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特開2022-90189蓄電デバイス電極用スラリー組成物及びその利用
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022090189
(43)【公開日】2022-06-17
(54)【発明の名称】蓄電デバイス電極用スラリー組成物及びその利用
(51)【国際特許分類】
   H01M 4/62 20060101AFI20220610BHJP
   H01M 4/13 20100101ALI20220610BHJP
   C08F 220/04 20060101ALI20220610BHJP
   C08L 5/00 20060101ALI20220610BHJP
   C08K 3/01 20180101ALI20220610BHJP
   C08L 33/00 20060101ALI20220610BHJP
【FI】
H01M4/62 Z
H01M4/13
C08F220/04
C08L5/00
C08K3/01
C08L33/00
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2020202416
(22)【出願日】2020-12-07
(71)【出願人】
【識別番号】000188951
【氏名又は名称】松本油脂製薬株式会社
(72)【発明者】
【氏名】小田 浩史
(72)【発明者】
【氏名】青木 貴之
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 剛司
(72)【発明者】
【氏名】西林 亮
【テーマコード(参考)】
4J002
4J100
5H050
【Fターム(参考)】
4J002AB05X
4J002BB02W
4J002BB11W
4J002BB18W
4J002BC12W
4J002BD10W
4J002BD14W
4J002BE04W
4J002BE05W
4J002BF02W
4J002BG01W
4J002BG04W
4J002BG05W
4J002BG06W
4J002BG07W
4J002BG09W
4J002BG10W
4J002BG12W
4J002BG13W
4J002BH02W
4J002BJ00W
4J002CD191
4J002DA016
4J002DA026
4J002DC006
4J002DE096
4J002DE186
4J002DH046
4J002DH056
4J002DJ006
4J002DL006
4J002DM006
4J002FA046
4J002FD206
4J002GQ00
4J100AJ01P
4J100AJ02P
4J100AJ08P
4J100AL03R
4J100AL08P
4J100AL10R
4J100AL19P
4J100AM01Q
4J100AM02Q
4J100AM03Q
4J100AM07Q
4J100AM15R
4J100AM21S
4J100BA03S
4J100BB01Q
4J100CA03
4J100CA04
4J100CA05
4J100CA06
4J100DA01
4J100DA25
4J100DA38
4J100EA06
4J100JA43
5H050AA14
5H050BA17
5H050CA01
5H050CA02
5H050CA07
5H050CA08
5H050CA09
5H050CA29
5H050CB01
5H050CB02
5H050CB03
5H050CB07
5H050CB08
5H050CB09
5H050CB11
5H050DA11
5H050EA28
5H050HA00
5H050HA01
5H050HA11
(57)【要約】      (修正有)
【課題】均一性に優れた被膜を得ることができる蓄電デバイス電極用スラリー組成物を提供する。
【解決手段】エチレン性不飽和単量体(I)を含む重合性成分aの重合体及び/またはその中和物である高分子成分(A)と、マンヌロン酸、グルロン酸及びガラクツロン酸から選ばれる1つ以上である構成単位を有する多糖類(B)と、電極活物質と、を含む蓄電デバイス電極用スラリー組成物であって、前記多糖類(B)の含有量が、前記成分(A)100重量部に対して1重量部以上1000重量部以下である、蓄電デバイス電極用スラリー組成物。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
エチレン性不飽和単量体(I)を含む重合性成分aの重合体及び/またはその中和物である高分子成分(A)と、マンヌロン酸、グルロン酸及びガラクツロン酸から選ばれる1つ以上である構成単位を有する多糖類(B)と、電極活物質と、を含む蓄電デバイス電極用スラリー組成物であって、
前記多糖類(B)の含有量が、前記成分(A)100重量部に対して1重量部以上1000重量部以下である、蓄電デバイス電極用スラリー組成物。
【請求項2】
前記多糖類(B)の分子量が1万~60万であり、前記多糖類(B)の20℃・1%水溶液の粘度が20~2300mPa・sである、請求項1に記載の蓄電デバイス電極用スラリー組成物。
【請求項3】
前記エチレン性不飽和単量体(I)が、単量体(i)及び/または単量体(ii)を含み、前記単量体(i)がカルボキシル基及び/またはその塩である基を有する単量体であって、前記単量体(ii)がカルボキシル基及び/またはその塩である基と反応する基を有する単量体である、請求項1または2に記載の蓄電デバイス電極用スラリー組成物。
【請求項4】
前記エチレン性不飽和単量体(I)が、ニトリル系単量体(iii)をさらに含む、請求項1~3のいずれかに記載の蓄電デバイス電極用スラリー組成物。
【請求項5】
エチレン性不飽和単量体(I)の重合体及び/またはその中和物である高分子成分(A)と、マンヌロン酸、グルロン酸及びガラクツロン酸から選ばれる1つ以上である構成単位を有する多糖類(B)と、を含む蓄電デバイス電極スラリー用樹脂組成物であって、
前記多糖類(B)の含有量が、前記成分(A)100重量部に対して1重量部以上1000重量部以下である、蓄電デバイス電極スラリー用樹脂組成物。
【請求項6】
前記多糖類(B)の分子量が1万~60万であり、前記多糖類(B)の20℃・1%水溶液の粘度が20~2300mPa・sである、請求項5に記載の蓄電デバイス電極スラリー用樹脂組成物。
【請求項7】
前記エチレン性不飽和単量体(I)が、単量体(i)及び/または単量体(ii)を含み、前記単量体(i)がカルボキシル基及び/またはその塩である基を有する単量体であって、前記単量体(ii)がカルボキシル基及び/またはその塩である基と反応する基を有する単量体である、請求項5または6に記載の蓄電デバイス電極スラリー用樹脂組成物。
【請求項8】
前記エチレン性不飽和単量体(I)が、ニトリル系単量体(iii)をさらに含む、請求項5~7のいずれかに記載の蓄電デバイス電極スラリー用樹脂組成物。
【請求項9】
集電体上に被膜を有する蓄電デバイス用電極であって、前記被膜が、請求項1~4のいずれかに記載の蓄電デバイス電極用スラリー組成物の不揮発分を含む、蓄電デバイス用電極。
【請求項10】
請求項9に記載の蓄電デバイス用電極を含む、蓄電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、蓄電デバイス電極用スラリー組成物及びその利用に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、電子機器において、充電により繰り返し使用が可能である、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池、ニッケルカドミウム二次電池等の二次電池や電気二重層キャパシタ等のキャパシタが用いられている。二次電池は、携帯用電子機器やハイブリッド自動車などに用いるための電池として、急速に開発が進められている。たとえば、リチウムイオン二次電池は、主に正極、負極、セパレータ、非水電解質溶液から構成されており、電池特性の向上の為に様々な検討がなされている。
【0003】
たとえば、正極は、正極活物質、溶媒を含有する蓄電デバイス正極用スラリーを集電体に塗布、乾燥して製造される。負極は、負極活物質、溶媒を含有する蓄電デバイス負極用スラリーを集電体に塗布、乾燥して製造される。セパレータは、正極と負極を隔絶し蓄電デバイスの安全性を向上させることができる材料であり、有機粒子や無機粒子を含有する蓄電デバイスセパレータ用スラリーを塗布、乾燥して表面コートすることで機能がより高められている。
【0004】
上記の各種塗布液がその機能性を十分発揮できるためには、均一分散性、分散安定性、塗膜形成性に優れたスラリーを作製することが必須であり、スラリー分散、乾燥が容易である有機溶媒が、分散溶媒として長く用いられてきた。
【0005】
しかし、有機溶剤は、概して環境負荷及び毒性が高く、安全性、作業性において考慮すべき課題が多い。事実、近年の産業分野では、環境負荷低減や作業者の健康保護を目的に、スラリー分散溶媒を有機溶媒から水に置換する動きが活発であり、特許文献1にあるように蓄電デバイス用スラリーの分散溶媒も水へと切替が進んでいる。
【0006】
例として、蓄電デバイス負極用水系スラリー塗布時においては、負極活物質、導電助剤、高分子粒子成分、蓄電デバイス用スラリー樹脂組成物を適当に水に分散溶解させスラリーとし、アルミニウムなどの金属箔(集電体)に塗布する。この時、蓄電デバイス用スラリーの塗膜均一性が乏しいと、高分子粒子成分が過度に凝集し、ひび割れが発生した不均一な塗膜となってしまう問題があった。
【0007】
そこで特許文献2においては、ひび割れを抑制し均一な塗膜を得るために増粘剤を用いず、所定比の酸性モノマーと水酸基含有モノマーとの共重合物を使用する方法等が開示されている。ただし、この方法は、蓄電デバイス用スラリーにおける塗膜の均一性を大幅に良化するものではなく、さらなる性能の向上が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開2014-95081号公報
【特許文献2】特開2015-195114号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明の目的は、均一性に優れた被膜を得ることができる蓄電デバイス電極用スラリー組成物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、特定の高分子成分と、多糖類と、電極活物質を含み、多糖類の含有量が特定量である蓄電デバイス電極用スラリー組成物であれば、均一性に優れた被膜を得ることができることを見出し、本発明に到達した。
【0011】
すなわち本発明の蓄電デバイス電極用スラリー組成物は、エチレン性不飽和単量体(I)を含む重合性成分aの重合体及び/またはその中和物である高分子成分(A)と、マンヌロン酸、グルロン酸及びガラクツロン酸から選ばれる1つ以上である構成単位を有する多糖類(B)と、電極活物質と、を含む蓄電デバイス電極用スラリー組成物であって、
前記多糖類(B)の含有量が、前記成分(A)100重量部に対して1重量部以上1000重量部以下である。
【0012】
前記多糖類(B)の分子量が1万~60万であり、前記多糖類(B)の20℃・1%水溶液の粘度が20~2300mPa・sであると好ましい。
前記エチレン性不飽和単量体(I)が、単量体(i)及び/または単量体(ii)を含み、前記単量体(i)がカルボキシル基及び/またはその塩である基を有する単量体であって、前記単量体(ii)がカルボキシル基及び/またはその塩である基と反応する基を有する単量体であると好ましい。
前記エチレン性不飽和単量体(I)が、ニトリル系単量体(iii)をさらに含むと好ましい。
【0013】
本発明の蓄電デバイス電極スラリー用樹脂組成物は、エチレン性不飽和単量体(I)の重合体及び/またはその中和物である高分子成分(A)と、マンヌロン酸、グルロン酸及びガラクツロン酸から選ばれる1つ以上である構成単位を有する多糖類(B)と、を含む蓄電デバイス電極スラリー用樹脂組成物であって、
前記多糖類(B)の含有量が、前記成分(A)100重量部に対して1重量部以上1000重量部以下である。
【0014】
前記多糖類(B)の分子量が1万~60万であり、前記多糖類(B)の20℃・1%水溶液の粘度が20~2300mPa・sであると好ましい。
前記エチレン性不飽和単量体(I)が、単量体(i)及び/または単量体(ii)を含み、前記単量体(i)がカルボキシル基及び/またはその塩である基を有する単量体であって、前記単量体(ii)がカルボキシル基及び/またはその塩である基と反応する基を有する単量体であると好ましい。
前記エチレン性不飽和単量体(I)が、ニトリル系単量体(iii)をさらに含むと好ましい。
【0015】
本発明の蓄電デバイス用電極は、集電体上に被膜を有する蓄電デバイス用電極であって、前記被膜が、上記蓄電デバイス電極用スラリー組成物の不揮発分を含む。
本発明の蓄電デバイスは、上記蓄電デバイス用電極を含む。
【発明の効果】
【0016】
本発明の蓄電デバイス電極用スラリー組成物により、均一性に優れた被膜を得ることができる。
本発明の蓄電デバイス電極スラリー用樹脂組成物は、均一性に優れた被膜が得られる蓄電デバイス電極用スラリー組成物を得ることができる。
本発明の蓄電デバイス用電極は、均一性に優れる。
【発明を実施するための形態】
【0017】
本発明の蓄電デバイス電極用スラリー組成物は、特定の高分子成分(A)と、特定の多糖類(B)と、電極活物質と、を含む蓄電デバイス電極用スラリー組成物であって、
前記多糖類(B)の含有量が、前記成分(A)に対して特定の比率で含むものである。
以下、各成分につき説明する。
【0018】
〔高分子成分(A)〕
高分子成分(A)(以下、成分(A)ということがある)は、重合性炭素-炭素二重結合を1つ有するアクリル系単量体(I)を含む重合性成分aの重合体及び/又はその中和物である。
成分(A)は、後述する電極活物質同士を結着させ、また、電極用の集電体やセパレータ用基材に電極活物質を接着させる接着剤として機能する。さらに、蓄電デバイス用スラリー組成物を構成する材料の分散性を向上させ、また蓄電デバイス用スラリー組成物の塗工性を向上させうる機能を有する。
【0019】
重合性成分aは重合性炭素-炭素二重結合を1つ有する単量体(I)(以下、単に単量体(I)ということがある)を必須に含み、重合性炭素-炭素二重結合を2つ以上有する架橋剤を含むことがある成分である。
単量体(I)及び架橋剤は共に付加反応が可能な成分であり、架橋剤は重合体に橋架け構造を導入することができる成分である。
【0020】
単量体(I)は、カルボキシル基及び/又はその塩である基を有する単量体である単量体(i)を含んでもよい。単量体(I)が単量体(i)を含むと、高分子成分(A)の弾性、蓄電デバイス用スラリー組成物の均一分散性安定性を向上させることができ、好ましい。
カルボキシル基を有する単量体としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、エタクリル酸、クロトン酸、ケイ皮酸、イタコン酸等を挙げることができる。
カルボキシル基の塩である基を有する単量体としては、上記カルボキシル基を有する単量体の塩等を挙げることができ、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属塩;カルシウム等のアルカリ土類金属塩;アンモニウム塩等を挙げることができる。カルボキシル基の塩である基を含有する単量体は、カルボキシル基を有する単量体があらかじめ塩基性組成物で中和されたものであってもよく、塩基性組成物としては後述するpH調整剤を使用してもよい。これらの単量体(i)は、1種又は2種以上を併用してもよい。
上記単量体(i)の中でも、均一分散性安定性の点から、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸のアルカリ金属塩、メタクリル酸のアルカリ金属塩が好ましく、アクリル酸、メタクリル酸がより好ましい。カルボキシル基を有する単量体は、一部又は全部のカルボキシル基が重合時や重合後に中和されていてもよい。
【0021】
単量体(I)が単量体(i)を含む場合、単量体(I)に占める単量体(i)の重量割合は、特に限定はないが、好ましくは5~99重量%である。単量体(i)の重量割合が99重量%超であると、結着性が低下することがある。一方、単量体(i)の重量割合が5重量%未満であると、蓄電デバイス用スラリー組成物の分散性が低下することがある。
単量体(i)の重量割合の上限は、蓄電デバイス用スラリー組成物の分散性の観点から、(1)95重量%、(2)90重量%、(3)85重量%、(4)80重量%、(5)70重量%、(6)65重量%の順で好ましい(括弧内の数字が小さくなるにつれ好ましい)。一方、単量体(i)の重量割合の下限は、より好ましくは10重量%、さらに好ましくは20重量%、特に好ましくは30重量%、最も好ましくは40重量%である。
【0022】
単量体(I)は、カルボキシル基及び/又はその塩である基と結合する基を有する単量体である単量体(ii)を含んでもよい。この明細書中「結合」とは、化学反応による結合、水素結合、配位結合等の概念を含む概念をいう。
単量体(I)が単量体(ii)を含むことで、成分(A)の剛性を向上させることができ、好ましい。単量体(ii)としては、特に限定はないが、水酸基、アミノ基、アミド基、エポキシ基、イソシアネート基、アルデヒド基、アゾ基、ニトロ基、ニトロソ基、チオール基、スルホン酸基、リン酸基、オキサゾリン基等を有する単量体を挙げることができる。
【0023】
単量体(ii)としては、例えば、N-メチロール(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリルアミド、ヒドロキシメチルアクリルアミド、ヒドロキシエチルアクリルアミド、アセトンアクリルアミド、N、N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、N、N-ジエチル(メタ)アクリルアミド、N-エチル(メタ)アクリルアミド、N-プロピル(メタ)アクリルアミド、N-ヘキシル(メタ)アクリルアミド、N-シクロヘキシル(メタ)アクリルアミド、N-ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド、2-アセトアミドアクリル酸、N-フェニル(メタ)アクリルアミド、N-ニトロフェニル(メタ)アクリルアミド、ダイアセトンアクリルアミド等の(メタ)アクリルアミド系単量体;アクロレイン等のアルデヒド系単量体;N-t-ブチルアクリルアミドスルホン酸等のスルホン酸系単量体;N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート;N,N-ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート;ビニルグリシジルエーテル;プロペニルグリシジルエーテル;グリシジル(メタ)アクリレート;グリセリンモノ(メタ)アクリレート;4-ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテル;2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート;2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート;2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート;4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート;2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピル(メタ)アクリレート等を挙げることができる。なお、アクリル酸又はメタクリル酸を合わせて(メタ)アクリル酸ということもあり、アクリレート又はメタクリレートを合わせて(メタ)アクリレートということもある。また、(メタ)アクリレートはアクリレート又はメタクリレートを意味し、(メタ)アクリルは、アクリル又はメタクリルを意味するものとする。これらの単量体(ii)は、1種又は2種以上を併用してもよい。
上記単量体(ii)の中でも、本発明の効果を奏する点から、N-メチロール(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリルアミド、グリシジル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートが好ましく、(メタ)アクリルアミドがより好ましい。
【0024】
単量体(I)が単量体(ii)を含む場合、単量体(I)に占める単量体(ii)の重量割合は、特に限定はないが、好ましくは1~50重量%である。単量体(ii)の重量割合が50重量%超であると、結着性が低下することがある。一方、単量体(ii)の重量割合が1重量%未満であると、成分(A)の剛性が低下することがある。単量体(ii)の重量割合の上限は、(1)45重量%、(2)40重量%、(3)35重量%、(4)30重量%、(5)20重量%の順で好ましい(括弧内の数字が大きくなるにつれ好ましい)。一方、単量体(ii)の重量割合の下限は、より好ましくは3重量%、さらに好ましくは5重量%、特に好ましくは10重量%、最も好ましくは12重量%である。
【0025】
単量体(I)においては、単量体(i)及び/又は単量体(ii)を含む態様であると、結着性を向上させることができ、また、蓄電デバイス用スラリー組成物に分散安定性を向上させることができるため、好ましく、単量体(i)及び単量体(ii)を含む態様であるとより好ましい。
【0026】
単量体(I)に占める単量体(i)及び単量体(ii)の重量割合の合計は、特に限定はないが、5~100重量%である。単量体(i)及び単量体(ii)の重量割合の合計が5重量%未満であると、成分(A)の剛性が低下することがある。単量体(I)に占める単量体(i)及び単量体(ii)の重量割合の合計の上限は、より好ましくは96重量%、さらに好ましくは90重量%、特に好ましくは85重量%、最も好ましくは80重量%である。一方、単量体(I)に占める単量体(i)及び単量体(ii)の重量割合の合計の下限は、より好ましくは10重量%、さらに好ましくは25重量%、特に好ましくは40重量%、最も好ましくは55重量%である。
【0027】
単量体(I)が単量体(i)及び単量体(ii)を含む場合、単量体(i)の重量割合と単量体(ii)の重量割合の比(単量体(i)/単量体(ii))は、特に限定はないが、好ましくは1~8である。単量体(i)と単量体(ii)の重量割合の比が1以上であると、蓄電デバイス用スラリー組成物の均一分散安定性が向上する傾向がある。一方、単量体(i)と単量体(ii)の重量割合の比が8以下であると、成分(A)の結着性が向上する傾向がある。単量体(i)と単量体(ii)の重量割合の比の上限は、より好ましくは7、さらに好ましくは6、特に好ましくは5、最も好ましくは4.5である。一方、単量体(i)と単量体(ii)の重量割合の比の下限は、より好ましくは2、さらに好ましくは2.5、特に好ましくは3、最も好ましくは3.5である。
【0028】
単量体(I)は上述の単量体(i)、単量体(ii)以外に、ニトリル系単量体である単量体(iii)を含んでもよい。
ニトリル系単量体としては、例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、α-クロロアクリロニトリル、α-エトキシアクリロニトリル、フマロニトリル等を挙げることができる。上記ニトリル系単量体のなかでも、アクリロニトリル、メタクリロニトリルが好ましい。
【0029】
単量体(I)は上述の単量体(i)、単量体(ii)以外に、スチレン及び/又はエステル系単量体である単量体(iv)を含んでもよい。
エステル系単量体としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t-ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、アセチルアクリル酸メチル、2-アセチル-3-エトキシアクリル酸エチル、ベンジル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレート等を挙げることができる。これらの単量体は1種又は2種以上を併用してもよい。
単量体(iv)がエステル系単量体を含むと、電極活物質との結着性を向上させることができるため、好ましい。上記エステル系単量体のなかでも、エチルアクリレート、n-ブチルアクリレート、2-エチルヘキシルアクリレートが好ましい。
【0030】
単量体(I)が単量体(iii)を含む場合、単量体(I)に占める単量体(iii)の重量割合は、特に限定はないが、好ましくは45重量%以下である。単量体(iii)の重量割合が45重量%超であると、成分(A)の弾性が低下することがある。単量体(iii)の重量割合の上限は、より好ましくは40重量%、さらに好ましくは35重量%、特に好ましくは30重量%である。一方、単量体(iii)の重量割合の下限は、より好ましくは5重量%、さらに好ましくは10重量%、特に好ましくは15重量%、最も好ましくは20重量%である。
【0031】
単量体(I)が単量体(iv)を含む場合、単量体(I)に占める単量体(iv)の重量割合は、特に限定はないが、好ましくは45重量%以下である。単量体(iv)の重量割合が45重量%超であると、成分(A)の弾性が低下することがある。単量体(iv)の重量割合の上限は、より好ましくは40重量%、さらに好ましくは35重量%、特に好ましくは30重量%である。一方、単量体(iv)の重量割合の下限は、より好ましくは5重量%、さらに好ましくは10重量%、特に好ましくは15重量%、最も好ましくは20重量%である。
【0032】
重合性成分aは単量体(I)以外にも、炭素-炭素二重結合を1つ有する単量体(I)と付加重合可能な単量体(II)を含んでもよい。単量体(II)としては、例えば、塩化ビニル等のハロゲン化ビニル;塩化ビニリデン、フッ化ビニリデン等のハロゲン化ビニリデン;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル等のビニルエステル系単量体;N-フェニルマレイミド、N-シクロヘキシルマレイミド等のマレイミド系単量体;エチレン、プロピレン、イソブチレン等のエチレン不飽和モノオレフイン系単量体;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル系単量体;ビニルメチルケトン等のビニルケトン系単量体;N-ビニルカルバゾール、N-ビニルピロリドン等のN-ビニル系単量体;ビニルスルホン酸;ビニルホスホン酸;ビニルナフタリン塩;マレイン酸;マレイン酸塩;フマル酸;フマル酸塩等を挙げることができる。上記単量体(II)は1種又は2種以上併用してもよい。
【0033】
重合性成分aに占める単量体(II)の重量割合は、特に限定はないが、好ましくは50重量%以下である。重合性成分aに占める単量体(II)の重量割合が45重量%超であると、蓄電デバイス用スラリー組成物の均一分散安定性が低下することがある。単量体(II)の重量割合の上限は、より好ましくは40重量、さらに好ましくは25重量%、特に好ましくは15重量%、最も好ましくは10重量%である。一方、単量体(II)の重量割合の下限は、好ましくは0重量%である。
【0034】
重合性成分aは、上述のとおり、架橋剤を含んでいてもよい。架橋剤としては、例えば、ジビニルベンゼン等の芳香族ジビニル化合物;エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、PEG#200ジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスルトールトリ(メタ)アクリレート等の多官能(メタ)アクリレート化合物等を挙げることができる。これらの架橋剤は、1種又は2種以上を併用してもよい。
【0035】
架橋剤はなくてもよいが、その含有量については特に限定はなく、重合性成分a100重量部に対して、20重量部以下であると好ましい。架橋剤の含有量の上限は、より好ましくは10重量部、さらに好ましくは5重量部、特に好ましくは2重量部、最も好ましくは1重量部である。一方、架橋剤の含有量の下限は、好ましくは0重量部である。
【0036】
高分子成分(A)の製造方法としては、特に限定はなく、溶液重合法、懸濁重合法、塊状重合法、乳化重合法等の一般的な方法で製造することができる。また、高分子成分(A)の製造時に使用する開始剤としては特に限定はなく、重合体の重合の際に用いられる一般的な開始剤を用いる事ができる。
【0037】
高分子成分(A)が、重合性成分aの重合体の中和物を含む場合、重合性成分aの重合体の中和物は、重合性成分aの重合体が含まれる分散液のpHを4~13とした際に得られるものである。pHを4~13とする際は、後述するpH調整剤を使用することができる。なお、重合性成分aの重合体が含まれる分散液のpHは、25℃においてpHメータ(堀場製作所社製、F-51)を用いて測定した。
【0038】
重合性成分aの重合体の中和物は、部分中和物でもよく、完全中和物であってもよい。本願効果を奏する点で、重合性成分aの重合体の中和物が部分中和物であると好ましい。
重合性成分aの重合体の中和物が部分中和物である場合、重合性成分aの重合体の中和度は、5モル%以上120モル%未満であると好ましい。中和度が上記範囲内であると、蓄電デバイス用スラリー組成物の分散性が向上する傾向がある。重合性成分aの重合体の中和度の下限は、より好ましくは50モル%である。一方、重合性成分aの重合体の中和度の上限は、より好ましくは110モル%、さらに好ましくは100モル%である。
重合性成分aの重合体の中和物が完全中和物である場合、重合性成分aの重合体の中和度は、100モル%である。なお、重合性成分aの重合体の中和物における中和度はカルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基等の酸性基を有する単量体および中和に用いる中和剤の仕込み量から計算により算出する方法で得た。
【0039】
重合性成分aの重合体の中和物の製造方法としては、例えば、以下の1)~4)の方法を挙げることができる。
1)重合性成分aの重合体が分散した分散液に後述するpH調整剤を添加してpHを調整、中和して、重合性成分aの重合体の中和物を得る方法。
2)重合性成分aの重合体が分散した分散液を後述するpH調整剤に添加してpHを調整、中和して、重合性成分aの重合体の中和物を得る方法。
3)重合性成分aの重合体に後述するpH調整剤の溶液を添加してpHを調整、中和して、重合性成分aの重合体の中和物を得る方法。
4)重合性成分aの重合体を後述するpH調整剤の溶液に添加してpHを調整、中和して、重合性成分aの重合体の中和物を得る方法。
重合性成分aの重合体の中和物の上記の製造方法において、調整後の25℃におけるpHは、好ましくは5~13である。pHがこの範囲であると、スラリーの分散性が向上する傾向がある。調整後のpHの下限としては、より好ましくは6である。一方、調整後のpHの上限としては、より好ましくは10である。なお、調整後の25℃におけるpHの測定は、pHメータ(堀場製作所社製、F-51)を用いて測定した。
【0040】
成分(A)の形態としては、蓄電デバイス用スラリー組成物の均一塗工性の観点から、重合性成分aの重合体又はその中和物であると好ましく、重合性成分aの重合体の中和物であると特に好ましい。
【0041】
成分(A)は、粒状物であってもよい。成分(A)が粒状物である場合、成分(A)の平均粒子径は、特に限定はないが、好ましくは0.001~100μmである。成分(A)の平均粒子径の上限は、より好ましくは10μm、さらに好ましくは1μm、特に好ましくは0.8μmである。一方、成分(A)の平均粒子径の下限は、より好ましくは0.01μm、さらに好ましくは0.05μm、特に好ましくは0.1μmである。
【0042】
〔多糖類(B)〕
多糖類(B)は、マンヌロン酸、グルロン酸及びガラクツロン酸から選ばれる1つ以上である構成単位(b-1)を有する。多糖類(B)は、蓄電デバイス電極用スラリー組成物の分散安定性を向上させる機能を有する。マンヌロン酸、グルロン酸及びガラクツロン酸から選ばれる1つ以上である構成単位(b-1)を有しない場合には、蓄電デバイス電極用スラリーの不均一化が起こり塗膜の均一性が劣る。
高分子成分(A)と併用使用により均一分散安定性と均一塗工性に優れる要因としては、多糖類(B)は、水酸基を多く含むため、成分(A)との親和性が高く成分(A)の結着性を安定させることにより均一分散安定性と均一塗工性に優れるものと推定している。
【0043】
前記多糖類(B)の分子量は、本願効果を奏する観点から、1万~60万が好ましく、2万~40万がより好ましく、3万~30万がさらに好ましい。
前記多糖類(B)の20℃・1%水溶液の粘度は、本願効果を奏する観点から、20~2300mPa・sが好ましく、20~1500mPa・sがより好ましく、20~1000mPa・sがさらに好ましい。
多糖類(B)を構成する全構成単位の合計に占める構成単位(b-1)の合計数(マンヌロン酸、グルロン酸及びガラクツロン酸の合計単位数)の割合は、特に限定はないが、好ましくは10%以上である。構成単位(b-1)の合計数の割合が10%未満であると、蓄電デバイス用スラリー組成物の均一塗工性が低下することがある。構成単位(b-1)の合計数の割合の上限は、好ましくは100%、より好ましくは95%、特に好ましくは90%である。一方、構成単位(b-1)の合計数の割合の下限は、より好ましくは20%、より好ましくは30%、特に好ましくは40%、最も好ましくは50%である。
【0044】
多糖類(B)としては、例えば、アルギン酸、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸カルシウム、アルギン酸プロピレングリコール、ペクチン酸、ペクチン酸カルシウムが挙げられる。
【0045】
〔その他成分〕
本発明の蓄電デバイス電極スラリー用樹脂組成物は、本発明の効果を阻害しない範囲で、上記成分以外のその他成分を含んでもよい。その他成分としては、特に限定はないが、例えば、界面活性剤、消泡剤、pH調整剤、高分子用架橋剤、防腐剤、老化防止剤等が挙げることができる。
【0046】
界面活性剤としては、例えば、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレンスチレン化フェニルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルアミン等の非イオン性界面活性剤;陰イオン性界面活性剤;陽イオン性界面活性剤;両性界面活性剤等を挙げることができ、1種又は2種以上を併用してもよい。
消泡剤としては、例えば、ポリシロキサン系消泡剤、鉱物油系消泡剤、シリカ微粉末系消泡剤等が挙げられ、1種又は2種以上を併用してもよい。
pH調整剤としては、例えば、有機酸;ニトリロトリスメチルホスホン酸等の無機酸;水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ(土類)金属の水酸化物;アンモニア;炭酸塩;アミン化合物等を挙げることができ、必要に応じて、1種又は2種以上を併用してもよい。
【0047】
高分子用架橋剤としては、例えば、ポリカルボジイミド樹脂等のカルボジイミド系樹脂;グリセロールポリグリシジルエーテル等のエポキシ系樹脂;炭酸ジルコニウム等のジルコニウム系化合物;ウレア系樹脂;イソシアネート系化合物;オキサゾリン系化合物;アジリジン系化合物;アルミニウムキレート系化合物、チタンキレート系化合物等の金属キレート系化合物等を挙げることができ、1種または2種以上を併用してもよい。
老化防止剤としては、例えば、オクタデシル-3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート等のフェノール系酸化防止剤等を挙げることができ、1種または2種以上を併用してもよい。
【0048】
〔蓄電デバイス電極スラリー用樹脂組成物〕
本発明の蓄電デバイス電極スラリー用樹脂組成物は、エチレン性不飽和単量体(I)の重合体及び/またはその中和物である高分子成分(A)と、マンヌロン酸、グルロン酸及びガラクツロン酸から選ばれる1つ以上である構成単位を有する多糖類(B)と、を含む。
前記多糖類(B)の含有量が、本願効果を奏する観点から、前記成分(A)100重量部に対して1重量部以上1000重量部以下であり、10重量部以上900重量部以下が好ましく、20重量部以上800重量部以下がより好ましく、50重量部以上700重量部以下がさらに好ましい。1重量部未満では、分散安定性が不足し、1000重量部を超えると塗膜の平滑性が不足する。
【0049】
本発明の蓄電デバイス電極スラリー用樹脂組成物は、本願効果を奏する観点から、前記エチレン性不飽和単量体(I)が、単量体(i)及び/または単量体(ii)を含み、前記単量体(i)がカルボキシル基及び/またはその塩である基を有する単量体であって、前記単量体(ii)がカルボキシル基及び/またはその塩である基と反応する基を有する単量体であると好ましい。
本発明の蓄電デバイス電極スラリー用樹脂組成物は、本願効果を奏する観点から、前記エチレン性不飽和単量体(I)が、ニトリル系単量体(iii)をさらに含むと好ましい。
【0050】
蓄電デバイス電極スラリー用樹脂組成物において、分散性及び結着性のバランスの観点から、高分子成分(A)と多糖類(B)との重量比率(A/B)が、1~100であると好ましく、1~50であるより好ましく、1~20がさらに好ましく、2~10が特に好ましく、2~9が最も好ましい。
【0051】
〔電極活物質〕
電極活物質は、蓄電デバイススラリー組成物の用途によって異なる。正極用途では、正極活物質、負極用途では、負極活物質、キャパシタ電極用途では、キャパシタ用活物質が挙げられる。
【0052】
正極活物質としては、特に限定はないが、たとえば、リン酸鉄リチウム(LiFePO)、リン酸マンガンリチウム(LiMnPO)、リン酸コバルトリチウム(LiCoPO)、ピロリン酸鉄(LiFeP)、コバルト酸リチウム複合酸化物(LiCoO)、スピネル型マンガン酸リチウムコバルト酸リチウム複合酸化物(LiMn)、マンガン酸リチウム複合酸化物(LiMnO)、ニッケル酸リチウム複合酸化物(LiNiO)、ニオブ酸リチウム複合酸化物(LiNbO)、鉄酸リチウム複合酸化物(LiFeO)、マグネシウム酸リチウム複合酸化物(LiMgO)、カルシウム酸リチウム複合酸化物(LiCaO)、銅酸リチウム複合酸化物(LiCuO)、亜鉛酸リチウム複合酸化物(LiZnO)、モリブテン酸リチウム複合酸化物(LiMoO)、タンタル酸リチウム複合酸化物(LiTaO)、タングステン酸リチウム複合酸化物(LiWO)、リチウム-ニッケル-コバルト-アルミニウム複合酸化物(LiNi0.8Co0.15Al0.05)、リチウム-ニッケル-コバルト-マンガン複合酸化物(LiNi0.33Co0.33Mn0.33、LiNi0.8Co0.1Mn0.1)、酸化マンガンニッケル(LiNi0.5Mn1.5)、酸化マンガン(MnO)、リチウム過剰系ニッケル-コバルト-マンガン複合酸化物、水酸化ニッケル(Ni(OH))、バナジウム系酸化物、硫黄系酸化物、シリケート系酸化物等が挙げられ、1種または2種以上でもよい。
【0053】
負極活物質としては、特に限定はないが、たとえば、天然黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛、活性炭、カーボンファイバー、コークス、ソフトカーボン、ハードカーボン等の炭素材料;シリコン系;SiO、SnO、SnO、CuO、LiTi12等の金属酸化物系;Si-Al、Al-Zn、Si-Mg、Al-Ge、Si-Ge、Si-Ag、Zn-Sn、Ge-Ag、Ge-Sn、Ge-Sb、Ag-Sn、Ag-Ge、Sn-Sb等の合金;リン酸スズガラス系等が挙げられ、1種または2種以上でもよい。
【0054】
キャパシタ用活物質としては、特に限定はないが、カチオンとアニオンとを可逆的に担持可能であればよく、炭素系材料や、ケイ素化合物、チタン化合物、スズ化合物等が挙げられる。コストの観点から炭素系材料が好ましく、具体的には活性炭、カーボンウィスカ、カーボンナノチューブ及びグラファイト等が挙げられ、1種または2種以上用いてもよく、活性炭及びグラファイトがコストの観点から好ましい。
【0055】
〔蓄電デバイス電極用スラリー組成物〕
本発明の蓄電デバイス電極用スラリー組成物は、上記蓄電デバイススラリー用樹脂組成物の存在下、電極活物質を溶媒に分散させる製造方法によって得られる。
本発明の蓄電デバイススラリー組成物の製造方法としては、特に限定はないが、たとえば、前記蓄電デバイススラリー用樹脂組成物と溶媒とを混合する樹脂組成物調整工程と、前記樹脂組成物調整工程により得られた混合液に電極活物質を分散させ電極活物質分散工程を含む製造方法等が挙げられる。
【0056】
本発明の蓄電デバイス電極用スラリー組成物は、エチレン性不飽和単量体(I)を含む重合性成分aの重合体及び/またはその中和物である高分子成分(A)と、マンヌロン酸、グルロン酸及びガラクツロン酸から選ばれる1つ以上である構成単位を有する多糖類(B)と、電極活物質と、を含む。
【0057】
本発明の蓄電デバイス電極用スラリー組成物は、高分子成分(A)と、多糖類(B)と、電極活物質とを含む。高分子成分(A)と、多糖類(B)とは、上記蓄電デバイススラリー用樹脂組成物と同じものを使用することができる。
【0058】
蓄電デバイス電極用スラリー組成物における前記高分子成分(A)の含有量としては、特に限定はないが、前記電極活物質を100重量部としたとき、通常0.001~20重量部であり、好ましくは0.01~17重量部、より好ましくは0.05~15重量部、さらに好ましくは0.1~12重量部、特に好ましくは0.5~10重量部である。前記高分子成分(A)の含有量が、20重量部超であると、電池性能が優れないことがある。一方、0.001重量部未満であると、結着性が十分でないことがある。
【0059】
本発明の蓄電デバイス電極用スラリー組成物は、上記で説明した各成分以外に、ハイドロトロープ剤、保護コロイド剤、抗菌剤、防黴剤、着色剤、酸化防止剤、消臭剤、架橋剤、触媒、乳化安定剤、キレート剤等をさらに含有していてもよい。
【実施例0060】
以下に、本発明の実施例を、その比較例とともに具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。また、エチレン性不飽和単量体(I)を単に単量体(I)といい、高分子成分(A)を単に成分(A)ということがある。
【0061】
〔ガラス転移点の測定〕
成分(A)のガラス転移点を、動的粘弾性測定装置(ティ-・エイ・インスツルメント社製、品番Q800)を用いて測定した。成分(A)については、成分(A)の分散液を110℃で重量が恒量となるまで加熱し、得られた残留物を成分(A)とした。
【0062】
〔重量平均分子量〕
上記方法にて得られた成分(A)の濃度が0.2重量%濃度となるように、テトラヒドロフランと混合し、溶解させた後、GPC装置(東ソー社製、HLC-8220)を用いて、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法にて、成分(A)の重量平均分子量を算出した。
【0063】
〔粘度の測定〕
蓄電デバイス電極スラリー用樹脂組成物の不揮発成分濃度20重量%の水分散液、蓄電デバイス電極用スラリー組成物の不揮発成分濃度40重量%の水分散液、成分(A)の水分散液を各々作製し、作製した各水分散液の25℃における粘度を、B型粘度計(東京計器社製、BL型)を用いて測定した。
【0064】
〔pHの測定〕
蓄電デバイス電極スラリー用樹脂組成物の不揮発成分濃度20重量%の水分散液及び蓄電デバイス極用スラリー組成物の不揮発成分濃度40重量%の水分散液の25℃におけるpHを、pHメータ(堀場製作所社製、F-51)を用いて測定した。
【0065】
〔平均粒子径、ゼータ電位の測定〕
粒径・ゼータ電位測定システム(大塚電子社製、ELSZ-1000)を用いて測定した。
【0066】
〔引張弾性率の測定〕
<成分(A)の引張弾性率>
成分(A)をポリプロピレン製平板の表面上に塗布し、オーブン中で重量が恒量となるまで110℃で加熱し、残留物である成分(A)の不揮発成分を得た。得られた不揮発成分を縦70mm、横10mm、膜厚150μmのサイズに成形し、成分(A)の不揮発成分からなる成形膜を作製した。
作製した成形膜の引張弾性率を、引張圧縮試験機(ミネベア社製、TG-2kN)を使用し、100mm/分の引張速度で測定した。
<蓄電デバイス電極スラリー用樹脂組成物の引張弾性率>
蓄電デバイス電極スラリー用樹脂組成物をポリプロピレン製平板の表面上に塗布し、オーブン中で重量が恒量となるまで110℃で加熱し、残留物である蓄電デバイス電極スラリー用組成物の不揮発成分を得た。得られた不揮発成分を縦70mm、横10mm、膜厚150μmのサイズに成形し、蓄電デバイス電極スラリー用組成物の不揮発成分からなる成形膜を作製した。
作製した成形膜の引張弾性率を、引張圧縮試験機(ミネベア社製、TG-2kN)を使用し、100mm/分の引張速度で測定した。
【0067】
〔ヌープ硬度HK(0.01)の測定〕
蓄電デバイス電極スラリー用樹脂組成物をオーブン中で重量が恒量となるまで110℃で加熱し、厚さ1mmの蓄電デバイス電極スラリー用樹脂組成物の不揮発成分の薄膜を得た。得られた薄膜を、マイクロビッカース硬度計(島津製作所製HMV-1)に設置し、20℃、100mNの荷重で10秒間押し込み時のヌープ硬度HK(0.01)を、JIS Z2251に準拠した手順で、6箇所測定し、その平均値を算出した。
【0068】
〔耐屈曲性の測定〕
蓄電デバイス電極スラリー用樹脂組成物を20gと、コバルト酸リチウム(一次粒子径8.3μm)を100gと、アセチレンブラックを5gと、イオン交換水120gを均一に混合して、混合物を得た。得られた混合物を膜厚20μmのアルミニウム箔に塗布し、オーブン中で重量が恒量となるまで110℃で加熱し、蓄電デバイス電極スラリー用樹脂組成物の不揮発成分を含む、厚み40μmとなる被膜を有する構造物を作製した。作製した構造物をJIS K5600-5-1に準拠した手順でマンドレル試験を行い、蓄電デバイス電極スラリー用樹脂組成物の不揮発成分のJIS K5600-5-1に準じたマンドレル試験における耐屈曲性の測定を行った。
【0069】
〔消泡剤〕
実施例及び比較例で用いた消泡剤を以下に示す。
ポリシロキサン系消泡剤:ジメチルポリシロキサン、粘度100mPa・s
シリカ微粉末系消泡剤:トリメチルエトキシシランにより疎水化処理されたシリカ微粉末
鉱物油系消泡剤:パラフィン系鉱物油
【0070】
〔正極活物質、導電助剤〕
実施例及び比較例で用いた正極活物質、及び導電助剤を以下に示す。
コバルト酸リチウム;一次粒子径8.3μm、BET比表面積0.4m/g
LiNi0.33Co0.33Mn0.33;一次粒子径11.5μm、BET比表面積0.3m/g
LiNi0.5Co0.2Mn0.3;一次粒子径10.5μm、BET比表面積0.3m/g
LiNi0.6Co0.2Mn0.2;一次粒子径11.3μm、BET比表面積0.3m/g
LiNi0.8Co0.15Al0.05;一次粒子径10.5μm、BET比表面積0.3m/g
リン酸鉄リチウム:一次粒子径11.2μm、BET比表面積0.3m/g
グラファイト;一次粒子径11.1μm
SiO;一次粒子径4.9μm
Si;一次粒子径5.1μm
アセチレンブラック:平均粒子径70.1nm
【0071】
〔高分子成分(A)〕
実施例及び比較例で用いた高分子成分(A)について、それらの具体的な製造方法及び物性を以下の表1、2の製造例A-1~A-13に示す。
【0072】
【表1】
【0073】
【表2】
【0074】
〔製造例A-1〕
まず、単量体(I)として、65gのアクリル酸、5gのグリシジルメタクリレート、30gのアクリルアミドを準備した。上記で準備した単量体(I)と、0.2gの過硫酸アンモニウムと、250gのイオン交換水をホモジナイザーで混合撹拌し均一溶解させ、1000mlのセパラブルフラスコ中で、窒素気流下、80℃で3時間反応し、反応後にアンモニア25gを加えpHを6.8に調整して、成分(A)-1の分散液を得た。
得られた成分(A)-1の分散液の粘度は15000mPa・s、成分(A)-1の水分散液の不揮発成分濃度は25.6重量%、成分(A)-1は水溶性であって、重量平均分子量が69万、ガラス転移点122℃であった。なお、本願における「水溶性」とは、25℃において水100gに対して1g以上溶解することをいう。
【0075】
〔製造例A-2~製造例A-13〕
製造例A-2~A-13では、製造例A-1において、表3に示すように原料をそれぞれ変更する以外は、製造例A-1と同様に成分(A)をそれぞれ得て、物性等も製造例A-1と同様に評価した。その結果を表3に示す。
【0076】
〔製造例1〕
成分(A)である成分(A)-1を90g含むA-1の水分散液337gと、多糖類Bであるアルギン酸を10g含む水溶液100gと、イオン交換水63gを均一に混合して、蓄電デバイス正極スラリー用樹脂組成物を得た。イオン交換水の量は、A-1の水分散液、リン酸水溶液に含まれるイオン交換水と合わせて400gであった。
得られた蓄電デバイス電極スラリー用樹脂組成物は、不揮発成分濃度20.0重量%、pH5.3、粘度5200mPa・s、蓄電デバイス電極スラリー用樹脂組成物の不揮発成分のヌープ硬度HKは202、耐屈曲性は6mm、蓄電デバイス電極スラリー用樹脂組成物の不揮発成分からなる成形膜の引張弾性率は820MPaであった。
【0077】
〔製造例2~13、製造比較例1~6〕
製造例2~13、及び製造比較例1~6は、表3、4及び5に示すように原料をそれぞれ変更する以外は、製造例1と同様に蓄電デバイス電極スラリー用樹脂組成物をそれぞれ得て、物性等も製造例1と同様に評価した。その結果を表3、4及び5に示す。
【0078】
【表3】
【0079】
【表4】
【0080】
【表5】
【0081】
〔分散安定性の評価〕
作製した蓄電デバイス電極用スラリー組成物を100mlの遠沈管にとって室温で24時間静置した後の沈降物の重量を測定し、蓄電デバイス電極用スラリー組成物の不揮発成分100重量%に対する沈降物の重量比(重量%)を算出した。分散性安定性の評価は、算出した沈降物の重量比の値より、以下の評価基準により行った。
◎:沈降物の重量比が10重量%未満で、分散安定性に優れる。
○:沈降物の重量比が10重量%以上20重量%未満で、分散安定性にやや優れる。
△:沈降物の重量比が20重量%以上30重量%未満で、分散安定性にやや劣る。
×:沈降物の重量比が30重量%以上で、分散安定性に劣る。
【0082】
〔被膜の均一性の評価〕
作製した蓄電デバイス電極用スラリー組成物を集電体表面に10mg/cm2塗布して、110℃で加熱して乾燥した。集電体表面を被覆した被膜面積を100%として、被膜に発泡痕や、微細な泡の発生による細孔が発生していない面積を目視で計測し、評価を実施した。
◎:細孔なし。
○:被膜面積中、1%~5%で細孔が見られる
△:被膜面積中、5%~20%で細孔が見られる。
×:被膜面積中、20%以上で細孔が見られる。
【0083】
〔被膜の外観評価〕
作製した蓄電デバイス電極用スラリー組成物を集電体表面に10mg/cm2塗布して、110℃で加熱して乾燥した。集電体表面を被覆した被膜面積を100%として、被膜にひび割れが発生していない面積を目視で計測し、評価を実施した。
◎:ひび割れなし。
○:被膜面積中、1%~5%でひび割れが見られる
△:被膜面積中、5%~20%でひび割れが見られる。
×:被膜面積中、20%以上でひび割れが見られる。
【0084】
〔結着性の評価〕
作製した蓄電デバイス電極用スラリー組成物を集電体表面に塗布し、オーブン中で重量が恒量となるまで110℃で加熱し、蓄電デバイス電極用スラリー組成物の不揮発成分を含む被膜で被覆された集電体である蓄電デバイス電極を得た。得られた蓄電デバイス電極上の被膜表面に4cm×3cmの大きさのスコッチテープを貼り付け、100g/cm2の荷重を1時間負荷する。その後、10cm/分(換算巾1mm)の速度で180°剥離試験を行い、剥離強度を測定した。測定して得られた剥離強度の値のうち、比較例1の剥離強度を100として、各実施例、及び比較例の剥離強度指数を算出した。また、算出した剥離強度指数から、以下の評価基準により、結着性評価を行った。
◎:剥離強度指数が150以上で、結着性に優れる。
○:剥離強度指数が100超150未満で、結着性にやや優れる。
△:剥離強度指数が70以上100以下で、結着性にやや劣る。
×:剥離強度指数が70未満で、結着性に劣る。
【0085】
〔実施例1〕
電極活物質としてコバルト酸リチウムを100gと、導電助剤としてアセチレンブラックを5gと、樹脂組成物である蓄電デバイス電極スラリー用樹脂組成物を20gと、イオン交換水120gを均一に混合して、蓄電デバイス電極用スラリー組成物を得た。得られた蓄電デバイス電極用スラリー組成物は、不揮発成分濃度52.1重量%、粘度3300mPa・s、平均粒子径15.8μm、pH6.9、ゼータ電位-30mVであった。
この蓄電デバイス電極用スラリー組成物を用いて、蓄電デバイス電極用スラリー組成物の分散安定性を評価したところ、沈降物の重量比が10重量%以上20重量%未満であり、分散安定性にやや優れていた。
上記で得られた蓄電デバイス電極用スラリー組成物を、集電体である膜厚18μmのアルミ箔表面に塗布し、オーブン中で重量が恒量となるまで110℃で加熱し、蓄電デバイス電極用スラリー組成物の不揮発成分を含む被膜で被覆された集電体である蓄電デバイス電極を得た。
得られた蓄電デバイス電極の被膜の被覆面積は95%以上であり、被膜面積中、1%~5%でひび割れが見られ、被覆面積中に1~5%のアルミ集電体の腐食による発泡痕が見られた。被膜の剥離強度指数は140で、結着性にやや優れていた。集電体表面の被膜の膜厚は56μmであった。
【0086】
〔実施例2~13、比較例1~9〕
実施例2~13及び比較例1~9では、表6~8に示すように原料をそれぞれ変更する以外は、実施例1と同様に蓄電デバイス電極用スラリー組成物をそれぞれ得て、物性等も実施例1と同様に評価した。その結果を表6~8に示す。
【0087】
【表6】
【0088】
【表7】
【0089】
【表8】
【0090】
表6及び7からわかるように、実施例1~13の蓄電デバイス電極用スラリー組成物は、エチレン性不飽和単量体(I)を含む重合性成分aの重合体及び/またはその中和物である高分子成分(A)と、マンヌロン酸、グルロン酸及びガラクツロン酸から選ばれる1つ以上である構成単位を有する多糖類(B)と、電極活物質と、を含む蓄電デバイス電極用スラリー組成物であって、前記多糖類(B)の含有量が、前記成分(A)100重量部に対して1重量部以上1000重量部以下であるため、本願課題である、均一性に優れた被膜を得ることができる。
一方、比較例1~6の蓄電デバイス電極用スラリー組成物は、マンヌロン酸、グルロン酸及びガラクツロン酸から選ばれる1つ以上である構成単位を有する多糖類(B)を含まないため、本願課題のいずれかが解決できていない。