酚A雙(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、PO改質之氫化雙酚A雙(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、EO改質之雙酚F(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲基)醚、氧雜環丁烷基倍半矽氧烷等。至於反應性取代基,作為具有螺原碳酸酯之化合物可例示為螺二醇二烯丙醚、雙環原酯等。至於反應性取代基,作為具有環硫化物之化合物,可例示為環硫乙烷、環硫丙烷、1-丁烯硫化物、2-丁烯硫化物、環硫異丁烷、1-戊烯硫化物、2-戊烯硫化物、1-己烯硫化物、1-辛烯硫化物、1-十二碳烯硫化物、環戊烯硫化物、環己烯硫化物、苯乙烯硫化物、乙烯基環己烯硫化物、3-苯基環硫丙烷、3,3,3-三氟環硫丙烷、3-萘基環硫丙烷、3-苯氧基環硫丙烷、3-萘氧基環硫丙烷、丁二烯單硫化物、3-三甲基矽烷基氧基環硫丙烷等。至於反應性取代基,作為具有乙烯基醚之化合物可例示為正丙基乙烯基醚、異丙基乙烯基醚、正丁基乙烯基醚、異丁基乙烯基醚、2-乙基己基乙烯基醚、十八烷基
乙烯基醚、環己基乙烯基醚、烯丙基乙烯基醚、羥基乙基乙烯基醚、羥基丁基乙烯基醚、9-羥基壬基乙烯基醚、4-羥基環己基乙烯基醚、環己烷二甲醇單乙烯基醚、三乙二醇單乙烯基醚、三乙二醇二乙烯基醚、1,4-丁二醇二乙烯基醚、壬二醇二乙烯基醚、環己二醇二乙烯基醚、環己烷二甲醇二乙烯基醚、三乙二醇二乙烯基醚、三甲基丙烷三乙烯基醚、季戊四醇四乙烯基醚等。
該等光起始劑或熱起始劑亦可組合兩種以上使用。該等光起始劑或熱起始劑,相對於預聚物100重量份,較好添加0.01~50重量份,更好為0.1~20重量份,又更好為1~10重量份。
將前述固態高分子物質溶解於溶劑中之液狀黏結劑可例示將前述高分子溶解於溶劑中者,可以溶解於水中之狀態下使用完全皂化之聚乙烯醇(Kuraray股份有限公司製;Kuraray Poval PVA-124,JAPAN VAM & POVAL股份有限公司製;JC-25等)、部分皂化之聚乙烯醇(Kuraray股份有限公司製;Kuraray Poval PVA-235,JAPAN VAM & POVAL股份有限公司;JP-33等)、改質之聚乙烯醇(Kuraray股份有限公司製;Kuraray K Polymer KL-118,Kuraray C Polymer CM-318,Kuraray R Polymer R-1130,Kuraray M Polymer LM-10HD,JAPAN VAM & POVAL股份有限公司製;D Polymer DF-20,陰離子改質之PVA
AF-17、羧基甲基纖維素(Daicel工業股份有限公司製;H-CMC、DN-100L、1120、2200,日本製紙化學股份有限公司製;MAC200HC等)、羥基乙基纖維素(Daicel工業股份有限公司製;SP-400等)、聚丙烯醯胺(MT Aqua Polymer股份有限公司製;Accofloc A-102)、聚氧乙烯(明成化學工業股份有限公司製造;ALKOX E-30)、環氧樹脂(Nagasechemtex股份有限公司製;EX-614,Japan ChemTech股份有限公司製;EPICOTE 5003-W55等)、聚伸乙亞胺(日本觸媒股份有限公司製;EPOMIN P-1000)、聚丙烯酸酯(MT Aqua Polymer股份有限公司製;Accofloc C-502等)、糖類及其衍生物(和光純藥工業股份有限公司,甲聚糖5,日澱化學股份有限公司製;酯化澱粉乳華,Glyco股份有限公司製;曇狀糊精)、聚苯乙烯磺酸(TOSOH有機化學股份有限公司製;BOLINAS PS-100等)等水溶性高分子,且可使用以使改質之聚乙烯醇(信越化學工業股份有限公司製造;氰基樹脂CR-V)、改質之普魯蘭糖(信越化學工業股份有限公司製;氰基樹脂CR-S)、聚偏氟化乙烯(KUREHA股份有限公司製;KUREHA KF Polymer#1120)等高分子溶解於N-甲基吡咯烷酮中之狀態。該等液狀黏結劑可藉由加熱及/或減壓去除溶劑而固化。
以溶凝膠反應獲得固態無機物之液狀黏結劑可例示為
三乙氧基矽烷、三甲氧基矽烷、異丙氧化鋁、四異丙氧化鈦、四正丁氧化鈦、丁氧化鈦二聚物、四-2-乙基己氧化鈦、二異丙氧基鈦雙(乙醯基丙酮酸)、四乙醯基丙酮酸鈦、二辛氧基鈦雙(辛二醇酸)、二異丙氧基鈦雙(乙基乙醯基乙酸)、二異丙氧基鈦雙(三乙醇胺化物)、乳酸鈦、聚羥基硬脂酸鈦、四正丙氧化鋯、四正丁氧化鋯、四乙醯基丙酮酸鋯、三丁氧基單乙醯基丙酮酸鋯、單丁氧基乙醯基丙酮酸鋯雙(乙基乙醯基乙酸酯)、二丁氧基鋯雙(乙基乙醯基乙酸酯)、四乙醯基丙酮酸鋯、三丁氧基單硬脂酸鋯等。另外,該等可添加溶凝膠反應觸媒,使無機成分經水解聚縮合之如鹽酸之酸;如氫氧化鈉之鹼;胺;或者二丁基錫二乙酸鹽、二丁基錫二辛酸鹽、二丁基錫二月桂酸鹽、二丁基錫二馬來酸鹽、二辛基錫二月桂酸鹽、二辛基錫二馬來酸鹽、辛酸錫等有機錫化合物;異丙基三異硬脂醯基鈦酸酯、異丙基參(二辛基焦磷酸酯)鈦酸酯、雙(二辛基焦磷酸酯)氧基乙酸酯鈦酸酯、四烷基鈦酸酯等有機鈦酸酯化合物;四丁基鋯酸酯、肆(乙醯基丙酮酸)鋯、四異丁基鋯、丁氧基參(乙醯基丙酮酸)鋯、環烷酸鋯等有機鋯化合物;參(乙基乙醯基乙酸)鋁、參(乙醯基丙酮酸)鋁等有機鋁化合物;環烷酸鋅、環烷酸鈷、辛酸鈷等有機金屬觸媒等。該等中,市售品可具體列舉為二丁基錫化合物(三共有機化學(股)製之SCAT-24)。該等化合物可使用一種或適當組合兩種以上使用。該等溶凝膠反應以外,作為獲得固態無機物之液狀黏結劑,可例
示水玻璃,且可使用JIS規格表K1408之1號水玻璃、2號水玻璃、3號水玻璃、或偏矽酸鈉1種、偏矽酸鈉2種、1號矽酸鉀、2號矽酸鉀、矽酸鋰等。
液狀黏結劑有必要為不妨礙有機物粒子彼此熱熔著之範圍之添加量,相對於前述有機物粒子,較好為50重量%以下,更好為30重量%以下,最好為20重量%以下。
本發明之電池電極保護劑組成物可調配成為各種離子源之鹽。據此,可提高離子傳導性。亦可添加所使用之電池之電解質,在鋰離子電池之情況下可例示為氫氧化鋰、矽酸鋰、六氟化磷酸鋰、四氟化硼酸鋰、過氯酸鋰、雙(三氟甲烷磺醯基)醯亞胺鋰、雙(五氟乙烷磺醯基)醯亞胺鋰、三氟甲烷磺酸鋰等,在鈉離子電池之情況下可例示為氫氧化鈉、過氯酸鈉等,在鈣離子電池之情況下可例示為氫氧化鈣、過氯酸鈣等,在鎂離子電池之情況下可例示為過氯酸鎂,在電雙層電容器之情況下可例示為四氟化硼酸四乙基銨、三乙基甲基銨雙(三氟甲烷磺醯基)醯亞胺、四乙基銨雙(三氟甲烷磺醯基)醯亞胺等。本發明之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物,相對於有機物粒子及黏結劑100重量份,較好含0.1~300重量份之鹽,更好含0.5~200重量份,最好為1~100重量份。上述鹽可以粉體添加,成為多孔質添加,亦可溶解於調配成分中使用。
本發明之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物可含有具有離子性之液體。具有離子性之液體可為使前述鹽溶解於溶劑中之溶液或離子性液體。至於使鹽溶解於溶劑中之溶液,在溶劑為水之情況,可例示為氯化鈉、氯化鉀、氯化鋰等,溶劑為碳酸二甲酯等有機物時可例示為六氟化磷酸鋰、硼氟化四乙基銨等。
至於離子性液體之例可例示1,3-二甲基咪唑鎓甲基硫酸鹽、1-乙基-3-甲基咪唑鎓雙(五氟乙基磺醯基)醯亞胺、1-乙基-3-甲基咪唑鎓溴化物等咪唑鎓鹽衍生物;3-甲基-1-丙基吡啶鎓雙(三氟甲基磺醯基)醯亞胺、1-丁基-3-甲基吡啶鎓雙(三氟甲基磺醯基)醯亞胺等吡啶鎓鹽衍生物;四丁基銨十七氟辛烷磺酸鹽、四苯基銨甲烷磺酸鹽等烷基銨衍生物;四丁基鏻甲烷磺酸鹽等鏻鹽衍生物;聚烷二醇與過氯酸鋰等之複合物等複合化導電性賦予劑等。
本發明之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物,相對於有機物粒子100重量份,較好含有0.01~1000重量份之具有離子性之液體,更好含有0.1~100重量份,最好含有0.5~50重量份。
本發明之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物可進而含有偶合劑,且可使用先前例示之偶合劑。
本發明之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物,相對
於有機物粒子100重量份,較好含有0.01~100重量份之偶合劑,最好含有0.01~5重量份。
本發明之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物可含有各種溶劑以調整流動性。溶劑可以不使前述熔著之有機物粒子全部溶解之種類及添加量下使用,且可觀察與實際使用之有機物粒子混合之溶解狀態而調整選擇之添加量。此時,由於溶解於溶劑中之成分係作為液狀黏結劑發揮作用,故溶解量過多時會妨礙有機物粒子彼此之熔著,因而溶解於溶劑中之有機物粒子之量較好為有機物粒子之50%以下,更好為20%以下。溶劑可經加熱乾燥、真空乾燥、凍結乾燥,或組合該等之乾燥。又,電池中使用之電解液溶劑事先添加時亦可協助電解質之含浸。至於溶劑可使用烴(丙烷、正丁烷、正戊烷、異己烷、環己烷、正辛烷、異辛烷、苯、甲苯、二甲苯、乙基苯、戊基苯、萜烯油、蒎烯(pinene)等),鹵系烴(甲基氯、氯仿、四氯化碳、二氯乙烷、甲基溴、乙基溴、氯苯、氯溴甲烷、溴苯、氟二氯甲烷、二氯二氟甲烷、二氟氯乙烷等)、醇(甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正戊醇、異戊醇、正己醇、正庚醇、2-辛醇、正十二烷醇、壬醇、環己醇、糖醇等)、醚、乙縮醛(乙基醚、二氯乙基醚、異丙基醚、正丁基醚、二異戊基醚、甲基苯基醚、乙基苄基醚、呋喃、糠醛(furfural)、2-甲基呋喃、桉油酚(cineol)、甲縮醛(
methylal))、酮(丙酮、甲基乙基酮、甲基正丙基酮、甲基正戊基酮、二異丁基酮、佛爾酮、異氟爾酮、環己酮、苯乙酮等)、酯(甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸正戊酯、乙酸甲基環己酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、丁酸丙酯、硬脂酸丁酯等、碳酸伸丙酯、碳酸二乙酯、碳酸伸乙酯、碳酸伸乙烯酯等)、多元醇與其衍生物(乙二醇、乙二醇單甲基醚、乙二醇單甲基醚乙酸酯、乙二醇單乙基醚、甲氧基甲氧基乙醇、乙二醇單乙酸酯、二乙二醇、二乙二醇單甲基醚、丙二醇、丙二醇單乙基醚等)、脂肪酸及酚(甲酸、乙酸、乙酸酐、丙酸、丙酸酐、丁酸、異戊酸、酚、甲酚、鄰-甲酚、苯二甲酚等)、氮化合物(硝基甲烷、硝基乙烷、1-硝基丙烷、硝基苯、單甲基胺、二甲基胺、三甲基胺、單乙基胺、二戊基胺、苯胺、單甲基苯胺、鄰-甲苯胺、鄰-氯苯胺、二氯己基胺、二環己基胺、單乙醇胺、甲醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、乙醯胺、乙腈、吡啶、α-甲基吡啶、2,4-二甲基吡啶、喹啉、嗎啉等)、硫、磷、其他化合物(二硫化碳、二甲基亞碸、4,4-二乙基-1,2-二硫雜環戊烷、二甲基硫醚、二甲基二硫醚、甲硫醇、丙烷磺內酯、磷酸三乙酯、磷酸三苯酯、碳酸二乙酯、碳酸伸乙酯、硼酸戊酯等)、無機溶劑(液體氨、聚矽氧油等)、水等液體。
本發明之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物可以任意比率添加溶劑以調製符合塗佈裝置之黏度,就塗佈性之
觀點而言,較好為1~10000mPa.s之黏度,更好為10~5000 mPa.s之黏度,最好為100~3000mPa.s之黏度。
本發明之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物另可視需要適當選擇而含有安定劑。該安定劑具體而言可列舉為以2,6-二第三丁基酚、2,4-二第三丁基酚、2,6-二第三丁基-4-乙基酚、2,4-雙-(正辛硫基)-6-(4-羥基-3,5-二第三丁基苯胺基)-1,3,5-三嗪等例示之酚系抗氧化劑,以烷基二苯基胺、N,N’-二苯基-對-苯二胺、6-乙氧基-2,2,4-三甲基-1,2-二氫喹啉、N-苯基-N’-異丙基-對-苯二胺等例示之芳香族胺系抗氧化劑,以二月桂基-3,3’-硫代二丙酸酯、二-十三烷基-3,3’-硫代二丙酸酯、雙〔2-甲基-4-{3-正丁硫基丙醯氧基}-5-第三丁基-苯基〕硫醚、2-巰基-5-甲基-苯并咪唑等例示之硫醚系過氧化氫分解劑,以參(異癸基)磷酸酯、苯基二異辛基磷酸酯、二苯基異辛基磷酸酯、二(壬基苯基)季戊四醇二磷酸酯、3,5-二第三丁基-4-羥基-苄基磷酸二乙酯、雙(4-第三丁基苯基)磷酸鈉等例示之磷系過氧化氫分解劑,以水楊酸苯酯、4-第三辛基苯基水楊酸酯等例示之水楊酸酯系光安定劑,以2,4-二羥基二苯甲酮、2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮-5-磺酸等例示之二苯甲酮系光安定劑,以2-(2’-羥基-5’-甲基苯基)苯并三唑、2,2'-亞甲基雙〔4-(1,1,3,3-四甲基丁基)-6-(2N-
苯并三唑-2-基)酚〕等例示之苯并三唑系光安定劑,苯基-4-哌啶基碳酸酯、癸二酸雙-〔2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基〕酯等例示之受阻胺系光安定劑,以〔2,2’-硫基-雙(4-第三辛基酚酸酯)〕-2-乙基己基胺-鎳-(II)例示之Ni系光安定劑,氰基丙烯酸酯系光安定劑、草酸替苯胺系光安定劑、富勒烯、氫化富勒烯、氫氧化富勒烯等。該等安定劑可使用一種或適當組合兩種以上使用。
本發明之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物相對於有機物粒子100重量份,較好含有0.01~10重量份,更好含有0.05~5重量份,最好含有0.1~1重量份之安定劑。
本發明之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物可進而含有界面活性劑。藉此,可調節該組成物之潤濕性或消泡性。添加離子性界面活性劑亦可用於提高離子傳導性。
至於界面活性劑,作為陰離子界面活性劑列舉為石鹼、月桂基硫酸鹽、聚氧伸乙基烷基醚硫酸鹽、烷基苯磺酸鹽、聚氧伸乙基烷基醚磷酸、聚氧伸乙基烷基苯基醚磷酸、N-醯基胺基酸鹽、α-烯烴磺酸鹽、烷基硫酸酯鹽、烷基苯基醚硫酸酯鹽、甲基牛磺酸鹽、三氟甲烷磺酸鹽、五氟乙烷磺酸鹽、七氟丙烷磺酸鹽、九氟丁烷磺酸鹽等,至於相對離子可使用鈉離子或鋰離子等。鋰離子電池中更好為鋰離子類型,鈉離子電池中又更好為鈉離子類。
兩性界面活性劑列舉為鹽酸烷基二胺基乙基甘胺酸、
2-烷基-N-羧基甲基-N-羥基乙基咪唑鎓甜菜鹼、月桂基二甲基胺基乙酸甜菜鹼、椰子油脂肪酸醯胺丙基甜菜鹼、脂肪酸烷酯甜菜鹼、磺基甜菜鹼、醯胺氧化物(amioxide)等,非離子(nonion)型界面活性劑列舉為聚乙二醇之烷酯型化合物、三乙二醇單丁基醚等之烷基醚型化合物、聚氧山梨糖醇酐酯等酯型化合物、烷基酚型化合物、氟型化合物、聚矽氧型化合物等。
該等界面活性劑可使一種,或適當組合兩種以上使用。
本發明之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物,相對於有機物粒子100重量份,較好含有0.01~50重量份之界面活性劑,更好含有0.1~20重量份,最好含有1~10重量份。
本發明之電池電池或隔離膜表面保護劑組成物可藉由混合上述成分並攪拌而製作,且可以具有流動性之粉體混合物或溶液或懸浮液等獲得。攪拌可適當選擇葉片式混練機、行星式混練機、混合式混練機、捏合機、乳化用均質機、超音波均質機等各種攪拌裝置進行。另外,亦可視需要邊加熱或冷卻邊攪拌。
本發明之電池電極或隔離膜表面保護方法之特徵為在
電池電極或隔離膜表面上形成至少一層以上之上述電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之層,且以熱熔融使前述組成物層固化形成而使同種類之有機物粒子彼此相互熱熔著成為連續相。該等層亦可由熔點高之層向熔點低之層依序層合而形成。
本發明之電池電極或隔離膜表面保護方法可使用磁場及/或電場,以使調配之材料配向之狀態固化。藉此,可形成離子傳導性或機械強度及耐熱性具有異向性之保護膜。前述高分子材料之情況下,可藉由延伸而對磁化率及/或介電率賦與異向性,故可利用磁場及/或電場予以配向。又,亦可使用纖維素等具有異向性之纖維。使該高分子延伸而製作之纖絲或纖維粉碎而成之粒子,可藉由使長軸方向以垂直於電極面立起之方式配向而提高離子傳導性。關於有機物結晶,可以磁場及/或電場使具有結晶磁性及/或介電率異向性者配向,可發揮如前述之效果。磁場及/或電場可為靜磁場及/或電場,亦可為如旋轉磁場及/或電場之隨時間變動之磁場及/或電場,亦可同時施加磁場與電場。
本發明之電池電池或隔離膜表面保護方法中,對電池電極或隔離膜形成保護劑組成物之塗佈層,在以具有流動
性之粉體使用時,可使用靜電粉體塗裝法,於添加溶劑之類型時,可利用凹版塗佈器或狹長模嘴塗佈器、噴霧塗佈器、浸漬塗佈器等。塗層之厚度較好在0.01~100μm之範圍,就電特性及密著性之觀點而言,更好在0.05~50μm之範圍。塗層太薄時對於電子電導之絕緣性變差,短路之危險性增加。相反地太厚時電阻隨著厚度成比例提高,故而電阻相對於離子傳導變高,使電池之充放電特性下降。
本發明之電池電極或隔離膜表面保護方法中,可使用中空框作成之膜形成保護劑組成物之塗佈層。由保護劑組成物以中空框形成離子傳導性之膜,接著使該膜密著於電池電極表面或隔離膜表面,而使膜厚均一性高於以往之保護層,即使薄薄的形成仍可形成針孔之產生少之保護膜。以使用中空框製作肥皂泡時之要領製作薄膜,可在電池電極或隔離膜表面上形成極薄且沒有針孔等缺陷之保護層;由於膜以表面張力支撐故不會產生針孔;由於膜為奈米等級且均一故不會因電極或隔離膜之凹凸而在保護膜上出現較厚部分或較薄部分,有助於電極反應之均一化及伴隨著有助於電池之長壽命化;且,由於可簡便地製作具有數十至數百nm膜厚之膜,故亦可隨著離子透過而降低電阻,對電極或隔離膜之表面形狀之服貼性亦良好。如此薄薄的形成,由於係暫時成膜後即轉印,故對於朝電極表面鼓出
之部分之被覆性亦高,而無因電極表面鼓出所致之保護膜缺陷。亦可一邊連續的形成膜一邊轉印於電極或隔離膜上,由於中空框以外並未接觸電極或隔離膜故亦可減低對於表面之物理性損傷;製作之膜經乾燥後貼合於電極或隔離膜上,可經熱熔著而以溶劑稍溶解進行乾燥密著。又,亦可藉由以半乾狀態轉印於電極或隔離膜上,而直接乾燥、熱熔著;有可以簡便之製程提供離子傳導性高、電極或隔離膜表面之電化學反應均一且電池特性難以劣化之電池之優點。膜亦可貼附於乾燥後之電極及/或隔離膜上經熱熔著,亦可以未乾燥狀態貼附並乾燥、熱熔著。該等電池電極或隔離膜表面保護膜,雖以其一部分至少密著於電極表面及/或隔離膜表面之狀態使用,但進而亦可為其一部分侵入到電極內部及/或隔離膜內部。
本發明之電池電極或隔離膜表面保護方法可以熱熔融固化形成而使同種之有機物粒子彼此相互熔著成為連續相。藉由固化形成之熱熔著可在使有機物粒子完全熔融之溫度下予以熱熔著並固化,亦可僅使有機物粒子之表面熱熔解而以熔著且以相互密著之狀態冷卻,使粒子彼此以點密著且空出間隙之狀態固化。依據前者之熱熔著固化,成為連續相之部分較多,離子傳導性或機械強度及耐熱性較高。依據後者之熱熔著固化,成為連續相之部分較少,通過熔著之有機物粒子之離子傳導性或機械強度及耐熱性差,
但藉由使電解液含浸於粒子間之間隙間,可提高離子傳導性。且,後者由於成為無規空開間隙之構造,故在產生樹枝狀晶之情況下,藉由阻礙其直線的成長亦可提高防止短路之效果。熱熔融時之加熱熔著方法可使用熱風或加熱板、烘箱、紅外線、超音波熔著等各種習知之方法,亦可在加熱時以壓製而提高保護劑層之密度。且,冷卻除了自然冷卻以外,亦可使用冷卻氣體、壓向放熱板等各種習知之方法。
本發明之電池電極或隔粒膜表面保護方法可在熱熔著時使前述有機物粒子之至少一種交聯,藉此可成為機械強度及耐熱性高之相。前述交聯亦可在熱熔著時結束,亦可隨其後之經過時間一起交聯,或者,亦可在熱熔著後重新加熱並交聯,亦可使用能量線交聯。藉由交聯,亦可防止隨後加熱時之再熔融而使相分離構造崩解。
本發明為以上述之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物保護、或以上述之電池電極或隔離膜表面保護方法製造之電池電極及/或隔離膜。
以本發明之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物保護之電池電極或隔離膜可藉由將調配上述各成分之組成物塗佈於電池電極或隔離膜上,以熱熔融固化而製造。至於電
池電極可例示為各種電池或電雙層型電容器之正極及/或負極,且可於該等之至少一面上塗佈或含浸電池電極或隔離膜表面保護劑組成物。至於隔離膜可例示為聚丙烯或聚乙烯製之多孔質材料或纖維素製之聚丙烯、聚乙烯製之不織布等,可塗佈並含浸於該等之兩面或一面上。本發明之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物可以密著於對向之隔離膜或電極上之狀態使用,亦可於電池組裝後藉由進行熱壓製使該等熱熔著。
本發明係關於包含以上述電池電極或隔離膜表面保護劑組成物保護之電池電極及/或隔離板之電池。電池之製造可以習知方法進行。且,電池係將電解液含浸於表面保護劑組成物中而賦予離子傳導性,亦可以表面保護劑組成物本身具有離子傳導性之固體電解質膜組裝於電池中。
以下使用實施例具體的說明本發明,但本發明並不限於該等。添加量之表示若無指明時為重量份。
以熱熔融固化形成時,相互熔著之兩種以上之有機物粒子於同種類經熱熔著成為連續相,於異種類則未熱熔著未成為連續相,且可以下述方法確認大致之相分離。
經乾式或濕式粉碎或者溶解於溶劑中並經噴霧乾燥等獲得之各種有機物粒子以200網目及300網目過篩,製作一定之大小一致之有機物粒子。由該等有機物粒子作成試驗組成物。
於鋁板上,以成為厚度1mm,20mm之圓盤狀之方式塗佈所製作之試驗組成物。將塗佈組成物連同鋁板放置在加熱至使軟化點或熔點最高之有機物粒子熱熔著之溫度+20℃之加熱板上,加熱一分鐘後自加熱板移出且自然冷卻。
以光學顯微鏡確認有機物粒子彼此之熔著樣態,於同種類之有機物粒子彼此熱熔著,但異種類之有機物粒子未均一熔融而未成為單一相之情況,於實施例中記載為本發明之同種類經熔著成為連續相,異種類為大致相分離之有機物粒子之組合。
圖6為
(a)表示加熱前大致相分離之兩種有機物粒子(看似暗處之粒子=固態環氧樹脂1(DIC股份有限公司製造;EPICLON HP-7200HH,熔點=88~98℃,氫鍵性官能基價
=0.0005mol/g以下),帶白色之透明粒子=氰基乙基化普魯蘭糖(信越化學工業股份有限公司製造;氰基樹脂CR-S,軟化溫度=90~110℃,氫鍵性官能基價=0.0005mol/g以下)之混合物。
(b)表示上述粒子混合物以130℃×1分鐘加熱熔著後之大致相分離之有機物粒子(看似暗處之環氧樹脂粒子彼此,帶白色之氰基乙基化普魯蘭糖粒子彼此相互融合成為相互連續相,但環氧樹脂粒子與氰基乙基化普魯蘭糖粒子不相互溶混,且相分離)。
又,難以觀察相分離狀態時,將0.5%之若丹明紅(rhodamine red)添加於一方之有機物粒子中進行著色試驗。
針對後述之實施例及比較例製造之鋰離子蓄電池測定下述特性。
為引出初期電容,以0.01mA之定電流充電至電壓為4.2V為止,接著以4.2V之定電壓充電2小時。隨後,以0.01mA之定電流放電至電壓成為3.5V為止。重複該等三次,以第三次之放電電容設為初期電容。
使測定初期電容之電池處為4.2V之電位,以其電位為中心±15mV之電壓變化來測定1kHz之阻抗。
由初期電容求得放電率,與放電率另外測定放電電容。充電係在每次花費10小時以定電流使電壓上升至4.2V後,以4.2V之定電壓充電2小時。隨後,花費10小時以定電流放電至3.5V,以此時之放電電容設為0.1C之放電電容。接著經同樣之充電後,自以0.1C求得之放電電容後,求得以1小時放電結束之電流值放電之該時之放電電容作為1C時之放電電容。同樣的,求得3C、10C、30C時之放電電容,算出以0.1C時之放電電容作為100%時之電容維持率。
實施以1C充電至4.2V,以4.2V之定電壓充電2小時及以1C放電至3.5V之充電及放電試驗。此時,計算放電電容對於最初第一次放電成為多少%,以電容成為80%時之充電及放電次數作為壽命。
以1C充電至4.2V,且以4.2V之定電壓充電2小時成為滿充電之狀態下,進行以平均1小時10℃自25℃升溫至260℃,隨後平均一小時20℃冷卻至25℃之試驗,以前
述(內部電阻)之測定方法確認耐久試驗後之電阻。評價基準如下。
1kHz之阻抗為
◎:10MΩ以上
○:100~10MΩ
△:1~100kΩ
×:未達1kΩ
試驗法係與前述耐熱絕緣試驗相同,分解試驗後之電池並確認內部之樣態。評價基準如下。
◎:正極與負極未直接接觸並保持絕緣狀態,且電池電極保護層密著於電極及/或隔離膜上。
○:正極與負極未直接接觸並保持絕緣狀態,但發現電池電極保護層部分隆起但並未剝離
△:脫離進行,且正負極之一部份露出
×:正負極接觸且為短路狀態
實施例1為說明使用將由兩種有機物粒子所成之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈於負極上而成之電極製造鋰離子蓄電池之方法。
(電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之製造)
(熔著之有機物粒子1之製作)
以奈米噴射粉碎機(Nano Jetmizer)(AISHIN NNOTECHNOLOGY股份有限公司製;NJ-30)粉碎氰基乙基化普魯蘭糖(信越化學工業股份有限公司製;氰基樹脂CR-S,軟化溫度=90~110℃,氫鍵性官能基價=0.0005 mol/g以下),製作平均粒徑3μm之氰基乙基化普魯蘭糖粒子。
(熔著之有機物粒子2之製作)
以奈米噴射粉碎機(AISHIN NNOTECHNOLOGY股份有限公司製;NJ-30)粉碎部分皂化之聚乙烯醇(Kuraray股份有限公司製;PVA-205,氫鍵性官能基價=0.019mol/g):乙二醇=70:30之混合物(軟化溫度150~170℃),製作平均粒徑2μm之粒子。
(熔著之二種類粒子之混合)
於V型摻合機中倒入700g之上述有機粒子1、300g之有機粒子2,且攪拌至均勻,獲得具有流動性之粉體混合物作為電池電極或隔離膜表面保護劑組成物。
(正極之製造)
於加裝冷卻套筒之10L班伯里混練機中添加PVdF之15% NMP溶液(KUREHA股份有限公司製;Kureha KF Polymer #1120)540份、鈷酸鋰(日本化學工業股份有限公司製;C-5H)1150份、乙炔黑(電氣化學工業股份有限公司製;Denka Black HS-100)110份、NMP 5200份,以不使液溫超過30℃之方式邊冷卻邊攪拌至均勻。將該等以寬度180mm、厚度200μm塗佈於壓延之鋁集電體
(日本製箔股份有限公司製造;寬度300mm,厚度20μm)上,以160℃之溫風爐乾燥30秒。將其以線壓600kgf/cm輥壓。壓製後之正極活性物質層之厚度為21μm。
(負極之製造)
於加裝冷卻套筒之10L班伯里混練機中添加PVdF之15% NMP溶液(KUREHA股份有限公司製;Kureha KF Polymer #9130)540份、石墨(日本石墨股份有限公司製;GR-15)1180份、NMP 4100份,以不使液溫超過30℃之方式邊冷卻邊攪拌至均勻。將其以寬度180mm、厚度200μm塗佈於壓延之銅箔集電體(日本製箔股份有限公司製;寬度300mm,厚度20μm)上,以100℃之溫風爐乾燥2分鐘。將其以線壓400 kgf/cm輥壓。壓製後之負極活性物質層之厚度為27μm。
(塗佈電池電極或隔離表面保護劑組成物之負極之製造)
將前述粉體混合物噴霧於前述負極上進行粉體塗裝,在氮氣氛圍下以180℃×60秒加熱,製造塗佈厚度15μm之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物而成之負極。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子1與有機物粒子2相分離不成為連續相。
(鋰離子蓄電池之製造)
將正極及塗佈電池電極保護劑組成物之負極,以包含於短邊10mm之寬度於兩端未塗佈活性物質層之區域之方式,切成40mm×50mm,在金屬露出之部分,以電阻熔接,於正極接合鋁之接片,於負極接合鎳之接片。將隔離膜(CELGARD股份有限公司製;#2400)切成寬度45mm、長度120mm,且反折成三折,於其間以使成對向之方式夾入正極及負極,且以將寬度50mm長度100mm之鋁層合胞(cell)對折而成者將其予以夾持,於相當接片之部分夾入密封劑,使密封劑部分及與其直行之邊進行熱層合作成袋狀。將其置於100℃真空烘箱中真空乾燥12小時,接著在乾燥手套箱中注入六氟化磷酸鋰/EC:DEC=1:1、1M電解液(KISHIDA化學股份有限公司製;LBG-96533),經真空含浸後,吸出多餘之電解液,以真空密封劑接合密封,製造鋰離子電池。
實施例2為說明使用將由兩種有機物粒子所成之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈於負極上而成之電極製造鋰離子蓄電池之方法。
(電池電極保護劑組成物之製造)
(熔著之有機物粒子1之製作)
噴霧乾燥聚偏氟化乙烯之N-甲基吡咯烷酮15%溶液(KUREHA股份有限公司製造,Kureha KF Polymer#1120,軟化溫度=160~180℃,氫鍵性官能基價=0.0001mol/g以下
),製作平均粒徑3μm之聚偏氟化乙烯粒子。
(熔著之有機物粒子2之製作)
以實施例1之方法製作。
(熔著之二種類粒子之混合)
以實施例1之方法製作粉體混合物作為電池電極或隔離膜表面保護劑組成物。
(正極之製造)
以實施例1之方法製作。
(負極之製造)
以實施例1之方法製作。
(塗佈電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之負極之製造)
將前述粉體混合物噴霧於前述負極上進行粉體塗裝,在氮氣氛圍下以180℃×60秒加熱,製造塗佈厚度15μm之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物而成之負極。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子1與有機物粒子2相分離不成為連續相。
(鋰離子蓄電池之製造)
除使用上述二種類之粒子之混合物以外,餘以與實施例1相同之方法製作。
實施例3為說明使用將由兩種有機物粒子與溶劑所成之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈於負極上之電極製造鋰離子蓄電池之方法。
(熔著之有機物粒子1之製作)
以與實施例2相同之方法製作。
(熔著之有機物粒子2之製作)
以與實施例1相同之方法製作。
(熔著之含二種類粒子之組成物之製作)
將6000g之乙酸2-甲氧基乙氧基乙酯、700g之上述有機粒子1、300g之有機粒子2倒入10L燒杯中,以葉片式混練機攪拌至均勻為止,獲得液狀組成物作為電池電極或隔離膜表面保護劑組成物。
(正極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(負極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(塗佈電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之負極之製造)
使用塗佈器將前述液狀組成物塗佈於前述負極上,在氮氣氛圍下以180℃×60秒加熱,製造塗佈厚度15μm之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物而成之負極。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子
1與有機物粒子2相分離未成為連續相。
(鋰離子蓄電池之製造)
除使用以上述電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈之負極以外,餘以與實施例1相同之方法製作。
實施例4為說明將由三種有機物粒子及溶劑所成之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物,且三種有機物粒子中,粒子2與粒子3在加熱時反應且交聯之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈於負極上之電極製造鋰離子蓄電池之方法。
(熔著之有機物粒子1之製作)
以與實施例2相同之方法製作。
(熔著之有機物粒子2之製作)
以與實施例1相同之方法製作。
(熔著之有機物粒子3之製作)
以奈米噴射粉碎機(AISHIN NNOTECHNOLOGY股份有限公司製;NJ-30)粉碎丁烷四羧酸(熔點180℃,氫鍵性官能基價=0.017mol/g),製作平均粒徑3μm之丁烷四羧酸粒子。
(含熔著之三種粒子之組成物之製作)
將6000g之乙酸2-甲氧基乙氧基乙酯、700g之上述有機粒子1、300g之有機粒子2、100g之上述有機粒子3倒入10L燒杯中,以葉片式混練機攪拌至均勻為止,獲得
液狀組成物作為電池電極或隔離膜表面保護劑組成物。
(正極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(負極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(塗佈電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之負極之製造)
使用塗佈器將前述液狀組成物塗佈於前述負極上,在氮氣氛圍下以180℃×60秒加熱,製造塗佈厚度15μm之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物而成之負極。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子1與有機物粒子2相分離未成為連續相。
(鋰離子蓄電池之製造)
除使用以上述電池電極保護劑組成物塗佈之負極以外,餘以與實施例1相同之方法製作。
實施例5為說明使用將由三種有機物粒子及水所成之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物,且三種有機物粒子中,粒子2與粒子3在加熱時反應且交聯之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈於負極上之電極製造鋰離子蓄電池之方法。
(熔著之有機物粒子1之製作)
以與實施例1相同之方法製作氰基乙基化普魯蘭糖粒子。
(熔著之有機物粒子2之製作)
以奈米噴射粉碎機(AISHIN NNOTECHNOLOGY股份有限公司製;NJ-30)粉碎固態環氧樹脂1(DIC股份有限公司製造,EPICLON HP-7200HH,熔點=88~98℃,氫鍵性官能基價=0.0005mol/g以下),製作平均粒徑2μm之粒子。
(熔著之有機物粒子3之製作)
以奈米噴射粉碎機(AISHIN NNOTECHNOLOGY股份有限公司製;NJ-30)粉碎7,11-十八碳二烯-1,18-二碳醯肼(味之素精密技術股份有限公司製造;AJICURE UDH,熔點160℃,氫鍵性官能基價=0.016mol/g),製作平均粒徑3μm之7,11-十八碳二烯-1,18-二碳醯肼粒子。
(含熔著之三種粒子之組成物之製作)
將6000g之水、700g之上述有機粒子1、300g之有機粒子2、150g之上述有機粒子3倒入10L燒杯中,以葉片式混練機攪拌至均勻為止,獲得液狀組成物作為電池電極或隔離膜表面保護劑組成物。
(正極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(負極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(塗佈電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之負極之製造)
使用塗佈器將前述液狀組成物塗佈於前述負極上,在氮氣氛圍下以160℃×60秒加熱,製造塗佈厚度15μm之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物而成之負極。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子1與有機物粒子2相分離未成為連續相。
(鋰離子蓄電池之製造)
除使用以上述電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈之負極以外,餘以與實施例1相同之方法製作。
實施例6為說明使用將由兩種類之有機物粒子及水所成之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物,且兩種有機物粒子中,其一者含有熱起始觸媒且在加熱時反應並交聯之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈於負極上之電極,製造鋰離子蓄電池之方法。
(熔著之有機物粒子1之製作)
以與實施例1相同之方法製作氰基乙基化普魯蘭糖粒子。
(熔著之熱交聯性有機物粒子2之製作)
於10L燒杯中添加甲苯1000份與固態環氧樹脂1(
DIC股份有限公司製造,EPICLON HP-7200HH,熔點=88~98℃,氫鍵性官能基價=0.0005mol/g以下)100份,以葉片型混練機攪拌至均勻後,添加潛在型光起始劑(三新化學工業股份有限公司製造;SUN AID SI-180L,熱硬化起始溫度約180℃)5份,攪拌至更均勻為止。隨後在遮光條件於室溫減壓去除甲苯,獲得固體成分。以前述粉碎裝置將其粉碎,製作平均粒徑3μm之熱交聯性有機物粒子。
(含熔著之兩種粒子之組成物之製作)
將6000g之水、700g之上述有機粒子1、300g之上述有機粒子2倒入10L燒杯中,以葉片式混練機攪拌至均勻為止,獲得液狀組成物作為電池電極或隔離膜表面保護劑組成物。
(正極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(負極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(塗佈電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之負極之製造)
使用塗佈器將前述液狀組成物塗佈於前述負極上,在氮氣氛圍下以180℃×60秒加熱,製造塗佈厚度15μm之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物而成之負極。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機
物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子1與有機物粒子2相分離未成為連續相。
(鋰離子蓄電池之製造)
除使用以上述電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈之負極以外,餘以與實施例1相同之方法製作。
實施例7為說明使用將由兩種有機物粒子及水所成之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物,且兩種有機物粒子中,其一者含有熱起始觸媒且在另一者熱熔著前進行前述交聯之類型之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈於負極上之電極,製造鋰離子蓄電池之方法。
(熔著之有機物粒子1之製作)
以與實施例1相同之方法製作氰基乙基化普魯蘭糖粒子。
(熔著之熱交聯性有機物粒子2之製作)
於10L燒杯中添加甲苯1000份與固態環氧樹脂1(DIC股份有限公司製造,EPICLON HP-7200HH,熔點=88~98℃,氫鍵性官能基價=0.0005mol/g以下)100份及氧雜環丁烷(東亞合成股份有限公司製造;ARONE OXETANE OXT-211,液狀,氫鍵性官能基價=0.0005mol/g以下)10g,以葉片型混練機攪拌至均勻後,添加潛在型光起始劑(三新化學工業股份有限公司製造;SUN AID SI-60,熱硬化起始溫度約60℃)8份,且攪拌至更均勻為
止。隨後在遮光條件於室溫減壓去除甲苯,獲得固體成分(熔點40~50℃)。以前述粉碎裝置將其粉碎,製作平均粒徑3μm之熱交聯性有機物粒子。
(含熔著之兩種粒子之組成物之製作)
將6000g之水、700g之上述有機粒子1、300g之上述有機粒子2倒入10L燒杯中,以葉片式混練機攪拌至均勻為止,獲得液狀組成物作為電池電極或隔離膜表面保護劑組成物。
(正極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(負極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(塗佈電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之負極之製造)
使用塗佈器將前述液狀組成物塗佈於前述負極上,在氮氣氛圍下以120℃×60秒加熱,製造塗佈厚度15μm之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物而成之負極。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子1與有機物粒子2相分離未成為連續相。
(鋰離子蓄電池之製造)
除使用以上述電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈之負極以外,餘以與實施例1相同之方法製作。
實施例8為說明使用將由兩種有機物粒子及水所成之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物,且兩種有機物粒子中,其一者含有熱起始觸媒且在另一者熱熔著前進行前述交聯之類型之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈於負極上之電極,製造鋰離子蓄電池之方法。
(熔著之有機物粒子1之製作)
以奈米噴射粉碎機(AISHIN NNOTECHNOLOGY股份有限公司製;NJ-30)粉碎聚環氧乙烷(明星化學工業股份有限公司製造;ALKOX E-300,軟化溫度=65~70℃,氫鍵性官能基價=0.0005mol/g以下),製作平均粒徑4μm之聚環氧乙烷粒子。
(熔著之熱交聯性有機物粒子2之製作)
以與實施例7相同之方法製作熱交聯性環氧樹脂粒子。
(含熔著之兩種粒子之組成物之製作)
除使用上述熔著之有機物粒子1以外,餘以與實施例7相同之方法,獲得液狀組成物作為電池電極或隔離膜表面保護劑組成物。
(正極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(負極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(塗佈電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之負極之製造)
除使用前述液狀組成物以外,餘以與實施例7相同之方法,製造塗佈厚度15μm之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物而成之負極。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子1與有機物粒子2相分離未成為連續相。
(鋰離子蓄電池之製造)
除使用以上述電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈之負極以外,餘以與實施例1相同之方法製作。
實施例9為說明使用將由兩種類之有機物粒子及水所成之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物,且兩種有機物粒子中,其一者含有熱起始觸媒且在另一者熱熔著前進行前述交聯之類型之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈於負極上之電極,製造鋰離子蓄電池之方法。
(熔著之有機物粒子1之製作)
以與實施例8相同之方法製造聚環氧乙烷粒子。
(熔著之熱交聯性有機物粒子2之製作)
於10L燒杯中添加甲苯1000份與固態胺基甲酸酯樹脂(根上工業股份有限公司製造;ART RESIN UN-905,
熔點=35~45。℃,氫鍵性官能基價=0.0045mol/g以下)100份及過氧化物(日油股份有限公司製造;PERCURE-O,熱反應溫度約40℃)8份,以葉片型混練機攪拌至均勻。隨後在遮光條件於室溫減壓去除甲苯,獲得半固體成分(熔點35~45℃)。將其以液態氮凍結,以高速旋轉刀粉碎機粉碎獲得粒子。
(含熔著之兩種粒子之組成物之製作)
將6000g之水、300g之上述粗大粒子饋入10L燒杯中,且以均質機攪拌粉碎至粒徑成為5μm,接著饋入上述有機物粒子1,以葉片式混練機攪拌至均勻為止,獲得液狀組成物作為電池電極或隔離膜表面保護劑組成物。
(正極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(負極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(塗佈電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之負極之製造)
除使用前述液狀組成物以外,餘以與實施例7相同之方法,製造塗佈厚度15μm之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之負極。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子1與有機物粒子2相分離未成為連續相。
(鋰離子蓄電池之製造)
除使用以上述電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈之負極以外,餘以與實施例1相同之方法製作。
實施例10為說明使用將由兩種有機物粒子及水所成之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物,且兩種有機物粒子中,其一者含有光起始觸媒且在另一者熱熔著前進行光交聯之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈於負極上之電極,製造鋰離子蓄電池之方法。
(熔著之有機物粒子1之製作)
以與實施例8相同之方法製造聚環氧乙烷粒子。
(熔著之光交聯性有機物粒子2之製作)
於10L燒杯中添加甲苯1000份與固態胺基甲酸酯樹脂(根上工業股份有係公司製造;ART RESIN UN-905,熔點=35~45℃,氫鍵性官能基價=0.0005mol/g以下)100份及光起始劑(BASF公司製造;IRGACURE184)10份,以葉片型混練機攪拌至均勻。隨後在遮光條件於室溫減壓去除甲苯,獲得半固體成分(熔點35~45℃)。將其以液態氮凍結,以高速旋轉刀粉碎機粉碎獲得粒子。
(含熔著之兩種粒子之組成物之製作)
除使用上述光交聯性有機物粒子2以外,餘以與實施例9相同之方法,獲得液狀組成物作為電池電極或隔離膜表面保護劑組成物。
(正極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(負極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(塗佈電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之負極之製造)
使用塗佈器將前述液狀組成物塗佈於前述負極上,在氮氣氛圍下以55℃×60秒加熱後,照射紫外線(365nm 100mW/cm2
×100秒),使光交聯性有機物粒子之熔著相進行光硬化後,以80℃之熱風加熱60秒,使有機物粒子2熔著,接著經冷卻製造塗佈厚度15μm之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之負極。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子1與有機物粒子2相分離未成為連續相。
(鋰離子蓄電池之製造)
除使用以上述電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈之負極以外,餘以與實施例1相同之方法製作。
實施例11為說明使用將由兩種類之有機物粒子及水所成之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物,且兩種熱熔著性有機物粒子之二者為熱交聯性之電池電極或隔離膜表
面保護劑組成物塗佈於負極上之電極,製造鋰離子蓄電池之方法。
(熱交聯性之熔著有機物粒子1之製作)
以與實施例7之熱熔著性有機物粒子2相同之製法製造熱熔著性之環氧樹脂粒子。
(熔著之熱交聯性有機物粒子2之製作)
以與實施例9相同之方法獲得熱交聯性之胺基甲酸酯丙烯酸酯樹脂粗大粒子。
(含熔著之兩種粒子之組成物之製作)
除使用上述有機物粒子1及有機物粒子2以外,餘以與實施例9相同之方法,獲得液狀組成物作為電池電極或隔離膜表面保護劑組成物。
(正極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(負極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(塗佈電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之負極之製造)
除使用前述液狀組成物,且加熱條件為100℃×60秒以外,餘以與實施例7相同之方法製造塗佈厚度15μm之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物而成之負極。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子
1與有機物粒子2相分離未成為連續相。
(鋰離子蓄電池之製造)
除使用以上述電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈之負極以外,餘以與實施例1相同之方法製作。
實施例12為說明使用以包含含無機粒子之有機物粒子之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈於負極上之電極,製造鋰離子蓄電池之方法。
(含無機物粒子之熔著有機物粒子1之製作)
於10L燒杯中添加4000g之水及前述氰基乙基化普魯蘭糖20g以及二氧化矽粒子(C.I.化成股份有限公司製造;NanoTek SiO2
,等電點之pH=1.8)180g,以葉片式混練機攪拌至均勻,獲得分散液。使用珠粒研磨機(0.3mm氧化鋯珠粒,周速15m,溫度25℃,以循環式分散1小時)分散前述分散液。使所得分散液在80℃之真空烘箱中乾燥成為混合物固體。以高速旋轉刀粉碎機粗粉碎所得混合物固體,接著以奈米噴射粉碎機(AISHIN NANOTECHNOLOGY股份有限公司製造;NJ-30)粉碎,製作平均粒徑4μm之混合物粒子。
(熔著之熱交聯性有機物粒子2之製作)
以與實施例7之方法獲得熱交聯性之環氧樹脂粒子。
(含熔著之兩種粒子之組成物之製作)
除使用上述有機物粒子1與有機物粒子2以外,餘以
與實施例7相同之方法,獲得液狀組成物作為電池電極或隔離膜表面保護劑組成物。
(正極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(負極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(塗佈電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之負極之製造)
除使用前述液狀組成物以外,餘以與實施例7相同之方法,製造塗佈厚度15μm之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之負極。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子1與有機物粒子2相分離未成為連續相。
(鋰離子蓄電池之製造)
除使用以上述電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈之負極以外,餘以與實施例1相同之方法製作。
除實施例12之二氧化矽換成使用軟水鋁石(大明化學工業股份有限公司製造;C01,等電點之pH=7.5)以外,餘以與實施例11相同之方法製作鋰離子蓄電池。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子1與有機物粒子2相分離未成為連續相。
除實施例12之二氧化矽換成使用合成蒙脫土(Co-op化學股份有限公司製造;LUCENTITE SWN,等電點之pH=10.5)以外,餘以與實施例11相同之方法製作鋰離子蓄電池。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子1與有機物粒子2相分離未成為連續相。
除實施例12之二氧化矽換成使用莫來石(共立材料股份有限公司製造;KM101,等電點之pH=5.8)以外,餘以與實施例11相同之方法製作鋰離子蓄電池。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子1與有機物粒子2相分離未成為連續相。
除實施例12之二氧化矽換成使用氧化鈦(日揮觸媒
化成股份有限公司製造;PW-1010,等電點之pH=6.1)以外,餘以與實施例11相同之方法製作鋰離子蓄電池。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子1與有機物粒子2相分離未成為連續相。
除實施例12之二氧化矽換成使用氧化錫(C.I.化成股份有限公司製造;NanoTek SnO2
,等電點之pH=6.9)以外,餘以與實施例11相同之方法製作鋰離子蓄電池。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子1與有機物粒子2相分離未成為連續相。
除實施例12之二氧化矽換成使用γ-氧化鋁(大明化學工業股份有限公司製造;TAIMICRON TM-300,等電點之pH=7.9)以外,餘以與實施例11相同之方法製作鋰離子蓄電池。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子
1與有機物粒子2相分離未成為連續相。
除實施例12之二氧化矽換成使用α-氧化鋁(大明化學工業股份有限公司製造;TAIMICRON TM-D,等電點之pH=9.1)以外,餘以與實施例11相同之方法製作鋰離子蓄電池。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子1與有機物粒子2相分離未成為連續相。
除實施例12之二氧化矽換成使用氧化鎂(TATEHO化學工業股份有限公司製造;ECOMAG PZ-1,等電點之pH=12.4)以外,餘以與實施例11相同之方法製作鋰離子蓄電池。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子1與有機物粒子2相分離未成為連續相。
除實施例12之二氧化矽換成混合使用前述二氧化矽
1.8份與前述α-氧化鋁178.2份以外,餘以與實施例11相同之方法製作鋰離子蓄電池。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子1與有機物粒子2相分離未成為連續相。
除實施例12之二氧化矽換成混合使用前述二氧化矽18份與前述α-氧化鋁162份以外,餘以與實施例11相同之方法製作鋰離子蓄電池。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子1與有機物粒子2相分離未成為連續相。
除實施例12之二氧化矽換成混合使用前述二氧化矽90份與前述α-氧化鋁90份以外,餘以與實施例11相同之方法製作鋰離子蓄電池。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子1與有機物粒子2相分離未成為連續相。
除實施例12之二氧化矽換成混合使用前述二氧化矽18份與前述α-氧化鋁162份以外,餘以與實施例11相同之方法製作鋰離子蓄電池。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子1與有機物粒子2相分離未成為連續相。
除實施例12之二氧化矽換成混合使用前述二氧化矽178.2份與前述α-氧化鋁1.8份以外,餘以與實施例11相同之方法製作鋰離子蓄電池。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子1與有機物粒子2相分離未成為連續相。
除實施例22之二氧化矽換成使用樹枝狀聚合物(日產化學工業股份有係公司製;HPEMA)以外,餘以與實施例11相同之方法製作鋰離子蓄電池。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子1與有機物粒子2相分離未成為連續相。
實施例27為說明使用以包含含無機粒子之交聯性有機物粒子之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈於負極上之電極,製造鋰離子蓄電池之方法。
(熔著有機物粒子1之製作)
以實施例1之方法獲得氰基乙基化普魯蘭糖粒子。
(熔著之熱交聯性有機物粒子2之製作)
於10L燒杯中添加甲苯1000份與100份前述固態環氧樹脂1以及前述氧雜環丁烷10份以及前述α-氧化鋁990g,以葉片式混練機攪拌至均勻後,添加潛在型光起始劑(三新化學工業股份有限公司製造;SUN AID SI-60,熱硬化起始溫度約60℃)8份,且攪拌至更均勻為止。隨後在遮光條件於室溫減壓去除甲苯,獲得固體成分(熔點40~50℃)。以前述粉碎裝置將其粉碎,製作平均粒徑3μm之熱交聯性有機物粒子。
(含熔著之兩種粒子之組成物之製作)
除使用上述有機物粒子1與有機物粒子2以外,餘以與實施例7相同之方法,獲得液狀組成物作為電池電極或隔離膜表面保護劑組成物。
(正極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(負極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(塗佈電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之負極之製造)
除使用前述液狀組成物以外,餘以與實施例7相同之方法,製造塗佈厚度15μm之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之負極。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子1與有機物粒子2相分離未成為連續相。
(鋰離子蓄電池之製造)
除使用以上述電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈之負極以外,餘以與實施例1相同之方法製作。
實施例28中說明使用以含有以無機物被覆之有機物粒子之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈負極而成之電極,製造鋰離子蓄電池之方法。
(以無機物被覆,熔著之有機物粒子1之製作)
以高速旋轉刀粉碎機粗粉碎氰基乙基化普魯蘭糖,接著以奈米噴射粉碎機(AISHIN NANOTECHNOLOGY股份有限公司製;NJ-30)粉碎,製作平均粒徑4μm之混合物
粒子。將該粉碎之有機粒子1000份分散於乙醇100000份中之後,溶解乙醇鋁6000份。以該狀態加熱至70℃,攪拌1小時,使乙醇鋁於樹脂微粒子表面膨潤。接著,於該溶液中邊滴加28%之氨水溶液20000份邊於室溫攪拌48小時,進行溶凝膠反應。反應結束後,以純化水洗淨所得粒子,再以乙醇洗淨後,過濾粒子並乾燥,獲得以氫氧化鋁塗佈樹脂粒子而成之粒子。
(熔著熱交聯性有機物粒子2之製作)
以與實施例7相同之方法獲得熱交聯性之環氧樹脂粒子。
(含熔著之兩種粒子之組成物之製作)
除使用上述水、有機物粒子1與有機物粒子2以外,餘以與實施例7相同之方法,獲得液狀組成物作為電池電極或隔離膜表面保護劑組成物。
(正極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(負極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(塗佈電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之負極之製造)
除使用前述液狀組成物以外,餘以與實施例7相同之方法,製造塗佈厚度15μm之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之負極。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子1與有機物粒子2相分離未成為連續相。
(鋰離子蓄電池之製造)
除使用以上述電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈之負極以外,餘以與實施例1相同之方法製作。
實施例29中說明使用以含蕊殼型之發泡劑之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈負極而成之電極,製造鋰離子蓄電池之方法。
(熔著之有機物粒子1之製作)
以與實施例21相同之方法製作氰基乙基化普魯蘭糖與α-氧化鋁及二氧化矽之複合粒子。
(熔著之熱交聯性有機物粒子2之製作)
以與實施例7相同之方法獲得熱交聯性之環氧樹脂粒子。
(含熔著之兩種粒子之組成物之製作)
除上述有機物粒子1及有機物粒子2以外,亦調配蕊殼型發泡劑(EXPANCEL公司製造;909-80,發泡膨脹溫度175~190℃)1000份以外,餘以與實施例7相同之方法,獲得液狀組成物作為電池電極或隔離膜表面保護劑組成物。
(正極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(負極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(塗佈電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之負極之製造)
除使用前述液狀組成物以外,餘以與實施例7相同之方法,製造塗佈厚度15μm之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之負極(圖4之a)。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子1與有機物粒子2相分離未成為連續相。
(鋰離子蓄電池之製造)
除使用以上述電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈之負極以外,餘以與實施例1相同之方法製作。
(發泡狀態之確認)
將過耐熱絕緣性試驗後之電池分解觀察負極表面之部分,可確認如圖4之b)般,發泡劑發泡而使體積膨脹,擠壓電極間並擴大,提高絕緣性之樣態。
實施例30中說明使用以進而含液狀黏結劑之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈負極而成之電極,製造鋰離子蓄電池之方法。
(熔著之有機物粒子1之製作)
以與實施例21相同之方法製作氰基乙基化普魯蘭糖與α-氧化鋁及二氧化矽之複合粒子。
(熔著之熱交聯性有機物粒子2之製作)
以與實施例7相同之方法獲得熱交聯性之環氧樹脂粒子。
(含熔著之兩種粒子之組成物之製作)
於10L燒杯中添加6000份之水與前述聚氧乙烯100份,且以80℃×1小時,以葉片式混練機攪拌獲得均勻溶液。冷卻至室溫。於前述溶液中饋入700份之上述有機粒子1、300份之上述有機粒子2,再以葉片式混練機攪拌至均勻,獲得液狀組成物作為電池電極或隔離膜表面保護劑組成物。
(正極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(負極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(塗佈電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之負極之製造)
除使用前述液狀組成物以外,餘以與實施例7相同之方法,製造塗佈厚度15μm之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之負極。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機
物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子1與有機物粒子2相分離未成為連續相。
(鋰離子蓄電池之製造)
除使用以上述電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈之負極以外,餘以與實施例1相同之方法製作。
實施例31中說明使用進而於液狀黏結劑中含無機粒子之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈負極而成之電極,製造鋰離子蓄電池之方法。
(熔著之有機物粒子1之製作)
以與實施例21相同之方法製作氰基乙基化普魯蘭糖與α-氧化鋁及二氧化矽之複合粒子。
(熔著之熱交聯性有機物粒子2之製作)
以與實施例7相同之方法獲得熱交聯性之環氧樹脂粒子。
(含熔著之兩種粒子之組成物之製作)
於10L燒杯中添加6000g之水與前述聚氧乙烯100份,且以80℃×1小時,以葉片式混練機攪拌獲得均勻溶液。冷卻至室溫。於前述溶液中饋入700份之上述有機粒子1、300份之上述有機粒子2、前述α-氧化鋁粒子900份,再以葉片式混練機攪拌至均勻後,再使用珠粒研磨機(0.3mm氧化鋯珠粒,周速15m,以循環式連續分散24小時)分散,獲得液狀組成物作為電池電極或隔離膜表面保
護劑組成物。組成物中之各粒子之平均粒徑為0.5μm左右。
(正極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(負極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(塗佈電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之負極之製造)
除使用前述液狀組成物以外,餘以與實施例7相同之方法,製造塗佈厚度15μm之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之負極。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子1與有機物粒子2相分離未成為連續相。
(鋰離子蓄電池之製造)
除使用以上述電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈之負極以外,餘以與實施例1相同之方法製作。
實施例32中說明使用以進而含液狀黏結劑之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈負極而成之電極,製造鋰離子蓄電池之方法。
(熔著之有機物粒子1之製作)
以與實施例21相同之方法製作氰基乙基化普魯蘭糖與α-氧化鋁及二氧化矽之複合粒子。
(熔著之熱交聯性有機物粒子2之製作)
以與實施例7相同之方法獲得熱交聯性之環氧樹脂粒子。
(含熔著之兩種粒子之組成物之製作)
於10L燒杯中添加6000份之水與矽烷基改質之聚乙烯醇(Kuraray股份有限公司製造;Kuraray Poval R-1130,氫鍵性官能基價=0.02mol/g)100份,以80℃×1小時,以葉片式混練機攪拌獲得均勻溶液。冷卻至室溫。於前述溶液中饋入700份之上述有機粒子1、300份之上述有機粒子2,再以葉片式混練機攪拌至均勻,獲得液狀組成物作為電池電極或隔離膜表面保護劑組成物。
(正極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(負極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(塗佈電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之負極之製造)
除使用前述液狀組成物以外,餘以與實施例7相同之方法,製造塗佈厚度15μm之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之負極。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機
物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子1與有機物粒子2相分離未成為連續相。
(鋰離子蓄電池之製造)
除使用以上述電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈之負極以外,餘以與實施例1相同之方法製作。
實施例33中說明使用以進而含液狀之熱交聯性黏結劑之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈負極而成之電極,製造鋰離子蓄電池之方法。
(熔著之有機物粒子1之製作)
以與實施例21相同之方法製作氰基乙基化普魯蘭糖與α-氧化鋁及二氧化矽之複合粒子。
(熔著之熱交聯性有機物粒子2之製作)
以與實施例7相同之方法獲得熱交聯性之環氧樹脂粒子。
(含熔著之兩種粒子之組成物之製作)
於10L燒杯中添加6000份之水與矽烷基改質之聚乙烯醇(Kuraray股份有限公司製造;Kuraray Poval R-1130,氫鍵性官能基價=0.02mol/g)100份,以80℃×1小時,以葉片式混練機攪拌獲得均勻溶液。於其中添加均苯四甲酸50份,再經80℃×1小時攪拌後,冷卻至室溫。於前述溶液中饋入700份之上述有機粒子1、300份之上述有機粒子2,再以葉片式混練機攪拌至均勻,獲得液狀組成物
作為電池電極或隔離膜表面保護劑組成物。
(正極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(負極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(塗佈電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之負極之製造)
除使用前述液狀組成物以外,餘以與實施例7相同之方法,製造塗佈厚度15μm之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之負極。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子1與有機物粒子2相分離未成為連續相。
(鋰離子蓄電池之製造)
除使用以上述電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈之負極以外,餘以與實施例1相同之方法製作。
實施例34中說明使用以含光硬化性之黏結劑之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈負極而成之電極,製造鋰離子蓄電池之方法。
(熔著之有機物粒子1之製作)
以與實施例21相同之方法製作氰基乙基化普魯蘭糖
與α-氧化鋁及二氧化矽之複合粒子。
(熔著之熱交聯性有機物粒子2之製作)
以與實施例7相同之方法獲得熱交聯性之環氧樹脂粒子。
(含熔著之兩種粒子之組成物之製作)
於10L燒杯中添加6000份之水與水溶性丙烯酸酯(共榮社化學股份有限公司製;HOB)50份,且使用葉片式混練機在室溫攪拌1小時,獲得均勻溶液。於其中添加前述光自由基起始劑4份,再經80℃×1小時攪拌後,冷卻至室溫。於前述溶液中饋入700份之上述有機粒子1、300份之上述有機粒子2、150份之纖維素纖維(日本製紙化學股份有限公司製造;KC Floc W-400G),再以葉片式混練機攪拌至均勻,獲得液狀組成物作為電池電極或隔離膜表面保護劑組成物。
(正極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(負極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(塗佈電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之負極之製造)
使用塗佈器,將前述液狀組成物塗佈於前述負極上,經自然乾燥1小時後照射紫外線(365nm 100mW/cm2
×100秒),使黏結劑硬化,接著在氮氣氛圍下經120℃×60秒加熱,使有機物粒子熔著,接著冷卻,製造塗佈厚度
15μm之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之負極。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子1與有機物粒子2相分離未成為連續相。
(鋰離子蓄電池之製造)
除使用以上述電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈之負極以外,餘以與實施例1相同之方法製作。
實施例35中說明使用以使溶劑經凍結乾燥去除之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈負極而成之電極,製造鋰離子蓄電池之方法。
(熔著之有機物粒子1之製作)
以與實施例21相同之方法製作氰基乙基化普魯蘭糖與α-氧化鋁及二氧化矽之複合粒子。
(熔著之熱交聯性有機物粒子2之製作)
以與實施例7相同之方法獲得熱交聯性之環氧樹脂粒子。
(含熔著之兩種粒子之光硬化性組成物之製作)
以與實施例34相同之方法製作光硬化性組成物作為電池電極或隔離膜表面保護劑組成物。
(正極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(負極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(塗佈電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之負極之製造)
使用塗佈器,將前述液狀組成物塗佈於前述負極上,以-40℃×60秒冷凍後照射紫外線(365nm 100mW/cm2
×100秒),使黏結劑硬化,且以產生之聚合熱使凍結之冰一次蒸發,接著在氮氣氛圍下以120℃×60秒加熱,使有機物粒子熔著,接著冷卻,製造塗佈厚度15μm之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之負極。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子1與有機物粒子2相分離未成為連續相。且,由於稀釋用之水係凍結後去除,故冰之微結晶構造轉印於保護組成物中,使黏結劑成為多孔質構造。
(鋰離子蓄電池之製造)
除使用以上述電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈之負極以外,餘以與實施例1相同之方法製作。
實施例36中說明使用以磁場使調配物配向之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈負極而成之電極,製造鋰離子蓄電池之方法。
(熔著之有機物粒子1之製作)
以與實施例21相同之方法製作氰基乙基化普魯蘭糖與α-氧化鋁及二氧化矽之複合粒子。
(熔著之熱交聯性有機物粒子2之製作)
以與實施例7相同之方法獲得熱交聯性之環氧樹脂粒子。
(含熔著之兩種粒子之光硬化性組成物之製作)
以與實施例34相同之方法製作光硬化性組成物作為電池電極或隔離膜表面保護劑組成物。
(正極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(負極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(塗佈電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之負極之製造)
使用塗佈器,將前述液狀組成物塗佈於前述負極上,且邊對塗布面施加12T之垂直磁場邊自然乾燥1小時,接著照射紫外線(365nm 100mW/cm2
×100秒),使黏結劑硬化,接著在氮氣氛圍下以120℃×60秒加熱,使有機物粒子熔著,接著冷卻,製造塗佈厚度15μm之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之負極。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子
1與有機物粒子2相分離未成為連續相。
(鋰離子蓄電池之製造)
除使用以上述電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈之負極以外,餘以與實施例1相同之方法製作。
實施例37中說明使用以進而含有界面活性劑之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈負極而成之電極,製造鋰離子蓄電池之方法。
(熔著之有機物粒子1之製作)
於10L之燒杯中添加4000份之水與十二烷基苯磺酸鋰5份,以葉片式混練機混合至均勻,接著於其中添加前述之氰基乙基化普魯蘭糖20份及前述二氧化矽粒子1.8份與前述α-氧化鋁粒子178.2份,且以葉片式混練機攪拌至均勻,獲得分散液。使用珠粒研磨機(0.3mm氧化鋯珠粒,周速15m,溫度25℃,以循環式分散1小時)分散前述分散液。在80℃真空烘箱中乾燥所得分散液,獲得乾燥之混合物固體。所得混合物固體以高速旋轉刀粉碎機粗粉碎,接著以奈米噴射粉碎機(AISHIN NANOTECHNOLIGY股份有限公司製造;NJ-30)粉碎,製作平均粒徑4μm之混合物粒子。
(熔著之熱交聯性有機物粒子2之製作)
以與實施例7相同之方法獲得熱交聯性之環氧樹脂粒子。
(含熔著之兩種粒子之組成物之製作)
於10L燒杯中添加6000份之水與十二烷基苯磺酸鋰50份及前述之α-氧化鋁粒子900份及前述之聚氧乙烯100份,且以80℃×1小時經葉片式混練機攪拌,獲得均勻溶液。冷卻至室溫。於前述溶液中添加700份之上述有機粒子1、300份之上述有機粒子2,再以葉片式混練機攪拌至均勻後,再使用珠粒研磨機(0.3mm氧化鋯珠粒,周速15m,以循環式連續分散24小時)分散獲得液狀組成物作為電池電極或隔離膜表面保護劑組成物。組成物中之各粒子之平均粒徑為0.15μm左右。
(正極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(負極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(塗佈電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之負極之製造)
以與實施例7相同之方法塗佈電池電極或隔離膜表面保護劑組成物製作負極。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子1與有機物粒子2相分離未成為連續相。
(鋰離子蓄電池之製造)
除使用以上述電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗
佈之負極以外,餘以與實施例1相同之方法製作。
實施例38中說明使用利用中空框架於負極上塗佈電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之電極,製造鋰離子蓄電池之方法。
(熔著之有機物粒子1之製作)
以與實施例37之方法製作。
(熔著之熱交聯性有機物粒子2之製作)
以與實施例7相同之方法獲得熱交聯性之環氧樹脂粒子。
(含熔著之含兩種粒子之組成物之製作)
以與實施例37相同之方法製作電池電極或隔離膜表面保護劑組成物。
(正極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(負極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(塗佈電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之負極之製造)
針對上述組成物,將加工成寬度30cm、長度60cm之長方形框型之直徑2mm之鋁線性之中空框(圖5之a)之左圖)浸漬於前述組成物中,且以使短邊側垂直之方式,以5cm/秒之速度將框拉起,於中空框中形成前述組成物之
膜(圖5之a)之右圖)。在該狀態下靜置5秒後,上下倒轉靜置7秒後,再上下倒轉靜置5秒,接著以90°長軸為中心旋轉,以使膜面相對於垂直方向為直行之方式支撐,5秒後與框一起壓向負極表面將膜轉印於負極表面。隨後,在氮氣氛圍下以120℃×60秒加熱,製造塗佈厚度0.15μm之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之負極(圖5之b))。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子1與有機物粒子2相分離未成為連續相。
(鋰離子蓄電池之製造)
除使用以上述電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈之負極以外,餘以與實施例1相同之方法製作。
除將聚氧乙烯100份換成矽酸鋰100份以外,餘以與實施例38相同之方法製作鋰離子蓄電池。
除對負極使用塗佈器,以1.5μm之厚度塗佈電極或隔離膜表面保護劑組成物以外,餘以與實施例39相同之方法,製作鋰離子蓄電池。
實施例41中說明使用以含有界面活性劑之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈負極而成之電極,製造鋰離子蓄電池之方法。
(熔著之有機物粒子1之製作)
除將實施例37之十二烷基苯磺酸鋰替換成使用全氟磺酸鋰以外,餘以與實施例37相同之方法製作。
(熔著之熱交聯性有機物粒子2之製作)
以與實施例7相同之方法獲得熱交聯性之環氧樹脂粒子。
(含熔著之兩種粒子之組成物之製作)
除使用上述兩種熱熔著性粒子以外,餘以與實施例36相同之方法製作電池電極或隔離膜表面保護劑組成物。
(正極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(負極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(塗佈電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之負極之製造)
以與實施例7相同之方法塗佈電池電極或隔離膜表面保護劑組成物製作負極。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子
1與有機物粒子2相分離未成為連續相。
(鋰離子蓄電池之製造)
除使用以上述電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈之負極以外,餘以與實施例1相同之方法製作。
實施例42中說明使用以含有界面活性劑之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈負極而成之電極,製造鋰離子蓄電池之方法。
(熔著之有機物粒子1之製作)
除將實施例37之十二烷基苯磺酸鋰換成使用羥基硬脂酸鋰以外,餘以與實施例37相同之方法製作。
(熔著之熱交聯性有機物粒子2之製作)
以與實施例7相同之方法獲得熱交聯性之環氧樹脂粒子。
(含熔著之兩種粒子之組成物之製作)
除使用上述兩種熱熔著性粒子以外,餘以與實施例37相同之方法製作電池電極或隔離膜表面保護劑組成物。
(正極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(負極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(塗佈電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之負極之製造)
以與實施例7相同之方法塗佈電池電極或隔離膜表面保護劑組成物製作負極。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子1與有機物粒子2相分離未成為連續相。
(鋰離子蓄電池之製造)
除使用以上述電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈之負極以外,餘以與實施例1相同之方法製作。
實施例43中說明使用以進而含有矽烷偶合劑之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈負極而成之電極,製造鋰離子蓄電池之方法。
(含無機粒子之熔著有機物粒子1之製作)
於10L燒杯中添加4000份之水及前述氰基乙基化普魯蘭糖20份以及二氧化矽粒子(C.I.化成股份有限公司製;NanoTek SiO2
,等電點之pH=1.8)180份,以葉片式混練機攪拌至均勻,獲得分散液。使用珠粒研磨機(0.3mm氧化鋯珠粒,周速15m,溫度25℃,以循環式分散1小時)分散前述分散液。於其中添加環氧系矽烷偶合劑(信越化學工業股份有限公司製;KBM-403)50份,以葉片式混練機攪拌1小時。使所得分散液在80℃之真空烘箱中乾燥成為混合物固體。以高速旋轉刀粉碎機粗粉碎所得混合物
固體,接著以奈米噴射粉碎機(AISHIN NANOTECHNOLOGY股份有限公司製造;NJ-30)粉碎,製作平均粒徑4μm之混合物粒子。
(熔著之熱交聯性有機物粒子2之製作)
以與實施例7之方法獲得熱交聯性之環氧樹脂粒子。
(含熔著之兩種粒子之組成物之製作)
除使用上述有機物粒子1與有機物粒子2以外,餘以與實施例42相同之方法製作液狀組成物作為電池電極或隔離膜表面保護劑組成物。
(正極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(負極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(塗佈電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之負極之製造)
除使用前述液狀組成物以外,餘以與實施例7相同之方法塗佈厚度15μm之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物製造負極。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子1與有機物粒子2相分離未成為連續相。
(鋰離子蓄電池之製造)
除使用以上述電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗
佈之負極以外,餘以與實施例1相同之方法製作。
實施例44中說明使用以進而含有鈦偶合劑與二氧化矽之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈負極之電極,製造鋰離子蓄電池之方法。
(含無機粒子之熔著有機物粒子1之製作)
除使用鈦偶合劑(MATSUMOTO交商股份有限公司製造;ORGATIX TC-400)代替實施例41之環氧系矽烷偶合劑以外,餘以與實施例43相同之方法製作有機物粒子。
(熔著之熱交聯性有機物粒子2之製作)
以與實施例7相同之方法獲得熱交聯性之環氧樹脂粒子。
(含熔著之兩種粒子之組成物之製作)
除使用上述有機物粒子1與有機物粒子2以外,餘以與實施例42相同之方法製作液狀組成物作為電池電極或隔離膜表面保護劑組成物。
(正極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(負極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(塗佈電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之負極之製造)
除使用前述液狀組成物以外,餘以與實施例7相同之
方法製造塗佈厚度15μm之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物而成之負極。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子1與有機物粒子2相分離未成為連續相。
(鋰離子蓄電池之製造)
除使用以上述電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈之負極以外,餘以與實施例1相同之方法製作。
實施例45中說明使用以進而含有矽烷偶合劑與α-氧化鋁之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈負極而成之電極,製造鋰離子蓄電池之方法。
(含無機粒子之熔著有機物粒子1之製作)
除使用前述之α-氧化鋁代替實施例43之二氧化矽以外,餘以與實施例43相同之方法製作有機物粒子。
(熔著之熱交聯性有機物粒子2之製作)
以與實施例7相同之方法獲得熱交聯性之環氧樹脂粒子。
(含熔著之兩種粒子之組成物之製作)
除使用上述有機物粒子1與有機物粒子2以外,餘以與實施例42相同之方法獲得液狀組成物作為電池電極或隔離膜表面保護劑組成物。
(正極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(負極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(塗佈電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之負極之製造)
除使用前述液狀組成物以外,餘以與實施例7相同之方法製造塗佈厚度15μm塗佈電池電極或隔離膜表面保護劑組成物而成之負極。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子1與有機物粒子2相分離未成為連續相。
(鋰離子蓄電池之製造)
除使用以上述電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈之負極以外,餘以與實施例1相同之方法製作。
實施例46中說明使用以進而含有鈦偶合劑與α-氧化鋁之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈負極而成之電極,製造鋰離子蓄電池之方法。
(含無機粒子之熔著有機物粒子1之製作)
除使用前述之鈦偶合劑代替實施例45之環氧系矽烷偶合劑以外,餘以與實施例45相同之方法製作有機物粒
子。
(熔著之熱交聯性有機物粒子2之製作)
以與實施例7相同之方法獲得熱交聯性之環氧樹脂粒子。
(含熔著之兩種粒子之組成物之製作)
除使用上述有機物粒子1與有機物粒子2以外,餘以與實施例42相同之方法獲得液狀組成物作為電池電極或隔離膜表面保護劑組成物。
(正極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(負極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(塗佈電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之負極之製造)
除使用前述液狀組成物以外,餘以與實施例7相同之方法製造塗佈厚度15μm之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物而成之負極。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子1與有機物粒子2相分離未成為連續相。
(鋰離子蓄電池之製造)
除使用以上述電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈之負極以外,餘以與實施例1相同之方法製作。
實施例47中說明使用以進而含鹽之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈負極而成之電極,製造鋰離子蓄電池之方法。
(含無機粒子之熔著有機物粒子1之製作)
以實施例37之方法獲得氰基乙基化普魯蘭糖粒子。
(熔著之熱交聯性有機物粒子2之製作)
以與實施例7相同之方法獲得熱交聯性之環氧樹脂粒子。
(含熔著之兩種粒子之組成物之製作)
於10L燒杯中添加6000g之水與前述之聚氧乙烯100份及前述之α-氧化鋁900份,在80℃×1小時以葉片式混練機攪拌,獲得均勻溶液。冷卻至室溫且於前述溶液中饋入10份之過氯酸鋰、700份之上述有機粒子1、300份之上述有機粒子2,再以葉片式混練機攪拌式均勻,獲得液狀組成物作為電持電極或隔離膜表面保護劑組成物。
(正極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(負極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(塗佈電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之負極之製造)
除使用前述液狀組成物以外,餘以與實施例7相同之
方法製造塗佈厚度15μm之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物而成之負極。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子1與有機物粒子2相分離未成為連續相。
(鋰離子蓄電池之製造)
除使用以上述電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈之負極以外,餘以與實施例1相同之方法製作。
實施例48中說明使用以進而含有鹽之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈負極而成之電極,製造鋰離子蓄電池之方法。
(含無機粒子之熔著有機物粒子1之製作)
以實施例37之方法獲得氰基乙基化普魯蘭糖粒子。
(熔著之熱交聯性有機物粒子2之製作)
以與實施例7相同之方法獲得熱交聯性之環氧樹脂粒子。
(含熔著之兩種粒子之組成物之製作)
除使用過氯酸鋰與三氟甲烷磺酸鋰及PEO-PPO之複合體(日本CARLIT股份有限公司製;PEL-25)代替過氯酸鋰以外,餘以實施例47之方法製作電池電極或隔離膜表面保護劑組成物。
(正極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(負極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(塗佈電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之負極之製造)
除使用前述液狀組成物以外,餘以與實施例7相同之方法製造塗佈厚度15μm之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物而成之負極。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子1與有機物粒子2相分離未成為連續相。
(鋰離子蓄電池之製造)
除使用以上述電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈之負極以外,餘以與實施例1相同之方法製作。
實施例49中說明使用以進而含橡膠粒子之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈負極而成之電極,製造鋰離子蓄電池之方法。
(含無機粒子之熔著有機物粒子1之製作)
以實施例37之方法獲得氰基乙基化普魯蘭糖粒子。
(熔著之熱交聯性有機物粒子2之製作)
以與實施例7相同之方法獲得熱交聯性之環氧樹脂粒子。
(含熔著之兩種粒子之組成物之製作)
除與有機粒子同時調配過氯酸鋰與三氟甲烷磺酸鋰及PEO-PPO之複合體(日本CARLIT股份有限公司製;PEL-25)及聚矽氧橡膠粒子(Toray.Dowcorning股份有限公司製;TREFIL E-500,粒徑3μm,Tg=-20℃以下,氫鍵性官能基下0.0005mol/g以下)300份以外,餘以實施例47之方法製作電池電極或隔離膜表面保護劑組成物。
(正極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(負極之製造)
以與實施例1相同之方法製作。
(塗佈電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之負極之製造)
除使用前述液狀組成物以外,餘以與實施例7相同之方法製造塗佈厚度15μm之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物而成之負極。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子1與有機物粒子2相分離未成為連續相。
(鋰離子蓄電池之製造)
除使用以上述電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗
佈之負極以外,餘以與實施例1相同之方法製作。
除將聚矽氧橡膠替換成腈橡膠粒子(丙烯腈丁二烯橡膠粒子;粒徑=0.5μm,Tg=-20℃以下,氫鍵性官能基=0.0005 mol/g以下,丙烯腈:丁二烯=1:1)以外,餘以與實施例49相同之方法製作鋰離子蓄電池。
除在與對負極之塗佈條件相同之條件下對正極使用電池電極或隔離膜表面保護劑組成物以外,餘以與實施例50相同之方法製作鋰離子蓄電池。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子1與有機物粒子2相分離未成為連續相。
除於正極與負極二者中使用電池電極或隔離膜表面保護劑組成物以外。餘以與實施例50相同之方法製作鋰離子蓄電池。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子
1與有機物粒子2相分離未成為連續相。
實施例53說明使用將電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈於隔離膜上而成之電極製造鋰離子蓄電池之方法。
(熔著之熱交聯性有機物粒子1之製作)
以實施例11之方法獲得環氧粒子。
(熔著之熱交聯性有機物粒子2之製作)
以與實施例11相同之方法獲得胺基甲酸酯樹脂粒子。
(含熔著之兩種粒子之組成物之製作)
以實施例11之方法製作電池電極或隔離膜表面保護劑組成物。
(正極之製造)
以與實施例1相同之方法製作,但並未塗佈電極或隔離膜表面保護劑組成物。
(負極之製造)
以與實施例1相同之方法製作,但並未塗佈電極或隔離膜表面保護劑組成物。
(隔離膜之製造)
將上述組成物塗佈於隔離膜上,且以100℃×60秒乾燥,製作塗佈電池電極或隔離膜表面保護劑組成物而成之隔離膜。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子1與有機物粒子2相分離未成為連續相。
(鋰離子蓄電池之製造)
除使用以上述電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈之隔離膜,及使用未塗佈電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之正負極以外,餘以與實施例1相同之方法製作。
實施例54說明使用將電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈於隔離膜上而成之電極製造鋰離子蓄電池之方法。
(熔著之有機物粒子1之製作)
使用乙烯-乙酸乙烯酯共聚合乳液(Kuraray股份有限公司製造;PANFLEX OM-4000NT,平均粒徑0.7μm,固體成分濃度55%)。
(熔著之熱交聯性有機物粒子2之製作)
以實施例11之方法獲得環氧粒子。
(含熔著之兩種粒子之組成物之製作)
除使用前述熔著之有機物粒子1作為粒子1以外,餘以與實施例11相同之方法製作電池電極或隔離膜表面保護劑組成物。
(正極之製造)
以與實施例1相同之方法製作,但未塗佈電極或隔離膜表面保護劑組成物。
(負極之製造)
以與實施例1相同之方法製作,但未塗佈電極或隔離膜表面保護劑組成物。
(隔離膜之製造)
將上述組成物塗佈於隔離膜上,於100℃×60秒乾燥,製作塗佈電池電極或隔離膜表面保護劑組成物而成之隔離膜。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部位,有機物粒子1彼此及有機物粒子2彼此相互熔著在一起成為連續相,但有機物粒子1與有機物粒子2相分離未成為連續相。
(鋰離子蓄電池之製造)
除使用以上述電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗佈而成之隔離膜,及使用未塗佈電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之正負極以外,餘以與實施例1相同之方法製作。
除使用未塗佈電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之電極以外,餘以與實施例1相同之方法,製造鋰離子蓄電池。
除了將使用N-甲基吡洛烷酮代替水作為溶劑之熱熔著性有機物粒子溶解於溶劑中而成之狀態以外,餘以與實施例5相同之方法製造鋰離子蓄電池。
(相互熔著狀態之確認)
以光學顯微鏡確認之部分,異種間之有機物粒子熱熔著,無法確認相分離構造。無因熱交聯造成之不熔化狀態,且由於使用有機物粒子之良溶劑,故認為以均一相使用而成為未相分離之原因。
本發明之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物由於內部電阻低,耐熱安全性優異,電化學耐久性亦比以往更為良好,故可提供長期信賴性優異之電池。
1‧‧‧電池電極或隔離膜表面保護劑組成物層
2‧‧‧活性物質層
3‧‧‧集電體
4‧‧‧隔離膜
5‧‧‧第一粒子
6‧‧‧第二粒子
圖1為以電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗覆之電池用電極之剖面圖。
圖2為以電池電極或隔離膜表面保護劑組成物塗覆之隔離膜之剖面圖。
圖3為圖示兩種以上之有機物粒子中,使同種類之有機物粒子彼此相互熱熔著而成為連續相之過程之影像者,a)為熱熔著前,b)為熱熔著後。
圖4為以含有經無機物被覆之蕊殼型發泡劑之電池電極或隔離膜表面保護劑塗覆之電極,及將其在200℃×1分鐘加熱時之照片,a)為加熱前,b)為加熱後。
圖5為使用中空框製作薄膜之狀態,與以未乾透狀態使製作之薄膜密著於電極表面並經乾燥而形成之附有保護劑層之電極之照片,a)之左側為中空框,右側為中空框與薄膜,b)為密著轉印有前述薄膜之電極。
圖6為使大致相分離之兩種有機物粒子實際熔著時之照片。a)為加熱前之照片,看似暗處為環氧樹脂粒子,看似亮處為氰基乙基化普魯蘭糖(pullulan)粒子。b)為使上述有機物粒子之混合物在130℃加熱熔著1分鐘後之
照片。看似暗處之環氧樹脂粒子彼此、帶白色之氰基乙基化普魯蘭糖彼此熔著成為無界面之連續相,但環氧樹脂粒子與氰基乙基化普魯蘭糖粒子未相互融合而顯示維持相分離之狀態。
1‧‧‧電池電極或隔離膜表面保護劑組成物層
2‧‧‧活性物質層
3‧‧‧集電體
Claims (15)
- 一種電池電極或隔離膜表面保護劑組成物,其為含有由異種粒子間大致不相溶之有機物所成之兩種以上之有機物粒子,具有流動性,可藉熱熔融而固化形成之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物,其特徵為前述組成物藉熱熔融而固化形成時,同種類之有機物粒子彼此相互熱熔著成為連續相。
- 如申請專利範圍第1項之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物,其中前述熱熔著之有機物粒子之至少一種在熱熔著時交聯。
- 如申請專利範圍第2項之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物,其中前述熱熔著時之交聯係在未達其他種類之有機物粒子之熱熔著溫度下發生。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物,其中由前述大致不相溶之有機物所成之兩種以上之有機物粒子當中,一種有機物粒子含有5wt%以上之氫鍵性官能基價為0.001~0.023mol/g之有機物,其他至少一種有機物粒子含有5wt%以上之氫鍵性官能基價為前述有機物之氫鍵性官能基價之1/2以下之有機物。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物,其中至少一種之有機物粒子具有氰基及/或聚乙二醇構造。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之電池電極 或隔離膜表面保護劑組成物,其進而含有具有等電點之pH在4~13之範圍之活性氫基之無機粒子。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物,其中前述有機物粒子之至少一種係以無機物被覆,且藉由使以前述無機物被覆之有機物粒子加熱而使前述無機物之被覆層之至少一部份斷裂,並使前述有機物粒子彼此熔著。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物,其進而含有蕊殼(core shell)型發泡劑。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物,其進而含有相對於由前述大致不相溶之有機物所成之兩種以上之有機物粒子之重量為50wt%以下之液狀黏結劑。
- 如申請專利範圍第9項之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物,其中前述黏結劑為能量線硬化性樹脂。
- 一種電池電極或隔離膜表面保護方法,其特徵為在電池電極或隔離膜表面形成如申請專利範圍第1至10項中任一項之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之層,且以熱熔融使前述組成物層固化形成,而使同種類之有機物粒子彼此相互熱熔著成為連續相。
- 如申請專利範圍第11項之電池電極或隔離膜表面保護方法,其中前述有機物粒子之至少一種係以經磁場及/或電場予以配向之狀態固化。
- 一種電池電極或隔離膜表面保護方法,其特徵為以使用中空框製作之膜形成電池電極或隔離膜表面保護劑組成物之層。
- 一種電池電極或隔離膜,其係以如申請專利範圍第1至10項中任一項之電池電極或隔離膜表面保護劑組成物保護,或以如申請專利範圍第11至13項中任一項之電池電極或隔離膜表面保護方法製造而成。
- 一種電池,其具有如申請專利範圍第14項之電池電極或隔離膜。
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