WO2015005116A1 - 樹脂集電体用分散剤、樹脂集電体用材料及び樹脂集電体 - Google Patents

樹脂集電体用分散剤、樹脂集電体用材料及び樹脂集電体 Download PDF

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Abstract

本発明の目的は、樹脂集電体の特徴である、軽量化による電池の重量当たりの出力向上を損なうことなく、導電性フィラーを均一に分散し、十分な充放電特性を発現できる樹脂集電体用分散剤、樹脂集電体用材料及び樹脂集電体を提供することであって、 本発明の樹脂集電体用材料は、親樹脂ブロック(A1)と親導電性フィラーブロック(A2)とを有する重合体からなる樹脂集電体用分散剤であって、上記親樹脂ブロック(A1)が、炭素数2~30のオレフィン(a1)を必須構成単量体とするポリマーブロックであり、上記親導電性フィラーブロック(A2)が有する官能基が、カルボキシル基、1,3-ジオキソ-2-オキサプロピレン基、エステル基、シアノ基、ヒドロキシル基、アミノ基、アミド基及びイミド基からなる群より選ばれる少なくとも1種である、又は、親樹脂ブロック(A1)と親導電性フィラーブロック(A2)とを有する重合体が、開環重合型ポリエステル、脱水縮合型ポリエステル、若しくは、ポリカーボネートであることを特徴とする。

Description

樹脂集電体用分散剤、樹脂集電体用材料及び樹脂集電体
 本発明は、樹脂集電体用分散剤、樹脂集電体用材料及び樹脂集電体に関する。
 近年、環境保護のため二酸化炭素排出量の低減が切に望まれている。自動車業界では、電気自動車(EV)やハイブリッド電気自動車(HEV)の導入による二酸化炭素排出量の低減に期待が集まっており、これらの実用化の鍵を握るモータ駆動用二次電池の開発が鋭意行われている。二次電池としては、高エネルギー密度、高出力密度が達成できるリチウムイオン二次電池に注目が集まっている。
 リチウムイオン二次電池は、一般に、バインダを用いて正極または負極活物質等を正極用または負極用集電体にそれぞれ塗布して電極を構成している。また、双極型の電池の場合には、集電体の一方の面にバインダを用いて正極活物質等を塗布して正極層を、反対側の面にバインダを用いて負極活物質等を塗布して負極層を有する双極型電極を構成している。
 このようなリチウムイオン二次電池においては、従来、集電体として金属箔(金属集電箔)が用いられてきた。近年、金属箔に代わって金属粉が添加された樹脂から構成される、いわゆる樹脂集電体が提案されている(例えば、特許文献1参照)。このような樹脂集電体は、金属集電箔と比較して軽量であり、電池の単位重量あたりの出力向上が期待される。
 しかしながら、従来の樹脂集電体では、導電性フィラーの分散性が不十分であり、充放電特性といった電池としての性能が低下する等の問題がある。
 また、一般的に知られる分散剤(カルボキシメチルセルロース及び界面活性剤等)を使用した場合、分散性はやや向上するものの、不十分であった。したがって、導電性フィラーが均一に分散できる樹脂集電体が望まれている。
特開2012-150896号公報
 本発明は、樹脂集電体の特徴である、軽量化による電池の重量当たりの出力向上を損なうことなく、導電性フィラーを均一に分散し、十分な充放電特性を発現できる樹脂集電体用分散剤、樹脂集電体用材料及び樹脂集電体を提供することを目的とする。
 本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、本発明に到達した。
 すなわち、本発明は、親樹脂ブロック(A1)と親導電性フィラーブロック(A2)とを有する重合体からなる樹脂集電体用分散剤であって、上記親樹脂ブロック(A1)が、炭素数2~30のオレフィン(a1)を必須構成単量体とするポリマーブロックであり、上記親導電性フィラーブロック(A2)が有する官能基が、カルボキシル基、1,3-ジオキソ-2-オキサプロピレン基、エステル基、シアノ基、ヒドロキシル基、アミノ基、アミド基及びイミド基からなる群より選ばれる少なくとも1種である、又は、親樹脂ブロック(A1)と親導電性フィラーブロック(A2)とを有する重合体が、開環重合型ポリエステル、脱水縮合型ポリエステル、若しくは、ポリカーボネートであることを特徴とする樹脂集電体用分散剤(A);この樹脂集電体用分散剤(A)、樹脂(B)及び導電性フィラー(C)を含有する樹脂集電体用材料;及びこの樹脂集電体用材料を有する樹脂集電体である。
 本発明の樹脂集電体用分散剤及び樹脂集電体用材料は、導電性フィラーを均一に分散させた樹脂集電体を得ることができ、電池としての十分な充放電特性を発現させることができる。
 以下、本発明を詳細に説明する。
 本発明の樹脂集電体用分散剤(A)は、親樹脂ブロック(A1)と親導電性フィラーブロック(A2)とを有する重合体からなる樹脂集電体用分散剤であって、上記親樹脂ブロック(A1)が、炭素数2~30のオレフィン(a1)を必須構成単量体とするポリマーブロックであり、上記親導電性フィラーブロック(A2)が有する官能基が、カルボキシル基、1,3-ジオキソ-2-オキサプロピレン基、エステル基、シアノ基、ヒドロキシル基、アミノ基、アミド基及びイミド基からなる群より選ばれる少なくとも1種である、又は、親樹脂ブロック(A1)と親導電性フィラーブロック(A2)とを有する重合体が、開環重合型ポリエステル、脱水縮合型ポリエステル、若しくは、ポリカーボネートであることを特徴とする。
 本発明の樹脂集電体用分散剤(A)において、親樹脂ブロック(A1)とは、後述する親樹脂ブロック(A1)の溶解度パラメータ(以下、SP値と略記する)と樹脂(B)のSP値との差の絶対値|{(B)のSP値}-{(A1)のSP値}|が小さいものを示す。
 本発明における親樹脂ブロック(A1)は、炭素数2~30のオレフィン(a1)を必須構成単量体とするポリマーブロックである。
 炭素数2~30のオレフィン(a1)を必須構成単量体とするポリマーブロックとしては、単量体(a1)の1種又は2種以上を(共)重合したポリマーブロック、及び、単量体(a1)の1種又は2種以上と他の単量体(b1)の1種又は2種以上とを共重合したポリマーブロックが含まれる。
 炭素数2~30のオレフィン(a1)には、炭素数(以下、Cと略記する)2~30のアルケンが含まれ、例えば、C2~3のもの{エチレン及びプロピレン}並びにC4~30のα-オレフィン{1-ブテン、イソブテン、1-ヘキセン、1-デセン及び1-ドデセン等}等が含まれる。
 他の単量体(b1)には、炭素数2~30のオレフィン(a1)との共重合性を有するC4~30の不飽和単量体であって、(a1)及び後述するエチレン性不飽和モノマー(a2)以外のものが含まれ、例えばスチレン及び酢酸ビニル等が含まれる。
 親樹脂ブロック(A1)としては、下記(A11)~(A14)が含まれる。
(A11)エチレンを必須構成単量体とするポリマーブロック(ポリエチレンブロック)
 例えば、高、中又は低密度ポリエチレン、エチレンとC4~30のα-オレフィン及び/又は他の単量体(b1)とを共重合したポリマーブロック等が挙げられる。
(A12)プロピレンを必須構成単量体とするポリマーブロック(ポリプロピレンブロック)
 例えば、ポリプロピレン、プロピレンとC4~30のα-オレフィン及び/又は他の単量体(b1)とを共重合したポリマーブロック等が挙げられる。
(A13)エチレン及びプロピレンを必須構成単量体とするポリマーブロック
 例えば、エチレンとプロピレンとを共重合したポリマーブロック、エチレン及びプロピレンとC4~30のα-オレフィン及び/又は(b1)とを共重合したポリマーブロック等が挙げられる。
(A14)C4~30のオレフィンを必須構成単量体とするポリマーブロック
 例えば、ポリブテン等が挙げられる。
 これらのうち、電池特性の観点から、(A11)~(A13)が好ましく、さらに好ましくはポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンとプロピレンとを共重合したポリマーブロック及びプロピレンと(b1)とを共重合したポリマーブロックであり、次にさらに好ましくはポリエチレン、ポリプロピレン及びエチレンとプロピレンとを共重合したポリマーブロックである。
 本発明における親導電性フィラーブロック(A2)が有する官能基は、カルボキシル基(-COOH)、1,3-ジオキソ-2-オキサプロピレン基(-CO-O-CO-)、エステル基(-COO-)、シアノ基(-CN)、ヒドロキシル基(-OH)、アミノ基(-NHR;Rは水素原子又は任意の置換基。アミド基及びイミド基においても同じ。)、アミド基(-NR-CO-)及びイミド基(-CO-NR-CO-)からなる群より選ばれる少なくとも1種である。
なお、親導電性フィラーブロック(A2)は、カルボキシル基、1,3-ジオキソ-2-オキサプロピレン基、エステル基、シアノ基、ヒドロキシル基、アミノ基、アミド基又はイミド基のみで構成されていてもよく、カルボキシル基、1,3-ジオキソ-2-オキサプロピレン基、エステル基、シアノ基、ヒドロキシル基、アミノ基、アミド基及びイミド基からなる群から選択される少なくとも1種の官能基と、上記官能基と結合した1個以上の炭素原子から構成されていてもよい。
 また、親導電性フィラーブロック(A2)が、カルボキシル基、1,3-ジオキソ-2-オキサプロピレン基、エステル基、シアノ基、ヒドロキシル基、アミノ基、アミド基及びイミド基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基を有するエチレン性不飽和モノマー(a2)を必須構成単量体とするポリマーブロックであってもよい。
カルボキシル基、1,3-ジオキソ-2-オキサプロピレン基、エステル基、シアノ基、ヒドロキシル基、アミノ基、アミド基及びイミド基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基を有するエチレン性不飽和モノマー(a2)を原料の単量体とすることで、カルボキシル基、1,3-ジオキソ-2-オキサプロピレン基、エステル基、シアノ基、ヒドロキシル基、アミノ基、アミド基及びイミド基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基を有するポリマーブロック、すなわち親導電性フィラーブロック(A2)を重合体中に容易に導入することができる。
 (a2)には、カルボキシル基を有するエチレン性不飽和モノマー(a21)、1,3-ジオキソ-2-オキサプロピレン基を有するエチレン性不飽和モノマー(a22)、エステル基を有するエチレン性不飽和モノマー(a23)、シアノ基を有するエチレン性不飽和モノマー(a24)、ヒドロキシル基を有するエチレン性不飽和モノマー(a25)、アミノ基を有するエチレン性不飽和モノマー(a26)、アミド基を有するエチレン性不飽和モノマー(a27)、イミド基を有するエチレン性不飽和モノマー(a28)及び上記官能基のうち2種以上の官能基を有するエチレン性不飽和モノマー(a29)が含まれる。
 カルボキシル基を有するエチレン性不飽和モノマー(a21)としては、モノカルボン酸[C3~15、例えば、(メタ)アクリル酸、クロトン酸及び桂皮酸]、ジカルボン酸[脂肪族化合物(C4~24のものが含まれ、例えばマレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸及びメサコン酸)、芳香族化合物(C10~24のものが含まれ、例えばジカルボキシスチレン等)及び脂環式化合物(C8~24のものが含まれ、例えばジカルボキシシクロヘキセン及びジカルボキシシクロヘプテン等)等]、3価~4価又はそれ以上のポリカルボン酸[脂肪族化合物(C6~24のものが含まれ、例えばアコニット酸等)並びに脂環式(C7~24の物が含まれ、例えばトリカルボキシシクロペンテン、トリカルボキシシクロヘキセン及びトリカルボキシシクロオクテン等)等]、多価カルボン酸のアルキル(C1~18)エステル(マレイン酸モノメチルエステル、フマル酸モノエチルエステル、イタコン酸モノ-t-ブチルエステル、メサコン酸モノデシルエステル、ジカルボキシシクロヘプテンジドデシルエステル等)及びその塩{アルカリ金属塩及びアンモニウム塩等}等が挙げられる。
 1,3-ジオキソ-2-オキサプロピレン基を有するエチレン性不飽和モノマー(a22)としては、上記ジカルボン酸又はポリカルボン酸の無水物(C4~24、例えば無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸及び無水アコニット酸等)が挙げられる。
 エステル基を有するエチレン性不飽和モノマー(a23)としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート及びブチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
 本発明において、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレート及び/又はメタクリレートを意味する。
 シアノ基を有するエチレン性不飽和モノマー(a24)としては、(メタ)アクリロニトリル等が挙げられる。
 ヒドロキシル基を有するエチレン性不飽和モノマー(a25)としては、C4~20のものが含まれ、具体的には、ヒドロキシスチレン、ヒドロキシメチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、(メタ)アリルアルコール、1-ブテン-3-オール、2-ブテン-1-オール、2-ブテン-1,4-ジオール、プロパルギルアルコール及び2-ヒドロキシエチルプロペニルエーテル等が挙げられる。
 アミノ基を含有するエチレン性不飽和モノマー(a26)としては、C5~15の1級又は2級アミノ基含有(メタ)アクリレート[アミノアルキル(C1~6)(メタ)アクリレート{例えば、アミノエチル(メタ)アクリレート等}及びアルキル(C1~6)アミノアルキル(C1~6)(メタ)アクリレート{t-ブチルアミノエチル(メタ)アクリレート等}等]、C3~10のアミノ基含有アリル化合物[(メタ)アリルアミン及びジアリルアミン等]等が挙げられる。
 アミド基を含有するエチレン性不飽和モノマー(a27)としては、C3~30の(メタ)アクリルアミド化合物[(メタ)アクリルアミド;N-アルキル(C1~6)(メタ)アクリルアミド{例えば、N-メチル(メタ)アクリルアミド、N-ブチル(メタ)アクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、N,N’-メチレン-ビス(メタ)アクリルアミド等};及びN,N-ジアルキル(C1~6)又はジアラルキル(C7~15)(メタ)アクリルアミド{例えば、N,N-ジメチルアクリルアミド及びN,N-ジベンジルアクリルアミド等}等]、上記(メタ)アクリルアミド化合物を除くC4~20のアミド基含有ビニル化合物{例えば、メタクリルホルムアミド、N-メチル-N-ビニルアセトアミド、桂皮酸アミド、環状アミド(N-ビニルピロリドン、N-アリルピロリドン等)等}、4級アンモニウム基含有ビニル化合物[ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド及び3級アミノ基含有ビニル化合物{ジエチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド等}の4級化物(メチルクロライド、ジメチル硫酸、ベンジルクロライド及びジメチルカーボネート等の4級化剤を用いて4級化したもの等)等]等が挙げられる。
 イミド基を含有するエチレン性不飽和モノマー(a28)としては、C4~24のものが含まれ、例えばマレイン酸イミド、イタコン酸イミド、シトラコン酸イミド及びジカルボキシシクロヘプテンイミド等が挙げられる。イミド基(-CO-NR-CO-)のRとしては、水素原子又はC1~6のアルキル基が好ましい。
 2種以上の官能基を有するエチレン性不飽和モノマー(a29)としては、カルボキシル基、1,3-ジオキソ-2-オキサプロピレン基、エステル基、シアノ基、ヒドロキシル基、アミノ基、アミド基及びイミド基からなる群より選ばれる2種類以上の官能基を有するものが含まれ、具体的には、カルボキシル基とアミド基とを持つエチレン性不飽和モノマー{多価カルボン酸のアルキル(C1~18)アミド(C4~60のものが含まれ、例えばマレイン酸モノアミド、マレイン酸モノメチルアミド、フマル酸モノエチルアミド、メサコン酸モノデシルアミド及びジカルボキシシクロヘプテンモノドデシルアミド等)等}、アミノ基とアミド基を有するエチレン性不飽和モノマー{C5~10のアミノ基含有アクリルアミド[N-アミノアルキル(C1~6)(メタ)アクリルアミド、N-アミノエチル(メタ)アクリルアミド等]等}等が挙げられる。
 エチレン性不飽和モノマー(a2)は1種単独でも、2種以上を併用してもよい。
 上記エチレン性不飽和モノマー(a2)のうち、電気化学的安定性の観点から、カルボキシル基を有するエチレン性不飽和モノマー(a21)及び1,3-ジオキソ-2-オキサプロピレン基を有するエチレン性不飽和モノマー(a22)が好ましく、さらに好ましくは無水マレイン酸である。
 親導電性フィラーブロック(A2)には、エチレン性不飽和モノマー(a2)の他に、他のビニルモノマー(b2)を共重合させてもよい。
 他のビニルモノマー(b2)としては、エチレン性不飽和モノマー(a2)と共重合できるビニルモノマーであり、(a1)及び(a2)以外であれば、特に制限なく、次のビニルモノマー等が使用できる。
 脂環式ビニルモノマー:C3~20のものが含まれ、具体的には、シクロヘキセン、(ジ)シクロペンタジエン、ピネン、リモネン、インデン、ビニルシクロヘキセン及びエチリデンビシクロヘプテン等。
 芳香族ビニルモノマー:C8~14のものが含まれ、具体的には、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン、2,4-ジメチルスチレン、エチルスチレン、イソプロピルスチレン、ブチルスチレン、フェニルスチレン、シクロヘキシルスチレン、ベンジルスチレン、クロチルベンゼン及びビニルナフタレン等。
 ハロゲン元素含有ビニルモノマー:C2~20のものが含まれ、具体的には、塩化ビニル、臭化ビニル、塩化ビニリデン、アリルクロライド、クロルスチレン、ブロムスチレン、ジクロルスチレン、クロロメチルスチレン、テトラフルオロスチレン及びクロロプレン等。
 親導電性フィラーブロック(A2)を構成するエチレン性不飽和モノマー(a2)の割合は、導電性フィラー(C)の分散性の観点から、(A2)の重量を基準として、50~100重量%が好ましく、さらに好ましくは60~100重量%であり、特に好ましくは70~100重量%である。
 親導電性フィラーブロック(A2)中のカルボキシル基(-COOH)、1,3-ジオキソ-2-オキサプロピレン基(-CO-O-CO-)、エステル基(-COO-)、シアノ基(-CN)、ヒドロキシル基(-OH)、アミノ基(-NHR)、アミド基(-NR-CO-)及びイミド基(-CO-NR-CO-)の合計モル濃度は、導電性フィラー(C)の分散性の観点から、(A2)の重量を基準として、0.0001~0.03モル/gが好ましく、さらに好ましくは0.001~0.028モル/gであり、特に好ましくは0.01~0.025モル/gである。
 (A2)中の上記官能基の合計モル濃度は、(A)を製造する際の(a2)及び(b2)の仕込み量から、下記数式により算出することができる。
合計モル濃度=Σ{(各モノマー(a2)の仕込み量)/(各モノマー(a2)の分子量)}/{(a2)及び(b2)の合計仕込み量}
 なお、上記モル濃度を算出にあたっては、2種以上の官能基を有するエチレン性不飽和モノマー(a29)を用いる場合は、各モノマー(a2)の仕込み量に官能基の数をかけた値を「各モノマー(a2)の仕込み量」として算出する。
 樹脂集電体用分散剤(A)中のカルボキシル基(-COOH)、1,3-ジオキソ-2-オキサプロピレン基(-CO-O-CO-)、エステル基(-COO-)、シアノ基(-CN)、ヒドロキシル基(-OH)、アミノ基(-NHR)、アミド基(-NR-CO-)及びイミド基(-CO-NR-CO-)の合計濃度は、導電性フィラーの分散性の観点から、(A)の重量を基準として、1~40重量%が好ましく、1~30重量%がより好ましく、さらに好ましくは1.2~20重量%、特に好ましくは1.4~10重量%である。
 (A)中の上記官能基の合計濃度は、(A)を製造する際の(a1)、(a2)、(b1)及び(b2)の仕込み量から、下記数式により算出することができる。
合計濃度=Σ{(各モノマー(a2)が有する官能基の括弧内の原子量の合計)×(各モノマー(a2)の仕込み量)/(各モノマー(a2)の分子量)}/{(a1)、(a2)、(b1)及び(b2)の合計仕込み量}×100
 樹脂集電体用分散剤(A)中のカルボキシル基(-COOH)、1,3-ジオキソ-2-オキサプロピレン基(-CO-O-CO-)、エステル基(-COO-)、シアノ基(-CN)、ヒドロキシル基(-OH)、アミノ基(-NHR)、アミド基(-NR-CO-)及びイミド基(-CO-NR-CO-)の合計モル濃度は、(A)の重量を基準として、導電性フィラーの分散性の観点から、0.00005~0.015モル/gが好ましく、さらに好ましくは0.0005~0.014モル/gである。
 (A)中の上記官能基の合計モル濃度は、(A)について13C-NMR及びIR(赤外分光)を測定し、モル濃度の分かっている試料を用いて求めた検量線に当てはめることで算出できる。
 また、(A)中の上記官能基の合計モル濃度は、(A)を製造する際の(a1)、(a2)、(b1)及び(b2)の仕込み量から、下記数式により算出することもできる。
合計モル濃度=Σ{(各モノマー(a2)の仕込み量)/(各モノマー(a2)の分子量)}/{(a1)、(a2)、(b1)及び(b2)の合計仕込み量}
 また、親樹脂ブロック(A1)と親導電性フィラーブロック(A2)とを有する重合体は、開環重合型ポリエステル、脱水縮合型ポリエステル、又は、ポリカーボネートであってもよい。
 親樹脂ブロック(A1)と親導電性フィラーブロック(A2)とを有する重合体が開環重合型ポリエステル又は脱水縮合型ポリエステルの場合、エステル基が親導電性フィラーブロック(A2)に相当し、エステル基以外の部分(アルキル鎖)が親樹脂ブロック(A1)に相当する。
 親樹脂ブロック(A1)と親導電性フィラーブロック(A2)とを有する重合体がポリカーボネートの場合、1,3-ジオキソ-2-オキサプロピレン基(カーボネート基)(-O-(CO)-O-)が親導電性フィラーブロック(A2)に相当し、カーボネート基以外の部分(アルキル鎖)が親樹脂ブロック(A1)に相当する。
 なお、開環重合型ポリエステル及び脱水縮合型ポリエステルについて、エステル基以外の部分(アルキル鎖)にカルボキシル基、1,3-ジオキソ-2-オキサプロピレン基、エステル基、シアノ基、ヒドロキシル基、アミノ基、アミド基又はイミド基が存在する場合、これらの置換基を親導電性フィラーブロック(A2)とみなし、これらの置換基を除いた部分を親樹脂ブロック(A1)とみなす。
 ポリカーボネートについては、1,3-ジオキソ-2-オキサプロピレン基(カーボネート基)以外の部分(アルキル鎖)にカルボキシル基、1,3-ジオキソ-2-オキサプロピレン基、エステル基、シアノ基、ヒドロキシル基、アミノ基、アミド基又はイミド基が存在する場合、これらの置換基を除いた部分を親樹脂ブロック(A1)とみなす。
 親樹脂ブロック(A1)と親導電性フィラーブロック(A2)との重量比{(A1)/(A2)}は、重合体の原料となるポリマーの構造(例えば炭素数)を変えることによって適宜調整することができる。
 開環重合型ポリエステルは、炭素数3~12のラクトン(例えばβ-プロピオラクトン、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、δ-バレロラクトン、ε-カプロラクトン、ζ-エナントラクトン)等を、1種又は2種以上を開環重合することにより得られ、例えば、ポリプロピオラクトン、ポリブチロラクトン、ポリカプロラクトン、ポリバレロラクトン等が挙げられる。
 上記ラクトンとしては、親樹脂ブロック(A1)と親導電性フィラーブロック(A2)の重量比を考慮すると、γ-バレロラクトン、δ-バレロラクトン、ε-カプロラクトンが好ましく、ε-カプロラクトンがより好ましい。
 脱水縮合型ポリエステルは、低分子量(Mn300未満)多価アルコールと炭素数2~10の多価カルボン酸又はそのエステル形成性誘導体との脱水縮合により得られる。
 低分子量多価アルコールとしては、Mn300未満の2価~8価又はそれ以上の脂肪族多価アルコール及びMn300未満の2価~8価又はそれ以上のフェノールのアルキレンオキサイド(EO、PO、1,2-、1,3-、2,3-又は1,4-ブチレンオキサイド等を表し、以下AOと略記)低モル付加物が使用できる。
 縮合型ポリエステルに使用できる低分子量多価アルコールの内好ましいのは、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6-ヘキサングリコール、ビスフェノールAのEO又はPO低モル付加物及びこれらの併用である。
 炭素数2~10の多価カルボン酸又はそのエステル形成性誘導体としては、脂肪族ジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバチン酸、フマル酸及びマレイン酸等)、脂環式ジカルボン酸(ダイマー酸等)、芳香族ジカルボン酸(テレフタル酸、イソフタル酸及びフタル酸等)、3価又はそれ以上のポリカルボン酸(トリメリット酸及びピロメリット酸等)、これらの無水物(無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸及び無水トリメリット酸等)、これらの酸ハロゲン化物(アジピン酸ジクロライド等)、これらの低分子量アルキルエステル(コハク酸ジメチル及びフタル酸ジメチル等)等が挙げられ、これらを併用して用いてもよい。
 縮合型ポリエステルの具体例としては、ポリエチレンアジペート、ポリブチレンアジペート、ポリヘキサメチレンアジペート、ポリヘキサメチレンイソフタレート、ポリネオペンチルアジペート、ポリエチレンプロピレンアジペート、ポリエチレンブチレンアジペート、ポリブチレンヘキサメチレンアジペート、ポリジエチレンアジペート、ポリ(ポリテトラメチレンエーテル)アジペート、ポリ(3-メチルペンチレンアジペート)、ポリエチレンアゼレート、ポリエチレンセバケート、ポリブチレンアゼレート、ポリブチレンセバケート及びポリネオペンチルテレフタレート等が挙げられる。
 ポリカーボネートとしては、上記低分子量多価アルコールと、低分子カーボネート化合物(例えば、アルキル基の炭素数1~6のジアルキルカーボネート、炭素数2~6のアルキレン基を有するアルキレンカーボネート及び炭素数6~9のアリール基を有するジアリールカーボネート)とを、脱アルコール反応させながら縮合させることによって製造されるポリカーボネート等が挙げられる。低分子量多価アルコール及びアルキレンカーボネートはそれぞれ2種以上併用してもよい。
 ポリカーボネートの具体例としては、ポリヘキサメチレンカーボネート、ポリペンタメチレンカーボネート、ポリテトラメチレンカーボネート及びポリ(テトラメチレン/ヘキサメチレン)カーボネート(例えば1,4-ブタンジオールと1,6-ヘキサンジオールをジアルキルカーボネートと脱アルコール反応させながら縮合させて得られるもの)等が挙げられる。
 樹脂集電体用分散剤(A)の製造方法としては、一般的なオレフィン重合体を製造する方法{例えばバルク法、溶液法、スラリー法及び気相法等}で製造した重合体(A’1){上記(a1)及び必要により(b1)を含むモノマーを重合したもの等}に、熱減成反応などで不飽和基を導入して重合体(A’’1)とし、これに上記エチレン性不飽和モノマー(a2){必要により(b2)を含む}を付加する方法、ラクトンの開環重合反応を用いる方法、多価カルボン酸と多価アルコールとの脱水縮合反応を用いる方法及び多価アルコールとカーボネート化合物との脱アルコール縮合反応を用いる方法等が挙げられる。
 溶液法は、溶媒中に触媒および単量体を投入し溶液中にて重合させる方法である。
 溶液法における溶媒としては、飽和炭化水素[脂肪族炭化水素(C3~24のものが含まれ、例えばプロパン、ブタン、ヘキサン、オクタン、デカン、ドデカン、ヘキサデカン及びオクタデカン等)、脂環式炭化水素(C3~24のものが含まれ、例えばシクロペンタン、メチルシクロペンタン、シクロヘキサン及びシクロオクタン等)、芳香族炭化水素(C6~12のものが含まれ、例えばベンゼン、トルエン及びキシレン等)、石油留分(C12~60のものが含まれ、例えばガソリン、灯油及び軽油等)等]、重合時に液状であるオレフィン(C31~100のものが含まれ、例えば、低分子量ポリオレフィン等)等が挙げられる。
 スラリー法は、分散媒中に触媒および単量体を投入し、スラリー状にて重合させる方法である。
 分散媒としては、上記飽和炭化水素および重合時に液状であるオレフィンなどが挙げられる。
 気相法は、気相中に触媒及び単量体を投入し気相中にて重合させる方法である。詳しくは反応器中に触媒を徐々に投入し、さらにその触媒に効率よく接触するように単量体を投入し、気相中で重合させる方法で、生成した重合体は自重にて落下し、反応器下方から回収する。分子量の調整は、公知の手段、例えば温度、圧力、水素添加量等の選択により行うことができる。
 重合温度としては、気相法の場合は、導電性フィラー(C)の分散性及び(A1)の分子量分布の観点から、0~120℃が好ましく、さらに好ましくは20~100℃である。
 溶液法の場合は、導電性フィラー(C)の分散性及び(A1)の分子量分布の観点から、0~200℃が好ましく、さらに好ましくは10~180℃である。
 スラリー法の場合は、導電性フィラー(C)の分散性及び(A1)の分子量分布の観点から、-50~100℃が好ましく、さらに好ましくは0~90℃である。
 圧力としては、気相法の場合は、導電性フィラー(C)の分散性、(A1)の分子量分布及び経済性の観点から、0.049~9.8MPaが好ましく、さらに好ましくは0.098~4.9MPaである。
 溶液法及びスラリー法の場合は、導電性フィラー(C)の分散性、(A1)の分子量分布及び経済性の観点から、0.078~0.98MPaが好ましく、さらに好ましくは0.098~0.49MPaである。
 重合体(A’1)において、2種以上の(a1){必要によりさらに(b1)を含む}を共重合する場合の結合形式は、ランダム、ブロック及びグラフト重合のいずれでもよい。
 重合体(A’1)の数平均分子量(以下、Mnと略記する)は、導電性フィラー(C)の分散性及び樹脂集電体用分散剤の分子量の観点から好ましくは10,000~300,000であり、さらに好ましくは15,000~150,000である。
 重合体(A’1)のMnは、以下の条件でGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)測定により求めることができる。
装置:Alliance GPC V2000(Waters社製)
溶媒:オルトジクロロベンゼン
標準物質:ポリスチレン
サンプル濃度:3mg/ml
カラム固定相:PLgel 10μm、MIXED-B 2本直列(ポリマーラボラトリーズ社製)
カラム温度:135℃
 重合体(A’1)を熱減成することにより不飽和基を導入した重合体(A’’1)を得ることができる。ここにおいて、熱減成とは、ポリマーを温度180~450℃(好ましくは220~400℃)にて熱処理して、処理前のポリマーのMn(Mnとする)に対する処理後のポリマーのMn(Mnとする)の低減比Mn/Mnを0.9~0.001とすることと定義する。
 不飽和基を導入した重合体(A’’1)の炭素数1,000個当たりの分子末端及び/又は分子内の二重結合量は、エチレン性不飽和モノマー(a2)の導入しやすさの観点から、0.2~10個、好ましくは0.3~6個、特に好ましくは0.5~5個である。
 上記二重結合量はNMR(核磁気共鳴)法によって測定することができる。
 不飽和基を導入した重合体(A’’1)の製造方法としては、導電性フィラー(C)の分散性の観点から、熱減成法(例えば特公昭43-9368号公報、特公昭44-29742号公報及び特公平6-70094号公報に記載の方法等)が好ましい。
 熱減成法には、重合体(A’1)を(1)連続式又は(2)バッチ式で熱減成する方法が含まれる。
 (1)の方法は、連続槽に一定流量(10~700kg/h)で供給されるオレフィン重合体を、ラジカル開始剤不存在下では、好ましくは300~450℃で0.5~10時間、また、ラジカル開始剤存在下では、好ましくは180~300℃で0.5~10時間、連続的に熱減成する方法であり、(2)の方法は、閉鎖系反応器中のオレフィン重合体を、上記(1)と同様に有機過酸化物不存在下又は存在下、同様の熱処理条件で熱減成する方法である。
 (1)の方法で用いられる装置としては、連続混練機〔例えば、スタティックミキサー、FCM[商品名:Farrel(株)製]、LCM[商品名:(株)神戸製鋼所製]及びCIM[商品名:(株)日本製鋼所製]等〕、単軸押出機及び二軸押出機等が挙げられる。
 上記ラジカル開始剤としては、アゾ化合物(例えば、アゾビスイソブチロニトリル及びアゾビスイソバレロニトリル等)、過酸化物〔単官能(分子内にパーオキシド基を1個有するもの)[例えば、ベンゾイルパーオキシド、ジ-t-ブチルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド及びジクミルパーオキシド等]及び多官能(分子内にパーオキシド基を2個以上有するもの)[例えば2,2-ビス(4,4-ジ-t-ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、ジ-t-ブチルパーオキシヘキサヒドロテレフタレート、ジアリルパーオキシジカーボネート及びt-ブチルパーオキシアリルカーボネート等]等〕等が挙げられる。
 ラジカル開始剤の使用量は、重合体(A’1)の重量に基づいて、導電性フィラー(C)の分散性及び(A)の分子量分布の観点から、0.01~10重量%が好ましく、さらに好ましくは0.1~1重量%である。
 上記熱減成法のうち、分子量の観点から好ましいのは(1)の方法であり、特に好ましくはラジカル開始剤不存在下、300~450℃で0.5~10時間、重合体(A’1)を一定流量で供給して連続的に熱減成する製造方法である。
 不飽和基を導入した重合体(A’’1)にエチレン性不飽和モノマー(a2){必要により(b2)を含む}を付加する方法としては、不飽和基を導入した重合体(A’’1)及び(a2)を加熱溶融、又は適当な有機溶媒に懸濁若しくは溶解させ、これに上述のラジカル開始剤をラジカル開始剤(k)〔又は(k)を適当な有機溶媒に溶解させた溶液〕として加えて加熱撹拌する方法(溶融法、懸濁法及び溶液法)、並びに不飽和基を導入した重合体(A’’1)、(a2){必要により(b2)}を予め混合し、溶融混練する方法(溶融混練法)などが挙げられる。
 ラジカル開始剤(k)としては、上述のラジカル開始剤と同様のものが使用でき、具体的には、アゾ化合物(アゾビスイソブチロニトリル及びアゾビスイソバレロニトリル等);過酸化物〔単官能(分子内にパーオキシド基を1個有する)開始剤[ベンゾイルパーオキシド、ジ-t-ブチルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド及びジクミルパーオキシド等]、多官能(分子内に2個~4個またはそれ以上のパーオキシド基を有する)開始剤[2,2-ビス(4,4-ジ-t-ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、ジ-t-ブチルパーオキシヘキサヒドロテレフタレート、ジアリルパーオキシジカーボネート及びt-ブチルパーオキシアリルカーボネート等]等〕等が挙げられる。
 これらのうち、不飽和基を導入した重合体(A’’1)へのエチレン性不飽和モノマー(a2)の反応性の観点から、過酸化物が好ましく、さらに好ましくは単官能開始剤、特に好ましくはジ-t-ブチルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド及びジクミルパーオキシドである。
 (k)の使用量は、(A)の重量に基づいて、不飽和基を導入した親樹脂ブロックへのエチレン性不飽和モノマー(a2)の反応率の観点から好ましくは0.001~10重量%、さらに好ましくは0.01~5重量%、特に好ましくは0.1~3重量%である。
 上記有機溶媒としては、C3~18、例えば炭化水素(ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン、ベンゼン、トルエン及びキシレン等)、ハロゲン化炭化水素(ジ-、トリ-又はテトラクロロエタン及びジクロロブタン等)、ケトン(アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン及びジ-t-ブチルケトン等)並びにエーテル(エチル-n-プロピルエーテル、ジ-i-プロピルエーテル、ジ-n-ブチルエーテル、ジ-t-ブチルエーテル及びジオキサン等)等が挙げられる。
 上記溶融混練法で用いられる装置としては、押出機、バンバリーミキサーまたはニーダなどが挙げられる。
 これらの製造方法のうち、不飽和基を導入した重合体(A’’1)とエチレン性不飽和モノマー(a2)の反応性の観点から、溶融法及び溶液法が好ましい。
 溶融法での反応温度は、不飽和基を導入した重合体(A’’1)が溶融する温度であればよく、不飽和基を導入した重合体(A’’1)とエチレン性不飽和モノマー(a2)の反応性の観点から、120~260℃が好ましく、さらに好ましくは130~240℃である。
 溶液法での反応温度は、不飽和基を導入した重合体(A’’1)が溶解する温度であればよく、不飽和基を導入した重合体(A’’1)とエチレン性不飽和モノマー(a2)の反応性の観点から、110~210℃が好ましく、さらに好ましくは120~180℃である。
 開環重合型ポリエステルは、ラクトンの開環重合によって得ることができ、例えば、溶媒中に分散させたラクトンに対して金属アルコキシド等の塩基を添加する方法が挙げられる。
 脱水縮合型ポリエステルは、多価カルボン酸と多価アルコールとの脱水縮合により得ることができ、例えば、溶媒中に分散させた多価カルボン酸及び多価アルコールの混合物を加熱する方法が挙げられ、必要に応じて減圧、酸触媒の添加、脱水処理等を行ってもよい。
 ポリカーボネートは、多価アルコールとカーボネート化合物との脱アルコール反応により得ることができ、例えば、多価アルコールとカーボネート化合物とを300℃程度に加熱してエステル交換反応を行い、発生したアルコールを減圧条件下で除去する方法が挙げられる。
 樹脂集電体用分散剤(A)の重量平均分子量(以下、Mwと略記する)としては、導電性フィラー(C)の分散性と電池特性の観点から、2,000~300,000が好ましく、さらに好ましくは5,000~200,000であり、特に好ましくは7,000~150,000であり、最も好ましくは10,000~100,000である。
 樹脂集電体用分散剤(A)のMwは、以下の条件でGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)測定により求めることができる。
装置:Alliance GPC V2000(Waters社製)
溶媒:オルトジクロロベンゼン
標準物質:ポリスチレン
サンプル濃度:3mg/ml
カラム固定相:PLgel 10μm、MIXED-B 2本直列(ポリマーラボラトリーズ社製)
カラム温度:135℃
 本発明の樹脂集電体用分散剤(A)は、親樹脂ブロック(A1)と親導電性フィラーブロック(A2)とを有する重合体からなる樹脂集電体用分散剤であるが、導電性フィラー(C)の分散性の観点から、重量比{(A1)/(A2)}が好ましくは50/50~99/1であり、さらに好ましくは60/40~98/2であり、特に好ましくは70/30~95/5である。
 本発明の樹脂集電体用材料は、樹脂集電体用分散剤(A)、樹脂(B)及び導電性フィラー(C)を含有する。
 本発明の樹脂集電体用材料において、樹脂集電体用分散剤(A)は上記のものである。
 樹脂(B)としては、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリメチルペンテン(PMP)、ポリシクロオレフィン(PCO)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエーテルニトリル(PEN)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリメチルアクリレート(PMA)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂又はこれらの混合物等が挙げられる。
 電気的安定性の観点から、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリメチルペンテン(PMP)及びポリシクロオレフィン(PCO)が好ましく、さらに好ましくはポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)及びポリメチルペンテン(PMP)である。
 導電性フィラー(C)としては、導電性を有する材料から選択されるが、集電体内のイオン透過を抑制する観点から、電荷移動媒体として用いられるイオンに関して伝導性を有さない材料を用いるのが好ましい。
 ここで、イオンとは、電池で用いる電荷移動媒体としてのイオンであり、例えば、リチウムイオン電池であればリチウムイオン、ナトリウムイオン電池であればナトリウムイオンを示す。
 具体的には、金属{ニッケル、アルミニウム、ステンレス(SUS)、銀、銅及びチタン等}、カーボン{グラファイト及びカーボンブラック[アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルランプブラック等]等}、及びこれらの混合物等が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。
 これらの導電性フィラー(C)は1種単独で用いられてもよいし、2種以上併用してもよい。また、これらの合金又は金属酸化物が用いられてもよい。電気的安定性の観点から、好ましくはニッケル、アルミニウム、ステンレス、カーボン、銀、銅、チタン及びこれらの混合物であり、さらに好ましくはニッケル、銀、アルミニウム、ステンレス及びカーボンであり、特に好ましくはニッケル及びカーボンである。またこれらの導電性フィラー(C)は、粒子系セラミック材料や樹脂材料の周りに導電性材料(上記した(C)のうち金属のもの)をめっき等でコーティングしたものでもよい。
 導電性フィラー(C)の形状(形態)は、粒子形態に限られず、粒子形態以外の形態であってもよく、カーボンナノチューブなど、いわゆるフィラー系導電性樹脂組成物として実用化されている形態であってもよい。
 導電性フィラー(C)の平均粒子径は、特に限定されるものではないが、電池の電気特性の観点から、0.01~10μm程度であることが好ましい。なお、本明細書中において、「粒子径」とは、導電性フィラー(C)の輪郭線上の任意の2点間の距離のうち、最大の距離Lを意味する。「平均粒子径」の値としては、走査型電子顕微鏡(SEM)や透過型電子顕微鏡(TEM)などの観察手段を用い、数~数十視野中に観察される粒子の粒子径の平均値として算出される値を採用するものとする。
 本発明の樹脂集電体用材料において、樹脂(B)の溶解度パラメータ(以下、SP値と略記する)と樹脂集電体用分散剤(A)中の親樹脂ブロック(A1)のSP値との差の絶対値|{(B)のSP値}-{(A1)のSP値}|は、1.0(cal/cm1/2以下であることが好ましく、さらに好ましくは0.8(cal/cm1/2以下であり、特に好ましくは0.5(cal/cm1/2以下である。SP値差が1.0(cal/cm1/2以下であると、樹脂集電体中での導電性フィラー(C)の分散性が良好となる。
 SP値は、Fedors法によって計算される。SP値は、次式で表せる。
SP値(δ)=(ΔH/V)1/2
 但し、式中、ΔHはモル蒸発熱(cal)を、Vはモル体積(cm)を表す。
 また、ΔH及びVは、「POLYMER ENGINEERING AND SCIENCE,1974,Vol.14,No.2,ROBERT F.FEDORS.(151~153頁)」に記載の原子団のモル蒸発熱の合計(ΔH)とモル体積の合計(V)を用いることができる。
 この数値が近いもの同士はお互いに混ざりやすく(相溶性が高い)、この数値が離れているものは混ざりにくいことを表す指標である。
 樹脂集電体用材料中の樹脂集電体用分散剤(A)の含有量は、導電性フィラー(C)の分散性の観点から、樹脂集電体用材料の重量を基準として、1~20重量%が好ましく、さらに好ましくは2~15重量%、特に好ましくは3~10重量%である。
 樹脂集電体用材料中の樹脂(B)の含有量は、樹脂強度の観点から、樹脂集電体用材料の重量を基準として、20~98重量%が好ましく、さらに好ましくは40~95重量%であり、特に好ましくは60~92重量%である。
 樹脂集電体用材料中の導電性フィラー(C)の含有量は、導電性フィラー(C)の分散性の観点から、樹脂集電体用材料の重量を基準として、1~79重量%が好ましく、さらに好ましくは2~30重量%、特に好ましくは5~25重量%である。
 本発明の樹脂集電体用材料を製造する方法としては、公知の樹脂に粉体を混合・混練する方法として知られているマスターバッチの製造、熱可塑性樹脂組成物(分散剤、フィラー及び熱可塑性樹脂からなる組成物、又はマスターバッチと熱可塑性樹脂からなる組成物)の製造に際して、混合・混練する方法として用いられる公知の方法が用いられ、一般的にはペレット状又は粉体状の成分を適切な混合機、例えばニーダー、インターナルミキサー、バンバリーミキサー、ロール等を用いて混合して製造することができる。
 混練時の各成分の添加順序には特に限定はなく、予め樹脂集電体用分散剤(A)を導電性フィラー(C)と混合し、樹脂(B)に配合しても、樹脂集電体用分散剤(A)と導電性フィラー(C)と樹脂(B)を同時に混合しても良い。
 得られた樹脂集電体用材料は、さらにペレタイザーなどによりペレット化または粉末化してもよい。
 上記樹脂集電体用材料は、さらに必要に応じ、その他の成分{架橋促進剤(アルデヒド・アンモニア-アミン骨格含有化合物、チオウレア骨格含有化合物、グアニジン骨格含有化合物、チアゾール骨格含有化合物、スルフェンアミド骨格含有化合物、チウラム骨格含有化合物、ジチオカルバミン酸塩骨格含有化合物、キサントゲン酸塩骨格含有化合物及びジチオリン酸塩骨格含有化合物等)、架橋剤(イオウ等)、着色剤、紫外線吸収剤、汎用の可塑剤(フタル酸骨格含有化合物、トリメリット酸骨格含有化合物、リン酸基含有化合物及びエポキシ骨格含有化合物等)}等を適宜添加することができる。その他の成分の合計添加量は、電気的安定性の観点から、樹脂集電体用材料の重量に対して、0.0001~5重量%が好ましく、さらに好ましくは0.001~1重量%である。
 本発明の樹脂集電体は、上記の樹脂集電体用材料を成形して得られる。成形方法としては、射出成形、圧縮成形、カレンダ成形、スラッシュ成形、回転成形、押出成形、ブロー成形、フィルム成形(キャスト法、テンター法、インフレーション法等)等が挙げられ、目的に応じて任意の方法で成形できる。
 樹脂集電体の厚さは、電解液遮蔽性及び工程上の強度を保つことができる範囲内であればよいが、5~200μmが好ましく、さらに好ましくは10~150μm、特に好ましくは20~120μmである。この範囲内であれば、電解液遮蔽性、工程上の強度及び導電性を確保した上で、軽量化による電池の出力密度を高めることができる。
 樹脂集電体の抵抗値に関しては、双極型二次電池用の集電体に求められる膜厚方向(積層方向)の電子伝導性が十分に確保できていればよく、厚さ方向(膜厚方向)の体積抵抗率が、10~10-5Ω・cmの範囲であるのが好ましい。
 上記した面内方向の表面抵抗率の測定方法としては、実施例で用いた測定方法である、JIS K 7194(導電性プラスチックの4探針法による抵抗率試験方法)に従って測定することができる。例えば、JIS規格により所定サイズに切り出したシート(サンプル)を該JIS規格に適合する市販の抵抗測定機を用いて計測して求めることができる。
 本発明の樹脂集電体は、双極型二次電池用及びリチウム二次電池用等の集電体として使用することができる。
 次に本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明の主旨を逸脱しない限り本発明は実施例に限定されるものではない。なお、特記しない限り部は重量部、%は重量%を意味する。
<製造例1>
 反応容器に、重合体(A’1-1)[プロピレン98モル%及びエチレン2モル%を構成単位とする重合体、商品名「サンアロマーPZA20A」、サンアロマー(株)製、Mn100,000。]100部を窒素雰囲気下に仕込み、気相部分に窒素を通気しながらマントルヒーターにて加熱溶融し、撹拌しながら360℃で50分間熱減成を行い、不飽和基を有する重合体(A’’1-1)を得た。(A’’1-1)は、炭素1,000個当たりの分子末端二重結合数は5個、重量平均分子量は5,600であった。
<製造例2>
 製造例1において、熱減成時間を50分間から20分間に変えたこと以外は製造例1と同様に行い、不飽和基を有する重合体(A’’1-2)を得た。(A’’1-2)は、炭素1,000個当たりの分子末端二重結合数は0.3個、重量平均分子量は93,000であった。
<製造例3>
 製造例1において、重合体(A’1-1)100部に代えて、重合体(A’1-3)[プロピレン80モル%及び1-ブテン20モル%を構成単位とする、商品名「タフマーXM-5080」、三井化学(株)製、Mn90,000。]100部を用いたこと以外は製造例1と同様に行い、不飽和基を有する重合体(A’’1-3)を得た。(A’’1-3)は、炭素1,000個当たりの分子末端二重結合数は4個、重量平均分子量は7,000であった。
<製造例4>
 製造例1において、重合体(A’1-1)100部に代えて、重合体(A’1-4)[ポリプロピレン、商品名「サンアロマーPM600A」、サンアロマー(株)製。]100部を用いたこと以外は製造例1と同様に行い、不飽和基を有する重合体(A’’1-4)を得た。(A’’1-4)は、炭素1,000個当たりの分子末端二重結合数は4個、重量平均分子量は7,000であった。
<製造例5>
 製造例1において、重合体(A’1-1)100部に代えて、重合体(A’1-5)[ポリエチレン、商品名「ノバテックLL UE320」、日本ポリエチレン(株)製。]100部を用いたこと以外は製造例1と同様に行い、不飽和基を有する重合体(A’’1-5)を得た。(A’’1-5)は、炭素1,000個当たりの分子末端二重結合数は4個、重量平均分子量は7,000であった。
<樹脂集電体用分散剤>
<実施例1>
 反応容器に(A’’1-1)100部、無水マレイン酸11部、キシレン100部を仕込み、窒素置換後、窒素通気下に130℃まで加熱昇温して均一に溶解させた。ここにジクミルパーオキサイド[商品名「パークミルD」、日油(株)製]0.5部をキシレン10部に溶解させた溶液を10分間で滴下した後、キシレン還流下3時間撹拌を続けた。冷却後、析出した樹脂を遠心分離により、取り出した。減圧下(1.5kPa、以下同じ。)、80℃でキシレンを留去し、樹脂集電体用分散剤(A-1)100部を得た。(A-1)は、重量平均分子量20,000であった。
 なお、(A)中の官能基の合計濃度は、下記式により求めた。
合計濃度(重量%)=h×i/j/k×100
h:1,3-ジオキソ-2-オキサプロピレン基の分子量:72
i:無水マレイン酸の仕込み量:11
j:無水マレイン酸の分子量:98
k:(A’’1-1)及び無水マレイン酸の合計仕込み量:111
<実施例2>
 実施例1において、無水マレイン酸11部に代えて、アクリル酸15部を使用したこと以外は、実施例1と同様に行い樹脂集電体用分散剤(A-2)を得た。(A-2)は、重量平均分子量は20,000であった。(A)中の官能基の合計濃度も同様にして求めた。
<実施例3>
 実施例1において、無水マレイン酸11部に代えて、アミノエチルアクリレート11部を使用したこと以外は、実施例1と同様に行い樹脂集電体用分散剤(A-3)を得た。(A-3)は、重量平均分子量は20,000であった。(A)中の官能基の合計濃度も同様にして求めた。
<実施例4>
 実施例1において、無水マレイン酸11部に代えて、ヒドロキシエチルアクリレート11部を使用したこと以外は、実施例1と同様に行い樹脂集電体用分散剤(A-4)を得た。(A-4)は、重量平均分子量は20,000であった。(A)中の官能基の合計濃度も同様にして求めた。
<実施例5>
 実施例1において、無水マレイン酸11部に代えて、N-メチルアクリルアミド11部を使用したこと以外は、実施例1と同様に行い樹脂集電体用分散剤(A-5)を得た。(A-5)は、重量平均分子量は20,000であった。(A)中の官能基の合計濃度も同様にして求めた。
<実施例6>
 実施例1において、無水マレイン酸11部に代えて、マレイン酸イミド9部を使用したこと以外は、実施例1と同様に行い樹脂集電体用分散剤(A-6)を得た。(A-6)は、重量平均分子量は20,000であった。(A)中の官能基の合計濃度も同様にして求めた。
<実施例7>
 実施例1において、(A’’1-1)100部に代えて、(A’’1-2)100部を使用したこと以外は、実施例1と同様に行い樹脂集電体用分散剤(A-7)を得た。(A-7)は、重量平均分子量は100,000であった。(A)中の官能基の合計濃度も同様にして求めた。
<実施例8>
 実施例1において、(A’’1-1)100部に代えて、(A’’1-3)100部を使用したこと、無水マレイン酸11部に代えて、無水マレイン酸30部及びスチレン17部を使用した以外は、実施例1と同様に行い樹脂集電体用分散剤(A-8)を得た。(A-8)は、重量平均分子量は20,000であった。(A)中の官能基の合計濃度も同様にして求めた。
<実施例9>
 実施例1において、(A’’1-1)100部に代えて、(A’’1-4)100部を使用したこと以外は、実施例1と同様に行い樹脂集電体用分散剤(A-9)を得た。(A-9)は、重量平均分子量は20,000であった。
<実施例10>
 実施例1において、(A’’1-1)100部に代えて、(A’’1-5)100部を使用したこと以外は、実施例1と同様に行い樹脂集電体用分散剤(A-10)を得た。(A-10)は、重量平均分子量は20,000であった。
<実施例11>
 実施例1において、無水マレイン酸11部に代えて、メチルアクリレート11部を使用したこと以外は、実施例1と同様に行い樹脂集電体用分散剤(A-11)を得た。(A-11)は、重量平均分子量が20,000であった。
<実施例12>
 実施例1において、無水マレイン酸11部に代えて、アクリロニトリル15部を使用したこと以外は、実施例1と同様に行い樹脂集電体用分散剤(A-12)を得た。(A-12)は、重量平均分子量が20,000であった。
<実施例13>
 ポリカプロラクトン[商品名[SOLPLUS DP330]、日本ルーブリゾール(株)製]を準備し、樹脂集電体用分散剤(A-13)とした。樹脂集電体用分散剤(A-13)は不飽和基を有しておらず、重量平均分子量は15,000であった。
<比較例1>
 カルボキシメチルセルロースナトリウム塩〔第一工業製薬(株)製、商品名:セロゲンF-BSH4〕を樹脂集電体用分散剤(A-14)として用いた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
<樹脂集電体用材料、樹脂集電体>
<実施例14>
 2軸押出機にて、ポリプロピレン[商品名「サンアロマーPL500A」、サンアロマー(株)製](B-1)85部、アセチレンブラック(C-1)10部、樹脂集電体用分散剤(A-1)5部を180℃、100rpm、滞留時間5分の条件で溶融混練して樹脂集電体用材料(Z-1)を得た。
 得られた(Z-1)を、熱プレス機により圧延することで、膜厚100μmの樹脂集電体(X-1)を得た。
<実施例15~33>
 実施例14において、表2に記載の組成で溶融混錬し、樹脂集電体用材料(Z-2)~(Z-20)及び樹脂集電体(X-2)~(X-20)を得た。
<比較例2~3>
 実施例14において、表2に記載の組成で溶融混錬し、樹脂集電体用材料(Z-21)~(Z-22)及び樹脂集電体(X-21)~(X-22)を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表2中、樹脂(B)及び導電性フィラー(C)として下記を用いた。
(B-1):ポリプロピレン[商品名「サンアロマーPL500A」、サンアロマー(株)製]
(B-2):ポリエチレン[商品名「ノバテックLL UE320」、日本ポリエチレン(株)製]
(B-3):スチレンブタジエンゴム[商品名「Nipol1502」、日本ゼオン(株)製]
(B-4):ポリエチレンテレフタレート[商品名「クラペットKS460K」、(株)クラレ製]
(C-1):アセチレンブラック[電気化学工業(株)製]
(C-2):ケッチェンブラック[ライオン(株)製]
(C-3):ニッケル粒子[Type255、ヴァーレ・ジャパン(株)製]
(C-4):SUS361L粒子[PF-3F、エプソンアトミックス(株)製]
 実施例14~33及び比較例2~3で得られた樹脂集電体(X-1)~(X-22)について、下記に従って電気抵抗値及び導電性フィラー分散性を測定した。
<電気抵抗値>
 電気抵抗値(表面抵抗率)は、JIS K 7194(導電性プラスチックの4探針法による抵抗率試験方法)に準拠し、測定した。評価結果を表2に示す。
<導電性フィラー分散性>
 樹脂集電体中の導電性フィラーの分散状態を電子顕微鏡で観察し、下記基準で評価した。
○ ; 500nm以上の凝集物が存在しない。
△ ; 均一に分散できているが、一部に500nm以上の凝集物が導電性フィラー粒子の個数当たり50%未満存在する。
× ; 分散が不均一であり、500nm以上の凝集物が導電性フィラー粒子の個数当たり50~100%存在している。
 表2に示された結果から、本発明の樹脂集電体用分散剤は、導電性フィラーの分散性に優れていることがわかる。また、本発明の樹脂集電体用分散剤を用いた樹脂集電体は、電気特性に優れることがわかる。
本発明の樹脂集電体用分散剤は、導電性フィラーの分散性に優れており、樹脂集電体に優れた電気特性を付与できる。また、本発明により得られる樹脂集電体は、特に、携帯電話、パーソナルコンピューター及びハイブリッド自動車、電気自動車用に用いられる双極型二次電池用及びリチウム二次電池用等の集電体として有用である。

Claims (13)

  1. 親樹脂ブロック(A1)と親導電性フィラーブロック(A2)とを有する重合体からなる樹脂集電体用分散剤であって、
    前記親樹脂ブロック(A1)が、炭素数2~30のオレフィン(a1)を必須構成単量体とするポリマーブロックであり、前記親導電性フィラーブロック(A2)が有する官能基が、カルボキシル基、1,3-ジオキソ-2-オキサプロピレン基、エステル基、シアノ基、ヒドロキシル基、アミノ基、アミド基及びイミド基からなる群より選ばれる少なくとも1種である、又は、
    親樹脂ブロック(A1)と親導電性フィラーブロック(A2)とを有する重合体が、開環重合型ポリエステル、脱水縮合型ポリエステル、若しくは、ポリカーボネートであることを特徴とする樹脂集電体用分散剤(A)。
  2. 前記樹脂集電体用分散剤(A)中のカルボキシル基、1,3-ジオキソ-2-オキサプロピレン基、エステル基、シアノ基、ヒドロキシル基、アミノ基、アミド基及びイミド基の合計濃度が、前記樹脂集電体用分散剤(A)の重量を基準として1~40重量%である請求項1に記載の樹脂集電体用分散剤。
  3. 前記親樹脂ブロック(A1)と前記親導電性フィラーブロック(A2)との重量比{(A1)/(A2)}が50/50~99/1である請求項1又は2に記載の樹脂集電体用分散剤。
  4. 前記親導電性フィラーブロック(A2)が、カルボキシル基、1,3-ジオキソ-2-オキサプロピレン基、エステル基、シアノ基、ヒドロキシル基、アミノ基、アミド基及びイミド基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基を有するエチレン性不飽和モノマー(a2)を必須構成単量体とするポリマーブロックである請求項1~3のいずれかに記載の樹脂集電体用分散剤。
  5. 前記親導電性フィラーブロック(A2)を構成する単量体中の前記エチレン性不飽和モノマー(a2)の割合が、前記親導電性フィラーブロック(A2)の重量を基準として50~100重量%である請求項4に記載の樹脂集電体用分散剤。
  6. 前記親樹脂ブロック(A1)が、エチレン及びプロピレンを必須構成単量体とするポリマーブロック、ポリエチレンブロック並びにポリプロピレンブロックからなる群より選ばれる少なくとも1種のブロックである請求項1~5のいずれかに記載の樹脂集電体用分散剤。
  7. 前記樹脂集電体用分散剤(A)の重量平均分子量が10,000~100,000である請求項1~6のいずれかに記載の樹脂集電体用分散剤。
  8. 請求項1~7のいずれかに記載の樹脂集電体用分散剤(A)、樹脂(B)及び導電性フィラー(C)を含有する樹脂集電体用材料。
  9. 前記樹脂(B)が、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリメチルペンテン(PMP)、ポリシクロオレフィン(PCO)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエーテルニトリル(PEN)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリメチルアクリレート(PMA)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂又はこれらの混合物である請求項8に記載の樹脂集電体用材料。
  10. 前記導電性フィラー(C)がニッケル、アルミニウム、ステンレス、カーボン、銀、銅、チタン又はこれらの混合物である請求項8又は9に記載の樹脂集電体用材料。
  11. 前記樹脂(B)の溶解度パラメータと前記樹脂集電体用分散剤(A)中の前記親樹脂ブロック(A1)の溶解度パラメータとの差の絶対値|{(B)の溶解度パラメータ}-{(A1)の溶解度パラメータ}|が1.0(cal/cm1/2以下である請求項8~10のいずれかに記載の樹脂集電体用材料。
  12. 前記樹脂集電体用材料の重量を基準として、前記樹脂集電体用分散剤(A)が1~20重量%、前記樹脂(B)が20~98重量%、前記導電性フィラー(C)が1~79重量%である請求項8~11のいずれかに記載の樹脂集電体用材料。
  13. 請求項8~12のいずれかに記載の樹脂集電体用材料を有する樹脂集電体。
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