WO2025225403A1 - 電極形成ペースト用溶剤組成物、電極形成用ペースト、電極の製造方法、および二次電池の製造方法 - Google Patents

電極形成ペースト用溶剤組成物、電極形成用ペースト、電極の製造方法、および二次電池の製造方法

Info

Publication number
WO2025225403A1
WO2025225403A1 PCT/JP2025/014335 JP2025014335W WO2025225403A1 WO 2025225403 A1 WO2025225403 A1 WO 2025225403A1 JP 2025014335 W JP2025014335 W JP 2025014335W WO 2025225403 A1 WO2025225403 A1 WO 2025225403A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrode
solvent
forming paste
ether
manufacturing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/JP2025/014335
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
瑠美 永井
万里 池田
裕介 岡本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daicel Corp
Original Assignee
Daicel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daicel Corp filed Critical Daicel Corp
Publication of WO2025225403A1 publication Critical patent/WO2025225403A1/ja
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139Processes of manufacture
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • This disclosure relates to a solvent composition for an electrode-forming paste, an electrode-forming paste, a method for manufacturing an electrode, and a method for manufacturing a secondary battery. More specifically, this disclosure relates to a solvent composition used in a paste for forming an electrode, an electrode-forming paste using the solvent composition, a method for manufacturing an electrode using the electrode-forming paste, and a method for manufacturing a secondary battery using the electrode.
  • This application claims priority from Japanese Patent Application No. 2024-068940, filed in Japan on April 22, 2024, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • Electrodes for lithium-ion batteries are formed by applying an electrode-forming paste to the surface of a current collector such as metal foil and then drying it.
  • the electrode-forming paste uses water as the main solvent (see, for example, Patent Documents 1 to 3).
  • Patent Documents 1 to 3 there has been a demand for higher capacity in lithium-ion batteries. To achieve this, it is necessary to form thick electrode films.
  • the high-boiling-point water-soluble additive when used, cracks are less likely to occur in the resulting electrode, but the high-boiling-point water-soluble additive is likely to remain in the electrode (especially in a thick-film electrode with a density of 200 g/ m2 or more) after vacuum drying. The remaining solvent penetrates the electrolyte and reacts with lithium, deteriorating battery performance and making it difficult to increase capacity.
  • the object of this disclosure is to provide a solvent composition for electrode-forming paste that has excellent crack resistance during electrode production and can reduce the amount of solvent remaining in the electrode.
  • the inventors of the present disclosure surmised that the reason cracks occur when forming thick-film electrodes is that the coating film used to form the electrodes contains a large amount of solvent before drying, and therefore, during the process of drying the coating film with hot air, the solvent evaporates quickly and drying begins from the edges of the coating film. Based on this knowledge, they developed the technology of the present disclosure.
  • the present disclosure provides a solvent composition for an electrode-forming paste, comprising a solvent (A) having a boiling point of 180° C. or higher and 240° C. or lower and a hydrogen bond term ⁇ H of the Hansen solubility parameter of 4 to 11 (J/cm 3 ) 0.5 .
  • solubility of the above solvent (A) in water is 5 g/100 g or more.
  • the above solvent (A) preferably contains an ether skeleton and/or an ester skeleton.
  • the solvent (A) is preferably one or more selected from the group consisting of dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monopropyl ether, dipropylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, tripropylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol butyl methyl ether, diethylene glycol diethyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol methyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, 1,3-butylene glycol diacetate, propylene glycol diacetate, ⁇ -terpineol, dihydroterpineol, and 3-hydroxy-3-methylbutyl acetate.
  • the present disclosure also provides an electrode-forming paste containing the above-mentioned electrode-forming paste solvent composition, water, an electrode active material, and a binder.
  • the content of the electrode-forming paste solvent composition is preferably 0.1 to 5.0 mass% of the total amount of the electrode-forming paste.
  • the present disclosure also provides an electrode-forming paste comprising an organic solvent, water, an electrode active material, and a binder, the electrode-forming paste is applied to a copper foil to a thickness of 600 ⁇ m, and the pre-dried film is dried with hot air at 110° C. for 10 minutes, and the remaining amount of the organic solvent is measured by a GC-MS method, and is 50 ppm or more;
  • the electrode-forming paste is provided, in which the pre-dried film is vacuum-dried at an absolute pressure of 1500 Pa or less for 300 minutes, and the remaining amount of the organic solvent in the dried film is measured by GC-MS and is 40 ppm or less.
  • the present disclosure also provides a method for producing an electrode including an electrode active material layer on a current collector
  • the present invention provides a method for manufacturing an electrode, comprising the steps of: applying the electrode-forming paste onto the current collector to form a coating film; evaporating the solvent from the coating film to form a pre-dried film; and vacuum-drying the pre-dried film to form the electrode active material layer.
  • the pre-dried film it is preferable to form the pre-dried film by drying under drying conditions such that the amount of the remaining organic solvent measured by GC-MS is 50 ppm or more.
  • the step of forming the electrode active material layer it is preferable to form the electrode active material layer by drying the electrode active material layer under drying conditions such that the amount of the remaining organic solvent measured by GC-MS is 40 ppm or less.
  • the present disclosure also provides a method for manufacturing a secondary battery, which comprises manufacturing an electrode using the above-described electrode manufacturing method and manufacturing a secondary battery using the resulting electrode.
  • the disclosed solvent composition for electrode-forming paste When used in electrode-forming paste, provides excellent crack resistance during electrode production and reduces the amount of solvent remaining in the electrode.
  • solvent composition for electrode-forming paste contains a solvent having a boiling point of 180°C or higher and 240°C or lower and a Hansen solubility parameter hydrogen bond term ⁇ H of 4 to 11 (J/ cm3 ) 0.5 .
  • solvent (A) a solvent having a boiling point of 180°C or higher and 240°C or lower and a Hansen solubility parameter hydrogen bond term ⁇ H of 4 to 11 (J/ cm3 ) 0.5 may be referred to as "solvent (A)". Only one type of solvent (A) may be used, or two or more types may be used.
  • the solvent composition of the present disclosure contains solvent (A), which prevents the solvent in the paste from volatilizing rapidly when the paste using the solvent composition is applied and dried, making it less likely to crack during drying. Furthermore, the solvent composition is more likely to volatilize during a further drying process, reducing the amount of solvent remaining on the electrode.
  • solvent (A) The boiling point of the solvent (A) is 180 to 240°C.
  • the boiling point is preferably 230°C or lower, more preferably 220°C or lower.
  • the boiling point is 180°C or higher, rapid evaporation of the solvent is prevented when the paste is dried, and cracks are less likely to occur during drying.
  • the boiling point is 240°C or lower, the remaining solvent is easily evaporated when being removed, and the amount of remaining solvent is reduced.
  • the hydrogen bond parameter ⁇ H of the Hansen solubility parameters of the solvent (A) is 4 to 11 (J/cm 3 ) 0.5 .
  • the ⁇ H is preferably 4.5 (J/cm 3 ) 0.5 or more, and may be 5 (J/cm 3 ) 0.5 or more, 6 (J/cm 3 ) 0.5 or more, 7 (J/cm 3 ) 0.5 or more, or 8 (J/cm 3 ) 0.5 or more.
  • the ⁇ H is preferably 10 (J/cm 3 ) 0.5 or less, and may be 9 (J/cm 3 ) 0.5 or less, 8 (J/cm 3 ) 0.5 or less, or 7 (J/cm 3 ) 0.5 or less.
  • the hydrogen bonding strength with water is not too high, and the solvent is easily evaporated when the remaining solvent is removed, reducing the amount of remaining solvent.
  • the ⁇ H is 11 (J/cm 3 ) 0.5 or less (e.g., 8 to 11 (J/cm 3 ) 0.5 )
  • the hydrogen bonding strength with water contained as a solvent in the paste is appropriately high, resulting in excellent water solubility, preventing rapid evaporation of water when the paste is dried, and reducing the risk of cracks during drying, allowing for the formation of thick films.
  • the Hansen solubility parameter is referred to as the "SP value,” and the hydrogen bonding parameter ⁇ H may be simply referred to as " ⁇ H.”
  • the SP value and ⁇ H can be calculated using HSPiP (ver. 5.4) (Practical Hansen Solubility Parameters) software.
  • the solubility of solvent (A) in water is preferably 5g/100g or more, more preferably 10g/100g or more, and even more preferably 50g/100g or more. If the solubility is 5g/100g or more, separation from the water contained in the paste as a solvent is less likely to occur when the paste is dried, making it easier to form smooth electrodes. Note that in this specification, the solubility in 100g of water is sometimes referred to as "water solubility.”
  • the solvent (A) preferably contains an ether skeleton and/or an ester skeleton.
  • solvents containing an ether skeleton include polyalkylene glycols, (poly)alkylene glycol mono- or dialkyl ethers, polyalkylene glycol monoesters, and (poly)alkylene glycol alkyl ether monoesters.
  • solvents containing an ester skeleton include (poly)alkylene glycol monoesters, (poly)alkylene glycol alkyl ether monoesters, (poly)alkylene glycol diesters, (poly)glycerin esters, and esterified products of terpineol or its hydrogenated derivatives.
  • the carboxylic acid constituting the ester skeleton is preferably an aliphatic carboxylic acid.
  • the solvent (A) preferably contains one or less hydroxy groups, and more preferably has no hydroxy groups.
  • solvent (A) examples include (poly)alkylene glycol monoalkyl ethers such as dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monopropyl ether, dipropylene glycol monobutyl ether, and diethylene glycol monobutyl ether; (poly)alkylene glycol dialkyl ethers such as triethylene glycol dimethyl ether, tripropylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol butyl methyl ether, diethylene glycol diethyl ether, and tetraethylene glycol dimethyl ether; (poly)alkylene glycol monoalkyl ether monoesters such as dipropylene glycol methyl ether acetate and diethylene glycol monoethyl ether acetate; (poly)alkylene glycol diesters such as 1,3-butylene glycol diacetate and propylene glycol diacetate; terpene alcohols such as ⁇ -terpineol and dihydroterpine
  • solvents (A) one or more selected from the group consisting of tripropylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol methyl ether acetate, 1,3-butylene glycol diacetate, dipropylene glycol monopropyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether acetate, and diethylene glycol monobutyl ether are preferred.
  • the solvent composition may contain a solvent other than solvent (A).
  • the other solvent include a solvent other than solvent (A) that has a boiling point of 300°C or lower (e.g., 250 to 280°C) and a ⁇ H of 4 to 13 (J/cm 3 ) 0.5 (sometimes referred to as "solvent (B)").
  • the water solubility of solvent (B) is preferably 5 g/100 g or higher, more preferably 10 g/100 g or higher, and even more preferably 50 g/100 g or higher.
  • Solvent (B) has excellent compatibility with solvent (A), making it easy to form a homogeneous solution and adjust the amount of remaining solvent.
  • One or more of the other solvents may be used.
  • Solvent (B) preferably contains an ether skeleton and/or an ester skeleton.
  • solvent (B) include triethylene glycol butyl methyl ether, triethylene glycol monobutyl ether, triacetin, and dipropylene glycol dimethyl ether.
  • solvent (B) preferably has low reactivity with lithium, it is preferable that the solvent have two or fewer hydroxy groups.
  • the content of solvent (A) in the solvent composition is preferably 20% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, and may be 50% by mass or more, 70% by mass or more, or 90% by mass or more, relative to the total amount (100% by mass) of the solvent composition.
  • a content of 20% by mass or more prevents rapid evaporation of the solvent when the paste is dried, making it less likely to crack during drying, and the solvent composition evaporates easily when the remaining solvent is removed, further reducing the amount of solvent remaining on the electrode.
  • the total content of solvent (A) and solvent (B) in the solvent composition is preferably 60% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, even more preferably 80% by mass or more, and particularly preferably 90% by mass or more, relative to the total amount (100% by mass) of the solvent composition, and may be 93% by mass or more, 96% by mass or more, 98% by mass or more, 99% by mass or more, or even 100% by mass. If the solvent composition does not contain solvent (B), the above content is the content of solvent (A).
  • the content of the compound having one or more groups selected from the group consisting of a hydroxy group, an amide group, and a ketone group in the solvent composition is preferably 40% by mass or less, and more preferably 10% by mass or less, based on the total amount (100% by mass) of the solvent composition.
  • the above solvent composition is a solvent composition for an electrode-forming paste, used in a paste for forming electrodes.
  • the above solvent composition can be produced by mixing solvent (A) and, if necessary, other solvents. The above mixing can be carried out by a known or conventional method.
  • the electrode-forming paste solvent composition of the present disclosure provides excellent crack resistance during electrode production and reduces the amount of solvent remaining in the electrode. Therefore, the electrode-forming paste composition of the present disclosure can be used to produce thick-film electrodes, thereby enabling the production of high-capacity lithium-ion batteries.
  • Electrode formation paste (First electrode forming paste) An electrode-forming paste can be produced using the solvent composition.
  • the electrode-forming paste contains, for example, the solvent composition, water, an electrode active material, and a binder.
  • an electrode-forming paste containing the solvent composition, water, an electrode active material, and a binder may be referred to as a "first electrode-forming paste.”
  • the first electrode-forming paste may further contain a conductive additive.
  • the electrode active material may be any known or commonly used material.
  • the electrode active material may be either a positive electrode active material or a negative electrode active material. Only one type of electrode active material may be used, or two or more types may be used.
  • the positive electrode active material may, for example, be a compound containing lithium and a transition metal element, i.e., a lithium transition metal composite oxide.
  • a lithium transition metal composite oxide examples include lithium transition metal composite oxides with a layered structure, lithium transition metal composite oxides with a spinel structure, and lithium transition metal-containing phosphates with an olivine structure.
  • lithium transition metal composite oxide examples include lithium cobalt-containing composite oxide, lithium manganese-containing composite oxide, lithium nickel-containing composite oxide, lithium titanium-containing composite oxide, lithium nickel manganese-containing composite oxide, lithium nickel cobalt manganese-containing composite oxide, and lithium nickel cobalt aluminum-containing composite oxide.
  • An example of a lithium-cobalt-containing composite oxide is lithium cobalt oxide.
  • An example of a lithium-manganese-containing composite oxide is lithium manganese oxide.
  • An example of a lithium-nickel-containing composite oxide is lithium nickel oxide.
  • An example of a lithium-titanium-containing composite oxide is lithium titanate.
  • the negative electrode active material examples include alloys such as metal Li and its alloys such as tin alloys, silicon alloys, and lead alloys; metal oxides such as LiXFe2O3 , LiXFe3O4 , LiXWO2 , lithium titanate , lithium vanadate , and lithium silicate; conductive polymers such as polyacetylene and poly-p-phenylene; amorphous carbonaceous materials such as soft carbon and hard carbon; artificial graphite such as highly graphitized carbon materials; carbonaceous powders such as natural graphite; carbon black, mesophase carbon black, resin-baked carbon materials, vapor-grown carbon fibers, and carbon fibers.
  • alloys such as metal Li and its alloys such as tin alloys, silicon alloys, and lead alloys
  • metal oxides such as LiXFe2O3 , LiXFe3O4 , LiXWO2 , lithium titanate , lithium vanadate , and lithium silicate
  • conductive polymers such as polyace
  • the conductive additive may be any known or commonly used material, such as carbon black (acetylene black, ketjen black, etc.), carbon fiber, graphite, or other carbon materials. One or more of the conductive additives may be used.
  • the binder may be any known or commonly used material, such as acrylic resin, polyurethane resin, polyester resin, phenolic resin, epoxy resin, phenoxy resin, urea resin, melamine resin, alkyd resin, formaldehyde resin, silicone resin, fluororesin, cellulose resin such as carboxymethyl cellulose, synthetic rubber such as styrene-butadiene rubber and fluororubber, conductive resin such as polyaniline and polyacetylene, vinyl halide resin such as polyvinylidene fluoride (PVdF) and polytetrafluoroethylene (PTFE), and polyalkylene oxide such as polyethylene oxide (PEO).
  • PVdF polyvinylidene fluoride
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PEO polyethylene oxide
  • the content of the solvent composition in the electrode-forming paste is preferably 0.1 to 5.0% by mass, and more preferably 0.3 to 3% by mass, relative to the total amount (100% by mass) of the electrode-forming paste.
  • the content is within this range, rapid evaporation of the solvent is prevented when the paste is dried, making it less likely to crack during drying. Furthermore, the solvent composition evaporates easily when the remaining solvent is removed, further reducing the amount of solvent remaining on the electrode.
  • the present disclosure also provides an electrode-forming paste comprising an organic solvent, water, an electrode active material, and a binder, wherein the electrode-forming paste is applied to a copper foil to a thickness of 600 ⁇ m and then hot-air-dried at 110°C for 10 minutes to form a pre-dried film, wherein the residual amount of the organic solvent is 50 ppm or more as measured by GC-MS; and the pre-dried film is vacuum-dried at an absolute pressure of 1500 Pa or less for 300 minutes to form a dried film, wherein the residual amount of the organic solvent is 40 ppm or less as measured by GC-MS.
  • the electrode-forming paste may also be referred to as a "second electrode-forming paste.”
  • the organic solvent (including the solvent composition) and water may also be collectively referred to as a "solvent.”
  • the second electrode-forming paste may further contain a conductive additive.
  • the electrode active material, conductive additive, and binder in the second electrode-forming paste can be the same as those exemplified and explained above for the first electrode-forming paste.
  • the organic solvents include alcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, butanol, pentanol, hexanol, octanol, and diacetone alcohol; esters such as ethyl acetate, butyl acetate, ethyl lactate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, and gamma-butyrolactone; ethers such as diethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, and diethylene glycol monoethyl ether; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, acetylacetone, and cyclohexanone; amides such as dimethylformamide, N,N
  • the solvent composition may be used as the organic solvent.
  • the second electrode-forming paste also corresponds to the first electrode-forming paste.
  • the electrode-forming paste is applied to a copper foil in a film thickness of 600 ⁇ m, and the resulting pre-dried film is dried with hot air at 110°C for 10 minutes.
  • the residual amount of the organic solvent measured by GC-MS is 50 ppm or more, preferably 100 ppm or more. If the residual amount is 50 ppm or more, the pre-dried film and the electrode obtained thereafter are less likely to crack, and warping and swelling of the edges are less likely to occur. It is also preferable that the residual amount of the first electrode-forming paste be within the above range.
  • the electrode-forming paste has a residual organic solvent content of 40 ppm or less, preferably 30 ppm or less, and more preferably 20 ppm or less, measured by GC-MS on the dried film obtained by vacuum-drying the pre-dried film at an absolute pressure of 1500 Pa or less for 300 minutes.
  • a residual content of 40 ppm or less reduces the amount of solvent remaining on the electrode. It is also preferable that the residual content of the first electrode-forming paste be within the above range.
  • the content of the organic solvent in the electrode-forming paste is preferably 0.1 to 5.0% by mass, and more preferably 0.3 to 3% by mass, relative to the total amount (100% by mass) of the electrode-forming paste.
  • the content is within this range, rapid evaporation of the solvent is prevented when the paste is dried, cracking is less likely to occur during drying, and the solvent composition is more likely to volatilize when the remaining solvent is removed, further reducing the amount of solvent remaining on the electrode.
  • the electrode-forming paste (the first and second electrode-forming pastes) can be used to manufacture an electrode.
  • the electrode may be either a positive electrode or a negative electrode, but a negative electrode is preferred.
  • the electrode includes, for example, at least a current collector and an electrode active material layer laminated (adhered) onto the current collector.
  • the electrode active material layer is a layer formed from the electrode-forming paste.
  • any known or commonly used current collector can be used.
  • materials that can be used for the current collector include stainless steel, aluminum, copper, aluminum, nickel, titanium, and alloys containing one or more of these.
  • aluminum is particularly preferred for the positive electrode current collector, and copper is preferred for the negative electrode current collector.
  • the above electrode can be manufactured using a manufacturing method that includes the steps of applying an electrode-forming paste (first or second electrode-forming paste) onto the current collector to form a coating film, evaporating water from the coating film to form a pre-dried film, and vacuum-drying the pre-dried film to form an electrode active material layer.
  • an electrode-forming paste first or second electrode-forming paste
  • the pre-dried film In the process of forming the pre-dried film, it is preferable to form the pre-dried film by drying under conditions in which the amount of remaining organic solvent measured by GC-MS is 50 ppm or more (preferably 100 ppm or more). By drying under such conditions, the solvent can be evaporated slowly, preventing warping and swelling at the edges, and making the resulting electrode less likely to crack.
  • the thickness of the applied film of the electrode-forming paste is, for example, 100 to 1000 ⁇ m.
  • the applied film is dried to obtain the pre-dried film, for example, at a temperature of 70 to 150°C (preferably 100 to 130°C) for 30 seconds to 60 minutes (preferably 1 to 20 minutes).
  • the electrode active material layer In the step of forming the electrode active material layer (dried film), it is preferable to form the electrode active material layer by drying under drying conditions that result in the amount of remaining organic solvent being 40 ppm or less (preferably 20 ppm or less) as measured by GC-MS. By drying under such drying conditions, it is less likely that organic solvent will remain in the resulting electrode active material layer and electrode.
  • the vacuum drying of the pre-dried film to obtain the electrode active material layer is carried out, for example, at a pressure of 800 to 5000 Pa (preferably 1300 to 3000 Pa) (absolute pressure) and a temperature of 70 to 150°C (preferably 80 to 120°C) for 2 to 72 hours (preferably 5 to 24 hours).
  • Electrodes can be manufactured in this manner.
  • the thickness of the electrode is, for example, 100 to 350 ⁇ m, preferably 150 to 300 ⁇ m, and more preferably 200 to 250 ⁇ m. Because the electrode-forming paste disclosed herein has a low residual solvent content, cracks are unlikely to occur even in thick films with a thickness of 100 ⁇ m or more (particularly 200 ⁇ m or more).
  • a secondary battery can be manufactured using the electrode.
  • the term "secondary battery” encompasses reusable storage batteries (secondary batteries) and storage elements in general.
  • secondary batteries include lithium secondary batteries (lithium ion batteries), nickel-metal hydride batteries, lithium ion capacitors, and electric double layer capacitors.
  • the lithium ion battery includes, for example, at least a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte.
  • the lithium ion battery may further include a separator.
  • the positive electrode and/or negative electrode may be obtained using the first or second electrode-forming paste. Furthermore, known or commonly used positive electrodes or negative electrodes used in secondary batteries may also be used.
  • the electrolyte can be any known or commonly used electrolyte for secondary batteries.
  • the electrolyte may be liquid, sol, or solid at room temperature (25°C).
  • the electrolyte includes, for example, a supporting salt and a solvent.
  • the supporting salt dissociates in the solvent to generate charge carrier ions, which in lithium-ion batteries generate lithium ions.
  • the charge carrier ions are typically cations such as lithium ions, calcium ions, and magnesium ions, but may also be anions such as fluoride ions.
  • Specific examples of the supporting salt include fluorine-containing lithium salts such as LiPF 6 and LiBF 4.
  • the solvent examples include non-aqueous solvents such as aprotic solvents such as carbonates, ethers, esters, nitriles, sulfones, and lactones.
  • aprotic solvents such as carbonates, ethers, esters, nitriles, sulfones, and lactones.
  • the electrolyte becomes a non-aqueous electrolytic solution.
  • the electrolyte may contain other components in addition to the supporting salt and solvent.
  • other components include film-forming agents such as lithium bis(oxalato)borate (LiBOB) and vinylene carbonate (VC); and gas generating agents such as biphenyl (BP) and cyclohexylbenzene (CHB).
  • the above secondary battery can be used for known or conventional secondary battery applications, but is preferably used in applications requiring excellent high-rate characteristics (high-rate output characteristics and high-rate cycle characteristics), i.e., applications requiring high power density. Specifically, it can be preferably used as a power source (driving power source) for a motor mounted on a vehicle. There are no particular restrictions on the type of vehicle, but examples include plug-in hybrid vehicles (PHVs), hybrid vehicles (HVs), and electric vehicles (EVs).
  • PGVs plug-in hybrid vehicles
  • HVs hybrid vehicles
  • EVs electric vehicles
  • the secondary battery may also be used in the form of a battery pack in which multiple batteries are connected in series and/or parallel.
  • the negative electrode secondary battery electrode-forming pastes obtained in the Examples and Comparative Examples were applied to copper foil using an automatic coater to a coating thickness setting of 400 to 600 ⁇ m, and then dried at 110°C for 10 minutes at atmospheric pressure to obtain a negative electrode for crack resistance evaluation.
  • a cylindrical mandrel bending tester manufactured by BEVS the prepared negative electrode pieces were fixed with the main clamp, and after rotating the handle 180°, the crack resistance was evaluated from the minimum diameter of the mandrel at which the electrode began to crack or peel from the copper foil.
  • a mandrel with a minimum diameter smaller than or equal to that of Comparative Example 1 was marked with a circle, and a larger diameter was marked with an X.
  • Good crack resistance indicates that the electrode is highly flexible and suitable for thicker films.
  • the negative electrode secondary battery electrode-forming paste obtained in the examples and comparative examples was coated on copper foil using an automatic coater so that the coating thickness setting was 600 ⁇ m, dried at 110 ° C. for 10 minutes at atmospheric pressure, and then vacuum dried at 110 ° C. for 5 hours to remove the residual solvent, thereby obtaining a negative electrode for evaluating residual solvent properties.
  • the obtained negative electrode was placed in a headspace container and the mass (W) was accurately weighed, and analysis was carried out using headspace (trade name "HS-20", manufactured by Shimadzu Corporation) and GC / MS (manufactured by Shimadzu Corporation, trade name "GC / MS-QP2010 Ultra", column: DB-5MS 30 m - 0.25 mm, I.D - 0.25 ⁇ m). Then, from a separately prepared calibration curve, the content of residual solvent in the negative electrode (Ws) was determined. From these, the residual solvent concentration was calculated according to the following formula.
  • Residual solvent concentration (ppm) Ws/W ⁇ 100 ⁇ 10000
  • [Appendix 1] A solvent composition for an electrode-forming paste, comprising a solvent (A) having a boiling point of 180° C. or higher and 240° C. or lower and a hydrogen bond term ⁇ H of the Hansen solubility parameters of 4 to 11 (J/cm 3 ) 0.5 .
  • Appendix 2 The solvent composition for an electrode-forming paste according to Appendix 1, wherein the boiling point of the solvent (A) is 180°C or higher and 230°C or lower.
  • Appendix 3 The solvent composition for an electrode-forming paste according to Appendix 1 or 2, wherein the boiling point of the solvent (A) is 180°C or higher and 220°C or lower.
  • [Appendix 12] The solvent composition for an electrode-forming paste according to any one of Appendices 1 to 11, wherein the hydrogen bond term ⁇ H of the Hansen solubility parameters of the solvent (A) is 7 (J/cm 3 ) 0.5 or less.
  • [Appendix 13] The solvent composition for an electrode-forming paste according to any one of Appendices 1 to 12, wherein the solvent (A) has a solubility in water of 5 g/100 g or more.
  • [Appendix 14] The solvent composition for an electrode-forming paste according to any one of Appendices 1 to 13, wherein the solvent (A) has a solubility in water of 10 g/100 g or more.
  • [Appendix 15] The solvent composition for an electrode-forming paste according to any one of Appendices 1 to 14, wherein the solvent (A) has a solubility in water of 50 g/100 g or more.
  • [Appendix 16] The solvent composition for an electrode-forming paste according to any one of Appendices 1 to 15, wherein the solvent (A) contains an ether skeleton and/or an ester skeleton.
  • Appendix 17 The solvent composition for an electrode-forming paste according to any one of Appendices 1 to 16, wherein the solvent (A) is one or more selected from the group consisting of dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monopropyl ether, dipropylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, tripropylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol butyl methyl ether, diethylene glycol diethyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol methyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, 1,3-butylene glycol diacetate, propylene glycol diacetate, ⁇ -terpineol, dihydroterpineol, and 3-hydroxy-3-methylbutyl acetate.
  • the solvent (A) is one or more selected from the group consisting of dipropylene glycol monomethyl
  • Appendix 18 The solvent composition for an electrode-forming paste according to any one of Appendices 1 to 17, wherein the solvent (A) is one or more selected from the group consisting of tripropylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol methyl ether acetate, 1,3-butylene glycol diacetate, dipropylene glycol monopropyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether acetate, and diethylene glycol monobutyl ether.
  • the solvent (A) is one or more selected from the group consisting of tripropylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol methyl ether acetate, 1,3-butylene glycol diacetate, dipropylene glycol monopropyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether acetate, and diethylene glycol monobut
  • [Appendix 22] The content of the solvent (A) is 70 mass% or more relative to the total amount (100 mass%) of the solvent composition.
  • Appendix 23] The content of the solvent (A) is 90 mass% or more relative to the total amount (100 mass%) of the solvent composition.
  • An electrode-forming paste comprising the solvent composition for an electrode-forming paste according to any one of Appendices 1 to 23, water, an electrode active material, and a binder.
  • An electrode-forming paste comprising an organic solvent, water, an electrode active material, and a binder, the electrode-forming paste is applied to a copper foil to a thickness of 600 ⁇ m, and the pre-dried film is dried with hot air at 110° C.
  • the electrode-forming paste wherein the amount of the remaining organic solvent in the dried film measured by GC-MS after the temporary dried film is vacuum-dried at an absolute pressure of 1500 Pa or less for 300 minutes is 40 ppm or less.
  • Appendix 28 The electrode-forming paste according to Appendix 27, wherein the electrode-forming paste is applied to a copper foil to a film thickness of 600 ⁇ m, and the pre-dried film is dried with hot air at 110° C. for 10 minutes. The remaining amount of the organic solvent is 100 ppm or more as measured by GC-MS.
  • Appendix 33 A method for producing an electrode having an electrode active material layer on a current collector, A method for manufacturing an electrode, comprising: a step of applying the electrode-forming paste according to any one of appendices 27 to 32 onto the current collector to form a coating film; a step of evaporating water from the coating film to form a temporary dried film; and a step of vacuum-drying the temporary dried film to form the electrode active material layer.
  • Appendix 34 The method for manufacturing an electrode according to Appendix 33, wherein in the step of forming the provisionally dried film, the provisionally dried film is dried under drying conditions such that the remaining amount of the organic solvent measured by a GC-MS method is 50 ppm or more to form a provisionally dried film.
  • Appendix 35 The method for manufacturing an electrode according to Appendix 33 or 34, wherein in the step of forming the provisionally dried film, the provisionally dried film is dried under drying conditions such that the remaining amount of the organic solvent measured by a GC-MS method is 100 ppm or more to form a provisionally dried film.
  • Appendix 36 The method for producing an electrode according to any one of Appendices 33 to 35, wherein in the step of forming the electrode active material layer, the electrode active material layer is dried under drying conditions such that the amount of the remaining organic solvent measured by a GC-MS method is 40 ppm or less to form an electrode active material layer.
  • [Appendix 37] The method for producing an electrode according to any one of Appendices 33 to 36, wherein in the step of forming the electrode active material layer, the electrode active material layer is dried under drying conditions such that the amount of the remaining organic solvent measured by a GC-MS method is 20 ppm or less to form an electrode active material layer.
  • [Supplementary Note 38] A method for producing a secondary battery, comprising producing an electrode by the method for producing an electrode according to any one of Supplementary Notes 33 to 37, and using the obtained electrode to produce a secondary battery.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

電極製造時の耐クラック性に優れ、電極への溶剤残存量を低減することができる電極形成ペースト用溶剤組成物を提供する。 沸点が180℃以上240℃以下であり且つハンセン溶解度パラメータの水素結合項δHが4~11(J/cm0.5である溶剤(A)を含む、電極形成ペースト用溶剤組成物。前記溶剤(A)は水への溶解度が5g/100g以上であることが好ましい。前記溶剤(A)はエーテル骨格および/またはエステル骨格を含むことが好ましい。

Description

電極形成ペースト用溶剤組成物、電極形成用ペースト、電極の製造方法、および二次電池の製造方法
 本開示は、電極形成ペースト用溶剤組成物、電極形成用ペースト、電極の製造方法、および二次電池の製造方法に関する。より詳細には、本開示は、電極を形成するためのペーストに使用される溶剤組成物、当該溶剤組成物を用いた電極形成用ペースト、当該電極形成用ペーストを用いた電極の製造方法、および当該電極を用いた二次電池の製造方法に関する。本願は、2024年4月22日に日本に出願した、特願 2024-068940号の優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 リチウムイオン電池用の電極は、電極形成用ペーストを金属箔等の集電体表面に塗布し乾燥することで形成される。上記電極形成用ペーストには主溶剤として水が用いられる(例えば特許文献1~3参照)。近年、リチウムイオン電池において高容量化が求められる。そのためには電極の厚膜形成が必要である。
 厚膜形成のためには集電体上に比較的多量の電極形成用ペーストを塗布することとなるが、この場合、電極にクラックが発生するという問題がある。クラックが起こると、電極の均一な導電ネットワークが崩壊しまうため、電極の導電性低下を引き起こし電池寿命低下に繋がる。
 電極の柔軟性および密着性を向上させるために、1分子中に酸素原子を2~20個有する高沸点の水溶性添加剤(例えば1,3-ブチレングリコール、プロパンジオール、エチレングリコール等)を利用することが知られている(例えば特許文献4参照)。
国際公開第2010/008058号 特開平11-283630号公報 特開2023-113925号公報 国際公開第2013/115368号
 しかしながら、上記高沸点の水溶性添加剤を使用した場合、得られる電極にクラックは生じにくいが、上記高沸点の水溶性添加剤が真空乾燥後に電極(特に密度200g/m以上の厚膜電極)に残留しやすい。残留した溶剤は、電解液に浸透してリチウムと反応し、電池性能が悪化するため容量増大が困難となる。
 従って、本開示の目的は、電極製造時の耐クラック性に優れ、電極への溶剤残存量を低減することができる、電極形成ペースト用溶剤組成物を提供することにある。
 本開示の発明者らは、厚膜の電極を形成する際にクラックが発生する原因は、電極を形成する乾燥前の塗膜は溶剤を多量に含むこととなるため、塗膜を熱風乾燥する工程において、溶剤の揮発が速く塗膜の端部から乾燥が始まることに起因するものと推定した。そして、このような知見に基づいて、本開示の技術を見出した。
 本開示は、沸点が180℃以上240℃以下であり且つハンセン溶解度パラメータの水素結合項δHが4~11(J/cm0.5である溶剤(A)を含む、電極形成ペースト用溶剤組成物を提供する。
 上記溶剤(A)は水への溶解度が5g/100g以上であることが好ましい。
 上記溶剤(A)はエーテル骨格および/またはエステル骨格を含むことが好ましい。
 上記溶剤(A)は、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、1,3-ブチレングリコールジアセテート、プロピレングリコールジアセテート、α-ターピネオール、ジヒドロターピネオール、および3-ヒドロキシ-3-メチルブチルアセテートからなる群から選択される一種以上であることが好ましい。
 また、本開示は、上記電極形成ペースト用溶剤組成物と、水と、電極活物質と、バインダーとを含む、電極形成用ペーストを提供する。
 上記電極形成ペースト用溶剤組成物の含有割合は、上記電極形成用ペーストの総量に対して0.1~5.0質量%であることが好ましい。
 また、本開示は、有機溶剤と、水と、電極活物質と、バインダーとを含む、電極形成用ペーストであって、
 上記電極形成用ペーストを銅箔上に膜厚600μmで塗工し、110℃、10分間の熱風乾燥をした仮乾燥膜を、GC-MS法で測定した上記有機溶剤の残存量が50ppm以上であり、
 上記仮乾燥膜を、絶対圧1500Pa以下で300分の真空乾燥をした乾燥膜のGC-MS法で測定した上記有機溶剤の残存量が40ppm以下である、電極形成用ペーストを提供する。
 また、本開示は、集電体上に電極活物質層を備える電極の製造方法であり、
 上記電極形成用ペーストを上記集電体上に塗工して塗膜を形成する工程、上記塗膜から溶媒を蒸発させて仮乾燥膜を形成する工程、および上記仮乾燥膜を真空乾燥し上記電極活物質層を形成する工程を備える、電極の製造方法を提供する。
 上記仮乾燥膜を形成する工程では、上記仮乾燥膜をGC-MS法で測定した上記有機溶剤の残存量が50ppm以上となる乾燥条件で乾燥して仮乾燥膜を形成することが好ましい。
 上記電極活物質層を形成する工程では、上記電極活物質層をGC-MS法で測定した上記有機溶剤の残存量が40ppm以下となる乾燥条件で乾燥して電極活物質層を形成することが好ましい。
 また、本開示は、上記電極の製造方法により電極を製造し、得られた電極を用いて二次電池を製造する、二次電池の製造方法を提供する。
 本開示の電極形成ペースト用溶剤組成物は、電極形成用ペーストに使用することで、電極製造時の耐クラック性に優れ、電極への溶剤残存量を低減することができる。
[電極形成ペースト用溶剤組成物]
 本開示の電極形成ペースト用溶剤組成物(単に「溶剤組成物」と称する場合がある)は、沸点が180℃以上240℃以下であり且つハンセン溶解度パラメータの水素結合項δHが4~11(J/cm0.5である溶剤を含む。なお、本明細書において、沸点が180℃以上240℃以下であり且つハンセン溶解度パラメータの水素結合項δHが4~11(J/cm0.5である溶剤を「溶剤(A)」と称する場合がある。溶剤(A)は、一種のみを使用してもよいし、二種以上を使用してもよい。
 本開示の溶剤組成物は、溶剤(A)を含むことにより、当該溶剤組成物を用いたペーストを塗布してペーストを乾燥させる際、ペーストの溶媒の急激な揮発を防ぎ、乾燥時にクラックが入りにくい。そして、さらなる乾燥工程により、上記溶剤組成物は揮発しやすく、電極への溶剤残存量が低減される。
(溶剤(A))
 溶剤(A)の沸点は、180~240℃である。上記沸点は、230℃以下が好ましく、より好ましくは220℃以下である。上記沸点が180℃以上であることで、ペーストを乾燥させる際の溶媒の急激な揮発を防ぎ、乾燥時にクラックが入りにくい。上記沸点が240℃以下であることで、残存溶剤を除去する際に揮発しやすく、溶剤残存量が低減される。
 溶剤(A)の、ハンセン溶解度パラメータの水素結合項δHは、4~11(J/cm0.5である。上記δHは、4.5(J/cm0.5以上が好ましく、5(J/cm0.5以上、6(J/cm0.5以上、7(J/cm0.5以上、または8(J/cm0.5以上であってもよい。また、上記δHは、10(J/cm0.5以下が好ましく、9(J/cm0.5以下、8(J/cm0.5以下、または7(J/cm0.5以下であってもよい。上記δHが4(J/cm0.5以上(例えば4~7(J/cm0.5)であることで、水との水素結合力が高すぎず、残存溶剤を除去する際に揮発しやすく、溶剤残存量が低減される。上記δHが11(J/cm0.5以下(例えば8~11(J/cm0.5)であることで、ペーストに溶媒として含まれる水との水素結合力が適度に高く、水溶性に優れ、またペーストを乾燥させる際の水の急激な揮発を防ぎ、乾燥時にクラックが入りにくくなるため厚膜化できる。なお、本明細書において、ハンセン溶解度パラメータを「SP値」と称し、水素結合項δHを単に「δH」と表記する場合がある。SP値およびδHはHSPiP(ver.5.4)(実践ハンセン溶解度パラメータ)ソフトウエアにより計算できる。
 溶剤(A)は、水への溶解度(水100gに対する溶解度)が5g/100g以上であることが好ましく、より好ましくは10g/100g以上、さらに好ましくは50g/100g以上である。上記溶解度が5g/100g以上であると、ペーストを乾燥させる際に、ペーストに溶媒として含まれる水との分離が起こりにくく、平滑な電極を形成しやすい。なお、本明細書において、上記水100gに対する溶解度を「水溶解性」と称する場合がある。
 溶剤(A)は、エーテル骨格および/またはエステル骨格を含むことが好ましい。エーテル骨格を含む溶剤としては、例えば、ポリアルキレングリコール、(ポリ)アルキレングリコールモノまたはジアルキルエーテル、ポリアルキレングリコールモノエステル、(ポリ)アルキレングリコールアルキルエーテルモノエステルなどが挙げられる。また、エステル骨格を含む溶剤としては、例えば、(ポリ)アルキレングリコールモノエステル、(ポリ)アルキレングリコールアルキルエーテルモノエステル、(ポリ)アルキレングリコールジエステル、(ポリ)グリセリンエステル、ターピネオールまたはその水素化物のエステル化物などが挙げられる。上記エステル骨格を構成するカルボン酸は脂肪族カルボン酸が好ましい。また、溶剤(A)は、リチウムとの反応性が低いことが好ましい観点から、ヒドロキシ基が1個以下であることが好ましく、ヒドロキシ基を有しないことがより好ましい。
 溶剤(A)としては、具体的には、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル等の(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテル;トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル等の(ポリ)アルキレングリコールジアルキルエーテル;ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート等の(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテルモノエステル;1,3-ブチレングリコールジアセテート、プロピレングリコールジアセテート等の(ポリ)アルキレングリコールジエステル;α-ターピネオール、ジヒドロターピネオール等のテルペン系アルコール;3-ヒドロキシ-3-メチルブチルアセテート等のテルペン系アルコールのエステル化物などが挙げられる。
 溶剤(A)としては、中でも、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、1,3-ブチレングリコールジアセテート、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、およびジエチレングリコールモノブチルエーテルからなる群から選択される一種以上が好ましい。
 上記溶剤組成物は、溶剤(A)以外のその他の溶剤を含んでいてもよい。上記その他の溶剤としては、例えば、溶剤(A)以外の、沸点が300℃以下(例えば250~280℃)であり且つδHが4~13(J/cm0.5である溶剤(「溶剤(B)」と称する場合がある)が挙げられる。また、溶剤(B)は、上記水溶解性が5g/100g以上であることが好ましく、より好ましくは10g/100g以上、さらに好ましくは50g/100g以上である。溶剤(B)は、溶剤(A)との相溶性に優れ、均一溶液を形成しやすく、また溶剤残存量を調整しやすい。上記その他の溶剤は、一種のみを使用してもよいし、二種以上を使用してもよい。
 溶剤(B)は、エーテル骨格および/またはエステル骨格を含むことが好ましい。溶剤(B)としては、例えば、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、トリアセチン、ジプロピレングリコールジメチルエーテルなどが挙げられる。また、溶剤(B)は、リチウムとの反応性が低いことが好ましい観点から、ヒドロキシ基が2個以下であることが好ましい。
 上記溶剤組成物中の溶剤(A)の含有割合は、上記溶剤組成物の総量(100質量%)に対して、20質量%以上が好ましく、より好ましくは30質量%以上であり、50質量%以上、70質量%以上、または90質量%以上であってもよい。上記含有割合が20質量%以上であると、ペーストを乾燥させる際、溶媒の急激な揮発を防ぎ、乾燥時にクラックが入りにくく、残存溶剤を除去する際には上記溶剤組成物は揮発しやすく、電極への溶剤残存量がより低減される。
 上記溶剤組成物中の、溶剤(A)および溶剤(B)の合計の含有割合は、上記溶剤組成物の総量(100質量%)に対して、60質量%以上が好ましく、より好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上、特に好ましくは90質量%以上であり、93質量%以上、96質量%以上、98質量%以上、99質量%以上、または100質量%であってもよい。上記溶剤組成物が溶剤(B)を含まない場合、上記含有割合は溶剤(A)の含有割合である。
 上記溶剤組成物中の、ヒドロキシ基、アミド基、およびケトン基からなる群より選択される一種以上の基を有する化合物の含有割合は、上記溶剤組成物の総量(100質量%)に対して、40質量%以下が好ましく、より好ましくは10質量%以下である。
 上記溶剤組成物は、電極を形成するためのペーストに使用される、電極形成ペースト用の溶剤組成物である。上記溶剤組成物は、溶剤(A)および必要に応じてその他の溶剤を混合して製造することができる。上記混合は、公知乃至慣用の方法で行うことができる。
 本開示の電極形成ペースト用溶剤組成物は、電極形成用ペーストに使用することで、電極製造時の耐クラック性に優れ、電極への溶剤残存量を低減することができる。このため、本開示の電極形成ペースト用組成物を用いて厚膜の電極を製造することができ、これによって、高容量化されたリチウムイオン電池を製造することができる。
[電極形成用ペースト]
(第一の電極形成用ペースト)
 上記溶剤組成物を使用して電極形成用ペーストを製造することができる。上記電極形成用ペーストは、例えば、上記溶剤組成物と、水と、電極活物質と、バインダーとを含む。なお、本明細書において、上記溶剤組成物と、水と、電極活物質と、バインダーとを含む電極形成用ペーストを「第一の電極形成用ペースト」と称する場合がある。上記第一の電極形成用ペーストは、さらに導電助剤を含んでいてもよい。
 上記電極活物質としては、公知乃至慣用のものを使用することができる。上記電極活物質は、正極活物質および負極活物質のいずれであってもよい。上記電極活物質は、一種のみを使用してもよいし、二種以上を使用してもよい。
 上記正極活物質としては、例えば、リチウム元素と遷移金属元素とを含む化合物、すなわち、リチウム遷移金属複合酸化物が挙げられる。上記リチウム遷移金属複合酸化物としては、例えば、層状構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物、スピネル構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物、オリビン型構造を有するリチウム遷移金属含有リン酸塩などが挙げられる。
 上記リチウム遷移金属複合酸化物としては、具体的には、例えば、リチウムコバルト含有複合酸化物、リチウムマンガン含有複合酸化物、リチウムニッケル含有複合酸化物、リチウムチタン含有複合酸化物、リチウムニッケルマンガン含有複合酸化物、リチウムニッケルコバルトマンガン含有複合酸化物、リチウムニッケルコバルトアルミニウム含有複合酸化物などが挙げられる。
 リチウムコバルト含有複合酸化物としてはコバルト酸リチウムが挙げられる。リチウムマンガン含有複合酸化物としてはマンガン酸リチウムが挙げられる。リチウムニッケル含有複合酸化物としてはニッケル酸リチウムが挙げられる。リチウムチタン含有複合酸化物としてはチタン酸リチウムが挙げられる。
 上記負極活物質としては、例えば、金属Li、その合金であるスズ合金、シリコン合金、鉛合金等の合金系、LiFe、LiFe、LiWO、チタン酸リチウム、バナジウム酸リチウム、ケイ素酸リチウム等の金属酸化物系、ポリアセチレン、ポリ-p-フェニレン等の導電性高分子系、ソフトカーボンやハードカーボンといった、アモルファス系炭素質材料や、高黒鉛化炭素材料等の人造黒鉛、あるいは天然黒鉛等の炭素質粉末、カーボンブラック、メソフェーズカーボンブラック、樹脂焼成炭素材料、気層成長炭素繊維、炭素繊維などの炭素系材料が挙げられる。
 上記導電助剤としては、公知乃至慣用のものを使用することができ、例えば、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等)、カーボンファイバー、黒鉛等の炭素材料などが挙げられる。上記導電助剤は、一種のみを使用してもよいし、二種以上を使用してもよい。
 上記バインダーとしては、公知乃至慣用のものを使用することができ、例えば、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、ホルムアルデヒド樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂、カルボキシメチルセルロース等のセルロース樹脂、スチレン-ブタジエンゴムやフッ素ゴム等の合成ゴム、ポリアニリンやポリアセチレン等の導電性樹脂、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)やポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のハロゲン化ビニル樹脂、ポリエチレンオキサイド(PEO)等のポリアルキレンオキサイドなどが挙げられる。上記バインダーは、一種のみを使用してもよいし、二種以上を使用してもよい。
 上記電極形成用ペースト中の上記溶剤組成物の含有割合は、上記電極形成用ペーストの総量(100質量%)に対して、0.1~5.0質量%が好ましく、より好ましくは0.3~3質量%である。上記含有割合が上記範囲内であると、ペーストを乾燥させる際、溶媒の急激な揮発を防ぎ、乾燥時によりクラックが入りにくく、残存溶剤を除去する際には上記溶剤組成物は揮発しやすく、電極への溶剤残存量がより低減される。
(第二の電極形成用ペースト)
 また、本開示は、有機溶剤と、水と、電極活物質と、バインダーとを含む、電極形成用ペーストであって、上記電極形成用ペーストを銅箔上に膜厚600μmで塗工し、110℃、10分間の熱風乾燥をした仮乾燥膜を、GC-MS法で測定した上記有機溶剤の残存量が50ppm以上であり、上記仮乾燥膜を、絶対圧1500Pa以下で300分の真空乾燥をした乾燥膜のGC-MS法で測定した上記有機溶剤の残存量が40ppm以下である、電極形成用ペーストを提供する。なお、本明細書において、上記電極形成用ペーストを「第二の電極形成用ペースト」と称する場合がある。また、本明細書において、上記有機溶剤(上記溶剤組成物も概念として含まれる)および水を総称して「溶媒」と称する場合がある。上記第二の電極形成用ペーストは、さらに導電助剤を含んでいてもよい。
 第二の電極形成用ペーストにおける電極活物質、導電助剤、およびバインダーとしては、それぞれ、上述の第一の電極形成用ペーストにおけるものとして例示および説明されたものを使用することができる。
 上記有機溶剤としては、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、オクタノール、ジアセトンアルコール等のアルコール;酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、γ-ブチロラクトン等のエステル;ジエチルエーテル、エチレングルコールモノメチルエーテル、エチレングルコールモノエチルエーテル、エチレングルコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル等のエーテル;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン、シクロヘキサノン等のケトン;ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン等のアミド;エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール等のグリコールなどが挙げられる。上記有機溶剤は、一種のみを使用してもよいし、二種以上使用してもよい。
 また、上記有機溶剤として、上記溶剤組成物を用いてもよい。上記有機溶剤として上記溶剤組成物を用いる場合、上記第二の電極形成用ペーストは上記第一の電極形成用ペーストにも該当する。
 上記電極形成用ペーストは、銅箔上に膜厚600μmで塗工し、110℃、10分間の熱風乾燥をして得られた仮乾燥膜を、GC-MS法で測定した上記有機溶剤の残存量が50ppm以上であり、好ましくは100ppm以上である。上記残存量が50ppm以上であると、仮乾燥膜およびその後に得られる電極にクラックが生じにくく、また反りや端部の盛り上がりが発生しにくい。また、上記第一の電極形成用ペーストの上記残存量が上記範囲内であることが好ましい。
 上記電極形成用ペーストは、上記仮乾燥膜を、絶対圧1500Pa以下で300分の真空乾燥をした乾燥膜のGC-MS法で測定した上記有機溶剤の残存量が40ppm以下であり、好ましくは30ppm以下、より好ましくは20ppm以下である。上記残存量が40ppm以下であると、電極への溶剤残存量が低減される。また、上記第一の電極形成用ペーストの上記残存量が上記範囲内であることが好ましい。
 上記電極形成用ペースト中の上記有機溶剤の含有割合は、上記電極形成用ペーストの総量(100質量%)に対して、0.1~5.0質量%が好ましく、より好ましくは0.3~3質量%である。上記含有割合が上記範囲内であると、ペーストを乾燥させる際、溶媒の急激な揮発を防ぎ、乾燥時によりクラックが入りにくく、残存溶剤を除去する際には上記溶剤組成物は揮発しやすく、電極への溶剤残存量がより低減される。
[電極]
 上記電極形成用ペースト(上記第一および第二の電極形成用ペースト)を使用して電極を製造することができる。上記電極は、正極および負極のいずれであってもよいが、負極が好ましい。
 上記電極は、例えば、集電体と、上記で集電体上に積層(固着)された電極活物質層とを少なくとも備える。上記電極活物質層は、上記電極形成用ペーストより形成される層である。
 集電体としては、公知乃至慣用のものを使用することができる。集電体の構成材料としては、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、銅、アルミニウム、ニッケル、チタン、これらの一種以上を含む合金などが挙げられる。リチウムイオン電池の場合、特に正極の集電体としてはアルミニウムが好ましく、負極の集電体としては銅が好ましい。
 上記電極は、電極形成用ペースト(第一または第二の電極形成用ペースト)を上記集電体上に塗工して塗膜を形成する工程、上記塗膜から水を蒸発させて仮乾燥膜を形成する工程、および上記仮乾燥膜を真空乾燥し電極活物質層を形成する工程を備える製造方法により製造することができる。
 上記仮乾燥膜を形成する工程では、上記仮乾燥膜をGC-MS法で測定した有機溶剤の残存量が50ppm以上(好ましくは100ppm以上)となる乾燥条件で乾燥して仮乾燥膜を形成することが好ましい。このような乾燥条件で乾燥を行うことにより、上記溶媒の揮発を緩やかに行うことができ、反りや端部の盛り上がりの発生を抑制することができ、また得られる電極にクラックが生じにくい。
 上記電極形成用ペーストの塗布膜厚は例えば100~1000μmである。上記仮乾燥膜を得るための上記塗膜の乾燥は、例えば温度70~150℃(好ましくは100~130℃)で30秒間~60分間(好ましくは1~20分間)で行う。
 上記電極活物質層(乾燥膜)を形成する工程では、上記電極活物質層をGC-MS法で測定した上記有機溶剤の残存量が40ppm以下(好ましくは20ppm以下)となる乾燥条件で乾燥して電極活物質層を形成することが好ましい。このような乾燥条件で乾燥を行うことにより、得られる電極活物質層および電極に有機溶剤が残存しにくい。
 上記電極活物質層を得るための上記仮乾燥膜の真空乾燥は、例えば圧力800~5000Pa(好ましくは1300~3000Pa)(絶対圧)、温度70~150℃(好ましくは80~120℃)で2~72時間(好ましくは5~24時間)で行う。
 以上のようにして電極を製造することができる。
 上記電極の厚さは、例えば100~350μmであり、好ましくは150~300μm、より好ましくは200~250μmである。本開示の電極形成用ペーストは溶剤残存量が少ないため、上記厚さが100μm以上(特に200μm以上)の厚膜であってもクラックが生じにくい。
[二次電池]
 上記電極を用いて二次電池を製造することができる。なお、本明細書において、「二次電池」とは、繰り返し使用可能な蓄電池(二次電池)および蓄電素子全般を包含する。二次電池としては、例えば、リチウム二次電池(リチウムイオン電池)、ニッケル水素電池、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタなどが挙げられる。上記リチウムイオン電池は、例えば、正極と、負極と、電解質とを少なくとも備える。上記リチウムイオン電池は、さらに、セパレータを備えていてもよい。
 上記正極および/または上記負極として、上記第一または第二の電極形成用ペーストを用いて得られたものを使用することができる。また、上記正極または上記負極として、二次電池に用いられる公知乃至慣用のものを使用してもよい。
 上記電解質は、二次電池に用いられる公知乃至慣用のものを使用することができる。上記電解質は、室温(25℃)下において、液体状であってもよいし、ゾル状や固体状であってもよい。上記電解質は、例えば支持塩および溶媒を含む。上記支持塩は、溶媒中で解離して電荷担体イオンを生成し、リチウムイオン電池においてはリチウムイオンを生成する。上記電荷担体イオンとしては、通常、リチウムイオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオン等のカチオンであるが、例えばフッ化物イオンのようなアニオンであってもよい。上記支持塩としては、具体的には、例えば、LiPF6、LiBF4等のフッ素含有リチウム塩が挙げられる。上記溶媒としては、例えば、カーボネート、エーテル、エステル、ニトリル、スルホン、ラクトン等の非プロトン性溶媒などの非水溶媒が挙げられる。上記溶媒が非水溶媒である場合、上記電解質は非水電解液となる。
 上記電解質は、支持塩および溶媒以外のその他の成分を含んでいてもよい。上記その他の成分としては、例えば、リチウムビス(オキサラト)ボレート(LiBOB)、ビニレンカーボネート(VC)等の皮膜形成剤;ビフェニル(BP)、シクロヘキシルベンゼン(CHB)等のガス発生剤などが挙げられる。
 上記二次電池は、公知乃至慣用の二次電池用途に利用可能であるが、ハイレート特性(ハイレート出力特性およびハイレートサイクル特性)に優れる用途、すなわち高出力密度が要求される用途で好ましく用いることができる。具体的には、例えば、車両に搭載されるモーター用の動力源(駆動用電源)として好ましく用いることができる。車両の種類は特に限定されないが、例えば、プラグインハイブリッド自動車(PHV)、ハイブリッド自動車(HV)、電気自動車(EV)などの自動車が挙げられる。なお、二次電池は、複数個が直列および/または並列に接続された組電池の形態で使用されてもよい。
 本明細書に開示された各々の態様は、本明細書に開示された他のいかなる特徴とも組み合わせることができる。各実施形態における各構成およびそれらの組み合わせ等は、一例であって、本開示の趣旨から逸脱しない範囲内で、適宜、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本開示に係る各発明は、実施形態や以下の実施例によって限定されることはない。
 以下に、実施例に基づいて本開示の一実施形態をより詳細に説明する。
 調製例
(溶剤組成物の調製)
 表1に示す組成(単位:質量%)となるように各種溶剤を添加し、相溶するまで撹拌することにより溶剤組成物1~15を得た。
 表1に示す溶剤は以下のとおりである。δH値はHSPiP(ver.5.4)(実践ハンセン溶解度パラメータ)ソフトウエアにより計算した値を採用した。
(溶剤(A))
・MTPOM:商品名「ハイソルブMTPOM」、東邦化学工業株式会社製、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、沸点215℃、δH4.52(J/cm0.5、水溶解性23.6g/100g
・DPMA:株式会社ダイセル製、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、沸点213℃、δH5.78(J/cm0.5、水溶解性19g/100g
・1,3-BGDA:株式会社ダイセル製、1,3-ブチレングリコールジアセテート、沸点232℃、δH7.21(J/cm0.5、水溶解性5g/100g
・PFDG:日本乳化剤株式会社製、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、沸点212℃、δH8.35(J/cm0.5、水溶解性15g/100g
・MFDG:日本乳化剤株式会社製、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、沸点190℃、δH9.85(J/cm0.5、水溶解性100g/100g以上
・EDE:商品名「ハイソルブEDE」、東邦化学工業株式会社製、ジエチレングリコールジエチルエーテル、沸点189℃、δH5.61(J/cm0.5、水溶解性100g/100g以上
・DB:商品名「ハイソルブDB」、東邦化学工業株式会社製、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、沸点230℃、δH10.46(J/cm0.5、水溶解性100g/100g以上
(その他の溶剤)
・1,3-BG:株式会社ダイセル製、1,3-ブチレングリコール、沸点208℃、δH19.78(J/cm0.5、水溶解性100g/100g以上
・DMM:株式会社ダイセル製、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、沸点175℃、δH4.68(J/cm0.5、水溶解性53g/100g
・EDG:株式会社ダイセル製、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、沸点202℃、δH11.99(J/cm0.5、水溶解性100g/100g以上
・BTM:商品名「ハイソルブBTM」、東邦化学工業株式会社製、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル、沸点261℃、δH5.89(J/cm0.5、水溶解性100g/100g以上
・BTG:日本乳化剤株式会社製、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、沸点276℃、δH9.14(J/cm0.5、水溶解性100g/100g以上
・DRA-150:商品名「DRA-150」、株式会社ダイセル製、トリアセチン、沸点260℃、δH8.67(J/cm0.5、水溶解性8g/100g
 実施例1~7、比較例1~8
(負極二次電池電極形成用ペーストの作製)
 負極活物質として黒鉛(商品名「MAGE3」、株式会社レゾナック・ホールディングス製)、増粘剤としてカルボキシメチルセルロース(商品名「CMC2200」、ダイセルミライズ株式会社製)の1wt%水溶液、溶剤組成物、およびSBR(商品名「JSR104」、JSR株式会社製)を表2に示す組成(単位:質量部)となるようにミキサーに入れて混合し、負極二次電池電極形成用ペーストを得た。
 <評価>
 実施例および比較例で得られた負極二次電池電極形成用ペーストについて、以下の評価を行った。結果を表2に示した。
(1)耐クラック性
 実施例および比較例で得られた負極二次電池電極形成用ペーストを、自動塗工機を用いて塗工厚設定値が400~600μmとなるように銅箔上に塗工し、110℃で10分大気圧にて乾燥することで耐クラック性評価用の負極を得た。BEVS社製の円筒形マンドレル屈曲試験器を用いて、作製した負極片を本体クランプで固定し、ハンドルを180°回した後電極の割れまたは銅箔からのはがれが起こり始めるマンドレルの最小直径から、耐クラック性を評価した。マンドレルの最小直径が比較例1よりも小さいまたは同じものを○、大きいものを×とした。耐クラック性が良好な場合、電極の柔軟性が高く、厚膜化に適していると判断される。
(2)残溶剤性
 実施例および比較例で得られた負極二次電池電極形成用ペーストを、自動塗工機を用いて塗工厚設定値が600μmとなるように銅箔上に塗工し、110℃で10分大気圧にて乾燥し、さらに110℃5時間の真空乾燥により残溶剤を除去することで、残溶剤性評価用の負極を得た。得られた負極をヘッドスペース容器に入れて質量(W)を正確に秤量し、ヘッドスペース(商品名「HS-20」、株式会社島津製作所製)およびGC/MS(株式会社島津製作所製、商品名「GC/MS-QP2010 Ultra」、カラム:DB-5MS 30m-0.25mm、I.D-0.25μm)を用いて分析を実施した。そして、別途作成した検量線より、負極中の残留溶剤の含有量(Ws)を求めた。これらから、下式に従って残溶剤濃度を計算した。残溶剤濃度が20ppm以下である場合を○、20ppmより大きく40ppm以下である場合を△、40ppmより大きい場合を×とした。
 残溶剤濃度(ppm)=Ws/W×100×10000
 表2に示されるように、溶剤(A)使用した溶剤組成物を使用して得られた負極二次電池電極形成用ペーストを用いた場合(実施例)、負極の耐クラック性に優れ、また残存溶剤が少なかった。一方、溶剤(A)に代えて他の溶剤を使用して得られた負極二次電池電極形成用ペーストを用いた場合、溶剤残存量が多くなる傾向があった(比較例1~3,5~8)。また、溶剤(A)に代えて他の溶剤を使用して得られた負極二次電池電極形成用ペーストを用いた場合、溶媒の急激な乾燥によって乾燥時のクラックが入りやすくなることもあった(比較例4)。
 以下、本開示に係る発明のバリエーションを記載する。
[付記1]沸点が180℃以上240℃以下であり且つハンセン溶解度パラメータの水素結合項δHが4~11(J/cm0.5である溶剤(A)を含む、電極形成ペースト用溶剤組成物。
[付記2]前記溶剤(A)の沸点は180℃以上230℃以下である、付記1に記載の電極形成ペースト用溶剤組成物。
[付記3]前記溶剤(A)の沸点は180℃以上220℃以下である、付記1または2に記載の電極形成ペースト用溶剤組成物。
[付記4]前記溶剤(A)のハンセン溶解度パラメータの水素結合項δHは4.5(J/cm0.5以上である、付記1~3のいずれか1つに記載の電極形成ペースト用溶剤組成物。
[付記5]前記溶剤(A)のハンセン溶解度パラメータの水素結合項δHは5(J/cm0.5以上である、付記1~4のいずれか1つに記載の電極形成ペースト用溶剤組成物。
[付記6]前記溶剤(A)のハンセン溶解度パラメータの水素結合項δHは6(J/cm0.5以上である、付記1~5のいずれか1つに記載の電極形成ペースト用溶剤組成物。
[付記7]前記溶剤(A)のハンセン溶解度パラメータの水素結合項δHは7(J/cm0.5以上である、付記1~6のいずれか1つに記載の電極形成ペースト用溶剤組成物。
[付記8]前記溶剤(A)のハンセン溶解度パラメータの水素結合項δHは8(J/cm0.5以上である、付記1~7のいずれか1つに記載の電極形成ペースト用溶剤組成物。
[付記9]前記溶剤(A)のハンセン溶解度パラメータの水素結合項δHは10(J/cm0.5以下である、付記1~8のいずれか1つに記載の電極形成ペースト用溶剤組成物。
[付記10]前記溶剤(A)のハンセン溶解度パラメータの水素結合項δHは9(J/cm0.5以下である、付記1~9のいずれか1つに記載の電極形成ペースト用溶剤組成物。
[付記11]前記溶剤(A)のハンセン溶解度パラメータの水素結合項δHは8(J/cm0.5以下である、付記1~10のいずれか1つに記載の電極形成ペースト用溶剤組成物。
[付記12]前記溶剤(A)のハンセン溶解度パラメータの水素結合項δHは7(J/cm0.5以下である、付記1~11のいずれか1つに記載の電極形成ペースト用溶剤組成物。
[付記13]前記溶剤(A)は水への溶解度が5g/100g以上である、付記1~12のいずれか1つに記載の電極形成ペースト用溶剤組成物。
[付記14]前記溶剤(A)は水への溶解度が10g/100g以上である、付記1~13のいずれか1つに記載の電極形成ペースト用溶剤組成物。
[付記15]前記溶剤(A)は水への溶解度が50g/100g以上である、付記1~14のいずれか1つに記載の電極形成ペースト用溶剤組成物。
[付記16]前記溶剤(A)はエーテル骨格および/またはエステル骨格を含む、付記1~15のいずれか1つに記載の電極形成ペースト用溶剤組成物。
[付記17]前記溶剤(A)は、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、1,3-ブチレングリコールジアセテート、プロピレングリコールジアセテート、α-ターピネオール、ジヒドロターピネオール、および3-ヒドロキシ-3-メチルブチルアセテートからなる群から選択される一種以上である、付記1~16のいずれか1つに記載の電極形成ペースト用溶剤組成物。
[付記18]前記溶剤(A)は、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、1,3-ブチレングリコールジアセテート、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、およびジエチレングリコールモノブチルエーテルからなる群から選択される一種以上である、付記1~17のいずれか1つに記載の電極形成ペースト用溶剤組成物。
[付記19]前記溶剤(A)の含有割合は、前記溶剤組成物の総量(100質量%)に対して20質量%以上である、付記1~18のいずれか1つに記載の電極形成ペースト用溶剤組成物。
[付記20]前記溶剤(A)の含有割合は、前記溶剤組成物の総量(100質量%)に対して30質量%以上である、付記1~19のいずれか1つに記載の電極形成ペースト用溶剤組成物。
[付記21]前記溶剤(A)の含有割合は、前記溶剤組成物の総量(100質量%)に対して50質量%以上である、付記1~20のいずれか1つに記載の電極形成ペースト用溶剤組成物。
[付記22]前記溶剤(A)の含有割合は、前記溶剤組成物の総量(100質量%)に対して70質量%以上である、付記1~21のいずれか1つに記載の電極形成ペースト用溶剤組成物。
[付記23]前記溶剤(A)の含有割合は、前記溶剤組成物の総量(100質量%)に対して90質量%以上である、付記1~22のいずれか1つに記載の電極形成ペースト用溶剤組成物。
[付記24]付記1~23のいずれか1つに記載の電極形成ペースト用溶剤組成物と、水と、電極活物質と、バインダーとを含む、電極形成用ペースト。
[付記25]前記電極形成ペースト用溶剤組成物の含有割合が、前記電極形成用ペーストの総量に対して0.1~5.0質量%である、付記24に記載の電極形成用ペースト。
[付記26]前記電極形成ペースト用溶剤組成物の含有割合が、前記電極形成用ペーストの総量に対して0.3~3質量%である、付記24または25に記載の電極形成用ペースト。
[付記27]有機溶剤と、水と、電極活物質と、バインダーとを含む、電極形成用ペーストであって、
 前記電極形成用ペーストを銅箔上に膜厚600μmで塗工し、110℃、10分間の熱風乾燥をした仮乾燥膜を、GC-MS法で測定した前記有機溶剤の残存量が50ppm以上であり、
 前記仮乾燥膜を、絶対圧1500Pa以下で300分の真空乾燥をした乾燥膜のGC-MS法で測定した前記有機溶剤の残存量が40ppm以下である、電極形成用ペースト。
[付記28]前記電極形成用ペーストを銅箔上に膜厚600μmで塗工し、110℃、10分間の熱風乾燥をした仮乾燥膜を、GC-MS法で測定した前記有機溶剤の残存量が100ppm以上である、付記27に記載の電極形成用ペースト。
[付記29]前記仮乾燥膜を、絶対圧1500Pa以下で300分の真空乾燥をした乾燥膜のGC-MS法で測定した前記有機溶剤の残存量が30ppm以下である、付記27または28に記載の電極形成用ペースト。
[付記30]前記仮乾燥膜を、絶対圧1500Pa以下で300分の真空乾燥をした乾燥膜のGC-MS法で測定した前記有機溶剤の残存量が20ppm以下である、付記27~29のいずれか1つに記載の電極形成用ペースト。
[付記31]前記有機溶剤の含有割合は、前記電極形成用ペーストの総量(100質量%)に対して0.1~5.0質量%である、付記27~30のいずれか1つに記載の電極形成用ペースト。
[付記32]前記有機溶剤の含有割合は、前記電極形成用ペーストの総量(100質量%)に対して0.3~3質量%である、付記27~31のいずれか1つに記載の電極形成用ペースト。
[付記33]集電体上に電極活物質層を備える電極の製造方法であり、
 付記27~32のいずれか1つに記載の電極形成用ペーストを前記集電体上に塗工して塗膜を形成する工程、前記塗膜から水を蒸発させて仮乾燥膜を形成する工程、および前記仮乾燥膜を真空乾燥し前記電極活物質層を形成する工程を備える、電極の製造方法。
[付記34]前記仮乾燥膜を形成する工程では、前記仮乾燥膜をGC-MS法で測定した前記有機溶剤の残存量が50ppm以上となる乾燥条件で乾燥して仮乾燥膜を形成する、付記33に記載の電極の製造方法。
[付記35]前記仮乾燥膜を形成する工程では、前記仮乾燥膜をGC-MS法で測定した前記有機溶剤の残存量が100ppm以上となる乾燥条件で乾燥して仮乾燥膜を形成する、付記33または34に記載の電極の製造方法。
[付記36]前記電極活物質層を形成する工程では、前記電極活物質層をGC-MS法で測定した前記有機溶剤の残存量が40ppm以下となる乾燥条件で乾燥して電極活物質層を形成する、付記33~35のいずれか1つに記載の電極の製造方法。
[付記37]前記電極活物質層を形成する工程では、前記電極活物質層をGC-MS法で測定した前記有機溶剤の残存量が20ppm以下となる乾燥条件で乾燥して電極活物質層を形成する、付記33~36のいずれか1つに記載の電極の製造方法。
[付記38]付記33~37のいずれか1つに記載の電極の製造方法により電極を製造し、得られた電極を用いて二次電池を製造する、二次電池の製造方法。

Claims (11)

  1.  沸点が180℃以上240℃以下であり且つハンセン溶解度パラメータの水素結合項δHが4~11(J/cm0.5である溶剤(A)を含む、電極形成ペースト用溶剤組成物。
  2.  前記溶剤(A)は水への溶解度が5g/100g以上である、請求項1に記載の電極形成ペースト用溶剤組成物。
  3.  前記溶剤(A)はエーテル骨格および/またはエステル骨格を含む、請求項1または2に記載の電極形成ペースト用溶剤組成物。
  4.  前記溶剤(A)は、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、1,3-ブチレングリコールジアセテート、プロピレングリコールジアセテート、α-ターピネオール、ジヒドロターピネオール、および3-ヒドロキシ-3-メチルブチルアセテートからなる群から選択される一種以上である、請求項1または2に記載の電極形成ペースト用溶剤組成物。
  5.  請求項1に記載の電極形成ペースト用溶剤組成物と、水と、電極活物質と、バインダーとを含む、電極形成用ペースト。
  6.  前記電極形成ペースト用溶剤組成物の含有割合が、前記電極形成用ペーストの総量に対して0.1~5.0質量%である、請求項5に記載の電極形成用ペースト。
  7.  有機溶剤と、水と、電極活物質と、バインダーとを含む、電極形成用ペーストであって、
     前記電極形成用ペーストを銅箔上に膜厚600μmで塗工し、110℃、10分間の熱風乾燥をした仮乾燥膜を、GC-MS法で測定した前記有機溶剤の残存量が50ppm以上であり、
     前記仮乾燥膜を、絶対圧1500Pa以下で300分の真空乾燥をした乾燥膜のGC-MS法で測定した前記有機溶剤の残存量が40ppm以下である、電極形成用ペースト。
  8.  集電体上に電極活物質層を備える電極の製造方法であり、
     請求項7に記載の電極形成用ペーストを前記集電体上に塗工して塗膜を形成する工程、前記塗膜から水を蒸発させて仮乾燥膜を形成する工程、および前記仮乾燥膜を真空乾燥し前記電極活物質層を形成する工程を備える、電極の製造方法。
  9.  前記仮乾燥膜を形成する工程では、前記仮乾燥膜をGC-MS法で測定した前記有機溶剤の残存量が50ppm以上となる乾燥条件で乾燥して仮乾燥膜を形成する、請求項8に記載の電極の製造方法。
  10.  前記電極活物質層を形成する工程では、前記電極活物質層をGC-MS法で測定した前記有機溶剤の残存量が40ppm以下となる乾燥条件で乾燥して電極活物質層を形成する、請求項8に記載の電極の製造方法。
  11.  請求項8に記載の電極の製造方法により電極を製造し、得られた電極を用いて二次電池を製造する、二次電池の製造方法。
PCT/JP2025/014335 2024-04-22 2025-04-10 電極形成ペースト用溶剤組成物、電極形成用ペースト、電極の製造方法、および二次電池の製造方法 Pending WO2025225403A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2024-068940 2024-04-22
JP2024068940 2024-04-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2025225403A1 true WO2025225403A1 (ja) 2025-10-30

Family

ID=97489988

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2025/014335 Pending WO2025225403A1 (ja) 2024-04-22 2025-04-10 電極形成ペースト用溶剤組成物、電極形成用ペースト、電極の製造方法、および二次電池の製造方法

Country Status (2)

Country Link
TW (1) TW202600502A (ja)
WO (1) WO2025225403A1 (ja)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014051032A1 (ja) * 2012-09-28 2014-04-03 日本ゼオン株式会社 全固体二次電池用スラリー、全固体二次電池用電極の製造方法、全固体二次電池用電解質層の製造方法及び全固体二次電池
JP2018073512A (ja) * 2016-10-25 2018-05-10 凸版印刷株式会社 スラリー、積層体グリーンシート、全固体二次電池及びそれらの製造方法
JP2018190703A (ja) * 2016-12-09 2018-11-29 ユニチカ株式会社 バインダ溶液および塗液ならびに蓄電素子電極の製造方法
US20200058940A1 (en) * 2018-08-16 2020-02-20 Hyundai Motor Company Binder solution for all-solid-state batteries, electrode slurry including the binder solution, and method of manufacturing all-solid-state battery using the electrode slurry
JP2021068673A (ja) * 2019-10-28 2021-04-30 トヨタ自動車株式会社 スラリー、全固体電池および全固体電池の製造方法
WO2023218765A1 (ja) * 2022-05-11 2023-11-16 Dic株式会社 負極活物質の製造方法、負極活物質および二次電池

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014051032A1 (ja) * 2012-09-28 2014-04-03 日本ゼオン株式会社 全固体二次電池用スラリー、全固体二次電池用電極の製造方法、全固体二次電池用電解質層の製造方法及び全固体二次電池
JP2018073512A (ja) * 2016-10-25 2018-05-10 凸版印刷株式会社 スラリー、積層体グリーンシート、全固体二次電池及びそれらの製造方法
JP2018190703A (ja) * 2016-12-09 2018-11-29 ユニチカ株式会社 バインダ溶液および塗液ならびに蓄電素子電極の製造方法
US20200058940A1 (en) * 2018-08-16 2020-02-20 Hyundai Motor Company Binder solution for all-solid-state batteries, electrode slurry including the binder solution, and method of manufacturing all-solid-state battery using the electrode slurry
JP2021068673A (ja) * 2019-10-28 2021-04-30 トヨタ自動車株式会社 スラリー、全固体電池および全固体電池の製造方法
WO2023218765A1 (ja) * 2022-05-11 2023-11-16 Dic株式会社 負極活物質の製造方法、負極活物質および二次電池

Also Published As

Publication number Publication date
TW202600502A (zh) 2026-01-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101855752B (zh) 非水系电池用正极合剂和正极结构体
CN108736060B (zh) 锂离子二次电池及其制造方法
JP5551033B2 (ja) リチウム一次電池
TWI686002B (zh) 蓄電裝置用集電體、其製造方法及用於其製造之塗佈液
JP6304746B2 (ja) リチウムイオン二次電池
JP2009245827A (ja) 二次電池用正極板およびその製造方法
KR102737631B1 (ko) 비수계 이차 전지 전극용 바인더 조성물, 비수계 이차 전지 전극용 도전재 페이스트 조성물, 비수계 이차 전지 전극용 슬러리 조성물, 비수계 이차 전지용 전극 및 비수계 이차 전지
WO2019065151A1 (ja) 非水二次電池及びそれに用いる非水電解液、並びにその非水二次電池の製造方法
JP2015111551A (ja) リチウム二次電池
CN110797506A (zh) 复合锂金属负极材料及其制备方法、应用和锂金属电池
KR20160140631A (ko) 리튬이온 이차전지 정극용 슬러리, 리튬이온 이차전지 정극용 슬러리의 제조 방법, 리튬이온 이차전지용 정극의 제조 방법, 및 리튬이온 이차전지
JP2004210980A (ja) バインダー樹脂組成物、合剤スラリー、電極及びこれらを用いて作製した非水電解液系二次電池
WO2021141014A1 (ja) 炭素材料被覆シリコン粒子、蓄電デバイス用電極、並びに蓄電デバイス
KR20220054954A (ko) 이차전지용 다층 전극 및 이의 제조 방법
JP6136809B2 (ja) リチウムイオン二次電池用正極及びリチウムイオン二次電池
TW201725778A (zh) 鋰離子二次電池
CN117117329A (zh) 一种钠离子电池电解液及钠离子电池
JP2004095332A (ja) バインダー樹脂組成物、合剤スラリー、電極及び非水電解液系二次電池
WO2025225403A1 (ja) 電極形成ペースト用溶剤組成物、電極形成用ペースト、電極の製造方法、および二次電池の製造方法
JP4834975B2 (ja) 活物質層用塗工組成物、非水電解液二次電池用電極板、及び非水電解液二次電池
WO2025158997A1 (ja) 電極形成ペースト用溶剤組成物、電極形成用ペースト、電極の製造方法、および二次電池の製造方法
JP7769268B2 (ja) 二次電池
Lin et al. Optimal concentration of electrolyte additive for cyclic stability improvement of high-voltage cathode of lithium-ion battery
CN117747963A (zh) 一种电池
JP6754659B2 (ja) 非水系リチウム型蓄電素子

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 25793728

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1