JP2024101797A - Polytetrafluoroethylene composition, binder for battery, electrode mixture, electrode, and secondary battery - Google Patents
Polytetrafluoroethylene composition, binder for battery, electrode mixture, electrode, and secondary battery Download PDFInfo
- Publication number
- JP2024101797A JP2024101797A JP2023005938A JP2023005938A JP2024101797A JP 2024101797 A JP2024101797 A JP 2024101797A JP 2023005938 A JP2023005938 A JP 2023005938A JP 2023005938 A JP2023005938 A JP 2023005938A JP 2024101797 A JP2024101797 A JP 2024101797A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ptfe
- less
- mass
- battery
- composition
- 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
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 345
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 title claims abstract description 313
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 title claims abstract description 313
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 title claims abstract description 113
- -1 Polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 title claims abstract description 91
- 238000000113 differential scanning calorimetry Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 79
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 58
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 58
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 55
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 54
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims description 22
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 claims description 15
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 8
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 22
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 abstract 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 88
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 66
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 66
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 49
- 238000000034 method Methods 0.000 description 48
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 43
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 37
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 36
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 36
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 36
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical group FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 36
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 31
- 239000000463 material Substances 0.000 description 31
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 31
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 28
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 26
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 26
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 25
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 25
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 25
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 23
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 22
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 22
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 21
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 21
- 238000007720 emulsion polymerization reaction Methods 0.000 description 20
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 19
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 19
- 239000003505 polymerization initiator Substances 0.000 description 19
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 19
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 18
- HCDGVLDPFQMKDK-UHFFFAOYSA-N hexafluoropropylene Chemical group FC(F)=C(F)C(F)(F)F HCDGVLDPFQMKDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 18
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 17
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 17
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 17
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 17
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 17
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 17
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 17
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 16
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 16
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 15
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 15
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 15
- 206010061592 cardiac fibrillation Diseases 0.000 description 14
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 14
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 14
- 230000002600 fibrillogenic effect Effects 0.000 description 14
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 14
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 14
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 14
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 13
- VBIXEXWLHSRNKB-UHFFFAOYSA-N ammonium oxalate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]C(=O)C([O-])=O VBIXEXWLHSRNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 13
- 125000000962 organic group Chemical group 0.000 description 13
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 description 13
- 239000002516 radical scavenger Substances 0.000 description 13
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 13
- 125000002023 trifluoromethyl group Chemical group FC(F)(F)* 0.000 description 13
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 12
- UUAGAQFQZIEFAH-UHFFFAOYSA-N chlorotrifluoroethylene Chemical group FC(F)=C(F)Cl UUAGAQFQZIEFAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 12
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 12
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000012966 redox initiator Substances 0.000 description 12
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 12
- BQCIDUSAKPWEOX-UHFFFAOYSA-N 1,1-Difluoroethene Chemical compound FC(F)=C BQCIDUSAKPWEOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 11
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 11
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000010702 perfluoropolyether Substances 0.000 description 11
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 11
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 11
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 11
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 10
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 10
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 10
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 10
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 10
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 10
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 9
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 9
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 9
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 9
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 9
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 9
- 125000005010 perfluoroalkyl group Chemical group 0.000 description 9
- 239000011163 secondary particle Substances 0.000 description 9
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 9
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 9
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 9
- QIGBRXMKCJKVMJ-UHFFFAOYSA-N Hydroquinone Chemical compound OC1=CC=C(O)C=C1 QIGBRXMKCJKVMJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Malonic acid Chemical compound OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 8
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 229910001386 lithium phosphate Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 8
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 8
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 8
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 8
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 8
- TWQULNDIKKJZPH-UHFFFAOYSA-K trilithium;phosphate Chemical compound [Li+].[Li+].[Li+].[O-]P([O-])([O-])=O TWQULNDIKKJZPH-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 8
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 7
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 7
- 238000003490 calendering Methods 0.000 description 7
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 7
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 7
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 7
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 7
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 7
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 7
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 7
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 7
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 7
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 7
- IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N N-Heptane Chemical compound CCCCCCC IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 6
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 6
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 6
- 239000007870 radical polymerization initiator Substances 0.000 description 6
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 6
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 6
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L sulfite Chemical class [O-]S([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 229910000319 transition metal phosphate Inorganic materials 0.000 description 6
- RRZIJNVZMJUGTK-UHFFFAOYSA-N 1,1,2-trifluoro-2-(1,2,2-trifluoroethenoxy)ethene Chemical class FC(F)=C(F)OC(F)=C(F)F RRZIJNVZMJUGTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- BLTXWCKMNMYXEA-UHFFFAOYSA-N 1,1,2-trifluoro-2-(trifluoromethoxy)ethene Chemical compound FC(F)=C(F)OC(F)(F)F BLTXWCKMNMYXEA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 5
- 229910052493 LiFePO4 Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910001413 alkali metal ion Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 5
- SXDBWCPKPHAZSM-UHFFFAOYSA-M bromate Chemical class [O-]Br(=O)=O SXDBWCPKPHAZSM-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- XMPZTFVPEKAKFH-UHFFFAOYSA-P ceric ammonium nitrate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[Ce+4].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XMPZTFVPEKAKFH-UHFFFAOYSA-P 0.000 description 5
- 239000010408 film Substances 0.000 description 5
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N fluoromethane Chemical group FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 5
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 5
- 239000005001 laminate film Substances 0.000 description 5
- AHSBSUVHXDIAEY-UHFFFAOYSA-K manganese(iii) acetate Chemical compound [Mn+3].CC([O-])=O.CC([O-])=O.CC([O-])=O AHSBSUVHXDIAEY-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 5
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 description 5
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 5
- JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L persulfate group Chemical group S(=O)(=O)([O-])OOS(=O)(=O)[O-] JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 5
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 5
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 5
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PQUCIEFHOVEZAU-UHFFFAOYSA-N Diammonium sulfite Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S([O-])=O PQUCIEFHOVEZAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910032387 LiCoO2 Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002228 NASICON Substances 0.000 description 4
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 229910001870 ammonium persulfate Inorganic materials 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 4
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 4
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 150000001879 copper Chemical class 0.000 description 4
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 4
- 238000007323 disproportionation reaction Methods 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 4
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 4
- 239000002667 nucleating agent Substances 0.000 description 4
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 4
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 4
- 239000011856 silicon-based particle Substances 0.000 description 4
- GEHJYWRUCIMESM-UHFFFAOYSA-L sodium sulfite Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])=O GEHJYWRUCIMESM-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 4
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 4
- SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound FC1COC(=O)O1 SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-O Imidazolium Chemical compound C1=C[NH+]=CN1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 3
- 229910010734 LiFePO2 Inorganic materials 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N Succinic acid Natural products OC(=O)CCC(O)=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 3
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 3
- 125000002947 alkylene group Chemical group 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 3
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 239000002482 conductive additive Substances 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 238000011549 displacement method Methods 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 238000002296 dynamic light scattering Methods 0.000 description 3
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 3
- XPFVYQJUAUNWIW-UHFFFAOYSA-N furfuryl alcohol Chemical compound OCC1=CC=CO1 XPFVYQJUAUNWIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 description 3
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 3
- 239000005543 nano-size silicon particle Substances 0.000 description 3
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000003891 oxalate salts Chemical class 0.000 description 3
- FJKROLUGYXJWQN-UHFFFAOYSA-N papa-hydroxy-benzoic acid Natural products OC(=O)C1=CC=C(O)C=C1 FJKROLUGYXJWQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- AZQWKYJCGOJGHM-UHFFFAOYSA-N para-benzoquinone Natural products O=C1C=CC(=O)C=C1 AZQWKYJCGOJGHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-O phosphonium Chemical compound [PH4+] XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 3
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 3
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-O pyridinium Chemical compound C1=CC=[NH+]C=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 3
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 3
- 125000004178 (C1-C4) alkyl group Chemical group 0.000 description 2
- KHXKESCWFMPTFT-UHFFFAOYSA-N 1,1,1,2,2,3,3-heptafluoro-3-(1,2,2-trifluoroethenoxy)propane Chemical compound FC(F)=C(F)OC(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)F KHXKESCWFMPTFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxol-2-one Chemical compound O=C1OC=CO1 VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FRASJONUBLZVQX-UHFFFAOYSA-N 1,4-naphthoquinone Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C=CC(=O)C2=C1 FRASJONUBLZVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CNPVJWYWYZMPDS-UHFFFAOYSA-N 2-methyldecane Chemical compound CCCCCCCCC(C)C CNPVJWYWYZMPDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MKTOIPPVFPJEQO-UHFFFAOYSA-N 4-(3-carboxypropanoylperoxy)-4-oxobutanoic acid Chemical compound OC(=O)CCC(=O)OOC(=O)CCC(O)=O MKTOIPPVFPJEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XWNSFEAWWGGSKJ-UHFFFAOYSA-N 4-acetyl-4-methylheptanedinitrile Chemical compound N#CCCC(C)(C(=O)C)CCC#N XWNSFEAWWGGSKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PLIKAWJENQZMHA-UHFFFAOYSA-N 4-aminophenol Chemical compound NC1=CC=C(O)C=C1 PLIKAWJENQZMHA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 2
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002227 LISICON Substances 0.000 description 2
- 229910010629 Li6.75La3Zr1.75Nb0.25O12 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910002984 Li7La3Zr2O12 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910013528 LiN(SO2 CF3)2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910013385 LiN(SO2C2F5)2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001290 LiPF6 Inorganic materials 0.000 description 2
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 2
- 239000004153 Potassium bromate Substances 0.000 description 2
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N Sulfurous acid Chemical class OS(O)=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N acetic acid;2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanal;sodium Chemical compound [Na].CC(O)=O.OCC(O)C(O)C(O)C(O)C=O DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 2
- WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N adipic acid Chemical compound OC(=O)CCCCC(O)=O WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 2
- 150000004982 aromatic amines Chemical class 0.000 description 2
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- SXDBWCPKPHAZSM-UHFFFAOYSA-N bromic acid Chemical compound OBr(=O)=O SXDBWCPKPHAZSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 2
- XUPYJHCZDLZNFP-UHFFFAOYSA-N butyl butanoate Chemical compound CCCCOC(=O)CCC XUPYJHCZDLZNFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- 239000002134 carbon nanofiber Substances 0.000 description 2
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 2
- YCIMNLLNPGFGHC-UHFFFAOYSA-N catechol Chemical compound OC1=CC=CC=C1O YCIMNLLNPGFGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ITZXULOAYIAYNU-UHFFFAOYSA-N cerium(4+) Chemical class [Ce+4] ITZXULOAYIAYNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012986 chain transfer agent Substances 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 2
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L copper(II) chloride Chemical compound Cl[Cu]Cl ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910000366 copper(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- RAABOESOVLLHRU-UHFFFAOYSA-N diazene Chemical compound N=N RAABOESOVLLHRU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000001142 dicarboxylic acid group Chemical group 0.000 description 2
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 2
- 125000000816 ethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 2
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 2
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 2
- LNTHITQWFMADLM-UHFFFAOYSA-N gallic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC(O)=C(O)C(O)=C1 LNTHITQWFMADLM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002223 garnet Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- JFCQEDHGNNZCLN-UHFFFAOYSA-N glutaric acid Chemical class OC(=O)CCCC(O)=O JFCQEDHGNNZCLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 2
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 150000002505 iron Chemical class 0.000 description 2
- 159000000014 iron salts Chemical class 0.000 description 2
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910000359 iron(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004895 liquid chromatography mass spectrometry Methods 0.000 description 2
- XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L lithium carbonate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910052808 lithium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- RSNHXDVSISOZOB-UHFFFAOYSA-N lithium nickel Chemical compound [Li].[Ni] RSNHXDVSISOZOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IIPYXGDZVMZOAP-UHFFFAOYSA-N lithium nitrate Chemical compound [Li+].[O-][N+]([O-])=O IIPYXGDZVMZOAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001496 lithium tetrafluoroborate Inorganic materials 0.000 description 2
- CWLKGDAVCFYWJK-UHFFFAOYSA-N m-Aminophenol Natural products NC1=CC=CC(O)=C1 CWLKGDAVCFYWJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 2
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 239000002931 mesocarbon microbead Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 description 2
- CDAWCLOXVUBKRW-UHFFFAOYSA-N ortho-hydroxyaniline Natural products NC1=CC=CC=C1O CDAWCLOXVUBKRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 2
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 2
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N perchloric acid Chemical class OCl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- WLJVNTCWHIRURA-UHFFFAOYSA-N pimelic acid Chemical compound OC(=O)CCCCCC(O)=O WLJVNTCWHIRURA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 2
- 229940094037 potassium bromate Drugs 0.000 description 2
- 235000019396 potassium bromate Nutrition 0.000 description 2
- ZNNZYHKDIALBAK-UHFFFAOYSA-M potassium thiocyanate Chemical compound [K+].[S-]C#N ZNNZYHKDIALBAK-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- WQGWDDDVZFFDIG-UHFFFAOYSA-N pyrogallol Chemical compound OC1=CC=CC(O)=C1O WQGWDDDVZFFDIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GHMLBKRAJCXXBS-UHFFFAOYSA-N resorcinol Chemical compound OC1=CC=CC(O)=C1 GHMLBKRAJCXXBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 2
- YGSDEFSMJLZEOE-UHFFFAOYSA-N salicylic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1O YGSDEFSMJLZEOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000019812 sodium carboxymethyl cellulose Nutrition 0.000 description 2
- 229920001027 sodium carboxymethylcellulose Polymers 0.000 description 2
- 235000010265 sodium sulphite Nutrition 0.000 description 2
- VGTPCRGMBIAPIM-UHFFFAOYSA-M sodium thiocyanate Chemical compound [Na+].[S-]C#N VGTPCRGMBIAPIM-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 2
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 2
- 150000003567 thiocyanates Chemical class 0.000 description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006276 transfer reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- IZHWRLRIZXVONQ-UHFFFAOYSA-N (16,17,17,18,18,19,19,20,20,21,21-undecachloro-2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,12,12,13,13,14,14,15,15,16,22,22,22-dotriacontafluorodocosanoyl) 16,17,17,18,18,19,19,20,20,21,21-undecachloro-2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,12,12,13, Chemical compound FC(F)(F)C(Cl)(Cl)C(Cl)(Cl)C(Cl)(Cl)C(Cl)(Cl)C(Cl)(Cl)C(F)(Cl)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(=O)OOC(=O)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(Cl)C(Cl)(Cl)C(Cl)(Cl)C(Cl)(Cl)C(Cl)(Cl)C(Cl)(Cl)C(F)(F)F IZHWRLRIZXVONQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HBGQVKNZGOFLRH-UHFFFAOYSA-N (3,3-dichloro-2,2,4,4,4-pentafluorobutanoyl) 3,3-dichloro-2,2,4,4,4-pentafluorobutaneperoxoate Chemical compound FC(F)(F)C(Cl)(Cl)C(F)(F)C(=O)OOC(=O)C(F)(F)C(Cl)(Cl)C(F)(F)F HBGQVKNZGOFLRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QFKDUYDESCLRNT-UHFFFAOYSA-N (4,5,5-trichloro-2,2,3,3,4,6,6,6-octafluorohexanoyl) 4,5,5-trichloro-2,2,3,3,4,6,6,6-octafluorohexaneperoxoate Chemical compound FC(F)(F)C(Cl)(Cl)C(F)(Cl)C(F)(F)C(F)(F)C(=O)OOC(=O)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(Cl)C(Cl)(Cl)C(F)(F)F QFKDUYDESCLRNT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HLTAACNVRUAPLX-UHFFFAOYSA-N (6,6,7,7-tetrachloro-2,2,3,3,4,4,5,5,8,8,8-undecafluorooctanoyl) 6,6,7,7-tetrachloro-2,2,3,3,4,4,5,5,8,8,8-undecafluorooctaneperoxoate Chemical compound FC(F)(F)C(Cl)(Cl)C(Cl)(Cl)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(=O)OOC(=O)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(Cl)(Cl)C(Cl)(Cl)C(F)(F)F HLTAACNVRUAPLX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IDSJUBXWDMSMAR-UHFFFAOYSA-N (7,8,8,9,9-pentachloro-2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,10,10,10-tetradecafluorodecanoyl) 7,8,8,9,9-pentachloro-2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,10,10,10-tetradecafluorodecaneperoxoate Chemical compound FC(F)(F)C(Cl)(Cl)C(Cl)(Cl)C(F)(Cl)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(=O)OOC(=O)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(Cl)C(Cl)(Cl)C(Cl)(Cl)C(F)(F)F IDSJUBXWDMSMAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MIZLGWKEZAPEFJ-UHFFFAOYSA-N 1,1,2-trifluoroethene Chemical group FC=C(F)F MIZLGWKEZAPEFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 1,2-butylene carbonate Chemical compound CCC1COC(=O)O1 ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LZDKZFUFMNSQCJ-UHFFFAOYSA-N 1,2-diethoxyethane Chemical compound CCOCCOCC LZDKZFUFMNSQCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GEYOCULIXLDCMW-UHFFFAOYSA-N 1,2-phenylenediamine Chemical compound NC1=CC=CC=C1N GEYOCULIXLDCMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WZCQRUWWHSTZEM-UHFFFAOYSA-N 1,3-phenylenediamine Chemical compound NC1=CC=CC(N)=C1 WZCQRUWWHSTZEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBCKQZAAMUWICA-UHFFFAOYSA-N 1,4-phenylenediamine Chemical compound NC1=CC=C(N)C=C1 CBCKQZAAMUWICA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AYMDJPGTQFHDSA-UHFFFAOYSA-N 1-(2-ethenoxyethoxy)-2-ethoxyethane Chemical compound CCOCCOCCOC=C AYMDJPGTQFHDSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTBFRGCFXZNCOE-UHFFFAOYSA-N 1-methylsulfonylpiperidin-4-one Chemical compound CS(=O)(=O)N1CCC(=O)CC1 RTBFRGCFXZNCOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KJCVRFUGPWSIIH-UHFFFAOYSA-N 1-naphthol Chemical compound C1=CC=C2C(O)=CC=CC2=C1 KJCVRFUGPWSIIH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JUTIIYKOQPDNEV-UHFFFAOYSA-N 2,2,3,3,4,4,4-heptafluorobutanoyl 2,2,3,3,4,4,4-heptafluorobutaneperoxoate Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(=O)OOC(=O)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)F JUTIIYKOQPDNEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UOFIMQWMHHYTIK-UHFFFAOYSA-N 2,2,3,3,4,4,5,5,5-nonafluoropentanoyl 2,2,3,3,4,4,5,5,5-nonafluoropentaneperoxoate Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(=O)OOC(=O)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)F UOFIMQWMHHYTIK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QLJQYPFKIVUSEF-UHFFFAOYSA-N 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,6-undecafluorohexanoyl 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,6-undecafluorohexaneperoxoate Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(=O)OOC(=O)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)F QLJQYPFKIVUSEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LFCQGZXAGWRTAL-UHFFFAOYSA-N 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,7-tridecafluoroheptanoyl 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,7-tridecafluoroheptaneperoxoate Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(=O)OOC(=O)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)F LFCQGZXAGWRTAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YQIZLPIUOAXZKA-UHFFFAOYSA-N 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-pentadecafluorooctanoyl 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-pentadecafluorooctaneperoxoate Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(=O)OOC(=O)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)F YQIZLPIUOAXZKA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BECCBTJLCWDIHG-UHFFFAOYSA-N 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,9-heptadecafluorononanoyl 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,9-heptadecafluorononaneperoxoate Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(=O)OOC(=O)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)F BECCBTJLCWDIHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IQUPABOKLQSFBK-UHFFFAOYSA-N 2-nitrophenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1[N+]([O-])=O IQUPABOKLQSFBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GVEUEBXMTMZVSD-UHFFFAOYSA-N 3,3,4,4,5,5,6,6,6-nonafluorohex-1-ene Chemical group FC(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C=C GVEUEBXMTMZVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYQFWFHDPNXORA-UHFFFAOYSA-N 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-tridecafluorooct-1-ene Chemical group FC(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C=C FYQFWFHDPNXORA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IJFXRHURBJZNAO-UHFFFAOYSA-N 3-hydroxybenzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC(O)=C1 IJFXRHURBJZNAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTZZCYNQPHTPPL-UHFFFAOYSA-N 3-nitrophenol Chemical compound OC1=CC=CC([N+]([O-])=O)=C1 RTZZCYNQPHTPPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BTJIUGUIPKRLHP-UHFFFAOYSA-N 4-nitrophenol Chemical compound OC1=CC=C([N+]([O-])=O)C=C1 BTJIUGUIPKRLHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JSTCPNFNKICNNO-UHFFFAOYSA-N 4-nitrosophenol Chemical compound OC1=CC=C(N=O)C=C1 JSTCPNFNKICNNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003026 Acene Polymers 0.000 description 1
- RGCKGOZRHPZPFP-UHFFFAOYSA-N Alizarin Natural products C1=CC=C2C(=O)C3=C(O)C(O)=CC=C3C(=O)C2=C1 RGCKGOZRHPZPFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M Bisulfite Chemical compound OS([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical compound C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021591 Copper(I) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001174 Diethylhydroxylamine Polymers 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- 229910019211 La0.51Li0.34TiO2.94 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910019271 La0.55Li0.35TiO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018130 Li 2 S-P 2 S 5 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018133 Li 2 S-SiS 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018119 Li 3 PO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910009178 Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002983 Li2MnO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008731 Li2O-Al2O3-SiO2-P2O5-TiO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008745 Li2O-B2O3-P2O5 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008547 Li2O—Al2O3—SiO2—P2O5—TiO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008550 Li2O—Al2O3—SiO2—P2O5—TiO2—GeO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008590 Li2O—B2O3—P2O5 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910009296 Li2S-P2S3-P2S5 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910009324 Li2S-SiS2-Li3PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910009326 Li2S-SiS2-Li4SiO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910009328 Li2S-SiS2—Li3PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910009185 Li2S—P2S3—P2S5 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910007295 Li2S—SiS2—Li3PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910007290 Li2S—SiS2—Li4SiO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013950 Li3.25P0.25Ge0.76S4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012266 Li3.4P0.6Si0.4S4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012323 Li3.5Zn0.25GeO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012329 Li3BO3—Li2SO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012425 Li3Fe2 (PO4)3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010787 Li6.25Al0.25La3Zr2O12 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010640 Li6BaLa2Ta2O12 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910011279 LiCoPO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010695 LiFeP2O7 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010835 LiI-Li2S-P2S5 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010833 LiI-Li2S-SiS2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010842 LiI—Li2S—P2O5 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010840 LiI—Li2S—P2S5 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010855 LiI—Li2S—SiS2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010853 LiI—Li2S—SiS2—P2S5 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010847 LiI—Li3PO4-P2S5 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010864 LiI—Li3PO4—P2S5 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013825 LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003005 LiNiO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012305 LiPON Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012666 LiTi2P3O12 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002097 Lithium manganese(III,IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018596 MMnO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910016891 MNiO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001774 Perfluoroether Polymers 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JPYHHZQJCSQRJY-UHFFFAOYSA-N Phloroglucinol Natural products CCC=CCC=CCC=CCC=CCCCCC(=O)C1=C(O)C=C(O)C=C1O JPYHHZQJCSQRJY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 1
- 235000017284 Pometia pinnata Nutrition 0.000 description 1
- 240000007653 Pometia tomentosa Species 0.000 description 1
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 125000002252 acyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000007259 addition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000001361 adipic acid Substances 0.000 description 1
- 235000011037 adipic acid Nutrition 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 150000001338 aliphatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- HFVAFDPGUJEFBQ-UHFFFAOYSA-M alizarin red S Chemical compound [Na+].O=C1C2=CC=CC=C2C(=O)C2=C1C=C(S([O-])(=O)=O)C(O)=C2O HFVAFDPGUJEFBQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 125000004183 alkoxy alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H aluminium sulfate (anhydrous) Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- SOIFLUNRINLCBN-UHFFFAOYSA-N ammonium thiocyanate Chemical compound [NH4+].[S-]C#N SOIFLUNRINLCBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000410 antimony oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- HFACYLZERDEVSX-UHFFFAOYSA-N benzidine Chemical compound C1=CC(N)=CC=C1C1=CC=C(N)C=C1 HFACYLZERDEVSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000416 bismuth oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 229910052810 boron oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- NSGQRLUGQNBHLD-UHFFFAOYSA-N butan-2-yl butan-2-yloxycarbonyloxy carbonate Chemical compound CCC(C)OC(=O)OOC(=O)OC(C)CC NSGQRLUGQNBHLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N butanedioic acid Chemical compound O[14C](=O)CC[14C](O)=O KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 1
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011132 calcium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- MMCOUVMKNAHQOY-UHFFFAOYSA-N carbonoperoxoic acid Chemical compound OOC(O)=O MMCOUVMKNAHQOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002843 carboxylic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006231 channel black Substances 0.000 description 1
- 125000001309 chloro group Chemical group Cl* 0.000 description 1
- 230000001112 coagulating effect Effects 0.000 description 1
- GIPIUENNGCQCIT-UHFFFAOYSA-K cobalt(3+) phosphate Chemical class [Co+3].[O-]P([O-])([O-])=O GIPIUENNGCQCIT-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 239000011246 composite particle Substances 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M copper(I) chloride Chemical compound [Cu]Cl OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229960003280 cupric chloride Drugs 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- LSXWFXONGKSEMY-UHFFFAOYSA-N di-tert-butyl peroxide Chemical compound CC(C)(C)OOC(C)(C)C LSXWFXONGKSEMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000071 diazene Inorganic materials 0.000 description 1
- TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N dibismuth;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Bi+3].[Bi+3] TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N diboron trioxide Chemical compound O=BOB=O JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001991 dicarboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- FVCOIAYSJZGECG-UHFFFAOYSA-N diethylhydroxylamine Chemical compound CCN(O)CC FVCOIAYSJZGECG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006232 furnace black Substances 0.000 description 1
- 229940074391 gallic acid Drugs 0.000 description 1
- 235000004515 gallic acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000007429 general method Methods 0.000 description 1
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- PEYVWSJAZONVQK-UHFFFAOYSA-N hydroperoxy(oxo)borane Chemical class OOB=O PEYVWSJAZONVQK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960004337 hydroquinone Drugs 0.000 description 1
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000010954 inorganic particle Substances 0.000 description 1
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 description 1
- WBJZTOZJJYAKHQ-UHFFFAOYSA-K iron(3+) phosphate Chemical class [Fe+3].[O-]P([O-])([O-])=O WBJZTOZJJYAKHQ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 1
- 239000003273 ketjen black Substances 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 239000006233 lamp black Substances 0.000 description 1
- 238000007561 laser diffraction method Methods 0.000 description 1
- 239000004816 latex Substances 0.000 description 1
- 229920000126 latex Polymers 0.000 description 1
- 238000002514 liquid chromatography mass spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000001294 liquid chromatography-tandem mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 229910001540 lithium hexafluoroarsenate(V) Inorganic materials 0.000 description 1
- MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M lithium perchlorate Chemical compound [Li+].[O-]Cl(=O)(=O)=O MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910001486 lithium perchlorate Inorganic materials 0.000 description 1
- INHCSSUBVCNVSK-UHFFFAOYSA-L lithium sulfate Inorganic materials [Li+].[Li+].[O-]S([O-])(=O)=O INHCSSUBVCNVSK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 description 1
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002690 malonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L manganese oxide Inorganic materials [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000003446 memory effect Effects 0.000 description 1
- 239000002905 metal composite material Substances 0.000 description 1
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 1
- 239000011331 needle coke Substances 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021470 non-graphitizable carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010450 olivine Substances 0.000 description 1
- 229910052609 olivine Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001451 organic peroxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VTRUBDSFZJNXHI-UHFFFAOYSA-N oxoantimony Chemical compound [Sb]=O VTRUBDSFZJNXHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003002 pH adjusting agent Substances 0.000 description 1
- 238000003921 particle size analysis Methods 0.000 description 1
- 125000005003 perfluorobutyl group Chemical group FC(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)* 0.000 description 1
- 125000005004 perfluoroethyl group Chemical group FC(F)(F)C(F)(F)* 0.000 description 1
- 125000005005 perfluorohexyl group Chemical group FC(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)* 0.000 description 1
- 125000005008 perfluoropentyl group Chemical group FC(C(C(C(C(F)(F)F)(F)F)(F)F)(F)F)(F)* 0.000 description 1
- 125000005009 perfluoropropyl group Chemical group FC(C(C(F)(F)F)(F)F)(F)* 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 150000004978 peroxycarbonates Chemical class 0.000 description 1
- 150000004968 peroxymonosulfuric acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- QCDYQQDYXPDABM-UHFFFAOYSA-N phloroglucinol Chemical compound OC1=CC(O)=CC(O)=C1 QCDYQQDYXPDABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960001553 phloroglucinol Drugs 0.000 description 1
- ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N phosphonic acid group Chemical group P(O)(O)=O ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003018 phosphorus compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 229910001414 potassium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L potassium persulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 159000000001 potassium salts Chemical class 0.000 description 1
- OTYBMLCTZGSZBG-UHFFFAOYSA-L potassium sulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S([O-])(=O)=O OTYBMLCTZGSZBG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052939 potassium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011151 potassium sulphates Nutrition 0.000 description 1
- 229940116357 potassium thiocyanate Drugs 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- BWJUFXUULUEGMA-UHFFFAOYSA-N propan-2-yl propan-2-yloxycarbonyloxy carbonate Chemical compound CC(C)OC(=O)OOC(=O)OC(C)C BWJUFXUULUEGMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 229940079877 pyrogallol Drugs 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 150000004053 quinones Chemical class 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 1
- 238000007717 redox polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229960001755 resorcinol Drugs 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021481 rutherfordium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229960004889 salicylic acid Drugs 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- GCLGEJMYGQKIIW-UHFFFAOYSA-H sodium hexametaphosphate Chemical compound [Na]OP1(=O)OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])O1 GCLGEJMYGQKIIW-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 235000019982 sodium hexametaphosphate Nutrition 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003890 succinate salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000001384 succinic acid Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000010557 suspension polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 150000003505 terpenes Chemical class 0.000 description 1
- 235000007586 terpenes Nutrition 0.000 description 1
- OPQYOFWUFGEMRZ-UHFFFAOYSA-N tert-butyl 2,2-dimethylpropaneperoxoate Chemical compound CC(C)(C)OOC(=O)C(C)(C)C OPQYOFWUFGEMRZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RBTVSNLYYIMMKS-UHFFFAOYSA-N tert-butyl 3-aminoazetidine-1-carboxylate;hydrochloride Chemical compound Cl.CC(C)(C)OC(=O)N1CC(N)C1 RBTVSNLYYIMMKS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000999 tert-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(*)(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- CIHOLLKRGTVIJN-UHFFFAOYSA-N tert‐butyl hydroperoxide Chemical compound CC(C)(C)OO CIHOLLKRGTVIJN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001577 tetrasodium phosphonato phosphate Substances 0.000 description 1
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 1
- 239000006234 thermal black Substances 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 125000000876 trifluoromethoxy group Chemical group FC(F)(F)O* 0.000 description 1
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 238000009941 weaving Methods 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000002759 woven fabric Substances 0.000 description 1
- 238000004876 x-ray fluorescence Methods 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
Description
本開示は、ポリテトラフルオロエチレン組成物、電池用バインダー、電極合剤、電極、及び、二次電池に関する。 The present disclosure relates to polytetrafluoroethylene compositions, battery binders, electrode mixtures, electrodes, and secondary batteries.
リチウムイオン二次電池等の二次電池は、高電圧、高エネルギー密度で、自己放電が少ない、メモリー効果が少ない、超軽量化が可能である、等の理由から、ノート型パソコン、携帯電話、スマートフォン、タブレットパソコン、ウルトラブック等小型で携帯に適した電気・電子機器等に用いられるとともに、更には、自動車用等の駆動用車載電源や定置用大型電源等に至るまでの広範な電源として実用化されつつある。二次電池には、更なる高エネルギー密度化が求められており、電池特性の更なる改善が求められている。 Secondary batteries such as lithium-ion secondary batteries are used in small, portable electrical and electronic devices such as notebook computers, mobile phones, smartphones, tablet computers, and ultrabooks because of their high voltage, high energy density, low self-discharge, low memory effect, and the ability to be made extremely lightweight. They are also being put into practical use as a wide range of power sources, including on-board power sources for driving automobiles and large stationary power sources. There is a demand for even higher energy density in secondary batteries, and further improvements in their battery characteristics are required.
特許文献1には、カソード及びアノードのうち少なくとも一方が、ポリテトラフルオロエチレン混合バインダー材を含むエネルギー貯蔵装置が記載されている。
特許文献2~6には、ポリテトラフルオロエチレンを電池のバインダーとして使用することが記載されている。
特許文献7には、ポリテトラフルオロエチレンとポリフッ化ビニリデンとの混合物を電池のバインダーとして使用することが記載されている。
本開示は、電池の粉体成分と均一に混合することができ、電池セル内部のガス発生及び電池特性の劣化を抑制することができ、また、強度及び柔軟性に優れる合剤シートを得ることができる電池用バインダー用ポリテトラフルオロエチレン組成物、並びに、それを用いた電池用バインダー、電極合剤、電極、及び、二次電池を提供することを目的とする。 The present disclosure aims to provide a polytetrafluoroethylene composition for battery binders that can be mixed uniformly with the powder components of a battery, suppress gas generation inside a battery cell and deterioration of battery characteristics, and produce a composite sheet with excellent strength and flexibility, as well as a battery binder, an electrode composite, an electrode, and a secondary battery that use the same.
本開示(1)は、電池用バインダーに使用されるポリテトラフルオロエチレン組成物であって、
示差走査熱量分析において、324℃以上333℃未満の領域(A)と、333℃以上350℃以下の領域(B)とに吸熱ピークを有するポリテトラフルオロエチレン組成物である。
The present disclosure (1) provides a polytetrafluoroethylene composition for use in a binder for a battery,
The polytetrafluoroethylene composition has endothermic peaks in a region (A) of 324° C. or higher and lower than 333° C., and in a region (B) of 333° C. or higher and 350° C. or lower, in differential scanning calorimetry.
本開示(2)は、実質的にポリテトラフルオロエチレン組成物のみからなる電池用バインダーであって、
前記ポリテトラフルオロエチレン組成物は、示差走査熱量分析において、324℃以上333℃未満の領域(A)と、333℃以上350℃以下の領域(B)とに吸熱ピークを有する電池用バインダーである。
The present disclosure (2) is a binder for a battery consisting essentially of a polytetrafluoroethylene composition,
The polytetrafluoroethylene composition is a binder for batteries that has endothermic peaks in a region (A) of 324° C. or higher and lower than 333° C. and in a region (B) of 333° C. or higher and 350° C. or lower in differential scanning calorimetry.
本開示(3)は、前記ポリテトラフルオロエチレン組成物は、前記領域(A)の吸熱ピークの強度/前記領域(B)の吸熱ピークの強度で示される強度比が0.05以上3.50以下である本開示(2)記載の電池用バインダーである。 The present disclosure (3) is a binder for batteries according to the present disclosure (2), in which the polytetrafluoroethylene composition has an intensity ratio of the endothermic peak intensity in the region (A) to the endothermic peak intensity in the region (B) of 0.05 or more and 3.50 or less.
本開示(4)は、前記ポリテトラフルオロエチレン組成物は、ペースト押出可能である本開示(2)又は(3)記載の電池用バインダーである。 The present disclosure (4) is a binder for batteries according to the present disclosure (2) or (3), in which the polytetrafluoroethylene composition is paste extrudable.
本開示(5)は、前記ポリテトラフルオロエチレン組成物は、延伸可能である本開示(2)~(4)のいずれかとの任意の組合せの電池用バインダーである。 The present disclosure (5) is a battery binder in any combination with any of the present disclosures (2) to (4), in which the polytetrafluoroethylene composition is stretchable.
本開示(6)は、前記ポリテトラフルオロエチレン組成物は、標準比重が2.250以下である本開示(2)~(5)のいずれかとの任意の組合せの電池用バインダーである。 The present disclosure (6) is a battery binder in any combination with any of the present disclosures (2) to (5) in which the polytetrafluoroethylene composition has a standard specific gravity of 2.250 or less.
本開示(7)は、電池用バインダーに使用されるポリテトラフルオロエチレン組成物であって、
実質的に、溶融流動性を示すポリテトラフルオロエチレン(A)と、溶融流動性を示さないポリテトラフルオロエチレン(B)とのみからなるポリテトラフルオロエチレン組成物である。
The present disclosure (7) provides a polytetrafluoroethylene composition for use in a binder for a battery,
The polytetrafluoroethylene composition essentially consists of polytetrafluoroethylene (A) exhibiting melt flowability and polytetrafluoroethylene (B) not exhibiting melt flowability.
本開示(8)は、実質的にポリテトラフルオロエチレン組成物のみからなる電池用バインダーであって、
前記ポリテトラフルオロエチレン組成物は、実質的に、溶融流動性を示すポリテトラフルオロエチレン(A)と、溶融流動性を示さないポリテトラフルオロエチレン(B)とのみからなる電池用バインダーである。
The present disclosure (8) provides a binder for a battery consisting essentially of a polytetrafluoroethylene composition,
The polytetrafluoroethylene composition is a binder for batteries consisting essentially of polytetrafluoroethylene (A) exhibiting melt flowability and polytetrafluoroethylene (B) not exhibiting melt flowability.
本開示(9)は、前記ポリテトラフルオロエチレン組成物において、前記ポリテトラフルオロエチレン(A)の含有量が、前記ポリテトラフルオロエチレン組成物に対し、1質量%以上50質量%以下である本開示(8)記載の電池用バインダーである。 The present disclosure (9) is a binder for a battery according to the present disclosure (8), in which the content of the polytetrafluoroethylene (A) in the polytetrafluoroethylene composition is 1% by mass or more and 50% by mass or less with respect to the polytetrafluoroethylene composition.
本開示(10)は、前記ポリテトラフルオロエチレン組成物は、粉末である本開示(2)~(6)、(8)、(9)のいずれかとの任意の組合せの電池用バインダーである。 The present disclosure (10) is a battery binder in any combination with any of the present disclosures (2) to (6), (8), and (9), in which the polytetrafluoroethylene composition is a powder.
本開示(11)は、前記ポリテトラフルオロエチレン組成物は、水分を実質的に含まない本開示(2)~(6)、(8)~(10)のいずれかとの任意の組合せの電池用バインダーである。 The present disclosure (11) is a battery binder in any combination with any of the present disclosures (2) to (6) and (8) to (10), in which the polytetrafluoroethylene composition is substantially free of moisture.
本開示(12)は、前記ポリテトラフルオロエチレン組成物は、分子量1000以下の含フッ素化合物を実質的に含まない本開示(2)~(6)、(8)~(11)のいずれかとの任意の組合せの電池用バインダーである。 The present disclosure (12) is a battery binder in any combination with any of the present disclosures (2) to (6) and (8) to (11), in which the polytetrafluoroethylene composition is substantially free of a fluorine-containing compound having a molecular weight of 1,000 or less.
本開示(13)は、本開示(1)若しくは(7)記載のポリテトラフルオロエチレン組成物、又は、本開示(2)~(6)、(8)~(12)のいずれかとの任意の組合せの電池用バインダーと、電極活物質とを含む電極合剤である。 The present disclosure (13) is an electrode mixture comprising a battery binder in any combination with the polytetrafluoroethylene composition described in the present disclosure (1) or (7), or any of the present disclosures (2) to (6), (8) to (12), and an electrode active material.
本開示(14)は、シートである本開示(13)記載の電極合剤である。 The present disclosure (14) is an electrode mixture according to the present disclosure (13) that is a sheet.
本開示(15)は、本開示(1)若しくは(7)記載のポリテトラフルオロエチレン組成物、又は、本開示(2)~(6)、(8)~(12)のいずれかとの任意の組合せの電池用バインダーと、電極活物質と、集電体とを含む電極である。 The present disclosure (15) is an electrode comprising a battery binder in any combination with the polytetrafluoroethylene composition described in the present disclosure (1) or (7), or any of the present disclosures (2) to (6), (8) to (12), an electrode active material, and a current collector.
本開示(16)は、本開示(15)記載の電極を備える二次電池である。 The present disclosure (16) is a secondary battery having the electrode described in the present disclosure (15).
本開示によれば、電池の粉体成分と均一に混合することができ、電池セル内部のガス発生及び電池特性の劣化を抑制することができ、また、強度及び柔軟性に優れる合剤シートを得ることができる電池用バインダー用ポリテトラフルオロエチレン組成物、並びに、それを用いた電池用バインダー、電極合剤、電極、及び、二次電池を提供することができる。 The present disclosure provides a polytetrafluoroethylene composition for battery binders that can be mixed uniformly with the powder components of a battery, suppresses gas generation inside the battery cell and deterioration of battery characteristics, and can provide a composite sheet with excellent strength and flexibility, as well as a battery binder, an electrode composite, an electrode, and a secondary battery that use the same.
以下、本開示を具体的に説明する。 This disclosure is explained in detail below.
本開示は、電池用バインダーに使用されるポリテトラフルオロエチレン(PTFE)組成物であって、示差走査熱量分析において、324℃以上333℃未満の領域(A)と、333℃以上350℃以下の領域(B)とに吸熱ピークを有するPTFE組成物(以下、本開示のPTFE組成物(1)ともいう。)を提供する。 The present disclosure provides a polytetrafluoroethylene (PTFE) composition for use in a battery binder, which has endothermic peaks in a region (A) of 324°C or higher and lower than 333°C and a region (B) of 333°C or higher and 350°C or lower in differential scanning calorimetry (hereinafter also referred to as the PTFE composition (1) of the present disclosure).
本明細書では、特に断りのない限り、本開示のPTFE組成物(1)及び後述の本開示のPTFE組成物(2)をまとめて「本開示のPTFE組成物」というものとする。 In this specification, unless otherwise specified, PTFE composition (1) of the present disclosure and PTFE composition (2) of the present disclosure described below are collectively referred to as the "PTFE composition of the present disclosure."
本開示のPTFE組成物(1)は、上記領域(A)及び(B)に吸熱ピークを有することにより、電極活物質、固体電解質等の電池の粉体成分と長時間混練しても凝集物が発生しにくく、上記粉体成分と均一に混合することができる。また、強度及び柔軟性に優れる合剤シートを得ることもできる。
本開示のPTFE組成物(1)は、また、水や有機溶剤といった分散媒を多量に使用する必要がなく、組み合わせる電極活物質や固体電解質を広く選択することができ、生産工程上有利である。また、分散媒の使用による工程及びコストを削減することができる。
更に、本開示のPTFE組成物(1)は、活物質や電解質との結着力に優れるので、使用量を削減することができる。
The PTFE composition (1) of the present disclosure has endothermic peaks in the above regions (A) and (B), so that even if it is kneaded for a long time with the powder components of the battery such as the electrode active material and the solid electrolyte, it is difficult to generate agglomerates, and it can be mixed uniformly with the powder components. In addition, it is also possible to obtain a mixture sheet having excellent strength and flexibility.
The PTFE composition (1) of the present disclosure does not require a large amount of dispersion medium such as water or organic solvent, and can be combined with a wide range of electrode active materials and solid electrolytes, which is advantageous in terms of production process. Also, the process and cost due to the use of dispersion medium can be reduced.
Furthermore, since the PTFE composition (1) of the present disclosure has excellent binding strength with active materials and electrolytes, the amount of use can be reduced.
本開示のPTFE組成物(1)は、示差走査熱量分析〔DSC〕において上記領域(A)と上記領域(B)とに吸熱ピークを有する。本開示のPTFE組成物(1)は、上記領域(A)及び(B)のそれぞれに少なくとも1つの吸熱ピークを有するものであってよい。
領域(A)の吸熱ピークは低分子量PTFEが存在することを示し、領域(B)の吸熱ピークは高分子量PTFEが存在することを示す。
低分子量PTFEはフィブリル化特性が低いので、低分子量PTFEが存在することで、PTFE組成物のフィブリル化が低減され、電池の粉体成分と長時間混練しても凝集物が発生しにくくなる。このため、上記粉体成分と均一に混合することができ、また、合剤シートの強度及び柔軟性を向上させることもできる。
The PTFE composition (1) of the present disclosure has endothermic peaks in the above region (A) and the above region (B) in differential scanning calorimetry (DSC). The PTFE composition (1) of the present disclosure may have at least one endothermic peak in each of the above regions (A) and (B).
The endothermic peak in region (A) indicates the presence of low molecular weight PTFE, and the endothermic peak in region (B) indicates the presence of high molecular weight PTFE.
Since low molecular weight PTFE has low fibrillation properties, the presence of low molecular weight PTFE reduces the fibrillation of the PTFE composition, and makes it difficult for agglomerates to form even when kneaded with the powder components of the battery for a long time. Therefore, it can be uniformly mixed with the powder components, and the strength and flexibility of the composite sheet can be improved.
領域(A)の温度範囲は324℃以上333℃未満であるが、326℃以上であることが好ましく、また、330℃未満であることが好ましい。
領域(B)の温度範囲は333℃以上350℃以下であるが、336℃以上であることが好ましく、また、348℃以下であることが好ましく、346℃以下であることがより好ましい。
The temperature range of region (A) is 324°C or higher and lower than 333°C, but is preferably 326°C or higher and lower than 330°C.
The temperature range of region (B) is 333° C. or higher and 350° C. or lower, but is preferably 336° C. or higher and is preferably 348° C. or lower, and more preferably 346° C. or lower.
上記吸熱ピーク温度は、300℃以上の温度に加熱した履歴がないPTFE組成物について示差走査熱量計〔DSC〕を用いて10℃/分の速度で昇温したときの融解熱曲線の領域(A)と領域(B)におけるそれぞれの極小点に対応する温度とする。 The endothermic peak temperatures are the temperatures corresponding to the respective minimum points in region (A) and region (B) of the heat of fusion curve when a PTFE composition that has not been heated to a temperature of 300°C or higher is heated at a rate of 10°C/min using a differential scanning calorimeter [DSC].
本開示のPTFE組成物(1)は、電池の粉体成分と一層均一に混合することができる点、強度、柔軟性に一層優れる合剤シートを得ることができる点で、上記領域(A)の吸熱ピークの強度/上記領域(B)の吸熱ピークの強度で示される強度比が0.05以上3.50以下であることが好ましい。
上記強度比は、0.08以上であることがより好ましく、0.10以上であることが更に好ましく、0.15以上であることが更により好ましく、0.20以上であることが特に好ましく、また、3.0以下であることがより好ましく、2.5以下であることが更に好ましく、2.0以下であることが更により好ましく、1.5以下であることが更により好ましく、1.0以下であることが特に好ましい。
The PTFE composition (1) of the present disclosure preferably has an intensity ratio of the endothermic peak intensity in the region (A) to the endothermic peak intensity in the region (B) of 0.05 or more and 3.50 or less, in terms of being able to mix more uniformly with the powder components of the battery and being able to obtain a composite sheet having better strength and flexibility.
The intensity ratio is more preferably 0.08 or more, even more preferably 0.10 or more, even more preferably 0.15 or more, and particularly preferably 0.20 or more, and is more preferably 3.0 or less, even more preferably 2.5 or less, even more preferably 2.0 or less, even more preferably 1.5 or less, and particularly preferably 1.0 or less.
上記吸熱ピークの強度は、上記吸熱ピーク温度の測定における上記融解熱曲線の極小点を(a)とし、極小点(a)を通り横軸(温度)に対して垂直な直線と、上記融解熱曲線の300℃と360℃の点を結ぶ直線との交点を(b)とした場合の、極小点(a)と交点(b)との間の距離として求める。 The intensity of the endothermic peak is calculated as the distance between the minimum point (a) and the intersection point (b) of a line passing through the minimum point (a) and perpendicular to the horizontal axis (temperature) with a line connecting the points 300°C and 360°C on the heat of fusion curve. The minimum point (a) of the heat of fusion curve in the measurement of the endothermic peak temperature is taken as (a), and the intersection point (b) of the line passing through the minimum point (a) and perpendicular to the horizontal axis (temperature) is taken as (b).
上記強度比は、上述した低分子量PTFE及び高分子量PTFEの混合比を調整することにより、調整することができる。 The above strength ratio can be adjusted by adjusting the mixing ratio of the low molecular weight PTFE and high molecular weight PTFE described above.
本開示のPTFE組成物(1)は、PTFEを含む。上記PTFEは、テトラフルオロエチレン(TFE)の単独重合体であってもよいし、TFEに基づく重合単位(TFE単位)と、変性モノマーに基づく重合単位(以下「変性モノマー単位」とも記載する)とを含む変性PTFEであってもよい。上記変性PTFEは、99.0質量%以上のTFE単位と、1.0質量%以下の変性モノマー単位とを含むものであってよい。また、上記変性PTFEは、TFE単位及び変性モノマー単位のみからなるものであってよい。
上記PTFEとしては、電池の粉体成分と一層均一に混合することができる点、強度及び柔軟性に一層優れる合剤シートを得ることができる点で、上記変性PTFEが好ましい。
The PTFE composition (1) of the present disclosure includes PTFE. The PTFE may be a homopolymer of tetrafluoroethylene (TFE), or may be a modified PTFE that includes a polymerization unit based on TFE (TFE unit) and a polymerization unit based on a modified monomer (hereinafter also referred to as "modified monomer unit"). The modified PTFE may include 99.0 mass% or more of TFE unit and 1.0 mass% or less of modified monomer unit. The modified PTFE may be composed of only TFE unit and modified monomer unit.
The PTFE is preferably the modified PTFE, since it can be mixed more uniformly with the powder components of the battery and it can provide a mixture sheet having greater strength and flexibility.
上記変性PTFEは、電池の粉体成分と一層均一に混合することができ、また、強度及び柔軟性に一層優れる合剤シートを得ることができる点で、変性モノマー単位の含有量が全重合単位に対し0.0001~1.0質量%の範囲であることが好ましい。変性モノマー単位の含有量の下限としては、0.001質量%がより好ましく、0.002質量%が更に好ましく、0.005質量%が更により好ましく、0.010質量%が更により好ましく、0.015質量%が更により好ましく、0.020質量%が特に好ましい。変性モノマー単位の含有量の上限としては、0.80質量%が好ましく、0.60質量%がより好ましく、0.50質量%が更に好ましく、0.40質量%が更により好ましく、0.30質量%が特に好ましい。
本明細書において、上記変性モノマー単位とは、PTFEの分子構造の一部分であって変性モノマーに由来する部分を意味する。
The modified PTFE can be mixed more uniformly with the powder components of the battery, and a composite sheet having better strength and flexibility can be obtained. Therefore, the content of the modified monomer unit is preferably in the range of 0.0001 to 1.0% by mass relative to the total polymerized units. The lower limit of the content of the modified monomer unit is more preferably 0.001% by mass, more preferably 0.002% by mass, even more preferably 0.005% by mass, even more preferably 0.010% by mass, even more preferably 0.015% by mass, and particularly preferably 0.020% by mass. The upper limit of the content of the modified monomer unit is preferably 0.80% by mass, more preferably 0.60% by mass, even more preferably 0.50% by mass, even more preferably 0.40% by mass, and particularly preferably 0.30% by mass.
In this specification, the modified monomer unit means a portion of the molecular structure of PTFE that is derived from a modified monomer.
上述した各重合単位の含有量は、NMR、FT-IR、元素分析、蛍光X線分析を単量体の種類によって適宜組み合わせることで算出できる。 The content of each of the above-mentioned polymerized units can be calculated by appropriately combining NMR, FT-IR, elemental analysis, and X-ray fluorescence analysis depending on the type of monomer.
上記変性モノマーとしては、TFEとの共重合が可能なものであれば特に限定されず、例えば、ヘキサフルオロプロピレン〔HFP〕等のパーフルオロオレフィン;トリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン〔VDF〕等の水素含有フルオロオレフィン;クロロトリフルオロエチレン〔CTFE〕等のパーハロオレフィン;パーフルオロビニルエーテル:パーフルオロアリルエーテル;(パーフルオロアルキル)エチレン、エチレン等が挙げられる。また、用いる変性モノマーは1種であってもよいし、複数種であってもよい。 The modified monomer is not particularly limited as long as it can be copolymerized with TFE, and examples thereof include perfluoroolefins such as hexafluoropropylene [HFP]; hydrogen-containing fluoroolefins such as trifluoroethylene and vinylidene fluoride [VDF]; perhaloolefins such as chlorotrifluoroethylene [CTFE]; perfluorovinyl ethers; perfluoroallyl ethers; (perfluoroalkyl)ethylenes, ethylenes, etc. The modified monomers used may be one type or multiple types.
上記パーフルオロビニルエーテルとしては特に限定されず、例えば、下記一般式(A):
CF2=CF-ORf1 (A)
(式中、Rf1は、パーフルオロ有機基を表す。)で表されるパーフルオロ不飽和化合物等が挙げられる。本明細書において、上記「パーフルオロ有機基」とは、炭素原子に結合する水素原子が全てフッ素原子に置換されてなる有機基を意味する。上記パーフルオロ有機基は、エーテル酸素を有していてもよい。
The perfluorovinyl ether is not particularly limited, and examples thereof include perfluorovinyl ethers represented by the following general formula (A):
CF 2 =CF-ORf 1 (A)
(wherein Rf1 represents a perfluoro organic group). In this specification, the "perfluoro organic group" refers to an organic group in which all hydrogen atoms bonded to carbon atoms are replaced with fluorine atoms. The perfluoro organic group may have an ether oxygen.
上記パーフルオロビニルエーテルとしては、例えば、上記一般式(A)において、Rf1が炭素数1~10のパーフルオロアルキル基であるパーフルオロ(アルキルビニルエーテル)〔PAVE〕が挙げられる。上記パーフルオロアルキル基の炭素数は、好ましくは1~5である。 An example of the perfluorovinyl ether is perfluoro(alkyl vinyl ether) [PAVE], where Rf 1 in the general formula (A) is a perfluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms. The number of carbon atoms in the perfluoroalkyl group is preferably 1 to 5.
上記PAVEにおけるパーフルオロアルキル基としては、例えば、パーフルオロメチル基、パーフルオロエチル基、パーフルオロプロピル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロペンチル基、パーフルオロヘキシル基等が挙げられる。 Examples of the perfluoroalkyl group in the PAVE include a perfluoromethyl group, a perfluoroethyl group, a perfluoropropyl group, a perfluorobutyl group, a perfluoropentyl group, and a perfluorohexyl group.
上記パーフルオロビニルエーテルとしては、更に、上記一般式(A)において、Rf1が炭素数4~9のパーフルオロ(アルコキシアルキル)基であるもの、Rf1が下記式: The perfluorovinyl ether further includes those represented by the above general formula (A), in which Rf 1 is a perfluoro(alkoxyalkyl) group having 4 to 9 carbon atoms, and those represented by the following formula:
(式中、mは、0又は1~4の整数を表す。)で表される基であるもの、Rf1が下記式: (wherein m represents 0 or an integer of 1 to 4), Rf 1 is a group represented by the following formula:
(式中、nは、1~4の整数を表す。)で表される基であるもの等が挙げられる。 (wherein n is an integer from 1 to 4)
(パーフルオロアルキル)エチレン〔PFAE〕としては特に限定されず、例えば、(パーフルオロブチル)エチレン〔PFBE〕、(パーフルオロヘキシル)エチレン等が挙げられる。 The (perfluoroalkyl)ethylene [PFAE] is not particularly limited, and examples include (perfluorobutyl)ethylene [PFBE] and (perfluorohexyl)ethylene.
パーフルオロアリルエーテルとしては、例えば、一般式(B):
CF2=CF-CF2-ORf2 (B)
(式中、Rf2は、パーフルオロ有機基を表す。)で表されるフルオロモノマーが挙げられる。
The perfluoroallyl ether may, for example, be a compound represented by the general formula (B):
CF 2 =CF-CF 2 -ORf 2 (B)
(wherein Rf2 represents a perfluoro organic group).
上記Rf2は、炭素数1~10のパーフルオロアルキル基又は炭素数1~10のパーフルオロアルコキシアルキル基が好ましい。上記パーフルオロアリルエーテルとしては、CF2=CF-CF2-O-CF3、CF2=CF-CF2-O-C2F5、CF2=CF-CF2-O-C3F7、及び、CF2=CF-CF2-O-C4F9からなる群より選択される少なくとも1種が好ましく、CF2=CF-CF2-O-C2F5、CF2=CF-CF2-O-C3F7、及び、CF2=CF-CF2-O-C4F9からなる群より選択される少なくとも1種がより好ましく、CF2=CF-CF2-O-CF2CF2CF3が更に好ましい。 The above Rf2 is preferably a perfluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a perfluoroalkoxyalkyl group having 1 to 10 carbon atoms. The above-mentioned perfluoroallyl ether is preferably at least one selected from the group consisting of CF 2 ═CF-CF 2 -O-CF 3 , CF 2 ═CF-CF 2 -O-C 2 F 5 , CF 2 ═CF-CF 2 -O-C 3 F 7 , and CF 2 ═CF-CF 2 -O-C 4 F 9 , more preferably at least one selected from the group consisting of CF 2 ═CF-CF 2 -O-C 2 F 5 , CF 2 ═CF-CF 2 -O-C 3 F 7 , and CF 2 ═CF-CF 2 -O-C 4 F 9 , and even more preferably CF 2 ═CF-CF 2 -O-CF 2 CF 2 CF 3 .
上記変性モノマーは、下記一般式(I):
CX1X2=CX3X4 (I)
(式中、X1~X3は、それぞれ独立して、H又はFである。X4は、F、Cl、Rf又はO-Rfである。Rfは、パーフルオロ有機基である。)で表される化合物であることが好ましい。
The modified monomer is represented by the following general formula (I):
CX 1 X 2 = CX 3 X 4 (I)
(wherein X 1 to X 3 are each independently H or F; X 4 is F, Cl, Rf or O—Rf; Rf is a perfluoro organic group).
一般式(I)におけるRfとしては、炭素数1~10のパーフルオロアルキル基が好ましく、炭素数1~5のパーフルオロアルキル基がより好ましく、炭素数1~4のパーフルオロアルキル基が更に好ましい。 In general formula (I), Rf is preferably a perfluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably a perfluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and even more preferably a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
電池の粉体成分と一層均一に混合することができ、また、強度及び柔軟性に一層優れる合剤シートを得ることができる点で、上記変性モノマーとしては、CTFE、HFP、パーフルオロ(メチルビニルエーテル)〔PMVE〕、パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)〔PPVE〕、PFBE及びVDFからなる群より選択される少なくとも1種が好ましく、CTFE、HFP、PMVE及びVDFからなる群より選択される少なくとも1種がより好ましく、CTFE、HFP及びPMVEからなる群より選択される少なくとも1種が更に好ましく、PMVE及びHFPからなる群より選択される少なくとも1種が特に好ましく、HFPが最も好ましい。 The modified monomer is preferably at least one selected from the group consisting of CTFE, HFP, perfluoro(methyl vinyl ether) [PMVE], perfluoro(propyl vinyl ether) [PPVE], PFBE, and VDF, more preferably at least one selected from the group consisting of CTFE, HFP, PMVE, and VDF, even more preferably at least one selected from the group consisting of CTFE, HFP, and PMVE, particularly preferably at least one selected from the group consisting of PMVE and HFP, and most preferably HFP, in terms of being able to mix more uniformly with the powder components of the battery and being able to obtain a composite sheet with even greater strength and flexibility.
本開示のPTFE組成物(1)におけるPTFEは、コアシェル構造を有していてもよい。コアシェル構造を有するPTFEとしては、例えば、粒子中に高分子量のPTFEのコアと、より低分子量のPTFE又は変性のPTFEのシェルとを含む変性PTFEが挙げられる。このような変性PTFEとしては、例えば、特表2005-527652号公報に記載されるPTFEが挙げられる。 The PTFE in the PTFE composition (1) of the present disclosure may have a core-shell structure. Examples of PTFE having a core-shell structure include modified PTFE, which contains a core of high molecular weight PTFE and a shell of lower molecular weight PTFE or modified PTFE in the particles. Examples of such modified PTFE include the PTFE described in JP-A-2005-527652.
本開示のPTFE組成物(1)は、実質的に上記PTFEのみからなることが好ましい。これにより、上記PTFEによる効果を顕著に発揮させることができる。実質的にPTFEのみからなるとは、上記PTFEの含有量が、上記PTFE組成物に対し、95.0質量%以上であることを意味する。
上記PTFEの含有量は、上記PTFE組成物に対し、98.0質量%以上であることが好ましく、99.0質量%以上であることがより好ましく、99.5質量%以上であることが更に好ましく、99.9質量%以上であることが特に好ましく、99.95質量%以上であることが最も好ましい。
The PTFE composition (1) of the present disclosure is preferably substantially composed of the PTFE. This allows the effects of the PTFE to be significantly exhibited. The term "substantially composed of PTFE" means that the content of the PTFE is 95.0% by mass or more relative to the PTFE composition.
The content of the PTFE is preferably 98.0% by mass or more, more preferably 99.0% by mass or more, even more preferably 99.5% by mass or more, particularly preferably 99.9% by mass or more, and most preferably 99.95% by mass or more, relative to the PTFE composition.
本開示のPTFE組成物(1)は、電池の粉体成分と一層均一に混合することができ、また、強度及び柔軟性に一層優れる合剤シートを得ることができる点で、ペースト押出可能であることが好ましい。
PTFE組成物がペースト押出可能であるか否かは、以下の方法により判断する。
PTFE組成物60gと押出助剤としての炭化水素油(商品名:アイソパーG(登録商標)、エクソンモービル社製)12.3gとをポリエチレン容器中で3分間混合する。室温(25±2℃)で押出機のシリンダーに上記混合物を充填し、シリンダーに挿入したピストンに0.47MPaの負荷をかけて1分間保持する。次にラム速度20mm/minでオリフィスから押出する。オリフィスの断面積に対するシリンダーの断面積の比は200である。このときビードが千切れて連続的に押し出せなかった場合は押出不可、ビードが千切れず連続的に押し出せた場合は押出可と判断する。
The PTFE composition (1) of the present disclosure is preferably paste extrudable, since it can be mixed more uniformly with the powder components of the battery and can provide a mixture sheet having better strength and flexibility.
Whether or not a PTFE composition can be paste-extruded is determined by the following method.
60 g of the PTFE composition and 12.3 g of a hydrocarbon oil (trade name: Isopar G (registered trademark), manufactured by ExxonMobil Corporation) as an extrusion aid are mixed in a polyethylene container for 3 minutes. The above mixture is filled into the cylinder of an extruder at room temperature (25±2°C), and a load of 0.47 MPa is applied to the piston inserted into the cylinder and held for 1 minute. Next, the mixture is extruded from the orifice at a ram speed of 20 mm/min. The ratio of the cross-sectional area of the cylinder to the cross-sectional area of the orifice is 200. If the bead breaks and cannot be extruded continuously, it is judged as not extrudable, and if the bead does not break and can be extruded continuously, it is judged as extrudable.
本開示のPTFE組成物(1)は、電池の粉体成分と一層均一に混合することができ、また、強度及び柔軟性に一層優れる合剤シートを得ることができる点で、延伸可能であることが好ましい。
PTFE組成物が延伸可能であるか否かは、以下の方法により判断する。
PTFE組成物50gと押出助剤としての炭化水素油(商品名:アイソパーE(登録商標)、エクソンモービル社製)10.25gとをポリエチレン容器内で3分間混合する。室温(25±2℃)で、押出機のシリンダーに上記混合物を充填し、シリンダーに挿入したピストンに0.47MPaの負荷をかけて1分間保持する。次にラム速度18mm/minでオリフィスから押出する。オリフィスの断面積に対するシリンダーの断面積の比は100である。
上記のペースト押出により得られたビードを230℃で30分間乾燥し、潤滑剤を除去する。乾燥後のビードを適当な長さに切断し、300℃に加熱した炉に入れる。炉内で、延伸速度100%/秒、延伸試験前のビード長さの25倍になるまで延伸する。延伸中に破断しなければ延伸可能、破断すれば延伸不可と判断する。
The PTFE composition (1) of the present disclosure is preferably extensible, since it can be mixed more uniformly with the powder components of the battery and can provide a mixture sheet having even greater strength and flexibility.
Whether or not the PTFE composition is expandable is determined by the following method.
50 g of the PTFE composition and 10.25 g of a hydrocarbon oil (trade name: Isopar E (registered trademark), manufactured by ExxonMobil Corporation) as an extrusion aid are mixed in a polyethylene container for 3 minutes. The mixture is filled into the cylinder of an extruder at room temperature (25±2° C.), and a load of 0.47 MPa is applied to the piston inserted in the cylinder and held for 1 minute. The mixture is then extruded through an orifice at a ram speed of 18 mm/min. The ratio of the cross-sectional area of the cylinder to the cross-sectional area of the orifice is 100.
The bead obtained by the above paste extrusion is dried at 230°C for 30 minutes to remove the lubricant. The dried bead is cut to an appropriate length and placed in an oven heated to 300°C. In the oven, it is stretched at a stretching speed of 100%/sec until it is 25 times the bead length before the stretching test. If it does not break during stretching, it is judged to be stretchable, and if it breaks, it is judged to be unstretchable.
本開示のPTFE組成物(1)は、電池の粉体成分と一層均一に混合することができ、また、強度及び柔軟性に一層優れる合剤シートを得ることができる点で、標準比重(SSG)が2.250以下であることが好ましく、2.240以下であることがより好ましく、2.230以下であることが更に好ましい。
上記SSGは、また、2.170以上であることが好ましく、2.170超であることがより好ましく、2.175以上であることが更に好ましい。
上記SSGは、ASTM D 4895に準拠して成形されたサンプルを用い、ASTM D 792に準拠した水置換法により測定する。
The PTFE composition (1) of the present disclosure can be mixed more uniformly with the powder components of a battery, and a composite sheet having even greater strength and flexibility can be obtained. In this respect, the standard specific gravity (SSG) is preferably 2.250 or less, more preferably 2.240 or less, and even more preferably 2.230 or less.
The SSG is also preferably 2.170 or more, more preferably greater than 2.170, and even more preferably 2.175 or more.
The SSG is measured by a water displacement method according to ASTM D 792 using a sample molded according to ASTM D 4895.
本開示のPTFE組成物(1)は、溶融流動性を示すPTFEと、溶融流動性を示さないPTFEとを含むものであることが好ましい。 The PTFE composition (1) of the present disclosure preferably contains PTFE that exhibits melt flowability and PTFE that does not exhibit melt flowability.
本開示は、電池用バインダーに使用されるPTFE組成物であって、実質的に、溶融流動性を示すPTFE(A)と、溶融流動性を示さないPTFE(B)とのみからなるPTFE組成物(以下、本開示のPTFE組成物(2)ともいう。)も提供する。 The present disclosure also provides a PTFE composition for use in a battery binder, which is essentially composed of PTFE (A) that exhibits melt flowability and PTFE (B) that does not exhibit melt flowability (hereinafter also referred to as PTFE composition (2) of the present disclosure).
本開示のPTFE組成物(2)は、上記PTFE(A)及び(B)を含むことにより、電極活物質、固体電解質等の電池の粉体成分と長時間混練しても凝集物が発生しにくく、上記粉体成分と均一に混合することができる。また、強度及び柔軟性に優れる合剤シートを得ることもできる。
本開示のPTFE組成物(2)は、また、水や有機溶剤といった分散媒を多量に使用する必要がなく、組み合わせる電極活物質や固体電解質を広く選択することができ、生産工程上有利である。また、分散媒の使用による工程及びコストを削減することができる。
更に、本開示のPTFE組成物(2)は、活物質や電解質との結着力に優れるので、使用量を削減することができる。
The PTFE composition (2) of the present disclosure contains the above PTFE (A) and (B), so that even if it is kneaded for a long time with the powder components of the battery such as the electrode active material and the solid electrolyte, it is difficult to generate agglomerates, and it can be mixed uniformly with the powder components. In addition, it is possible to obtain a mixture sheet having excellent strength and flexibility.
The PTFE composition (2) of the present disclosure does not require a large amount of dispersion medium such as water or organic solvent, and can be combined with a wide range of electrode active materials and solid electrolytes, which is advantageous in terms of production process. Also, the process and cost due to the use of dispersion medium can be reduced.
Furthermore, since the PTFE composition (2) of the present disclosure has excellent binding strength with active materials and electrolytes, the amount of the composition used can be reduced.
上記PTFE(A)は、溶融流動性を示す。
溶融流動性を示すPTFEはフィブリル化特性が低いので、上記PTFE(A)が存在することで、PTFEのフィブリル化が低減され、電池の粉体成分と長時間混練しても凝集物が発生しにくくなる。このため、上記粉体成分と均一に混合することができ、また、合剤シートの強度及び柔軟性を向上させることもできる。
本明細書において、溶融流動性を示すとは、メルトフローレート(MFR)が0.25g/10分以上、好ましくは0.50g/10分以上、より好ましくは1.00g/10分以上であることを意味する。上記MFRは、100g/10分以下であってよく、80g/10分以下であることが好ましい。
上記MFRは、ASTM D1238に従って、メルトインデクサーを用いて、372℃、荷重5kgにおいて内径2.095mm、長さ8mmのノズルから10分間あたりに流出するポリマーの質量(g/10分)として得られる値である。
The PTFE (A) exhibits melt flowability.
Since PTFE exhibiting melt flowability has low fibrillation properties, the presence of the above PTFE (A) reduces the fibrillation of PTFE, and makes it difficult for agglomerates to form even when kneaded with the powder components of the battery for a long time. Therefore, it can be uniformly mixed with the powder components, and the strength and flexibility of the mixture sheet can be improved.
In this specification, "exhibiting melt fluidity" means that the melt flow rate (MFR) is 0.25 g/10 min or more, preferably 0.50 g/10 min or more, more preferably 1.00 g/10 min or more. The MFR may be 100 g/10 min or less, and is preferably 80 g/10 min or less.
The MFR is a value obtained in accordance with ASTM D1238 using a melt indexer, and is expressed as the mass (g/10 min) of a polymer flowing out per 10 min from a nozzle having an inner diameter of 2.095 mm and a length of 8 mm at 372° C. and a load of 5 kg.
上記PTFE(A)は、低分子量PTFEであってよい。 The above PTFE (A) may be a low molecular weight PTFE.
上記PTFE(A)は、380℃における溶融粘度(複素粘度)が1.0×101~1.0×107Pa・sであることが好ましい。
上記溶融粘度は、1.0×102Pa・s以上であることがより好ましく、1.5×103Pa・s以上であることが更に好ましく、7.0×103Pa・s以上であることが特に好ましく、また、7.0×105Pa・s以下であることがより好ましく、3.0×105Pa・s以下であることが更に好ましく、1.0×105Pa・s以下であることが特に好ましい。
本明細書において、「低分子量PTFE」とは、上記溶融粘度が上記の範囲内にあるPTFEを意味する。
The PTFE (A) preferably has a melt viscosity (complex viscosity) at 380° C. of 1.0×10 1 to 1.0×10 7 Pa·s.
The melt viscosity is more preferably 1.0×10 2 Pa·s or more, even more preferably 1.5×10 3 Pa·s or more, and particularly preferably 7.0×10 3 Pa·s or more, and more preferably 7.0×10 5 Pa·s or less, even more preferably 3.0×10 5 Pa·s or less, and particularly preferably 1.0×10 5 Pa·s or less.
In this specification, "low molecular weight PTFE" means PTFE having the melt viscosity within the above range.
上記溶融粘度は、ASTM D 1238に準拠し、フローテスター(島津製作所社製)及び2φ-8Lのダイを用い、予め380℃で5分間加熱しておいた2gの試料を0.7MPaの荷重にて上記温度に保って測定した値である。 The melt viscosity was measured in accordance with ASTM D 1238 using a flow tester (manufactured by Shimadzu Corporation) and a 2φ-8L die, with a 2g sample that had been preheated to 380°C for 5 minutes and held at the above temperature under a load of 0.7 MPa.
上記PTFE(A)は、吸熱ピーク温度が324℃以上333℃未満であることが好ましく、326℃以上であることがより好ましく、また、330℃未満であることがより好ましい。
上記吸熱ピーク温度は、300℃以上の温度に加熱した履歴がないPTFEについて示差走査熱量計〔DSC〕を用いて10℃/分の速度で昇温したときの融解熱曲線の極小点に対応する温度とする。
The PTFE (A) preferably has an endothermic peak temperature of 324°C or higher and lower than 333°C, more preferably 326°C or higher, and more preferably lower than 330°C.
The endothermic peak temperature is the temperature corresponding to the minimum point on the heat of fusion curve when PTFE that has not been heated to a temperature of 300° C. or higher is heated at a rate of 10° C./min using a differential scanning calorimeter [DSC].
上記PTFE(A)は、TFEの単独重合体であってもよいし、TFEに基づく重合単位(TFE単位)と、変性モノマーに基づく重合単位(変性モノマー単位)とを含む変性PTFEであってもよい。変性モノマーの種類及び変性モノマー単位の含有量は、本開示のPTFE組成物(1)におけるPTFEと同様のものが採用できる。 The PTFE (A) may be a homopolymer of TFE, or may be a modified PTFE containing polymerization units based on TFE (TFE units) and polymerization units based on a modified monomer (modified monomer units). The type of modified monomer and the content of the modified monomer units may be the same as those of the PTFE in the PTFE composition (1) of the present disclosure.
本開示のPTFE組成物(2)において、上記PTFE(A)の含有量は、上記PTFE組成物(2)に対し、1質量%以上90質量%以下であってよく、1質量%以上50質量%以下であることが好ましく、5質量%以上であることも好ましく、また、45質量%以下であることがより好ましく、40質量%以下であることが更に好ましく、35質量%以下であることが更により好ましく、30質量%以下であることが更により好ましい。 In the PTFE composition (2) of the present disclosure, the content of the PTFE (A) may be 1% by mass or more and 90% by mass or less, preferably 1% by mass or more and 50% by mass or less, and also preferably 5% by mass or more, more preferably 45% by mass or less, even more preferably 40% by mass or less, even more preferably 35% by mass or less, and even more preferably 30% by mass or less, relative to the PTFE composition (2).
上記PTFE(B)は、溶融流動性を示さない。
本明細書において、溶融流動性を示さないとは、メルトフローレート(MFR)が0.25g/10分未満、好ましくは0.10g/10分未満、より好ましくは0.05g/10分以下であることを意味する。
上記MFRは、ASTM D1238に従って、メルトインデクサーを用いて、372℃、荷重5kgにおいて内径2.095mm、長さ8mmのノズルから10分間あたりに流出するポリマーの質量(g/10分)として得られる値である。
The PTFE (B) does not exhibit melt flowability.
In this specification, not exhibiting melt flowability means that the melt flow rate (MFR) is less than 0.25 g/10 min, preferably less than 0.10 g/10 min, more preferably 0.05 g/10 min or less.
The MFR is a value obtained in accordance with ASTM D1238 using a melt indexer, and is expressed as the mass (g/10 min) of a polymer flowing out per 10 min from a nozzle having an inner diameter of 2.095 mm and a length of 8 mm at 372° C. and a load of 5 kg.
上記PTFE(B)は、高分子量PTFEであってよい。 The above PTFE (B) may be high molecular weight PTFE.
上記PTFE(B)は、標準比重(SSG)が2.200以下であることが好ましく、2.180以下であることが好ましく、2.170以下であることがより好ましく、2.160以下であることが更に好ましく、2.155以下であることが更により好ましい。
上記SSGは、また、2.130以上であることが好ましく、2.140以上であることがより好ましい。
上記SSGは、ASTM D 4895に準拠して成形されたサンプルを用い、ASTM D 792に準拠した水置換法により測定する。
The standard specific gravity (SSG) of the PTFE (B) is preferably 2.200 or less, more preferably 2.180 or less, more preferably 2.170 or less, even more preferably 2.160 or less, and even more preferably 2.155 or less.
The SSG is also preferably 2.130 or more, and more preferably 2.140 or more.
The SSG is measured by a water displacement method according to ASTM D 792 using a sample molded according to ASTM D 4895.
上記PTFE(B)は、吸熱ピーク温度が333℃以上350℃以下であることが好ましく、336℃以上であることがより好ましく、また、348℃以下であることがより好ましく、346℃以下であることが更に好ましい。 The endothermic peak temperature of the above PTFE (B) is preferably 333°C or higher and 350°C or lower, more preferably 336°C or higher, more preferably 348°C or lower, and even more preferably 346°C or lower.
上記PTFE(B)は、TFEの単独重合体であってもよいし、TFEに基づく重合単位(TFE単位)と、変性モノマーに基づく重合単位(変性モノマー単位)とを含む変性PTFEであってもよい。変性モノマーの種類及び変性モノマー単位の含有量は、本開示のPTFE組成物(1)におけるPTFEと同様のものが採用できる。 The above PTFE (B) may be a homopolymer of TFE, or may be a modified PTFE containing polymerization units based on TFE (TFE units) and polymerization units based on a modified monomer (modified monomer units). The type of modified monomer and the content of the modified monomer units may be the same as those of the PTFE in the PTFE composition (1) of the present disclosure.
上記PTFE(B)は、コアシェル構造を有していてもよい。コアシェル構造を有するPTFEとしては、例えば、粒子中に高分子量のPTFEのコアと、より低分子量のPTFE又は変性のPTFEのシェルとを含む変性PTFEが挙げられる。このような変性PTFEとしては、例えば、特表2005-527652号公報に記載されるPTFEが挙げられる。 The PTFE (B) may have a core-shell structure. Examples of PTFE with a core-shell structure include modified PTFE, which contains a core of high molecular weight PTFE and a shell of lower molecular weight PTFE or modified PTFE in the particles. Examples of such modified PTFE include the PTFE described in JP-A-2005-527652.
本開示のPTFE組成物(2)は、実質的に上記PTFE(A)及び(B)のみからなる。これにより、上記PTFE(A)及び(B)による効果を顕著に発揮させることができる。実質的に上記PTFE(A)及び(B)のみからなるとは、上記PTFE(A)及び(B)の合計量が、上記PTFE組成物(2)に対し、95.0質量%以上であることを意味する。
上記PTFE(A)及び(B)の合計量は、上記PTFE組成物(2)に対し、98.0質量%以上であることが好ましく、99.0質量%以上であることがより好ましく、99.5質量%以上であることが更に好ましく、99.9質量%以上であることが特に好ましく、99.95質量%以上であることが最も好ましい。
本開示のPTFE組成物(2)が上記PTFE(A)及び(B)のみからなることも好ましい。
The PTFE composition (2) of the present disclosure is substantially composed of only the PTFE (A) and (B). This allows the effects of the PTFE (A) and (B) to be significantly exhibited. "Substantially composed of only the PTFE (A) and (B)" means that the total amount of the PTFE (A) and (B) is 95.0 mass% or more relative to the PTFE composition (2).
The total amount of the PTFE (A) and (B) is preferably 98.0% by mass or more, more preferably 99.0% by mass or more, even more preferably 99.5% by mass or more, particularly preferably 99.9% by mass or more, and most preferably 99.95% by mass or more, relative to the PTFE composition (2).
It is also preferable that the PTFE composition (2) of the present disclosure consists only of the above PTFE (A) and (B).
本開示のPTFE組成物(2)は、電池の粉体成分と一層均一に混合することができ、また、強度及び柔軟性に一層優れる合剤シートを得ることができる点で、ペースト押出可能であることが好ましく、延伸可能であることも好ましい。 The PTFE composition (2) of the present disclosure is preferably paste extrudable and stretchable, since it can be mixed more uniformly with the powder components of the battery and can produce a composite sheet with superior strength and flexibility.
本開示のPTFE組成物(2)は、電池の粉体成分と一層均一に混合することができ、また、強度及び柔軟性に一層優れる合剤シートを得ることができる点で、標準比重(SSG)が2.250以下であることが好ましく、2.240以下であることがより好ましく、2.230以下であることが更に好ましく、また、2.170以上であることが好ましく、2.170超であることがより好ましく、2.175以上であることが更に好ましい。 The PTFE composition (2) of the present disclosure can be mixed more uniformly with the powder components of the battery, and a composite sheet having even greater strength and flexibility can be obtained. Therefore, the standard specific gravity (SSG) is preferably 2.250 or less, more preferably 2.240 or less, and even more preferably 2.230 or less, and is preferably 2.170 or more, more preferably greater than 2.170, and even more preferably 2.175 or more.
本開示のPTFE組成物は、水分を実質的に含まないことが好ましい。これにより、ガス発生及び電池特性の劣化を一層抑制することができ、合剤シート強度を向上させることもできる。また、組み合わせる電極活物質や固体電解質を広く選択することができるので、生産工程上有利である。水分を実質的に含まないとは、上記PTFE組成物に対する水分含有量が0.010質量%以下であることを意味する。
上記水分含有量は、0.005質量%以下であることが好ましく、0.003質量%以下であることがより好ましく、0.002質量%以下であることが更に好ましく、0.001質量%以下であることが更により好ましい。
上記水分含有量は、以下の方法により測定する。
PTFE組成物を150℃で2時間加熱した前後の質量を測定し、以下の式に従って算出する。試料を3回取り、それぞれ算出した後、平均を求め、当該平均値を採用する。
水分含有量(質量%)=[(加熱前のPTFE組成物の質量(g))-(加熱後のPTFE組成物の質量(g))]/(加熱前のPTFE組成物の質量(g))×100
The PTFE composition of the present disclosure is preferably substantially free of moisture. This can further suppress gas generation and deterioration of battery characteristics, and can also improve the strength of the composite sheet. In addition, it is advantageous in terms of production process because it is possible to widely select the electrode active material and solid electrolyte to be combined. Substantially free of moisture means that the moisture content of the PTFE composition is 0.010 mass% or less.
The water content is preferably 0.005% by mass or less, more preferably 0.003% by mass or less, even more preferably 0.002% by mass or less, and even more preferably 0.001% by mass or less.
The water content is measured by the following method.
The mass of the PTFE composition is measured before and after heating at 150° C. for 2 hours, and calculated according to the following formula. A sample is taken three times, and the values are calculated respectively, and the average value is determined.
Moisture content (mass%)=[(mass (g) of PTFE composition before heating)−(mass (g) of PTFE composition after heating)]/(mass (g) of PTFE composition before heating)×100
本開示のPTFE組成物は、分子量1000以下の含フッ素化合物を実質的に含まないことが好ましい。上記含フッ素化合物を実質的に含まないとは、上記含フッ素化合物の量が、上記PTFE組成物に対し25質量ppb以下であることを意味する。
上記含フッ素化合物の量は、20質量ppb以下であることが好ましく、15質量ppb以下であることがより好ましく、10質量ppb以下であることが更に好ましく、10質量ppb未満であることが更により好ましく、1質量ppb以下であることが更により好ましく、1質量ppb未満であることが更により好ましく、定量下限未満であることが特に好ましい。下限は特に限定されず、定量下限未満の量であってよい。
The PTFE composition of the present disclosure preferably does not substantially contain fluorine-containing compounds having a molecular weight of not more than 1000. "Substantially free of fluorine-containing compounds" means that the amount of the fluorine-containing compounds is not more than 25 ppb by mass relative to the PTFE composition.
The amount of the fluorine-containing compound is preferably 20 mass ppb or less, more preferably 15 mass ppb or less, even more preferably 10 mass ppb or less, even more preferably less than 10 mass ppb, even more preferably 1 mass ppb or less, even more preferably less than 1 mass ppb, and particularly preferably less than the lower limit of quantification. The lower limit is not particularly limited, and may be an amount less than the lower limit of quantification.
上記分子量1000以下の含フッ素化合物の量は、以下の方法により測定する。
試料を1g秤量し、メタノールを10g(12.6ml)加え、60分間の超音波処理を行ない、抽出液を得る。得られた抽出液を適宜窒素パージで濃縮し、濃縮後の抽出液中の含フッ素化合物をLC/MS/MS測定する。得られたLC/MSスペクトルから、分子量情報を抜出し、候補となる含フッ素化合物の構造式との一致を確認する。標準物質の5水準以上の含有量の水溶液を作製し、それぞれの含有量の水溶液のLC/MS分析を行ない、含有量と、その含有量に対するエリア面積と関係をプロットし、検量線を描く。上記検量線を用いて、抽出液中の含フッ素化合物のLC/MSクロマトグラムのエリア面積を、含フッ素化合物の含有量に換算する。
なお、この測定方法における定量下限は10質量ppbである。
The amount of the fluorine-containing compound having a molecular weight of 1,000 or less is measured by the following method.
Weigh out 1 g of the sample, add 10 g (12.6 ml) of methanol, and perform ultrasonic treatment for 60 minutes to obtain an extract. The obtained extract is appropriately concentrated with nitrogen purge, and the fluorine-containing compounds in the concentrated extract are measured by LC/MS/MS. Molecular weight information is extracted from the obtained LC/MS spectrum, and the agreement with the structural formula of the candidate fluorine-containing compound is confirmed. Prepare aqueous solutions with 5 or more levels of content of the standard substance, perform LC/MS analysis of the aqueous solutions with each content, plot the relationship between the content and the area area for that content, and draw a calibration curve. Using the above calibration curve, the area area of the LC/MS chromatogram of the fluorine-containing compound in the extract is converted to the content of the fluorine-containing compound.
The lower limit of quantification in this measurement method is 10 ppb by mass.
上記分子量1000以下の含フッ素化合物としては、例えば、分子量1000g/mol以下の親水基を有する含フッ素化合物が挙げられる。上記含フッ素化合物の分子量は、800以下であることが好ましく、500以下であることがより好ましい。
含フッ素界面活性剤の存在下で行う重合により得られる重合粒子には、PTFE以外に、含フッ素界面活性剤が含まれることが通常である。本明細書において、含フッ素界面活性剤は、重合時に使用されるものである。
上記分子量1000以下の含フッ素化合物は、重合の際に添加されていない化合物、例えば、重合途中で副生する化合物であってよい。
なお、上記分子量1000以下の含フッ素化合物は、アニオン性部とカチオン性部とを含む場合は、アニオン性部の分子量が1000以下であるフッ素を含む化合物を意味する。上記分子量1000以下の含フッ素化合物には、PTFEは含まれないものとする。
Examples of the fluorine-containing compound having a molecular weight of 1000 or less include a fluorine-containing compound having a hydrophilic group with a molecular weight of 1000 g/mol or less. The molecular weight of the fluorine-containing compound is preferably 800 or less, and more preferably 500 or less.
Polymer particles obtained by polymerization in the presence of a fluorine-containing surfactant usually contain a fluorine-containing surfactant in addition to PTFE. In this specification, the fluorine-containing surfactant is one that is used during polymerization.
The fluorine-containing compound having a molecular weight of 1,000 or less may be a compound that has not been added during polymerization, for example, a compound that is generated as a by-product during polymerization.
In addition, when the fluorine-containing compound having a molecular weight of 1000 or less contains an anionic moiety and a cationic moiety, it means a compound containing fluorine in which the molecular weight of the anionic moiety is 1000 or less. The fluorine-containing compound having a molecular weight of 1000 or less does not include PTFE.
上記親水基としては、例えば、-COOM、-SO2M、又は、-SO3Mであってよく、-COOM、-SO3M(各式中、Mは、H、金属原子、NR1 4、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム又は置換基を有していてもよいホスホニウムであり、R1は、H又は有機基である。)等のアニオン性基が挙げられる。 The hydrophilic group may be, for example, -COOM, -SO 2 M, or -SO 3 M, and examples of such anionic groups include -COOM and -SO 3 M (in each formula, M is H, a metal atom, NR 1 4 , an imidazolium which may have a substituent, a pyridinium which may have a substituent, or a phosphonium which may have a substituent, and R 1 is H or an organic group).
上記含フッ素界面活性剤としては、アニオン性部分の分子量が1000以下のフッ素を含む界面活性剤(アニオン性含フッ素界面活性剤)を用いることもできる。上記「アニオン性部分」は、上記含フッ素界面活性剤のカチオンを除く部分を意味する。例えば、F(CF2)n1COOMの場合には、「F(CF2)n1COO」の部分である。
上記アニオン性含フッ素界面活性剤としては、下記一般式(N0):
Xn0-Rfn0-Y0 (N0)
(式中、Xn0は、H、Cl又は及びFである。Rfn0は、炭素数3~20で、鎖状、分枝鎖状又は環状で、一部又は全てのHがFにより置換されたアルキレン基であり、該アルキレン基は1つ以上のエーテル結合を含んでもよく、一部のHがClにより置換されていてもよい。Y0はアニオン性基である。)で表される化合物が挙げられる。
Y0のアニオン性基は、-COOM、-SO2M、又は、-SO3Mであってよく、-COOM、又は、-SO3Mであってよい。
Mは、H、金属原子、NR1
4、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム又は置換基を有していてもよいホスホニウムであり、R1は、H又は有機基である。
上記金属原子としては、アルカリ金属(1族)、アルカリ土類金属(2族)等が挙げられ、例えば、Na、K又はLiである。
R1としては、H又はC1-10の有機基であってよく、H又はC1-4の有機基であってよく、H又はC1-4のアルキル基であってよい。
Mは、H、金属原子又はNR1
4であってよく、H、アルカリ金属(1族)、アルカリ土類金属(2族)又はNR1
4であってよく、H、Na、K、Li又はNH4であってよい。
上記Rfn0は、Hの50%以上がフッ素に置換されているものであってよい。
As the fluorine-containing surfactant, a surfactant containing fluorine (anionic fluorine-containing surfactant) in which the molecular weight of the anionic portion is 1000 or less can also be used. The "anionic portion" refers to the portion of the fluorine-containing surfactant excluding the cation. For example, in the case of F(CF 2 ) n1 COOM, it is the portion "F(CF 2 ) n1 COO".
The anionic fluorine-containing surfactant may be a compound represented by the following general formula (N 0 ):
X n0 - Rf n0 - Y 0 (N 0 )
(In the formula, X n0 is H, Cl or F. Rf n0 is a linear, branched or cyclic alkylene group having 3 to 20 carbon atoms in which some or all of the H's are substituted with F, and the alkylene group may contain one or more ether bonds, and some of the H's may be substituted with Cl. Y 0 is an anionic group.
The anionic group of Y 0 may be -COOM, -SO 2 M or -SO 3 M, and may be -COOM or -SO 3 M.
M is H, a metal atom, NR 1 4 , an imidazolium which may have a substituent, a pyridinium which may have a substituent, or a phosphonium which may have a substituent, and R 1 is H or an organic group.
The metal atom includes alkali metals (Group 1) and alkaline earth metals (Group 2), such as Na, K, or Li.
R 1 may be H or a C 1-10 organic group, may be H or a C 1-4 organic group, or may be H or a C 1-4 alkyl group.
M may be H, a metal atom or NR 1 4 , which may be H, an alkali metal (group 1), an alkaline earth metal (group 2) or NR 1 4 , which may be H, Na, K, Li or NH 4 .
The above Rf n0 may be one in which 50% or more of H is substituted with fluorine.
上記含フッ素界面活性剤は、1種の含フッ素界面活性剤であってもよいし、2種以上の含フッ素界面活性剤を含有する混合物であってもよい。 The above-mentioned fluorine-containing surfactant may be one type of fluorine-containing surfactant or a mixture containing two or more types of fluorine-containing surfactants.
上記含フッ素界面活性剤としては、例えば、以下の式で表される化合物が挙げられる。含フッ素界面活性剤は、これらの化合物の混合物であってよい。
F(CF2)7COOM、
F(CF2)5COOM、
H(CF2)6COOM、
H(CF2)7COOM、
CF3O(CF2)3OCHFCF2COOM、
C3F7OCF(CF3)CF2OCF(CF3)COOM、
CF3CF2CF2OCF(CF3)COOM、
CF3CF2OCF2CF2OCF2COOM、
C2F5OCF(CF3)CF2OCF(CF3)COOM、
CF3OCF(CF3)CF2OCF(CF3)COOM、
CF2ClCF2CF2OCF(CF3)CF2OCF2COOM、
CF2ClCF2CF2OCF2CF(CF3)OCF2COOM、
CF2ClCF(CF3)OCF(CF3)CF2OCF2COOM、
CF2ClCF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2COOM、及び、
本開示のPTFE組成物は、上記式で表される含フッ素化合物のいずれをも実質的に含まないことが好ましい。
Examples of the fluorine-containing surfactant include compounds represented by the following formula: The fluorine-containing surfactant may be a mixture of these compounds.
F( CF2 ) 7 COOM,
F(CF 2 ) 5 COOM,
H(CF 2 ) 6 COOM,
H(CF 2 ) 7 COOM,
CF3O ( CF2 ) 3OCHFCF2COOM ,
C3F7OCF ( CF3 ) CF2OCF ( CF3 )COOM,
CF 3 CF 2 CF 2 OCF (CF 3 ) COOM,
CF 3 CF 2 OCF 2 CF 2 OCF 2 COOM,
C2F5OCF ( CF3 ) CF2OCF ( CF3 )COOM,
CF3OCF ( CF3 ) CF2OCF ( CF3 )COOM,
CF2ClCF2CF2OCF ( CF3 ) CF2OCF2COOM ,
CF2ClCF2CF2OCF2CF ( CF3 ) OCF2COOM ,
CF2ClCF ( CF3 )OCF( CF3 ) CF2OCF2COOM ,
CF2ClCF ( CF3 ) OCF2CF ( CF3 ) OCF2COOM , and
The PTFE compositions of the present disclosure are preferably substantially free of any of the fluorine-containing compounds represented by the above formulas.
上記の各式において、Mは、H、金属原子又はNR1
4であってよく、H、アルカリ金属(1族)、アルカリ土類金属(2族)又はNR1
4であってよく、H、Na、K、Li又はNH4であってよい。
R1は、H又はC1-10の有機基であってよく、H又はC1-4の有機基であってよく、H又はC1-4のアルキル基であってよい。
In each of the above formulas, M may be H, a metal atom or NR 1 4 , which may be H, an alkali metal (group 1), an alkaline earth metal (group 2) or NR 1 4 , which may be H, Na, K, Li or NH 4 .
R 1 may be H or a C 1-10 organic group, may be H or a C 1-4 organic group, may be H or a C 1-4 alkyl group.
本開示のPTFE組成物が上記式で表される含フッ素化合物のいずれをも実質的に含まないものであると、電池の粉体成分と一層均一に混合することができ、また、強度及び柔軟性に一層優れる合剤シートを得ることができる。
上記式で表される含フッ素化合物のいずれをも実質的に含まないとは、当該含フッ素化合物の量が、上記PTFE組成物に対し25質量ppb以下であることを意味する。
上記含フッ素化合物の量は、20質量ppb以下であることが好ましく、15質量ppb以下であることがより好ましく、10質量ppb以下であることが更に好ましく、10質量ppb未満であることが更により好ましく、1質量ppb以下であることが更により好ましく、1質量ppb未満であることが更により好ましく、定量下限未満であることが特に好ましい。下限は特に限定されず、定量下限未満の量であってよい。
When the PTFE composition of the present disclosure is substantially free of any of the fluorine-containing compounds represented by the above formulas, it can be mixed more uniformly with the powder components of the battery, and a composite sheet having even greater strength and flexibility can be obtained.
"Substantially free of any of the fluorine-containing compounds represented by the above formulas" means that the amount of the fluorine-containing compounds is 25 ppb by mass or less based on the PTFE composition.
The amount of the fluorine-containing compound is preferably 20 mass ppb or less, more preferably 15 mass ppb or less, even more preferably 10 mass ppb or less, even more preferably less than 10 mass ppb, even more preferably 1 mass ppb or less, even more preferably less than 1 mass ppb, and particularly preferably less than the lower limit of quantification. The lower limit is not particularly limited, and may be an amount less than the lower limit of quantification.
本開示のPTFE組成物は、下記一般式:
[Cn-1F2n-1COO-]M+
(式中、nは9~14の整数、好ましくは9~12の整数、M+はカチオンを表す。)で表される含フッ素化合物を実質的に含まないことも好ましい。これにより、電池の粉体成分と一層均一に混合することができ、また、強度及び柔軟性に一層優れる合剤シートを得ることができる。
上記式中のカチオンM+を構成するMは、上述したMと同様である。
上記式で表される含フッ素化合物を実質的に含まないとは、当該含フッ素化合物の量が、上記PTFE組成物に対し25質量ppb以下であることを意味する。
上記含フッ素化合物の量は、20質量ppb以下であることが好ましく、15質量ppb以下であることがより好ましく、10質量ppb以下であることが更に好ましく、10質量ppb未満であることが更により好ましく、1質量ppb以下であることが更により好ましく、1質量ppb未満であることが更により好ましく、定量下限未満であることが特に好ましい。下限は特に限定されず、定量下限未満の量であってよい。
The PTFE composition of the present disclosure has the following general formula:
[C n-1 F 2n-1 COO - ]M +
(wherein n is an integer of 9 to 14, preferably an integer of 9 to 12, and M + represents a cation.) This allows the powder components of the battery to be mixed more uniformly, and a mixture sheet having even greater strength and flexibility can be obtained.
In the above formula, M constituting the cation M + is the same as M described above.
"Substantially free of the fluorine-containing compound represented by the above formula" means that the amount of the fluorine-containing compound is 25 ppb by mass or less based on the PTFE composition.
The amount of the fluorine-containing compound is preferably 20 mass ppb or less, more preferably 15 mass ppb or less, even more preferably 10 mass ppb or less, even more preferably less than 10 mass ppb, even more preferably 1 mass ppb or less, even more preferably less than 1 mass ppb, and particularly preferably less than the lower limit of quantification. The lower limit is not particularly limited, and may be an amount less than the lower limit of quantification.
本開示のPTFE組成物は、非溶融二次加工性を有することが好ましい。上記非溶融二次加工性とは、ASTM D-1238及びD-2116に準拠して、融点より高い温度でメルトフローレートを測定できない性質、言い換えると、溶融温度領域でも容易に流動しない性質を意味する。 The PTFE composition of the present disclosure preferably has non-melt secondary processability. The above-mentioned non-melt secondary processability means that the melt flow rate cannot be measured at a temperature higher than the melting point in accordance with ASTM D-1238 and D-2116, in other words, that the composition does not flow easily even in the melting temperature range.
本開示のPTFE組成物の形態は限定されないが、分散媒を多量に使用することなく電極活物質や固体電解質と混合できる点で、粉末であることが好ましい。なお、上記PTFE組成物は、粉末以外の形態であってもよく、例えば、分散液であってもよい。 The form of the PTFE composition of the present disclosure is not limited, but it is preferably a powder, since it can be mixed with the electrode active material and the solid electrolyte without using a large amount of a dispersion medium. The PTFE composition may be in a form other than a powder, for example, a dispersion liquid.
本開示のPTFE組成物は、平均二次粒子径が350μm以上であってよく、400μm以上であることが好ましく、450μm以上であることがより好ましく、500μm以上であることが更に好ましく、また、1000μm以下であることが好ましく、900μm以下であることがより好ましく、800μm以下であることが更に好ましく、700μm以下であることが更により好ましい。
上記平均二次粒子径は、JIS K 6891に準拠して測定する。
The PTFE composition of the present disclosure may have an average secondary particle size of 350 μm or more, preferably 400 μm or more, more preferably 450 μm or more, and even more preferably 500 μm or more, and preferably 1000 μm or less, more preferably 900 μm or less, even more preferably 800 μm or less, and even more preferably 700 μm or less.
The average secondary particle size is measured in accordance with JIS K 6891.
本開示のPTFE組成物は、取り扱い性に優れる点で、見掛密度が0.40g/ml以上であることが好ましく、0.43g/ml以上であることがより好ましく、0.45g/ml以上であることが更に好ましい。上限は特に限定されないが、0.70g/mlであっても構わない。
上記見掛密度は、JIS K 6892に準拠して測定する。
In terms of excellent handleability, the PTFE composition of the present disclosure has an apparent density of preferably 0.40 g/ml or more, more preferably 0.43 g/ml or more, and even more preferably 0.45 g/ml or more. The upper limit is not particularly limited, but may be 0.70 g/ml.
The apparent density is measured in accordance with JIS K6892.
本開示のPTFE組成物は、低分子量PTFE(溶融流動性を示すPTFE(A))と高分子量PTFE(溶融流動性を示さないPTFE(B))とを混合することにより製造することができる。混合の方法は限定されず、上記PTFEの全てを粉末の形態で混合してもよく、全てを水性分散液の形態で混合してもよく、水性分散液の形態と粉末の形態とで混合してもよい。より均一な混合が可能である点で、全てを水性分散液の形態で混合することが好ましい。 The PTFE composition of the present disclosure can be produced by mixing low molecular weight PTFE (PTFE (A) that exhibits melt flowability) and high molecular weight PTFE (PTFE (B) that does not exhibit melt flowability). The mixing method is not limited, and the above PTFE may be mixed all in the form of a powder, all in the form of an aqueous dispersion, or mixed in the form of an aqueous dispersion and in the form of a powder. It is preferable to mix all in the form of an aqueous dispersion, as this allows for more uniform mixing.
本開示のPTFE組成物は、例えば、低分子量PTFE(溶融流動性を示すPTFE(A))の水性分散液と、高分子量PTFE(溶融流動性を示さないPTFE(B))の水性分散液とを混合する工程(A)、混合後の水性分散液を凝析して湿潤粉末を得る工程(B)、及び、上記湿潤粉末を乾燥させる工程(C)を含む製造方法によって好適に製造することができる。 The PTFE composition of the present disclosure can be suitably manufactured, for example, by a manufacturing method including a step (A) of mixing an aqueous dispersion of low molecular weight PTFE (PTFE (A) exhibiting melt flowability) with an aqueous dispersion of high molecular weight PTFE (PTFE (B) not exhibiting melt flowability), a step (B) of coagulating the aqueous dispersion after mixing to obtain a wet powder, and a step (C) of drying the wet powder.
工程(A)における低分子量PTFE(溶融流動性を示すPTFE(A))の水性分散液は、公知の方法により製造することができ、乳化重合、懸濁重合等の方法で直接重合して製造することもできるし、高分子量PTFEの熱分解又は放射線分解により製造することもできる。上記低分子量PTFE(溶融流動性を示すPTFE(A))は、直接重合で製造することが好ましく、乳化重合で製造することがより好ましい。 The aqueous dispersion of low molecular weight PTFE (PTFE (A) exhibiting melt flowability) in step (A) can be produced by a known method, and can be produced by direct polymerization using a method such as emulsion polymerization or suspension polymerization, or can be produced by thermal decomposition or radiation decomposition of high molecular weight PTFE. The above low molecular weight PTFE (PTFE (A) exhibiting melt flowability) is preferably produced by direct polymerization, and more preferably produced by emulsion polymerization.
工程(A)における高分子量PTFE(溶融流動性を示さないPTFE(B))の水性分散液は、例えば、乳化重合によって製造することができる。 The aqueous dispersion of high molecular weight PTFE (PTFE (B) that does not exhibit melt flowability) in step (A) can be produced, for example, by emulsion polymerization.
上記乳化重合は公知の方法により行うことができる。例えば、アニオン性含フッ素界面活性剤及び重合開始剤の存在下、上記PTFEを構成するのに必要なモノマー(TFE及び必要に応じて変性モノマー)の乳化重合を水性媒体中で行うことにより、上記PTFEの粒子(一次粒子)を含む水性分散液が得られる。上記乳化重合において、必要に応じて、連鎖移動剤、緩衝剤、pH調整剤、安定化助剤、分散安定剤、ラジカル捕捉剤等を使用してもよい。 The emulsion polymerization can be carried out by a known method. For example, an aqueous dispersion containing particles (primary particles) of the PTFE can be obtained by carrying out emulsion polymerization of monomers (TFE and, if necessary, modified monomers) necessary for constituting the PTFE in an aqueous medium in the presence of an anionic fluorine-containing surfactant and a polymerization initiator. In the emulsion polymerization, a chain transfer agent, a buffer, a pH adjuster, a stabilizing aid, a dispersion stabilizer, a radical scavenger, etc. may be used as necessary.
上記水性分散液は、上述した含フッ素化合物の少なくとも1種を含むものであってもよい。 The aqueous dispersion may contain at least one of the above-mentioned fluorine-containing compounds.
上記乳化重合は、例えば、アニオン性含フッ素界面活性剤及び重合開始剤の存在下、水性媒体中で行うことができる。
上記乳化重合は、重合反応器に、水性媒体、上記アニオン性含フッ素界面活性剤、モノマー及び必要に応じて他の添加剤を仕込み、反応器の内容物を撹拌し、そして反応器を所定の重合温度に保持し、次に所定量の重合開始剤を加え、重合反応を開始することにより行うことができる。重合反応開始後に、目的に応じて、モノマー、重合開始剤、連鎖移動剤及び上記界面活性剤等を追加添加してもよい。
The above emulsion polymerization can be carried out, for example, in an aqueous medium in the presence of an anionic fluorine-containing surfactant and a polymerization initiator.
The emulsion polymerization can be carried out by charging an aqueous medium, the anionic fluorine-containing surfactant, monomers and, if necessary, other additives into a polymerization reactor, stirring the contents of the reactor, maintaining the reactor at a predetermined polymerization temperature, and then adding a predetermined amount of polymerization initiator to initiate the polymerization reaction. After the start of the polymerization reaction, monomers, polymerization initiators, chain transfer agents, the surfactants and the like may be additionally added depending on the purpose.
上記重合開始剤としては、重合温度範囲でラジカルを発生しうるものであれば特に限定されず、公知の油溶性及び/又は水溶性の重合開始剤を使用することができる。更に、還元剤等と組み合わせてレドックスとして重合を開始することもできる。上記重合開始剤の濃度は、モノマーの種類、目的とするPTFEの分子量、反応速度によって適宜決定される。 The polymerization initiator is not particularly limited as long as it can generate radicals within the polymerization temperature range, and known oil-soluble and/or water-soluble polymerization initiators can be used. Furthermore, it can also be combined with a reducing agent or the like to initiate polymerization as a redox. The concentration of the polymerization initiator is appropriately determined depending on the type of monomer, the molecular weight of the desired PTFE, and the reaction rate.
上記重合開始剤としては、油溶性ラジカル重合開始剤、又は水溶性ラジカル重合開始剤を使用できる。 As the polymerization initiator, an oil-soluble radical polymerization initiator or a water-soluble radical polymerization initiator can be used.
油溶性ラジカル重合開始剤としては、公知の油溶性の過酸化物であってよく、例えばジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジsec-ブチルパーオキシジカーボネート等のジアルキルパーオキシカーボネート類、t-ブチルパーオキシイソブチレート、t-ブチルパーオキシピバレート等のパーオキシエステル類、ジt-ブチルパーオキサイド等のジアルキルパーオキサイド類等が、また、ジ(ω-ハイドロ-ドデカフルオロヘプタノイル)パーオキサイド、ジ(ω-ハイドロ-テトラデカフルオロヘプタノイル)パーオキサイド、ジ(ω-ハイドロ-ヘキサデカフルオロノナノイル)パーオキサイド、ジ(パーフルオロブチリル)パーオキサイド、ジ(パーフルオロバレリル)パーオキサイド、ジ(パーフルオロヘキサノイル)パーオキサイド、ジ(パーフルオロヘプタノイル)パーオキサイド、ジ(パーフルオロオクタノイル)パーオキサイド、ジ(パーフルオロノナノイル)パーオキサイド、ジ(ω-クロロ-ヘキサフルオロブチリル)パーオキサイド、ジ(ω-クロロ-デカフルオロヘキサノイル)パーオキサイド、ジ(ω-クロロ-テトラデカフルオロオクタノイル)パーオキサイド、ω-ハイドロ-ドデカフルオロヘプタノイル-ω-ハイドロヘキサデカフルオロノナノイル-パーオキサイド、ω-クロロ-ヘキサフルオロブチリル-ω-クロ-デカフルオロヘキサノイル-パーオキサイド、ω-ハイドロドデカフルオロヘプタノイル-パーフルオロブチリル-パーオキサイド、ジ(ジクロロペンタフルオロブタノイル)パーオキサイド、ジ(トリクロロオクタフルオロヘキサノイル)パーオキサイド、ジ(テトラクロロウンデカフルオロオクタノイル)パーオキサイド、ジ(ペンタクロロテトラデカフルオロデカノイル)パーオキサイド、ジ(ウンデカクロロドトリアコンタフルオロドコサノイル)パーオキサイドのジ[パーフロロ(又はフルオロクロロ)アシル]パーオキサイド類等が代表的なものとして挙げられる。 The oil-soluble radical polymerization initiator may be a known oil-soluble peroxide, for example, dialkyl peroxycarbonates such as diisopropyl peroxydicarbonate and disec-butyl peroxydicarbonate, peroxyesters such as t-butyl peroxyisobutyrate and t-butyl peroxypivalate, dialkyl peroxides such as di-t-butyl peroxide, and also di(ω-hydro-dodecafluoroheptanoyl) peroxide, di(ω-hydro-tetradecafluoroheptanoyl) peroxide, di(ω-hydro-hexadecafluorononanoyl) peroxide, di(perfluorobutyryl) peroxide, di(perfluorovaleryl) peroxide, di(perfluorohexanoyl) peroxide, di(perfluoroheptanoyl) peroxide, di(perfluorooctanoyl) peroxide, di(perfluorononanoyl) peroxide, di(ω-chloro Representative examples include di[perfluoro(or fluorochloro)acyl]peroxides such as di(ω-chlorohexafluorobutyryl) peroxide, di(ω-chlorotetradecafluorooctanoyl) peroxide, ω-hydrododecafluoroheptanoyl-ω-hydrohexadecafluorononanoyl-peroxide, ω-chlorohexafluorobutyryl-ω-chlorodecafluorohexanoyl-peroxide, ω-hydrododecafluoroheptanoyl-perfluorobutyryl-peroxide, di(dichloropentafluorobutanoyl) peroxide, di(trichlorooctafluorohexanoyl) peroxide, di(tetrachloroundecafluorooctanoyl) peroxide, di(pentachlorotetradecafluorodecanoyl) peroxide, and di(undecachlorodotriacontafluorodocosanoyl) peroxide.
水溶性ラジカル重合開始剤としては、公知の水溶性過酸化物であってよく、例えば、過硫酸、過ホウ酸、過塩素酸、過リン酸、過炭酸等のアンモニウム塩、カリウム塩、ナトリウム塩、t-ブチルパーマレエート、t-ブチルハイドロパーオキサイド、ジコハク酸パーオキサイド等が挙げられる。なかでも、過硫酸アンモニウム、ジコハク酸パーオキサイドが好ましい。サルファイト類、亜硫酸塩類のような還元剤も併せて含んでもよく、その使用量は過酸化物に対して0.1~20倍であってよい。 The water-soluble radical polymerization initiator may be a known water-soluble peroxide, such as ammonium salts, potassium salts, or sodium salts of persulfuric acid, perboric acid, perchloric acid, perphosphoric acid, or percarbonic acid, t-butyl permaleate, t-butyl hydroperoxide, or disuccinic acid peroxide. Among these, ammonium persulfate and disuccinic acid peroxide are preferred. A reducing agent such as sulfites or sulfites may also be included, and the amount used may be 0.1 to 20 times that of the peroxide.
水溶性ラジカル重合開始剤の添加量は、特に限定はないが、重合速度が著しく低下しない程度の量(例えば、数ppm対水濃度)以上を重合の初期に一括して、又は逐次的に、又は連続して添加すればよい。上限は、装置面から重合反応熱で除熱を行いながら、反応温度を上昇させてもよい範囲であり、より好ましい上限は、装置面から重合反応熱を除熱できる範囲である。
上述した各物性が容易に得られる点で、重合開始剤の添加量は、水性媒体に対して0.1ppm以上に相当する量が好ましく、1.0ppm以上に相当する量がより好ましく、また、100ppm以下に相当する量が好ましく、10ppm以下に相当する量がより好ましい。
The amount of the water-soluble radical polymerization initiator to be added is not particularly limited, but may be added all at once, stepwise, or continuously in an amount (e.g., several ppm relative to water concentration) at least to the extent that the polymerization rate does not decrease significantly. The upper limit is a range in which the reaction temperature may be increased while removing heat from the equipment side by the polymerization reaction heat, and a more preferable upper limit is a range in which the polymerization reaction heat can be removed from the equipment side.
In terms of easily obtaining the above-mentioned physical properties, the amount of the polymerization initiator added is preferably an amount corresponding to 0.1 ppm or more, more preferably an amount corresponding to 1.0 ppm or more, and is preferably an amount corresponding to 100 ppm or less, more preferably an amount corresponding to 10 ppm or less, relative to the aqueous medium.
例えば、30℃以下の低温で重合を実施する場合等では、重合開始剤として、酸化剤と還元剤を組み合わせるレドックス開始剤を用いるのが好ましい。酸化剤としては、過硫酸塩、有機過酸化物、過マンガン酸カリウム、三酢酸マンガン、セリウム硝酸アンモニウム、臭素酸塩等が挙げられる。還元剤としては、亜硫酸塩、重亜硫酸塩、臭素酸塩、ジイミン、シュウ酸等が挙げられる。過硫酸塩としては、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウムが挙げられる。亜硫酸塩としては、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸アンモニウムが挙げられる。開始剤の分解速度を上げるため、レドックス開始剤の組み合わせには、銅塩、鉄塩を加えることも好ましい。銅塩としては、硫酸銅(II)、鉄塩としては硫酸鉄(II)が挙げられる。 For example, when polymerization is carried out at a low temperature of 30°C or less, it is preferable to use a redox initiator that combines an oxidizing agent and a reducing agent as the polymerization initiator. Examples of the oxidizing agent include persulfates, organic peroxides, potassium permanganate, manganese triacetate, cerium ammonium nitrate, and bromates. Examples of the reducing agent include sulfites, bisulfites, bromates, diimines, and oxalic acid. Examples of the persulfates include ammonium persulfate and potassium persulfate. Examples of the sulfites include sodium sulfite and ammonium sulfite. In order to increase the decomposition rate of the initiator, it is also preferable to add a copper salt or an iron salt to the combination of redox initiators. Examples of the copper salt include copper (II) sulfate, and examples of the iron salt include iron (II) sulfate.
上記レドックス開始剤としては、酸化剤が、過マンガン酸又はその塩、過硫酸塩、三酢酸マンガン、セリウム(IV)塩、若しくは、臭素酸又はその塩であり、還元剤が、ジカルボン酸又はその塩、若しくは、ジイミンであることが好ましい。
より好ましくは、酸化剤が、過マンガン酸又はその塩、過硫酸塩、若しくは、臭素酸又はその塩であり、還元剤が、ジカルボン酸又はその塩である。
As the redox initiator, it is preferable that the oxidizing agent is permanganic acid or a salt thereof, a persulfate, manganese triacetate, a cerium (IV) salt, or bromic acid or a salt thereof, and the reducing agent is a dicarboxylic acid or a salt thereof, or a diimine.
More preferably, the oxidizing agent is permanganic acid or a salt thereof, a persulfate, or bromic acid or a salt thereof, and the reducing agent is a dicarboxylic acid or a salt thereof.
上記レドックス開始剤としては、例えば、過マンガン酸カリウム/シュウ酸、過マンガン酸カリウム/シュウ酸アンモニウム、三酢酸マンガン/シュウ酸、三酢酸マンガン/シュウ酸アンモニウム、セリウム硝酸アンモニウム/シュウ酸、セリウム硝酸アンモニウム/シュウ酸アンモニウム等の組合せが挙げられる。
レドックス開始剤を用いる場合は、酸化剤又は還元剤のいずれかをあらかじめ重合槽に仕込み、ついでもう一方を連続的又は断続的に加えて重合を開始させてもよい。例えば、過マンガン酸カリウム/シュウ酸アンモニウムを用いる場合、重合槽にシュウ酸アンモニウムを仕込み、そこへ過マンガン酸カリウムを連続的に添加することが好ましい。
なお、本明細書のレドックス開始剤において、「過マンガン酸カリウム/シュウ酸アンモニウム」と記載した場合、過マンガン酸カリウムとシュウ酸アンモニウムとの組合せを意味する。他の化合物においても同じである。
Examples of the redox initiator include combinations of potassium permanganate/oxalic acid, potassium permanganate/ammonium oxalate, manganese triacetate/oxalic acid, manganese triacetate/ammonium oxalate, cerium ammonium nitrate/oxalic acid, and cerium ammonium nitrate/ammonium oxalate.
When a redox initiator is used, either the oxidizing agent or the reducing agent may be charged in advance in a polymerization tank, and then the other may be added continuously or intermittently to initiate polymerization. For example, when potassium permanganate/ammonium oxalate is used, it is preferable to charge ammonium oxalate in a polymerization tank and continuously add potassium permanganate thereto.
In this specification, when the redox initiator is described as "potassium permanganate/ammonium oxalate," it means a combination of potassium permanganate and ammonium oxalate. The same applies to other compounds.
上記レドックス開始剤は特に、塩である酸化剤と塩である還元剤との組み合わせであることが好ましい。
例えば、上記塩である酸化剤は、過硫酸塩、過マンガン酸塩、セリウム(IV)塩及び臭素酸塩からなる群より選択される少なくとも1種がより好ましく、過マンガン酸塩が更に好ましく、過マンガン酸カリウムが特に好ましい。
また、上記塩である還元剤は、シュウ酸塩、マロン酸塩、コハク酸塩、グルタル酸塩及び臭素酸塩からなる群より選択される少なくとも1種がより好ましく、シュウ酸塩が更に好ましく、シュウ酸アンモニウムが特に好ましい。
The redox initiator is particularly preferably a combination of an oxidizing agent that is a salt and a reducing agent that is a salt.
For example, the oxidizing agent which is the salt is more preferably at least one selected from the group consisting of persulfates, permanganates, cerium (IV) salts, and bromates, still more preferably permanganates, and particularly preferably potassium permanganate.
The reducing agent which is the salt is more preferably at least one selected from the group consisting of oxalates, malonates, succinates, glutarates and bromates, further preferably oxalates, and particularly preferably ammonium oxalate.
上記レドックス開始剤として具体的には、過マンガン酸カリウム/シュウ酸、過マンガン酸カリウム/シュウ酸アンモニウム、臭素酸カリウム/亜硫酸アンモニウム、三酢酸マンガン/シュウ酸アンモニウム、及び、セリウム硝酸アンモニウム/シュウ酸アンモニウムからなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましく、過マンガン酸カリウム/シュウ酸、過マンガン酸カリウム/シュウ酸アンモニウム、臭素酸カリウム/亜硫酸アンモニウム、及び、セリウム硝酸アンモニウム/シュウ酸アンモニウムからなる群より選択される少なくとも1種であることがより好ましく、過マンガン酸カリウム/シュウ酸であることが更に好ましい。 Specific examples of the redox initiator include at least one selected from the group consisting of potassium permanganate/oxalic acid, potassium permanganate/ammonium oxalate, potassium bromate/ammonium sulfite, manganese triacetate/ammonium oxalate, and cerium ammonium nitrate/ammonium oxalate, more preferably at least one selected from the group consisting of potassium permanganate/oxalic acid, potassium permanganate/ammonium oxalate, potassium bromate/ammonium sulfite, and cerium ammonium nitrate/ammonium oxalate, and even more preferably potassium permanganate/oxalic acid.
レドックス開始剤を使用する場合、重合初期に酸化剤と還元剤を一括で添加してもよいし、重合初期に還元剤を一括で添加し、酸化剤を連続して添加してもよいし、重合初期に酸化剤を一括で添加し、還元剤を連続して添加してもよいし、酸化剤と還元剤の両方を連続して添加してもよい。 When using a redox initiator, the oxidizing agent and reducing agent may be added all at once at the beginning of the polymerization, the reducing agent may be added all at once at the beginning of the polymerization and the oxidizing agent may be added continuously, the oxidizing agent may be added all at once at the beginning of the polymerization and the reducing agent may be added continuously, or both the oxidizing agent and reducing agent may be added continuously.
上記レドックス重合開始剤は、重合初期に一方を添加し、残る一方を連続的に添加する場合、SSGが低いPTFEを得る点で、徐々に添加する速度を減速させることが好ましく、更に重合途中で中止することが好ましく、該添加中止時期としては、重合反応に消費される全TFEの20~40質量%が消費される前が好ましい。 When one of the above redox polymerization initiators is added at the beginning of the polymerization and the other is added continuously, it is preferable to gradually slow down the addition rate in order to obtain PTFE with a low SSG, and it is also preferable to stop the addition midway through the polymerization, preferably before 20 to 40 mass% of the total TFE consumed in the polymerization reaction has been consumed.
重合開始剤としてレドックス開始剤を使用する場合、水性媒体に対して、酸化剤の添加量が0.1ppm以上であることが好ましく、0.3ppm以上であることがより好ましく、0.5ppm以上であることが更に好ましく、1ppm以上であることが更により好ましく、5ppm以上であることが特に好ましく、10ppm以上であることが殊更に好ましく、また、10000ppm以下であることが好ましく、1000ppm以下であることがより好ましく、100ppm以下であることが更に好ましく、10ppm以下であることが更により好ましい。還元剤の添加量は0.1ppm以上であることが好ましく、1.0ppm以上であることがより好ましく、3ppm以上であることが更に好ましく、5ppm以上であることが更により好ましく、10ppm以上であることが特に好ましく、また、10000ppm以下であることが好ましく、1000ppm以下であることがより好ましく、100ppm以下であることが更に好ましく、10ppm以下であることが更により好ましい。
また、上記乳化重合でレドックス開始剤を用いる場合、重合温度は、100℃以下が好ましく、95℃以下がより好ましく、90℃以下が更に好ましい。また、10℃以上が好ましく、20℃以上がより好ましく、30℃以上が更に好ましい。
When using a redox initiator as a polymerization initiator, the amount of oxidizing agent added to the aqueous medium is preferably 0.1 ppm or more, more preferably 0.3 ppm or more, more preferably 0.5 ppm or more, even more preferably 1 ppm or more, particularly preferably 5 ppm or more, and especially preferably 10 ppm or more, and also preferably 10000 ppm or less, more preferably 1000 ppm or less, more preferably 100 ppm or less, and even more preferably 10 ppm or less. The amount of reducing agent added is preferably 0.1 ppm or more, more preferably 1.0 ppm or more, more preferably 3 ppm or more, even more preferably 5 ppm or more, particularly preferably 10 ppm or more, and also preferably 10000 ppm or less, more preferably 1000 ppm or less, more preferably 100 ppm or less, and even more preferably 10 ppm or less.
When a redox initiator is used in the emulsion polymerization, the polymerization temperature is preferably 100° C. or lower, more preferably 95° C. or lower, and even more preferably 90° C. or lower. The polymerization temperature is preferably 10° C. or higher, more preferably 20° C. or higher, and even more preferably 30° C. or higher.
上記重合開始剤としては、上述した各物性が容易に得られる点で、水溶性ラジカル重合開始剤、及び、レドックス開始剤が好ましい。 As the polymerization initiator, a water-soluble radical polymerization initiator and a redox initiator are preferred because the above-mentioned properties can be easily obtained.
上記水性媒体は、重合を行わせる反応媒体であって、水を含む液体を意味する。上記水性媒体は、水を含むものであれば特に限定されず、水と、例えば、アルコール、エーテル、ケトン等のフッ素非含有有機溶媒、及び/又は、沸点が40℃以下であるフッ素含有有機溶媒とを含むものであってもよい。 The aqueous medium is a reaction medium in which polymerization is carried out, and refers to a liquid containing water. The aqueous medium is not particularly limited as long as it contains water, and may contain water and, for example, a fluorine-free organic solvent such as an alcohol, ether, or ketone, and/or a fluorine-containing organic solvent having a boiling point of 40° C. or less.
上記乳化重合において、必要に応じて、核形成剤、連鎖移動剤、緩衝剤、pH調整剤、安定化助剤、分散安定剤、ラジカル捕捉剤、重合開始剤の分解剤、ジカルボン酸等を使用してもよい。 In the above emulsion polymerization, nucleating agents, chain transfer agents, buffers, pH adjusters, stabilizing aids, dispersion stabilizers, radical scavengers, polymerization initiator decomposers, dicarboxylic acids, etc. may be used as necessary.
上記乳化重合は、粒子径を調整する目的で、核形成剤を添加して行うことが好ましい。上記核形成剤は、重合反応の開始前に添加することが好ましい。
上記核形成剤としては、公知のものを使用することができ、例えば、フルオロポリエーテル、非イオン性界面活性剤、及び、連鎖移動剤からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましく、非イオン性界面活性剤であることがより好ましい。
The emulsion polymerization is preferably carried out with the addition of a nucleating agent for the purpose of adjusting the particle size. The nucleating agent is preferably added before the start of the polymerization reaction.
As the nucleating agent, a known agent can be used. For example, it is preferably at least one selected from the group consisting of fluoropolyethers, nonionic surfactants, and chain transfer agents, and more preferably a nonionic surfactant.
上記フルオロポリエーテルとしては、例えば、パーフルオロポリエーテル(PFPE)酸又はその塩が挙げられる。
上記パーフルオロポリエーテル(PFPE)酸又はその塩は、分子の主鎖中の酸素原子が、1~3個の炭素原子を有する飽和フッ化炭素基によって隔てられる任意の鎖構造を有してよい。また、2種以上のフッ化炭素基が、分子中に存在してよい。代表的な構造は、下式に表される繰り返し単位を有する:
(-CFCF3-CF2-O-)n
(-CF2-CF2-CF2-O-)n
(-CF2-CF2-O-)n-(-CF2-O-)m
(-CF2-CFCF3-O-)n-(-CF2-O-)m
The fluoropolyether may, for example, be a perfluoropolyether (PFPE) acid or a salt thereof.
The perfluoropolyether (PFPE) acid or salt thereof may have any chain structure in which the oxygen atoms in the backbone of the molecule are separated by saturated fluorocarbon groups having 1 to 3 carbon atoms. Also, more than one type of fluorocarbon group may be present in the molecule. A representative structure has a repeat unit represented by the following formula:
(-CFCF 3 -CF 2 -O-) n
(-CF 2 -CF 2 -CF 2 -O-) n
(-CF 2 -CF 2 -O-) n -(-CF 2 -O-) m
(-CF 2 -CFCF 3 -O-) n -(-CF 2 -O-) m
これらの構造は、Kasaiによって、J.Appl.Polymer Sci.57,797(1995)に記載されている。この文献に開示されているように、上記PFPE酸又はその塩は、一方の末端又は両方の末端にカルボン酸基又はその塩を有してよい。上記PFPE酸又はその塩は、また、一方の末端又は両方の末端に、スルホン酸、ホスホン酸基又はこれらの塩を有してよい。また、上記PFPE酸又はその塩は、各末端に異なる基を有してよい。単官能性のPFPEについては、分子の他方の末端は、通常、過フッ素化されているが、水素又は塩素原子を含有してよい。上記PFPE酸又はその塩は、少なくとも2つのエーテル酸素、好ましくは少なくとも4つのエーテル酸素、更により好ましくは少なくとも6つのエーテル酸素を有する。好ましくは、エーテル酸素を隔てるフッ化炭素基の少なくとも1つ、より好ましくは、このようなフッ化炭素基の少なくとも2つは、2又は3個の炭素原子を有する。更により好ましくは、エーテル酸素を隔てるフッ化炭素基の少なくとも50%は、2又は3個の炭素原子を有する。また、好ましくは、上記PFPE酸又はその塩は、合計で少なくとも15個の炭素原子を有し、例えば、上記の繰返し単位構造中のn又はn+mの好ましい最小値は、少なくとも5である。1つの末端又は両方の末端に酸基を有する2つ以上の上記PFPE酸又はその塩が、本開示の製造方法に使用され得る。上記PFPE酸又はその塩は、好ましくは、6000g/モル未満の数平均分子量を有する。 These structures are described by Kasai in J. Appl. Polymer Sci. 57,797 (1995). As disclosed therein, the PFPE acid or its salt may have a carboxylic acid group or its salt at one or both ends. The PFPE acid or its salt may also have a sulfonic acid, phosphonic acid group or their salt at one or both ends. The PFPE acid or its salt may also have a different group at each end. For monofunctional PFPEs, the other end of the molecule is usually perfluorinated but may contain hydrogen or chlorine atoms. The PFPE acid or its salt has at least two ether oxygens, preferably at least four ether oxygens, and even more preferably at least six ether oxygens. Preferably, at least one of the fluorocarbon groups separating the ether oxygens, more preferably at least two of such fluorocarbon groups, has two or three carbon atoms. Even more preferably, at least 50% of the fluorocarbon groups separating the ether oxygens have 2 or 3 carbon atoms. Also preferably, the PFPE acid or salt thereof has a total of at least 15 carbon atoms, e.g., the preferred minimum value of n or n+m in the repeating unit structure is at least 5. Two or more of the PFPE acids or salts thereof having an acid group at one or both termini may be used in the manufacturing method of the present disclosure. The PFPE acid or salt thereof preferably has a number average molecular weight of less than 6000 g/mol.
PTFEを一層高分子量化することができ、合剤シートの強度を向上させることができる点で、上記乳化重合は、ラジカル捕捉剤又は重合開始剤の分解剤を添加して行うことが好ましい。上記ラジカル捕捉剤又は重合開始剤の分解剤は、重合反応の開始後、好ましくは、重合反応に消費される全TFEの10質量%以上、好ましくは20質量%以上が重合される前に添加することが好ましく、また、50質量%以下、好ましくは40質量%以下が重合される前に添加することが好ましい。後述する脱圧及び再昇圧を行う場合は、その後に添加することが好ましい。 The emulsion polymerization is preferably carried out with the addition of a radical scavenger or a decomposer of the polymerization initiator, since this can further increase the molecular weight of PTFE and improve the strength of the composite sheet. The radical scavenger or decomposer of the polymerization initiator is preferably added after the start of the polymerization reaction, preferably before 10% by mass or more, preferably 20% by mass or more of the total TFE consumed in the polymerization reaction is polymerized, and preferably before 50% by mass or less, preferably 40% by mass or less is polymerized. When depressurizing and repressurizing as described below are performed, it is preferable to add it after that.
上記ラジカル捕捉剤としては、重合系内の遊離基に付加もしくは連鎖移動した後に再開始能力を有しない化合物が用いられる。具体的には、一次ラジカルまたは成長ラジカルと容易に連鎖移動反応を起こし、その後単量体と反応しない安定ラジカルを生成するか、あるいは、一次ラジカルまたは成長ラジカルと容易に付加反応を起こして安定ラジカルを生成するような機能を有する化合物が用いられる。
一般的に連鎖移動剤と呼ばれるものは、その活性は連鎖移動定数と再開始効率で特徴づけられるが連鎖移動剤の中でも再開始効率がほとんど0%のものがラジカル捕捉剤と称される。
上記ラジカル捕捉剤は、例えば、重合温度におけるTFEとの連鎖移動定数が重合速度定数より大きく、かつ、再開始効率が実質的にゼロ%の化合物ということもできる。「再開始効率が実質的にゼロ%」とは、発生したラジカルがラジカル捕捉剤を安定ラジカルにすることを意味する。
好ましくは、重合温度におけるTFEとの連鎖移動定数(Cs)(=連鎖移動速度定数(kc)/重合速度定数(kp))が0.1より大きい化合物であり、上記化合物は、連鎖移動定数(Cs)が0.5以上であることがより好ましく、1.0以上であることが更に好ましく、5.0以上であることが更により好ましく、10以上であることが特に好ましい。
The radical scavenger is a compound that does not have the ability to restart after addition or chain transfer to the free radical in the polymerization system. Specifically, a compound that easily undergoes a chain transfer reaction with a primary radical or a growing radical, and then generates a stable radical that does not react with a monomer, or a compound that easily undergoes an addition reaction with a primary radical or a growing radical, and generates a stable radical, is used.
Generally, the activity of what is called a chain transfer agent is characterized by the chain transfer constant and the reinitiation efficiency, and among chain transfer agents, those with a reinitiation efficiency of almost 0% are called radical scavengers.
The radical scavenger can be, for example, a compound whose chain transfer constant with TFE at the polymerization temperature is greater than the polymerization rate constant and whose reinitiation efficiency is substantially zero percent. The "reinitiation efficiency is substantially zero percent" means that the generated radicals turn the radical scavenger into stable radicals.
Preferably, the compound has a chain transfer constant (Cs) (=chain transfer rate constant (kc)/polymerization rate constant (kp)) with TFE at polymerization temperature of more than 0.1, and the above compound has a chain transfer constant (Cs) of more preferably 0.5 or more, even more preferably 1.0 or more, even more preferably 5.0 or more, and particularly preferably 10 or more.
上記ラジカル捕捉剤としては、例えば、芳香族ヒドロキシ化合物、芳香族アミン類、N,N-ジエチルヒドロキシルアミン、キノン化合物、テルペン、チオシアン酸塩、及び、塩化第二銅(CuCl2)からなる群より選択される少なくとも1種が好ましい。
芳香族ヒドロキシ化合物としては、非置換フェノール、多価フェノール、サリチル酸、m-又はp-のサリチル酸、没食子酸、ナフトール等が挙げられる。
上記非置換フェノールとしては、о-、m-又はp-のニトロフェノール、о-、m-又はp-のアミノフェノール、p-ニトロソフェノール等が挙げられる。多価フェノールとしては、カテコール、レゾルシン、ハイドロキノン、ピロガロール、フロログルシン、ナフトレゾルシノール等が挙げられる。
芳香族アミン類としては、о-、m-又はp-のフェニレンジアミン、ベンジジン等が挙げられる。
上記キノン化合物としては、о-、m-又はp-のベンゾキノン、1,4-ナフトキノン、アリザリン等が挙げられる。
チオシアン酸塩としては、チオシアン酸アンモン(NH4SCN)、チオシアン酸カリ(KSCN)、チオシアン酸ソーダ(NaSCN)等が挙げられる。
上記ラジカル捕捉剤としては、なかでも、芳香族ヒドロキシ化合物が好ましく、非置換フェノール又は多価フェノールがより好ましく、ハイドロキノンが更に好ましい。
The radical scavenger is preferably at least one selected from the group consisting of aromatic hydroxy compounds, aromatic amines, N,N-diethylhydroxylamine, quinone compounds, terpenes, thiocyanates, and cupric chloride (CuCl 2 ).
Examples of the aromatic hydroxy compound include unsubstituted phenol, polyhydric phenol, salicylic acid, m- or p-salicylic acid, gallic acid, and naphthol.
The unsubstituted phenols include o-, m-, or p-nitrophenol, o-, m-, or p-aminophenol, p-nitrosophenol, etc. The polyhydric phenols include catechol, resorcinol, hydroquinone, pyrogallol, phloroglucinol, naphthresorcinol, etc.
Examples of aromatic amines include o-, m- or p-phenylenediamine, benzidine, and the like.
Examples of the quinone compound include o-, m- or p-benzoquinone, 1,4-naphthoquinone, alizarin, and the like.
Examples of thiocyanates include ammonium thiocyanate (NH 4 SCN), potassium thiocyanate (KSCN), and sodium thiocyanate (NaSCN).
Of the above radical scavengers, aromatic hydroxy compounds are preferred, unsubstituted phenols or polyhydric phenols are more preferred, and hydroquinone is even more preferred.
上記ラジカル捕捉剤の添加量は、標準比重を適度に小さくする観点から、重合開始剤濃度の3~500%(モル基準)に相当する量が好ましい。より好ましい下限は10%(モル基準)であり、更に好ましくは15%(モル基準)である。より好ましい上限は400%(モル基準)であり、更に好ましくは300%(モル基準)である。 The amount of the radical scavenger added is preferably an amount equivalent to 3 to 500% (molar basis) of the polymerization initiator concentration in order to appropriately reduce the standard specific gravity. A more preferred lower limit is 10% (molar basis), and even more preferred is 15% (molar basis). A more preferred upper limit is 400% (molar basis), and even more preferred is 300% (molar basis).
上記重合開始剤の分解剤としては、使用する重合開始剤を分解できる化合物であればよく、例えば、亜硫酸塩、重亜硫酸塩、臭素酸塩、ジイミン、ジイミン塩、シュウ酸、シュウ酸塩、銅塩、及び鉄塩からなる群より選択される少なくとも1種が好ましい。亜硫酸塩としては、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸アンモニウムが挙げられる。銅塩としては、硫酸銅(II)、鉄塩としては硫酸鉄(II)が挙げられる。
上記分解剤の添加量は、標準比重を適度に小さくする観点から、開始剤濃度の3~500%(モル基準)に相当する量が好ましい。より好ましい下限は10%(モル基準)であり、更に好ましくは15%(モル基準)である。より好ましい上限は400%(モル基準)であり、更に好ましくは300%(モル基準)である。
The decomposer for the polymerization initiator may be any compound capable of decomposing the polymerization initiator used, and is preferably at least one selected from the group consisting of sulfites, bisulfites, bromates, diimines, diimine salts, oxalic acid, oxalates, copper salts, and iron salts. Examples of the sulfites include sodium sulfite and ammonium sulfite. Examples of the copper salts include copper(II) sulfate, and examples of the iron salts include iron(II) sulfate.
The amount of the decomposition agent added is preferably an amount equivalent to 3 to 500% (molar basis) of the initiator concentration from the viewpoint of appropriately reducing the standard specific gravity. A more preferred lower limit is 10% (molar basis), and even more preferred is 15% (molar basis). A more preferred upper limit is 400% (molar basis), and even more preferred is 300% (molar basis).
上記乳化重合は、重合中に生じる凝固物の量を減少させるために水性媒体に対して5~500ppmのジカルボン酸の存在下に行ってもよく、10~200ppmのジカルボン酸の存在下に行うことが好ましい。上記ジカルボン酸が水性媒体に対して少な過ぎると、充分な効果が得られないおそれがあり、多過ぎると、連鎖移動反応が起こり、得られるポリマーが低分子量のものとなるおそれがある。上記ジカルボン酸は、150ppm以下であることがより好ましい。上記ジカルボン酸は、重合反応の開始前に添加してもよいし、重合途中に添加してもよい。 The emulsion polymerization may be carried out in the presence of 5 to 500 ppm of dicarboxylic acid relative to the aqueous medium in order to reduce the amount of coagulation produced during polymerization, and is preferably carried out in the presence of 10 to 200 ppm of dicarboxylic acid. If the amount of dicarboxylic acid relative to the aqueous medium is too small, sufficient effects may not be obtained, and if the amount is too large, a chain transfer reaction may occur, resulting in a low molecular weight polymer. It is more preferable that the amount of dicarboxylic acid is 150 ppm or less. The dicarboxylic acid may be added before the start of the polymerization reaction or during the polymerization.
上記ジカルボン酸としては、例えば、一般式:HOOCRCOOH(式中、Rは炭素数1~5のアルキレン基を表す。)で表されるものが好ましく、コハク酸、マロン酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸がより好ましく、コハク酸が更に好ましい。 As the dicarboxylic acid, for example, those represented by the general formula: HOOCRCOOH (wherein R represents an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms) are preferred, with succinic acid, malonic acid, glutaric acid, adipic acid, and pimelic acid being more preferred, and succinic acid being even more preferred.
上記乳化重合において、重合温度、重合圧力は、使用するモノマーの種類、目的とするPTFEの分子量、反応速度によって適宜決定される。通常、重合温度は、5~150℃であり、10℃以上が好ましく、30℃以上がより好ましく、50℃以上が更に好ましい。また、120℃以下がより好ましく、100℃以下が更に好ましい。
重合圧力は、0.05~10MPaGである。重合圧力は、0.3MPaG以上がより好ましく、0.5MPaG以上が更に好ましい。また、5.0MPaG以下がより好ましく、3.0MPaG以下が更に好ましい。
In the above emulsion polymerization, polymerization temperature and polymerization pressure are appropriately determined according to the type of monomer used, the molecular weight of the PTFE to be targeted, and reaction rate.Usually, polymerization temperature is 5 to 150°C, preferably 10°C or higher, more preferably 30°C or higher, and even more preferably 50°C or higher.Moreover, it is more preferably 120°C or lower, and even more preferably 100°C or lower.
The polymerization pressure is 0.05 to 10 MPaG. The polymerization pressure is more preferably 0.3 MPaG or more, and even more preferably 0.5 MPaG or more. The polymerization pressure is more preferably 5.0 MPaG or less, and even more preferably 3.0 MPaG or less.
変性モノマーとしてVDFを用いる場合、上記乳化重合においては、上述した各物性が容易に得られる点で、重合開始時(開始剤添加時)の反応器内のガス中のVDF濃度を0.001モル%以上とすることが好ましく、0.01モル%以上とすることがより好ましい。上記濃度は、また、15モル%以下であってよく、6.0モル%以下とすることが好ましく、5.0モル%以下とすることが更に好ましく、3.0モル%以下とすることが更により好ましく、1.0モル%以下とすることが特に好ましい。上記VDF濃度は、その後、重合反応の終了まで維持してもよいし、途中で脱圧を実施しても構わない。VDFは重合開始前に一括で仕込むのが好ましいが、一部を重合開始後に連続的又は断続的に添加してもよい。 When VDF is used as the modified monomer, in the emulsion polymerization, the VDF concentration in the gas in the reactor at the start of polymerization (when the initiator is added) is preferably 0.001 mol% or more, more preferably 0.01 mol% or more, in order to easily obtain the above-mentioned physical properties. The above concentration may also be 15 mol% or less, preferably 6.0 mol% or less, more preferably 5.0 mol% or less, even more preferably 3.0 mol% or less, and particularly preferably 1.0 mol% or less. The above VDF concentration may be maintained until the end of the polymerization reaction, or depressurization may be performed during the reaction. It is preferable to charge VDF all at once before the start of polymerization, but a portion of it may be added continuously or intermittently after the start of polymerization.
変性モノマーとしてVDFを用いる場合、上記乳化重合においては、VDFを重合容器に投入した後、重合が終了するまで、脱圧を行わないことが好ましい。これにより、重合の最終までVDFを系中に残すことでき、得られるPTFEを用いた合剤シートの強度を一層高くすることができる。 When VDF is used as the modified monomer, it is preferable not to release the pressure in the emulsion polymerization after VDF is added to the polymerization vessel until the polymerization is completed. This allows VDF to remain in the system until the end of the polymerization, and the strength of the resulting composite sheet using PTFE can be further increased.
変性モノマーとしてHFPを用いる場合、上記乳化重合においては、上述した各物性が容易に得られる点で、重合開始時(開始剤添加時)の反応器内のガス中HFP濃度を0.01~3.0モル%とすることが好ましい。更に、重合反応に消費される全TFEの40質量%が重合される時点での反応器内のガス中HFP濃度が0モル%より大きく0.2モル%以下であることが好ましい。上記HFP濃度は、その後、重合反応の終了まで維持することが好ましい。HFPは重合開始前に一括で仕込んでもよく、一部を重合開始前に仕込み、重合開始後に連続的又は断続的に添加してもよい。HFPが重合反応の最後まで残るようにすることで、得られるPTFEを用いた合剤シートの強度が高いにも関わらず、押出圧力が低下する。 When HFP is used as the modified monomer, in the emulsion polymerization, the HFP concentration in the gas in the reactor at the start of polymerization (when the initiator is added) is preferably 0.01 to 3.0 mol % in order to easily obtain the above-mentioned physical properties. Furthermore, it is preferable that the HFP concentration in the gas in the reactor at the time when 40 mass % of the total TFE consumed in the polymerization reaction is polymerized is greater than 0 mol % and 0.2 mol % or less. It is preferable to maintain the above HFP concentration until the end of the polymerization reaction. HFP may be charged all at once before the start of polymerization, or a portion may be charged before the start of polymerization and added continuously or intermittently after the start of polymerization. By allowing HFP to remain until the end of the polymerization reaction, the extrusion pressure is reduced despite the high strength of the resulting composite sheet using PTFE.
変性モノマーとしてHFPを用いる場合、上記乳化重合においては、得られるPTFEを用いた合剤シートの強度が一層向上する点で、重合反応に消費される全TFEの5~40質量%が重合される前に脱圧し、その後TFEのみにより再昇圧することが好ましい。
上記脱圧は、反応器内の圧力が0.2MPaG以下となるように行うことが好ましく、0.1MPaG以下となるように行うことがより好ましく、0.05MPaG以下となるように行うことが更に好ましい。また、0.0MPaG以上となるように行うことが好ましい。
また、上記脱圧、再昇圧は複数回行ってもよい。脱圧は真空ポンプを用いて減圧下まで行ってもよい。
When HFP is used as the modified monomer, in the above emulsion polymerization, it is preferable to release the pressure before polymerization of 5 to 40 mass% of the total TFE consumed in the polymerization reaction, and then re-pressurize the mixture using only TFE, in order to further improve the strength of the resulting composite sheet using PTFE.
The depressurization is preferably carried out so that the pressure inside the reactor is 0.2 MPaG or less, more preferably 0.1 MPaG or less, and even more preferably 0.05 MPaG or less. Also, it is preferably carried out so that the pressure inside the reactor is 0.0 MPaG or more.
The above pressure reduction and re-increase may be carried out several times. The pressure reduction may be carried out until the pressure is reduced using a vacuum pump.
変性モノマーとしてCTFEを用いる場合、上記乳化重合においては、上述した各物性が容易に得られる点で、重合開始時(開始剤添加時)の反応器内のガス中のCTFE濃度を0.001モル%以上とすることが好ましく、0.01モル%以上とすることがより好ましい。上記濃度は、また、3.0モル%以下とすることが好ましく、1.0モル%以下とすることがより好ましい。上記CTFE濃度は、その後、重合反応の終了まで維持してもよいし、途中で脱圧を実施しても構わない。CTFEは重合開始前に一括で仕込むのが好ましいが、一部を重合開始後に連続的又は断続的に添加してもよい。 When CTFE is used as the modified monomer, in the emulsion polymerization, the CTFE concentration in the gas in the reactor at the start of polymerization (when the initiator is added) is preferably 0.001 mol% or more, more preferably 0.01 mol% or more, in order to easily obtain the above-mentioned physical properties. The above concentration is also preferably 3.0 mol% or less, more preferably 1.0 mol% or less. The above CTFE concentration may be maintained until the end of the polymerization reaction, or depressurization may be performed midway. CTFE is preferably charged all at once before the start of polymerization, but a portion may be added continuously or intermittently after the start of polymerization.
変性モノマーとしてCTFEを用いる場合、上記乳化重合においては、CTFEを重合容器に投入した後、重合が終了するまで、脱圧を行わないことが好ましい。これにより、重合の最終までCTFEを系中に残すことでき、得られるPTFEを用いた合剤シートの強度を一層高くすることができる。 When CTFE is used as the modified monomer, it is preferable not to release the pressure in the emulsion polymerization after the CTFE is charged into the polymerization vessel until the polymerization is completed. This allows the CTFE to remain in the system until the end of the polymerization, and the strength of the resulting composite sheet using PTFE can be further increased.
工程(A)における混合は、公知の方法により行うことができる。 The mixing in step (A) can be carried out by a known method.
工程(B)における凝析は、公知の方法により行うことができる。 The coagulation in step (B) can be carried out by a known method.
工程(C)において、上記乾燥は、通常、上記湿潤粉末をあまり流動させない状態、好ましくは静置の状態を保ちながら、真空、高周波、熱風等の手段を用いて行う。粉末同士の、特に高温での摩擦は、一般にファインパウダー型のPTFEに好ましくない影響を与える。これは、この種のPTFEからなる粒子が小さな剪断力によっても簡単にフィブリル化して、元の安定な粒子構造の状態を失う性質を持っているからである。 In step (C), the drying is usually carried out by using a vacuum, high frequency, hot air, or other means while keeping the wet powder in a state where it is not very fluid, preferably in a stationary state. Friction between powders, especially at high temperatures, generally has an undesirable effect on fine powder-type PTFE. This is because particles made of this type of PTFE have the property of easily fibrillating even with a small shear force, losing the original stable particle structure.
工程(C)においては、工程(B)で得られた湿潤粉末を底面及び/又は側面に通気性のある容器に配置し、130~300℃の温度で2時間以上の時間熱処理することが好ましい。このように極めて限定された条件下で熱処理することにより、上記分子量1000以下の含フッ素化合物を水とともに効率よく除去することができ、当該含フッ素化合物及び水分の含有量を上述の範囲内とすることができる。 In step (C), it is preferable to place the wet powder obtained in step (B) in a container with air permeability at the bottom and/or sides, and heat treat it at a temperature of 130 to 300°C for 2 hours or more. By carrying out heat treatment under such extremely limited conditions, the fluorine-containing compound having a molecular weight of 1000 or less can be efficiently removed together with water, and the content of the fluorine-containing compound and water can be kept within the above-mentioned range.
工程(C)における熱処理の温度は、水分及び含フッ素化合物を一層効率よく除去できる点で、140℃以上であることが好ましく、150℃以上であることがより好ましく、160℃以上であることが更に好ましく、180℃以上であることが更により好ましく、200℃以上であることが更に好ましく、220℃以上であることが特に好ましく、また、280℃以下であることが好ましく、250℃以下であることがより好ましい。 The temperature of the heat treatment in step (C) is preferably 140°C or higher, more preferably 150°C or higher, even more preferably 160°C or higher, even more preferably 180°C or higher, even more preferably 200°C or higher, particularly preferably 220°C or higher, and is preferably 280°C or lower, more preferably 250°C or lower, in order to more efficiently remove moisture and fluorine-containing compounds.
工程(C)における熱処理の時間は、水分及び含フッ素化合物を一層効率よく除去できる点で、5時間以上であることが好ましく、10時間以上であることがより好ましく、15時間以上であることが更に好ましい。上限は特に限定されないが、例えば、100時間であることが好ましく、50時間であることがより好ましく、30時間であることが更に好ましい。 The time for the heat treatment in step (C) is preferably 5 hours or more, more preferably 10 hours or more, and even more preferably 15 hours or more, in order to more efficiently remove moisture and fluorine-containing compounds. There is no particular upper limit, but for example, it is preferably 100 hours, more preferably 50 hours, and even more preferably 30 hours.
工程(C)における風速は、水分及び含フッ素化合物を一層効率よく除去できる点で、0.01m/s以上であることが好ましく、0.03m/s以上であることがより好ましく、0.05m/s以上であることが更に好ましく、0.1m/s以上であることが更により好ましい。また、粉末の飛び散りを抑制する観点で、50m/s以下が好ましく、30m/s以下がより好ましく、10m/s以下が更に好ましい。 The wind speed in step (C) is preferably 0.01 m/s or more, more preferably 0.03 m/s or more, even more preferably 0.05 m/s or more, and even more preferably 0.1 m/s or more, from the viewpoint of more efficiently removing moisture and fluorine-containing compounds. Also, from the viewpoint of suppressing scattering of powder, it is preferably 50 m/s or less, more preferably 30 m/s or less, and even more preferably 10 m/s or less.
工程(C)における熱処理は、電気炉又はスチーム炉を用いて行うことができる。例えば、並行流箱型電気炉、通気式箱型電気炉、通気式コンベア式電気炉、バンド電気炉、輻射式コンベア式電気炉、流動層電気炉、真空電気炉、攪拌式電気炉、気流式電気炉、熱風循環式電気炉等の電気炉、又は、上記に対応するスチーム炉(上記各電気炉の装置名における電気炉をスチーム炉に読み替えた装置)を用いて行うことができる。水分及び含フッ素化合物を一層効率よく除去できる点で、並行流箱型電気炉、通気式箱型電気炉、通気式コンベア式電気炉、バンド電気炉、流動層電気炉、熱風循環式電気炉、上記に対応するスチーム炉(上記各電気炉の装置名における電気炉をスチーム炉に読み替えた装置)が好ましい。 The heat treatment in step (C) can be carried out using an electric furnace or a steam furnace. For example, it can be carried out using electric furnaces such as a parallel flow box type electric furnace, a ventilated box type electric furnace, a ventilated conveyor type electric furnace, a band electric furnace, a radiant conveyor type electric furnace, a fluidized bed electric furnace, a vacuum electric furnace, an agitator type electric furnace, an airflow type electric furnace, or a hot air circulation type electric furnace, or a steam furnace corresponding to the above (a device obtained by replacing the electric furnace in the device name of each electric furnace with a steam furnace). In terms of being able to remove moisture and fluorine-containing compounds more efficiently, a parallel flow box type electric furnace, a ventilated box type electric furnace, a ventilated conveyor type electric furnace, a band electric furnace, a fluidized bed electric furnace, a hot air circulation type electric furnace, or a steam furnace corresponding to the above (a device obtained by replacing the electric furnace in the device name of each electric furnace with a steam furnace) is preferred.
工程(C)における熱処理は、水分及び含フッ素化合物を一層効率よく除去できる点で、上記湿潤粉末を底面及び/又は側面に通気性のある容器に配置して行うことが好ましい。上記底面及び/又は側面に通気性のある容器は、上記熱処理温度に耐え得るものであればよいが、ステンレス等の金属製であることが好ましい。
上記底面及び/又は側面に通気性のある容器としては、底面及び/又は側面に通気性を有するトレー(バット)が好ましく、底面及び/又は側面がメッシュで作製されたトレー(メッシュトレー)が更に好ましい。
上記メッシュは、織網とパンチングメタルのいずれかであることが好ましい。
上記メッシュの目開きは、2000μm以下(ASTM規格の10メッシュ以上)が好ましく、595μm以下(30メッシュ以上)がより好ましく、297μm以下(50メッシュ以上)が更に好ましく、177μm以下(80メッシュ以上)が更により好ましく、149μm以下(100メッシュ以上)が殊更に好ましく、74μm以下(200メッシュ以上)が特に好ましい。また、25μm以上(500メッシュ以下)が好ましい。
上記メッシュが織網である場合の織り方としては、例えば、平織、綾織、平畳織、綾畳織が挙げられる。
上記メッシュがパンチングメタルである場合の開孔率は、10%以上が好ましく、20%以上がより好ましく、30%以上が更に好ましい。また、95%以下が好ましい。
The heat treatment in step (C) is preferably carried out by placing the wet powder in a container having air permeability at its bottom and/or sides, in order to more efficiently remove moisture and the fluorine-containing compound. The container having air permeability at its bottom and/or sides may be any container that can withstand the heat treatment temperature, and is preferably made of a metal such as stainless steel.
As the container having breathability on the bottom and/or sides, a tray (bat) having breathability on the bottom and/or sides is preferable, and a tray whose bottom and/or sides are made of mesh (mesh tray) is more preferable.
The mesh is preferably either a woven mesh or a punched metal.
The mesh size is preferably 2000 μm or less (ASTM standard 10 mesh or more), more preferably 595 μm or less (30 mesh or more), even more preferably 297 μm or less (50 mesh or more), even more preferably 177 μm or less (80 mesh or more), particularly preferably 149 μm or less (100 mesh or more), and particularly preferably 74 μm or less (200 mesh or more). Also, 25 μm or more (500 mesh or less) is preferable.
When the mesh is a woven net, the weaving method may be, for example, plain weave, twill weave, plain tatami weave, or twill tatami weave.
When the mesh is a punched metal, the opening ratio is preferably 10% or more, more preferably 20% or more, and even more preferably 30% or more, and is preferably 95% or less.
工程(C)において、上記湿潤粉末の配置量は、水分及び含フッ素化合物を一層効率よく除去できる点で、10g/cm2以下であることが好ましく、8g/cm2以下であることがより好ましく、5g/cm2以下であることが更に好ましく、3g/cm2以下であることが特に好ましく、また、0.01g/cm2以上であることが好ましく、0.05g/cm2以上であることがより好ましく、0.1g/cm2以上であることが更に好ましい。 In step (C), the amount of the moist powder disposed is, from the viewpoint of more efficiently removing moisture and fluorine-containing compounds, preferably 10 g/ cm2 or less, more preferably 8 g/ cm2 or less, even more preferably 5 g/ cm2 or less, particularly preferably 3 g/ cm2 or less, and is preferably 0.01 g/ cm2 or more, more preferably 0.05 g/ cm2 or more, and even more preferably 0.1 g/ cm2 or more.
工程(C)において熱処理する湿潤粉末の水分含有量は、水分及び含フッ素化合物を一層効率よく除去できる点で、上記湿潤粉末に対し10質量%以上であることが好ましく、20質量%以上であることがより好ましく、30質量%以上であることが更に好ましく、また、150質量%以下であることが好ましく、100質量%以下であることがより好ましい。 The moisture content of the moist powder to be heat-treated in step (C) is preferably 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, and even more preferably 30% by mass or more, relative to the moist powder, in order to more efficiently remove moisture and fluorine-containing compounds, and is preferably 150% by mass or less, and more preferably 100% by mass or less.
本開示のPTFE組成物は、電池用バインダーに使用される。上記電池用バインダーにおいて、本開示のPTFE組成物を単独で使用してもよく、他の材料(例えば、PTFE以外のポリマー)と混合して使用してもよいが、本開示のPTFE組成物を実質的に単独で使用することが好ましく、単独で使用することがより好ましい。なお、本開示のPTFE組成物を実質的に単独で使用するとは、電池用バインダー中のPTFE組成物の量が後述する範囲内となるように使用することを意味する。 The PTFE composition of the present disclosure is used in a battery binder. In the battery binder, the PTFE composition of the present disclosure may be used alone or in a mixture with other materials (e.g., polymers other than PTFE). However, it is preferable to use the PTFE composition of the present disclosure substantially alone, and it is more preferable to use it alone. Note that using the PTFE composition of the present disclosure substantially alone means that the amount of the PTFE composition in the battery binder is used within the range described below.
本開示は、実質的にPTFE組成物のみからなる電池用バインダーであって、上記PTFE組成物は、示差走査熱量分析において、324℃以上333℃未満の領域(A)と、333℃以上350℃以下の領域(B)とに吸熱ピークを有する電池用バインダー(以下、本開示のバインダー(1)ともいう。)も提供する。 The present disclosure also provides a battery binder consisting essentially of a PTFE composition, the PTFE composition having endothermic peaks in a region (A) of 324°C or more and less than 333°C and a region (B) of 333°C or more and 350°C or less in differential scanning calorimetry (hereinafter also referred to as binder (1) of the present disclosure).
本開示は、実質的にPTFE組成物のみからなる電池用バインダーであって、上記PTFE組成物は、実質的に、溶融流動性を示すPTFE(A)と、溶融流動性を示さないPTFE(B)とのみからなる電池用バインダー(以下、本開示のバインダー(2)ともいう。)も提供する。 The present disclosure also provides a battery binder consisting essentially of a PTFE composition, the PTFE composition consisting essentially of PTFE (A) that exhibits melt flowability and PTFE (B) that does not exhibit melt flowability (hereinafter also referred to as binder (2) of the present disclosure).
本明細書では、特に断りのない限り、本開示のバインダー(1)及び(2)をまとめて「本開示のバインダー」というものとする。 In this specification, unless otherwise specified, binders (1) and (2) of the present disclosure are collectively referred to as "binders of the present disclosure."
本開示のバインダーは、特定のPTFE組成物を含むことにより、電極活物質、固体電解質等の電池の粉体成分と長時間混練しても凝集物が発生しにくく、上記粉体成分と均一に混合することができる。また、強度及び柔軟性に優れる合剤シートを得ることもできる。
本開示のバインダーは、また、水や有機溶剤といった分散媒を多量に使用する必要がなく、組み合わせる電極活物質や固体電解質を広く選択することができ、生産工程上有利である。また、分散媒の使用による工程及びコストを削減することができる。
更に、本開示のバインダーは、活物質や電解質との結着力に優れるので、使用量を削減することができる。
The binder of the present disclosure contains a specific PTFE composition, so that even if it is kneaded for a long time with powder components of a battery such as an electrode active material and a solid electrolyte, agglomerates are unlikely to occur, and it can be mixed uniformly with the powder components. In addition, it is possible to obtain a mixture sheet having excellent strength and flexibility.
The binder of the present disclosure is also advantageous in terms of production process because it does not require the use of a large amount of a dispersion medium such as water or an organic solvent, and a wide range of electrode active materials and solid electrolytes can be selected for combination with the binder, and the process and cost involved in using a dispersion medium can be reduced.
Furthermore, since the binder of the present disclosure has excellent binding strength with the active material and the electrolyte, the amount of the binder used can be reduced.
本開示のバインダー(1)におけるPTFE組成物としては、上述した本開示のPTFE組成物(1)と同様のものを使用することができ、好適な態様も同様である。 The PTFE composition in the binder (1) of the present disclosure can be the same as the PTFE composition (1) of the present disclosure described above, and the preferred embodiments are also the same.
本開示のバインダー(2)におけるPTFE組成物としては、上述した本開示のPTFE組成物(2)と同様のものを使用することができ、好適な態様も同様である。 The PTFE composition in the binder (2) of the present disclosure can be the same as the PTFE composition (2) of the present disclosure described above, and the preferred embodiments are also the same.
本開示のバインダーは、実質的に上記PTFE組成物のみからなる。これにより、上記PTFE組成物による効果を顕著に発揮させることができる。実質的に上記PTFE組成物のみからなるとは、上記PTFE組成物の含有量が、上記バインダーに対し、95.0質量%以上であることを意味する。
上記PTFE組成物の含有量は、上記バインダーに対し、98.0質量%以上であることが好ましく、99.0質量%以上であることがより好ましく、99.5質量%以上であることが更に好ましく、99.9質量%以上であることが特に好ましく、99.95質量%以上であることが最も好ましい。
本開示のバインダーが上記PTFE組成物のみからなることも好ましい。
The binder of the present disclosure is substantially composed of the PTFE composition. This allows the effect of the PTFE composition to be significantly exhibited. "Substantially composed of the PTFE composition" means that the content of the PTFE composition is 95.0% by mass or more relative to the binder.
The content of the PTFE composition relative to the binder is preferably 98.0% by mass or more, more preferably 99.0% by mass or more, even more preferably 99.5% by mass or more, particularly preferably 99.9% by mass or more, and most preferably 99.95% by mass or more.
It is also preferred that the binder of the present disclosure consists solely of the PTFE composition.
本開示のバインダーは、有機溶剤を実質的に含まないことが好ましい。これにより、有機溶剤の使用による工程及びコストを削減することができる。有機溶剤を実質的に含まないとは、上記バインダーに対する有機溶剤含有量が5質量%以下であることを意味する。
上記有機溶剤含有量は、3質量%以下であることが好ましく、1質量%以下であることがより好ましく、0.1質量%以下であることが更に好ましく、0.01質量%以下であることが更により好ましく、0.001質量%以下であることが特に好ましい。
The binder of the present disclosure is preferably substantially free of organic solvent. This can reduce the steps and costs associated with the use of organic solvent. "Substantially free of organic solvent" means that the organic solvent content of the binder is 5% by mass or less.
The organic solvent content is preferably 3% by mass or less, more preferably 1% by mass or less, even more preferably 0.1% by mass or less, even more preferably 0.01% by mass or less, and particularly preferably 0.001% by mass or less.
本開示のバインダーの形態は、粉末であることが好ましい。 The binder of the present disclosure is preferably in the form of a powder.
本開示のバインダーは電池に用いられるものであり、リチウムイオン電池等の二次電池用バインダーとして好適に使用することができる。
本開示のバインダーは、電池部材を作製するために用いられるものであってよい。
本開示のバインダーは、電極用バインダーとして特に好適に使用することができる。
本開示のバインダーは、また、固体二次電池の固体電解質層におけるバインダーとしても好適に使用することができる。
The binder of the present disclosure is used in batteries, and can be suitably used as a binder for secondary batteries such as lithium ion batteries.
The binders of the present disclosure may be used to fabricate battery components.
The binder of the present disclosure can be particularly suitably used as a binder for electrodes.
The binder of the present disclosure can also be suitably used as a binder in the solid electrolyte layer of a solid secondary battery.
本開示は、上述した本開示のPTFE組成物又は本開示のバインダーと、電極活物質とを含む電極合剤も提供する。本開示の電極合剤を使用すると、電池セル内部のガス発生及び電池特性の劣化(例えば、高温保存時の容量の低下)を抑制することが可能な電極が得られる。また、電池の粉体成分が均一に分散し、強度及び柔軟性に優れる合剤シートが得られる。また、バインダーの量が少なくても、電極活物質を保持することができるため、活物質や導電助剤等の電池特性を向上させる材料をより多く加えることができる。 The present disclosure also provides an electrode mixture containing the above-mentioned PTFE composition of the present disclosure or the binder of the present disclosure and an electrode active material. By using the electrode mixture of the present disclosure, an electrode can be obtained that can suppress gas generation inside a battery cell and deterioration of battery characteristics (e.g., decrease in capacity during high-temperature storage). In addition, a mixture sheet in which the powder components of the battery are uniformly dispersed and which has excellent strength and flexibility can be obtained. In addition, even with a small amount of binder, the electrode active material can be retained, so that more materials that improve battery characteristics, such as active materials and conductive assistants, can be added.
上記電極活物質としては、正極活物質及び負極活物質が挙げられる。 The above-mentioned electrode active materials include positive electrode active materials and negative electrode active materials.
正極活物質としては、電気化学的にアルカリ金属イオンを吸蔵・放出可能なものであれば特に制限されないが、例えば、アルカリ金属と少なくとも1種の遷移金属を含有する物質が好ましい。具体例としては、アルカリ金属含有遷移金属複合酸化物、アルカリ金属含有遷移金属リン酸化合物等が挙げられる。なかでも、正極活物質としては、特に、高電圧を産み出すアルカリ金属含有遷移金属複合酸化物が好ましい。上記アルカリ金属イオンとしては、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン等が挙げられる。好ましい態様において、アルカリ金属イオンは、リチウムイオンであり得る。即ち、この態様において、アルカリ金属イオン二次電池は、リチウムイオン二次電池である。 The positive electrode active material is not particularly limited as long as it can electrochemically absorb and release alkali metal ions, but for example, a material containing an alkali metal and at least one transition metal is preferred. Specific examples include alkali metal-containing transition metal complex oxides and alkali metal-containing transition metal phosphate compounds. In particular, alkali metal-containing transition metal complex oxides that generate high voltage are preferred as the positive electrode active material. Examples of the alkali metal ions include lithium ions, sodium ions, potassium ions, and the like. In a preferred embodiment, the alkali metal ions may be lithium ions. That is, in this embodiment, the alkali metal ion secondary battery is a lithium ion secondary battery.
上記アルカリ金属含有遷移金属複合酸化物としては、例えば、
式:MaMn2-bM1
bO4
(式中、Mは、Li、Na及びKからなる群より選択される少なくとも1種の金属であり;0.9≦a;0≦b≦1.5;M1はFe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Sn、Cr、V、Ti、Mg、Ca、Sr、B、Ga、In、Si及びGeからなる群より選択される少なくとも1種の金属)で表されるリチウム・マンガンスピネル複合酸化物、
式:MNi1-cM2
cO2
(式中、Mは、Li、Na及びKからなる群より選択される少なくとも1種の金属であり;0≦c≦0.5;M2はFe、Co、Mn、Cu、Zn、Al、Sn、Cr、V、Ti、Mg、Ca、Sr、B、Ga、In、Si及びGeからなる群より選択される少なくとも1種の金属)で表されるリチウム・ニッケル複合酸化物、又は、
式:MCo1-dM3
dO2
(式中、Mは、Li、Na及びKからなる群より選択される少なくとも1種の金属であり;0≦d≦0.5;M3はFe、Ni、Mn、Cu、Zn、Al、Sn、Cr、V、Ti、Mg、Ca、Sr、B、Ga、In、Si及びGeからなる群より選択される少なくとも1種の金属)で表されるリチウム・コバルト複合酸化物が挙げられる。上記において、Mは、好ましくは、Li、Na及びKからなる群より選択される1種の金属であり、より好ましくはLi又はNaであり、更に好ましくはLiである。
Examples of the alkali metal-containing transition metal composite oxide include:
Formula: M a Mn 2-b M 1 b O 4
(wherein M is at least one metal selected from the group consisting of Li, Na, and K; 0.9≦a; 0≦b≦1.5; M1 is at least one metal selected from the group consisting of Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Sn, Cr, V, Ti, Mg, Ca, Sr, B, Ga, In, Si, and Ge),
Formula: MNi 1-c M 2 c O 2
(wherein M is at least one metal selected from the group consisting of Li, Na, and K; 0≦c≦0.5; M2 is at least one metal selected from the group consisting of Fe, Co, Mn, Cu, Zn, Al, Sn, Cr, V, Ti, Mg, Ca, Sr, B, Ga, In, Si, and Ge), or
Formula: MCo 1-d M 3 d O 2
(wherein M is at least one metal selected from the group consisting of Li, Na, and K; 0≦d≦0.5; M3 is at least one metal selected from the group consisting of Fe, Ni, Mn, Cu, Zn, Al, Sn, Cr, V, Ti, Mg, Ca, Sr, B, Ga, In, Si, and Ge). In the above, M is preferably at least one metal selected from the group consisting of Li, Na, and K, more preferably Li or Na, and even more preferably Li.
なかでも、エネルギー密度が高く、高出力な二次電池を提供できる点から、MCoO2、MMnO2、MNiO2、MMn2O4、MNi0.8Co0.15Al0.05O2、又はMNi1/3Co1/3Mn1/3O2等が好ましく、下記一般式(3)で表される化合物であることが好ましい。
MNihCoiMnjM5
kO2 (3)
(式中、Mは、Li、Na及びKからなる群より選択される少なくとも1種の金属であり、M5はFe、Cu、Zn、Al、Sn、Cr、V、Ti、Mg、Ca、Sr、B、Ga、In、Si及びGeからなる群より選択される少なくとも1種を示し、(h+i+j+k)=1.0、0≦h≦1.0、0≦i≦1.0、0≦j≦1.5、0≦k≦0.2である。)
Among these , from the viewpoint of providing a secondary battery having high energy density and high output, MCoO2 , MMnO2 , MNiO2 , MMn2O4 , MNi0.8Co0.15Al0.05O2 , MNi1 / 3Co1/3Mn1 / 3O2 , etc. are preferred, and a compound represented by the following general formula (3) is preferable.
MNi h Co i Mn j M 5 k O 2 (3)
(In the formula, M is at least one metal selected from the group consisting of Li, Na, and K, M5 is at least one selected from the group consisting of Fe, Cu, Zn, Al, Sn, Cr, V, Ti, Mg, Ca, Sr, B, Ga, In, Si, and Ge, and (h+i+ j +k)=1.0, 0≦h≦1.0, 0≦i≦1.0, 0≦j≦1.5, and 0≦k≦0.2.)
上記アルカリ金属含有遷移金属リン酸化合物としては、例えば、下記一般式(4):
MeM4
f(PO4)g (4)
(式中、Mは、Li、Na及びKからなる群より選択される少なくとも1種の金属であり、M4はV、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni及びCuからなる群より選択される少なくとも1種を示し、0.5≦e≦3、1≦f≦2、1≦g≦3である。)で表される化合物が挙げられる。上記において、Mは、好ましくは、Li、Na及びKからなる群より選択される1種の金属であり、より好ましくはLi又はNaであり、更に好ましくはLiである。
The alkali metal-containing transition metal phosphate compound is, for example, a compound represented by the following general formula (4):
M e M 4 f (PO 4 ) g (4)
(wherein M is at least one metal selected from the group consisting of Li, Na and K, and M4 is at least one selected from the group consisting of V, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni and Cu, and 0.5≦e≦3, 1≦f≦2, 1≦g≦3). In the above, M is preferably at least one metal selected from the group consisting of Li, Na and K, more preferably Li or Na, and even more preferably Li.
上記リチウム含有遷移金属リン酸化合物の遷移金属としては、V、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu等が好ましく、具体例としては、例えば、LiFePO4、Li3Fe2(PO4)3、LiFeP2O7等のリン酸鉄類、LiCoPO4等のリン酸コバルト類、これらのリチウム遷移金属リン酸化合物の主体となる遷移金属原子の一部をAl、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Li、Ni、Cu、Zn、Mg、Ga、Zr、Nb、Si等の他の元素で置換したもの等が挙げられる。上記リチウム含有遷移金属リン酸化合物としては、オリビン型構造を有するものが好ましい。 The transition metal of the lithium-containing transition metal phosphate compound is preferably V, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, etc., and specific examples thereof include iron phosphates such as LiFePO4 , Li3Fe2 ( PO4 ) 3 , and LiFeP2O7 , cobalt phosphates such as LiCoPO4 , and lithium transition metal phosphate compounds in which a part of the transition metal atoms that constitute the main part of the lithium transition metal phosphate compound is replaced with other elements such as Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Li, Ni, Cu, Zn, Mg, Ga, Zr, Nb, and Si. The lithium-containing transition metal phosphate compound is preferably one having an olivine structure.
その他の正極活物質としては、リチウム・ニッケル系複合酸化物が挙げられる。上記リチウム・ニッケル系複合酸化物としては、下記一般式(5):
LiyNi1-xMxO2 (5)
(式中、xは、0.01≦x≦0.7、yは、0.9≦y≦2.0であり、Mは金属原子(但しLi及びNiを除く)を表す)で表される正極活物質が好ましい。
Other examples of the positive electrode active material include lithium-nickel-based composite oxides. The lithium-nickel-based composite oxides are represented by the following general formula (5):
Li y Ni 1-x M x O 2 (5)
(wherein x is 0.01≦x≦0.7, y is 0.9≦y≦2.0, and M is a metal atom (excluding Li and Ni)) is preferred.
その他の正極活物質としては、MFePO4、MNi0.8Co0.2O2、M1.2Fe0.4Mn0.4O2、MNi0.5Mn1.5O2、MV3O6、M2MnO3等も挙げられる。特に、M2MnO3、MNi0.5Mn1.5O2等の正極活物質は、4.4Vを超える電圧や、4.6V以上の電圧で二次電池を作動させた場合であっても、結晶構造が崩壊しない点で好ましい。従って、上記に例示した正極活物質を含む正極材を用いた二次電池等の電気化学デバイスは、高温で保管した場合でも、残存容量が低下しにくく、抵抗増加率も変化しにくい上、高電圧で作動させても電池性能が劣化しないことから、好ましい。 Other examples of the positive electrode active material include MFePO 4 , MNi 0.8 Co 0.2 O 2 , M 1.2 Fe 0.4 Mn 0.4 O 2 , MNi 0.5 Mn 1.5 O 2 , MV 3 O 6 , and M 2 MnO 3 . In particular, positive electrode active materials such as M 2 MnO 3 and MNi 0.5 Mn 1.5 O 2 are preferred in that the crystal structure does not collapse even when the secondary battery is operated at a voltage exceeding 4.4 V or a voltage of 4.6 V or more. Therefore, electrochemical devices such as secondary batteries using positive electrode materials containing the above-mentioned positive electrode active materials are preferred because the remaining capacity is not easily reduced and the resistance increase rate is not easily changed even when stored at high temperatures, and the battery performance is not deteriorated even when operated at high voltages.
その他の正極活物質として、M2MnO3とMM6O2(式中、Mは、Li、Na及びKからなる群より選択される少なくとも1種の金属であり、M6は、Co、Ni、Mn、Fe等の遷移金属)との固溶体材料等も挙げられる。 Other examples of the positive electrode active material include a solid solution material of M2MnO3 and MM6O2 (wherein M is at least one metal selected from the group consisting of Li, Na, and K, and M6 is a transition metal such as Co, Ni, Mn, or Fe).
上記固溶体材料としては、例えば、一般式Mx[Mn(1-y)M7 y]Ozで表わされるアルカリ金属マンガン酸化物である。ここで式中のMは、Li、Na及びKからなる群より選択される少なくとも1種の金属であり、M7は、M及びMn以外の少なくとも一種の金属元素からなり、例えば、Co,Ni,Fe,Ti,Mo,W,Cr,Zr及びSnからなる群より選択される一種又は二種以上の元素を含んでいる。また、式中のx、y、zの値は、1<x<2、0≦y<1、1.5<z<3の範囲である。中でも、Li1.2Mn0.5Co0.14Ni0.14O2のようなLi2MnO3をベースにLiNiO2やLiCoO2を固溶したマンガン含有固溶体材料は、高エネルギー密度を有するアルカリ金属イオン二次電池を提供できる点から好ましい。 An example of the solid solution material is an alkali metal manganese oxide represented by the general formula Mx[Mn (1-y) M7y ] Oz , where M in the formula is at least one metal selected from the group consisting of Li, Na, and K, and M7 is at least one metal element other than M and Mn, and contains, for example, one or more elements selected from the group consisting of Co, Ni, Fe, Ti, Mo, W, Cr, Zr, and Sn. The values of x, y, and z in the formula are in the ranges of 1<x<2, 0≦y<1, and 1.5<z<3. Among these, manganese -containing solid solution materials, such as Li1.2Mn0.5Co0.14Ni0.14O2, which are based on Li2MnO3 and contain LiNiO2 or LiCoO2 as a solid solution , are preferred because they can provide an alkali metal ion secondary battery having a high energy density.
また、正極活物質にリン酸リチウムを含ませると、連続充電特性が向上するので好ましい。リン酸リチウムの使用に制限はないが、前記の正極活物質とリン酸リチウムを混合して用いることが好ましい。使用するリン酸リチウムの量は上記正極活物質とリン酸リチウムの合計に対し、下限が、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.3質量%以上、更に好ましくは0.5質量%以上であり、上限が、好ましくは10質量%以下、より好ましくは8質量%以下、更に好ましくは5質量%以下である。 In addition, it is preferable to include lithium phosphate in the positive electrode active material, since this improves the continuous charging characteristics. There is no restriction on the use of lithium phosphate, but it is preferable to use a mixture of the positive electrode active material and lithium phosphate. The amount of lithium phosphate used is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.3% by mass or more, and even more preferably 0.5% by mass or more, with respect to the total of the positive electrode active material and lithium phosphate, and is preferably 10% by mass or less, more preferably 8% by mass or less, and even more preferably 5% by mass or less.
また、上記正極活物質の表面に、これとは異なる組成の物質が付着したものを用いてもよい。表面付着物質としては酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ホウ素、酸化アンチモン、酸化ビスマス等の酸化物、硫酸リチウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸アルミニウム等の硫酸塩、炭酸リチウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の炭酸塩、炭素等が挙げられる。 In addition, a material having a different composition may be attached to the surface of the positive electrode active material. Examples of surface-attached materials include oxides such as aluminum oxide, silicon oxide, titanium oxide, zirconium oxide, magnesium oxide, calcium oxide, boron oxide, antimony oxide, and bismuth oxide; sulfates such as lithium sulfate, sodium sulfate, potassium sulfate, magnesium sulfate, calcium sulfate, and aluminum sulfate; carbonates such as lithium carbonate, calcium carbonate, and magnesium carbonate; and carbon.
これら表面付着物質は、例えば、溶媒に溶解又は懸濁させて該正極活物質に含浸添加、乾燥する方法、表面付着物質前駆体を溶媒に溶解又は懸濁させて該正極活物質に含浸添加後、加熱等により反応させる方法、正極活物質前駆体に添加して同時に焼成する方法等により該正極活物質表面に付着させることができる。なお、炭素を付着させる場合には、炭素質を、例えば、活性炭等の形で後から機械的に付着させる方法を用いることもできる。 These surface-attaching substances can be attached to the surface of the positive electrode active material by, for example, dissolving or suspending them in a solvent, impregnating and adding them to the positive electrode active material, and drying them; dissolving or suspending a surface-attaching substance precursor in a solvent, impregnating and adding them to the positive electrode active material, and then reacting them by heating or the like; or adding them to a positive electrode active material precursor and simultaneously baking them. When attaching carbon, a method can also be used in which the carbonaceous material is mechanically attached later in the form of, for example, activated carbon.
表面付着物質の量としては、上記正極活物質に対して質量で、下限として好ましくは0.1ppm以上、より好ましくは1ppm以上、更に好ましくは10ppm以上、上限として、好ましくは20%以下、より好ましくは10%以下、更に好ましくは5%以下で用いられる。表面付着物質により、正極活物質表面での電解質の酸化反応を抑制することができ、電池寿命を向上させることができるが、その付着量が少なすぎる場合その効果は十分に発現せず、多すぎる場合には、リチウムイオンの出入りを阻害するため抵抗が増加する場合がある。 The amount of the surface-attached substance is preferably 0.1 ppm or more, more preferably 1 ppm or more, and even more preferably 10 ppm or more, and preferably 20% or less, more preferably 10% or less, and even more preferably 5% or less, by mass relative to the positive electrode active material. The surface-attached substance can suppress the oxidation reaction of the electrolyte on the surface of the positive electrode active material, thereby improving the battery life, but if the amount of attachment is too small, the effect is not fully manifested, and if it is too large, the movement of lithium ions is inhibited, which may increase resistance.
正極活物質の粒子の形状は、従来用いられるような、塊状、多面体状、球状、楕円球状、板状、針状、柱状等が挙げられる。また、一次粒子が凝集して、二次粒子を形成していてもよい。 The shape of the particles of the positive electrode active material may be, as conventionally used, a block, polyhedron, sphere, oval sphere, plate, needle, column, etc. Primary particles may also aggregate to form secondary particles.
正極活物質のタップ密度は、好ましくは0.5g/cm3以上、より好ましくは0.8g/cm3以上、更に好ましくは1.0g/cm3以上である。該正極活物質のタップ密度が上記下限を下回ると正極活物質層形成時に、必要な分散媒量が増加すると共に、導電材やバインダーの必要量が増加し、正極活物質層への正極活物質の充填率が制約され、電池容量が制約される場合がある。タップ密度の高い複合酸化物粉体を用いることにより、高密度の正極活物質層を形成することができる。タップ密度は一般に大きいほど好ましく、特に上限はないが、大きすぎると、正極活物質層内における電解質を媒体としたリチウムイオンの拡散が律速となり、負荷特性が低下しやすくなる場合があるため、上限は、好ましくは4.0g/cm3以下、より好ましくは3.7g/cm3以下、更に好ましくは3.5g/cm3以下である。
上記タップ密度は、正極活物質粉体5~10gを10mlのガラス製メスシリンダーに入れ、ストローク約20mmで200回タップした時の粉体充填密度(タップ密度)g/cm3として求める。
The tap density of the positive electrode active material is preferably 0.5 g/cm 3 or more, more preferably 0.8 g/cm 3 or more, and even more preferably 1.0 g/cm 3 or more. If the tap density of the positive electrode active material is below the lower limit, the amount of dispersion medium required during the formation of the positive electrode active material layer increases, and the amount of conductive material and binder required increases, so that the filling rate of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer is restricted, and the battery capacity may be restricted. By using a complex oxide powder with a high tap density, a high-density positive electrode active material layer can be formed. The tap density is generally preferably as high as possible, and there is no particular upper limit, but if it is too high, the diffusion of lithium ions in the positive electrode active material layer using the electrolyte as a medium becomes rate-limiting, and the load characteristics may be easily deteriorated, so the upper limit is preferably 4.0 g/cm 3 or less, more preferably 3.7 g/cm 3 or less, and even more preferably 3.5 g/cm 3 or less.
The tap density is determined as the powder packing density (tap density) g/cm 3 when 5 to 10 g of the positive electrode active material powder is placed in a 10 ml glass measuring cylinder and tapped 200 times with a stroke of about 20 mm.
正極活物質の粒子のメジアン径d50(一次粒子が凝集して二次粒子を形成している場合には二次粒子径)は好ましくは0.3μm以上、より好ましくは0.5μm以上、更に好ましくは0.8μm以上、最も好ましくは1.0μm以上であり、また、好ましくは30μm以下、より好ましくは27μm以下、更に好ましくは25μm以下、最も好ましくは22μm以下である。上記下限を下回ると、高タップ密度品が得られなくなる場合があり、上限を超えると粒子内のリチウムの拡散に時間がかかるため、電池性能の低下をきたす等の問題を生ずる場合がある。ここで、異なるメジアン径d50をもつ上記正極活物質を2種類以上混合することで、正極作製時の充填性を更に向上させることができる。 The median diameter d50 of the particles of the positive electrode active material (secondary particle diameter when primary particles are aggregated to form secondary particles) is preferably 0.3 μm or more, more preferably 0.5 μm or more, even more preferably 0.8 μm or more, and most preferably 1.0 μm or more, and is preferably 30 μm or less, more preferably 27 μm or less, even more preferably 25 μm or less, and most preferably 22 μm or less. If it is below the lower limit, a high tap density product may not be obtained, and if it exceeds the upper limit, it may take time for lithium to diffuse within the particles, resulting in problems such as a decrease in battery performance. Here, by mixing two or more of the above positive electrode active materials having different median diameters d50, the filling property during positive electrode production can be further improved.
上記メジアン径d50は、公知のレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置によって測定される。粒度分布計としてHORIBA社製LA-920を用いる場合、測定の際に用いる分散媒として、0.1質量%ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を用い、5分間の超音波分散後に測定屈折率1.24を設定して測定される。 The median diameter d50 is measured by a known laser diffraction/scattering particle size distribution measuring device. When using the HORIBA LA-920 as the particle size distribution measuring device, a 0.1% by mass aqueous solution of sodium hexametaphosphate is used as the dispersion medium during the measurement, and the measurement is performed after ultrasonic dispersion for 5 minutes with a measurement refractive index set to 1.24.
一次粒子が凝集して二次粒子を形成している場合には、上記正極活物質の平均一次粒子径としては、好ましくは0.05μm以上、より好ましくは0.1μm以上、更に好ましくは0.2μm以上であり、上限は、好ましくは5μm以下、より好ましくは4μm以下、更に好ましくは3μm以下、最も好ましくは2μm以下である。上記上限を超えると球状の二次粒子を形成し難く、粉体充填性に悪影響を及ぼしたり、比表面積が大きく低下したりするために、出力特性等の電池性能が低下する可能性が高くなる場合がある。逆に、上記下限を下回ると、通常、結晶が未発達であるために充放電の可逆性が劣る等の問題を生ずる場合がある。
上記平均一次粒子径は、走査電子顕微鏡(SEM)を用いた観察により測定される。具体的には、10000倍の倍率の写真で、水平方向の直線に対する一次粒子の左右の境界線による切片の最長の値を、任意の50個の一次粒子について求め、平均値をとることにより求められる。
In the case where the primary particles are aggregated to form secondary particles, the average primary particle diameter of the positive electrode active material is preferably 0.05 μm or more, more preferably 0.1 μm or more, and even more preferably 0.2 μm or more, and the upper limit is preferably 5 μm or less, more preferably 4 μm or less, even more preferably 3 μm or less, and most preferably 2 μm or less. If the upper limit is exceeded, it is difficult to form spherical secondary particles, which may adversely affect the powder packing property or greatly reduce the specific surface area, and therefore the battery performance such as output characteristics may be likely to decrease. Conversely, if the lower limit is exceeded, problems such as poor reversibility of charge and discharge may occur due to underdeveloped crystals.
The average primary particle diameter is measured by observation using a scanning electron microscope (SEM). Specifically, in a photograph at a magnification of 10,000 times, the longest intercept value of a horizontal line at the left and right boundaries of a primary particle is determined for any 50 primary particles, and the average value is calculated.
正極活物質のBET比表面積は、好ましくは0.1m2/g以上、より好ましくは0.2m2/g以上、更に好ましくは0.3m2/g以上であり、上限は好ましくは50m2/g以下、より好ましくは40m2/g以下、更に好ましくは30m2/g以下である。BET比表面積がこの範囲よりも小さいと電池性能が低下しやすく、大きいとタップ密度が上がりにくくなり、正極活物質層形成時の加工性に問題が発生しやすい場合がある。
上記BET比表面積は、表面積計(例えば、大倉理研社製全自動表面積測定装置)を用い、試料に対して窒素流通下150℃で30分間、予備乾燥を行なった後、大気圧に対する窒素の相対圧の値が0.3となるように正確に調整した窒素ヘリウム混合ガスを用い、ガス流動法による窒素吸着BET1点法によって測定した値で定義される。
The BET specific surface area of the positive electrode active material is preferably 0.1 m2 /g or more, more preferably 0.2 m2 /g or more, and even more preferably 0.3 m2/g or more, and the upper limit is preferably 50 m2/g or less, more preferably 40 m2/g or less, and even more preferably 30 m2 /g or less. If the BET specific surface area is smaller than this range, the battery performance is likely to decrease, and if it is larger, it is difficult to increase the tap density, and problems may easily occur in the processability when forming the positive electrode active material layer.
The BET specific surface area is defined as a value measured by a nitrogen adsorption BET single-point method using a gas flow method, using a surface area meter (e.g., a fully automatic surface area measuring device manufactured by Ohkura Riken Co., Ltd.) after pre-drying a sample at 150° C. for 30 minutes under a nitrogen flow and then using a nitrogen/helium mixed gas accurately adjusted so that the relative pressure of nitrogen to atmospheric pressure is 0.3.
本開示の二次電池が、ハイブリッド自動車用や分散電源用の大型リチウムイオン二次電池として使用される場合、高出力が要求されるため、上記正極活物質の粒子は二次粒子が主体となることが好ましい。上記正極活物質の粒子は、二次粒子の平均粒子径が40μm以下で、かつ、平均一次粒子径が1μm以下の微粒子を、0.5~7.0体積%含むものであることが好ましい。平均一次粒子径が1μm以下の微粒子を含有させることにより、電解質との接触面積が大きくなり、電極合剤と電解質との間でのリチウムイオンの拡散をより速くすることができ、その結果、電池の出力性能を向上させることができる。 When the secondary battery of the present disclosure is used as a large lithium-ion secondary battery for hybrid vehicles or distributed power sources, high output is required, so it is preferable that the particles of the positive electrode active material are mainly secondary particles. It is preferable that the particles of the positive electrode active material have an average secondary particle diameter of 40 μm or less and contain 0.5 to 7.0 volume % of fine particles with an average primary particle diameter of 1 μm or less. By containing fine particles with an average primary particle diameter of 1 μm or less, the contact area with the electrolyte is increased, and lithium ions can be diffused more quickly between the electrode mixture and the electrolyte, resulting in improved output performance of the battery.
正極活物質の製造法としては、無機化合物の製造法として一般的な方法が用いられる。特に球状ないし楕円球状の活物質を作製するには種々の方法が考えられるが、例えば、遷移金属の原料物質を水等の溶媒中に溶解ないし粉砕分散して、攪拌をしながらpHを調節して球状の前駆体を作製回収し、これを必要に応じて乾燥した後、LiOH、Li2CO3、LiNO3等のLi源を加えて高温で焼成して活物質を得る方法等が挙げられる。 The manufacturing method of the positive electrode active material is a general method for manufacturing inorganic compounds.In particular, various methods can be considered for manufacturing spherical or elliptical active materials, for example, the raw material of transition metal is dissolved or crushed and dispersed in a solvent such as water, and the pH is adjusted while stirring to prepare spherical precursors, which are then dried as necessary, and then LiOH, Li2CO3 , LiNO3 , or other Li sources are added and calcined at high temperature to obtain active materials.
正極の製造のために、前記の正極活物質を単独で用いてもよく、異なる組成の2種以上を、任意の組み合わせ又は比率で併用してもよい。この場合の好ましい組み合わせとしては、LiCoO2とLiNi0.33Co0.33Mn0.33O2等の三元系との組み合わせ、LiCoO2とLiMn2O4若しくはこのMnの一部を他の遷移金属等で置換したものとの組み合わせ、あるいは、LiFePO4とLiCoO2若しくはこのCoの一部を他の遷移金属等で置換したものとの組み合わせが挙げられる。 For the manufacture of the positive electrode, the positive electrode active material may be used alone, or two or more different compositions may be used in any combination or ratio. In this case, preferred combinations include a combination of LiCoO2 and a ternary system such as LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2 , a combination of LiCoO2 and LiMn2O4 or a combination of LiFePO4 and LiCoO2 or a combination of LiFePO4 and LiFePO2 or a combination of LiFePO4 and LiFePO2 or a combination of LiFePO4 and LiFePO2.
上記正極活物質の含有量は、電池容量が高い点で、正極合剤の50~99.5質量%が好ましく、80~99質量%がより好ましい。また、正極活物質層中の含有量は、好ましくは80質量%以上、より好ましくは82質量%以上、特に好ましくは84質量%以上である。また上限は、好ましくは99質量%以下、より好ましくは98質量%以下である。正極活物質層中の正極活物質の含有量が低いと電気容量が不十分となる場合がある。逆に含有量が高すぎると正極の強度が不足する場合がある。 The content of the positive electrode active material is preferably 50 to 99.5% by mass of the positive electrode mixture, more preferably 80 to 99% by mass, in terms of high battery capacity. The content in the positive electrode active material layer is preferably 80% by mass or more, more preferably 82% by mass or more, and particularly preferably 84% by mass or more. The upper limit is preferably 99% by mass or less, more preferably 98% by mass or less. If the content of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer is low, the electrical capacity may be insufficient. Conversely, if the content is too high, the strength of the positive electrode may be insufficient.
負極活物質としては特に限定されず、例えば、リチウム金属、人造黒鉛、黒鉛炭素繊維、樹脂焼成炭素、熱分解気相成長炭素、コークス、メソカーボンマイクロビーズ(MCMB)、フルフリルアルコール樹脂焼成炭素、ポリアセン、ピッチ系炭素繊維、気相成長炭素繊維、天然黒鉛及び、難黒鉛化性炭素等の炭素質材料を含むもの、ケイ素及びケイ素合金等のシリコン含有化合物、Li4Ti5O12等から選択されるいずれか、又は2種類以上の混合物等を挙げることができる。なかでも、炭素質材料を少なくとも一部に含むものや、シリコン含有化合物を特に好適に使用することができる。 The negative electrode active material is not particularly limited, and examples thereof include lithium metal, artificial graphite, graphite carbon fiber, resin-sintered carbon, pyrolytic vapor-grown carbon, coke, mesocarbon microbeads (MCMB), furfuryl alcohol resin-sintered carbon, polyacene, pitch-based carbon fiber, vapor-grown carbon fiber, natural graphite, and carbonaceous materials such as non-graphitizable carbon, silicon-containing compounds such as silicon and silicon alloys, and Li 4 Ti 5 O 12 , or a mixture of two or more types. Among these, those containing at least a carbonaceous material and silicon-containing compounds can be particularly preferably used.
本開示において用いる負極活物質は、ケイ素を構成元素に含むことが好適である。ケイ素を構成元素に含むものとすることで、高容量な電池を作製することができる。 The negative electrode active material used in this disclosure preferably contains silicon as a constituent element. By using a material that contains silicon as a constituent element, a high-capacity battery can be produced.
ケイ素を含む材料としては、ケイ素粒子、ケイ素の微粒子がケイ素系化合物に分散した構造を有する粒子、一般式SiOx(0.5≦x≦1.6)で表される酸化ケイ素粒子、又はこれらの混合物が好ましい。これらを使用することで、より初回充放電効率が高く、高容量でかつサイクル特性に優れたリチウムイオン二次電池用負極合剤が得られる。 As the silicon-containing material, silicon particles, particles having a structure in which fine silicon particles are dispersed in a silicon-based compound, silicon oxide particles represented by the general formula SiOx (0.5≦x≦1.6), or a mixture of these are preferred. By using these, a negative electrode mixture for lithium ion secondary batteries with higher initial charge/discharge efficiency, high capacity, and excellent cycle characteristics can be obtained.
本開示における酸化ケイ素とは、非晶質のケイ素酸化物の総称であり、不均化前の酸化ケイ素は、一般式SiOx(0.5≦x≦1.6)で表される。xは0.8≦x<1.6が好ましく、0.8≦x<1.3がより好ましい。この酸化ケイ素は、例えば、二酸化ケイ素と金属ケイ素との混合物を加熱して生成した一酸化ケイ素ガスを冷却・析出して得ることができる。 In this disclosure, silicon oxide is a general term for amorphous silicon oxide, and silicon oxide before disproportionation is represented by the general formula SiOx (0.5≦x≦1.6). x is preferably 0.8≦x<1.6, and more preferably 0.8≦x<1.3. This silicon oxide can be obtained, for example, by heating a mixture of silicon dioxide and metallic silicon to produce silicon monoxide gas, which is then cooled and precipitated.
ケイ素の微粒子がケイ素系化合物に分散した構造を有する粒子は、例えば、ケイ素の微粒子をケイ素系化合物と混合したものを焼成する方法や、一般式SiOxで表される不均化前の酸化ケイ素粒子を、アルゴン等不活性な非酸化性雰囲気中、400℃以上、好適には800~1,100℃の温度で熱処理し、不均化反応を行うことで得ることができる。特に後者の方法で得た材料は、ケイ素の微結晶が均一に分散されるため好適である。上記のような不均化反応により、ケイ素ナノ粒子のサイズを1~100nmとすることができる。なお、ケイ素ナノ粒子が酸化ケイ素中に分散した構造を有する粒子中の酸化ケイ素については、二酸化ケイ素であることが望ましい。なお、透過電子顕微鏡によってシリコンのナノ粒子(結晶)が無定形の酸化ケイ素に分散していることを確認することができる。 Particles having a structure in which silicon particles are dispersed in a silicon-based compound can be obtained, for example, by firing a mixture of silicon particles and a silicon-based compound, or by heat treating silicon oxide particles before disproportionation, represented by the general formula SiOx, in an inert, non-oxidizing atmosphere such as argon at a temperature of 400°C or higher, preferably 800 to 1,100°C, to carry out a disproportionation reaction. The material obtained by the latter method is particularly suitable because the silicon crystallites are uniformly dispersed. The size of the silicon nanoparticles can be made 1 to 100 nm by the above-mentioned disproportionation reaction. Note that the silicon oxide in the particles having a structure in which silicon nanoparticles are dispersed in silicon oxide is preferably silicon dioxide. Note that it is possible to confirm that silicon nanoparticles (crystals) are dispersed in amorphous silicon oxide using a transmission electron microscope.
ケイ素を含む粒子の物性は、目的とする複合粒子により適宜選定することができる。例えば、平均粒径は0.1~50μmが好ましく、下限は0.2μm以上がより好ましく、0.5μm以上が更に好ましい。上限は30μm以下がより好ましく、20μm以下が更に好ましい。上記平均粒径は、レーザー回折法による粒度分布測定における重量平均粒径で表すものである。 The physical properties of the silicon-containing particles can be appropriately selected depending on the desired composite particles. For example, the average particle size is preferably 0.1 to 50 μm, with the lower limit being more preferably 0.2 μm or more, and even more preferably 0.5 μm or more. The upper limit is more preferably 30 μm or less, and even more preferably 20 μm or less. The above average particle size is represented by the weight average particle size in particle size distribution measurement by laser diffraction method.
BET比表面積は、0.5~100m2/gが好ましく、1~20m2/gがより好ましい。BET比表面積が0.5m2/g以上であれば、電極に加工した際の接着性が低下して電池特性が低下するおそれがない。また100m2/g以下であれば、粒子表面の二酸化ケイ素の割合が大きくなり、リチウムイオン二次電池用負極材として用いた際に電池容量が低下するおそれがない。 The BET specific surface area is preferably 0.5 to 100 m 2 /g, and more preferably 1 to 20 m 2 /g. If the BET specific surface area is 0.5 m 2 /g or more, there is no risk of the adhesiveness decreasing when processed into an electrode, resulting in a decrease in battery characteristics. If the BET specific surface area is 100 m 2 /g or less, the proportion of silicon dioxide on the particle surface becomes large, and there is no risk of the battery capacity decreasing when used as a negative electrode material for a lithium ion secondary battery.
上記ケイ素を含む粒子を炭素被覆することで導電性を付与し、電池特性の向上が見られる。導電性を付与するための方法として、黒鉛等の導電性のある粒子と混合する方法、上記ケイ素を含む粒子の表面を炭素被膜で被覆する方法、及びその両方を組み合わせる方法が挙げられるが、炭素被膜で被覆する方法が好ましく、化学蒸着(CVD)する方法がより好ましい。 By coating the silicon-containing particles with carbon, electrical conductivity is imparted, and battery characteristics are improved. Methods for imparting electrical conductivity include mixing with electrically conductive particles such as graphite, coating the surfaces of the silicon-containing particles with a carbon coating, and a combination of both. The carbon coating method is preferred, and chemical vapor deposition (CVD) is even more preferred.
上記負極活物質の含有量は、得られる電極合剤の容量を増やすために、電極合剤中40質量%以上が好ましく、より好ましくは50質量%以上、特に好ましくは60質量%以上である。また上限は、好ましくは99質量%以下、より好ましくは98質量%以下である。 The content of the negative electrode active material is preferably 40% by mass or more in the electrode mixture, more preferably 50% by mass or more, and particularly preferably 60% by mass or more, in order to increase the capacity of the resulting electrode mixture. The upper limit is preferably 99% by mass or less, more preferably 98% by mass or less.
本開示の電極合剤は、更に、導電助剤を含むことが好ましい。
上記導電助剤としては、公知の導電材を任意に用いることができる。具体例としては、銅、ニッケル等の金属材料、天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛(グラファイト)、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック、ニードルコークス、カーボンナノチューブ、フラーレン、VGCF等の無定形炭素等の炭素材料等が挙げられる。なお、これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
The electrode mixture of the present disclosure preferably further contains a conductive assistant.
Any known conductive material can be used as the conductive assistant. Specific examples include metal materials such as copper and nickel, graphite such as natural graphite and artificial graphite, carbon black such as acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and thermal black, and carbon materials such as needle coke, carbon nanotubes, fullerene, and amorphous carbon such as VGCF. These may be used alone or in any combination and ratio of two or more.
導電助剤は、電極合剤中に、通常0.01質量%以上、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは1質量%以上であり、また、通常50質量%以下、好ましくは30質量%以下、より好ましくは15質量%以下含有するように用いられる。含有量がこの範囲よりも低いと導電性が不十分となる場合がある。逆に、含有量がこの範囲よりも高いと電池容量が低下する場合がある。 The conductive assistant is used in an amount of usually 0.01% by mass or more, preferably 0.1% by mass or more, more preferably 1% by mass or more in the electrode mixture, and usually 50% by mass or less, preferably 30% by mass or less, more preferably 15% by mass or less. If the content is lower than this range, the conductivity may be insufficient. Conversely, if the content is higher than this range, the battery capacity may decrease.
本開示の電極合剤は、更に、熱可塑性樹脂を含んでいてもよい。熱可塑性樹脂としては、ポリフッ化ビニリデンや、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンオキシド等が挙げられる。1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。 The electrode mixture of the present disclosure may further contain a thermoplastic resin. Examples of the thermoplastic resin include polyvinylidene fluoride, polypropylene, polyethylene, polystyrene, polyethylene terephthalate, and polyethylene oxide. One type may be used alone, or two or more types may be used in any combination and ratio.
電極活物質に対する熱可塑性樹脂の割合は、通常0.01質量%以上、好ましくは0.05質量%以上、より好ましくは0.10質量%以上であり、また、通常3.0質量%以下、好ましくは2.5質量%以下、より好ましくは2.0質量%以下の範囲である。熱可塑性樹脂を添加することで、電極の機械的強度を向上させることができる。また、この範囲を上回ると、電極合剤に占める電極活物質の割合が低下し、電池の容量が低下する問題や活物質間の抵抗が増大する問題が生じる場合がある。 The ratio of the thermoplastic resin to the electrode active material is usually 0.01% by mass or more, preferably 0.05% by mass or more, more preferably 0.10% by mass or more, and usually 3.0% by mass or less, preferably 2.5% by mass or less, more preferably 2.0% by mass or less. Adding the thermoplastic resin can improve the mechanical strength of the electrode. If the ratio exceeds this range, the ratio of the electrode active material in the electrode mixture decreases, which may cause problems such as a decrease in battery capacity or an increase in resistance between active materials.
本開示の電極合剤において、バインダーの含有量は、上記電極合剤に対し、0.1質量%以上であってよく、好ましくは0.2質量%以上、更に好ましくは0.5質量%以上であり、また、50質量%以下であってよく、好ましくは40質量%以下、更に好ましくは30質量%以下、更により好ましくは10質量%以下、特に好ましくは5質量%以下、最も好ましくは3質量%以下である。バインダーの割合が低すぎると、電極合剤活物質を十分保持できずに電極合剤シートの機械的強度が不足し、サイクル特性等の電池性能を悪化させてしまう場合がある。一方で、高すぎると、電池容量や導電性の低下につながる場合がある。本開示のバインダーは結着力に優れるので、含有量が少なくても、電極活物質を充分に保持することができる。 In the electrode mixture of the present disclosure, the content of the binder may be 0.1% by mass or more, preferably 0.2% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more, and may be 50% by mass or less, preferably 40% by mass or less, more preferably 30% by mass or less, even more preferably 10% by mass or less, particularly preferably 5% by mass or less, and most preferably 3% by mass or less. If the proportion of the binder is too low, the electrode mixture active material cannot be sufficiently held, and the mechanical strength of the electrode mixture sheet may be insufficient, which may deteriorate the battery performance such as cycle characteristics. On the other hand, if the proportion is too high, it may lead to a decrease in battery capacity and conductivity. Since the binder of the present disclosure has excellent binding strength, even if the content is small, the electrode active material can be sufficiently held.
本開示の電極合剤において、バインダー成分は、実質的に上記PTFE組成物のみからなることが好ましく、上記PTFE組成物のみからなることがより好ましい。バインダー成分が実質的に上記PTFE組成物のみからなるとは、電極合剤を構成するバインダー成分中の上記PTFE組成物の含有量が、上記バインダー成分に対し、95.0質量%以上であることを意味する。上記PTFE組成物の含有量は、上記バインダー成分に対し、98.0質量%以上であることが好ましく、99.0質量%以上であることがより好ましく、99.5質量%以上であることが更に好ましく、99.9質量%以上であることが特に好ましく、99.95質量%以上であることが最も好ましい。 In the electrode mixture of the present disclosure, the binder component preferably consists essentially of the PTFE composition, and more preferably consists essentially of the PTFE composition. The binder component consisting essentially of the PTFE composition means that the content of the PTFE composition in the binder component constituting the electrode mixture is 95.0% by mass or more relative to the binder component. The content of the PTFE composition is preferably 98.0% by mass or more relative to the binder component, more preferably 99.0% by mass or more, even more preferably 99.5% by mass or more, particularly preferably 99.9% by mass or more, and most preferably 99.95% by mass or more.
本開示の電極合剤は、シート状であることが好ましい。 The electrode mixture of the present disclosure is preferably in sheet form.
本開示の電極合剤は、二次電池用の電極合剤として好適に使用することができる。特に、本開示の電極合剤は、リチウムイオン二次電池に好適である。本開示の電極合剤は、二次電池に使用するにあたっては、通常、シート状の形態で使用される。 The electrode mixture of the present disclosure can be suitably used as an electrode mixture for secondary batteries. In particular, the electrode mixture of the present disclosure is suitable for lithium ion secondary batteries. When used in secondary batteries, the electrode mixture of the present disclosure is usually used in the form of a sheet.
上記電極合剤シートは、厚みが300μm以下であることが好ましく、250μm以下であることがより好ましく、200μm以下であることが更に好ましく、180μm以下であることが更により好ましく、150μm以下であることが特に好ましく、また、10μm以上であることが好ましく、15μm以上であることがより好ましく、20μm以上であることが更に好ましい。 The electrode mixture sheet preferably has a thickness of 300 μm or less, more preferably 250 μm or less, even more preferably 200 μm or less, even more preferably 180 μm or less, and particularly preferably 150 μm or less, and preferably 10 μm or more, more preferably 15 μm or more, and even more preferably 20 μm or more.
以下に、電極合剤を含む電極合剤シートの具体的な製造方法の一例を示す。上記電極合剤シートは、電極活物質及びバインダー、必要に応じて導電助剤を含む原料組成物を混合する工程(1)、上記工程(1)によって得られた原料組成物をバルク状に成形する工程(2)、及び、上記工程(2)によって得られたバルク状の原料組成物をシート状に圧延する工程(3)を有する製造方法によって得ることができる。 The following is an example of a specific method for producing an electrode mixture sheet containing an electrode mixture. The electrode mixture sheet can be obtained by a production method including a step (1) of mixing a raw material composition containing an electrode active material, a binder, and, if necessary, a conductive assistant, a step (2) of forming the raw material composition obtained by the step (1) into a bulk form, and a step (3) of rolling the bulk raw material composition obtained by the step (2) into a sheet form.
上記工程(1)において原料組成物を混合した段階では、原料組成物は、電極活物質、バインダー等が単に混ざっているだけで定まった形のない状態で存在している。具体的な混合方法としては、W型混合機、V型混合機、ドラム型混合機、リボン混合機、円錐スクリュー型混合機、1軸混練機、2軸混練機、ミックスマラー、撹拌ミキサー、プラネタリーミキサー等を用いて混合する方法が挙げられる。 At the stage where the raw material composition is mixed in the above step (1), the raw material composition is simply a mixture of the electrode active material, binder, etc., and exists in a state without a fixed shape. Specific mixing methods include mixing methods using a W-type mixer, V-type mixer, drum-type mixer, ribbon mixer, conical screw-type mixer, single-shaft kneader, twin-shaft kneader, mix muller, stirring mixer, planetary mixer, etc.
上記工程(1)において、バインダー混合条件は、3000rpm以下とすることが好適である。好ましくは10rpm以上、より好ましくは15rpm以上、更に好ましくは20rpm以上であり、また、好ましくは2000rpm以下、より好ましくは1500rpm以下、更に好ましくは1000rpm以下の範囲である。上記の範囲を下回ると、混合に時間がかかることとなり生産性に影響を与える。また、上回ると、フィブリル化が過度に進行し、強度及び柔軟性の劣る電極合剤シートとなるおそれがある。 In the above step (1), the binder mixing conditions are preferably 3000 rpm or less. Preferably, it is 10 rpm or more, more preferably 15 rpm or more, and even more preferably 20 rpm or more, and is preferably 2000 rpm or less, more preferably 1500 rpm or less, and even more preferably 1000 rpm or less. If it is below the above range, mixing will take a long time, which will affect productivity. If it is above the above range, fibrillation will proceed excessively, and the electrode mixture sheet may have poor strength and flexibility.
上記工程(2)において、バルク状に成形するとは、原料組成物を1つの塊とするものである。バルク状に成形する具体的な方法として、押出成形、プレス成形等が挙げられる。また、「バルク状」とは、特に形状が特定されるものではなく、1つの塊状になっている状態であればよく、ロッド状、シート状、球状、キューブ状等の形態が含まれる。 In the above step (2), forming into a bulk shape means forming the raw material composition into a single mass. Specific methods for forming into a bulk shape include extrusion molding, press molding, and the like. In addition, the term "bulk shape" does not specify a particular shape, and may refer to a state in which the raw material composition is in the form of a single mass, and includes shapes such as rods, sheets, spheres, and cubes.
上記工程(3)における具体的な圧延方法としては、ロールプレス機、平板プレス機、カレンダーロール機等を用いて圧延する方法が挙げられる。 Specific rolling methods in the above step (3) include rolling using a roll press, a flat plate press, a calendar roll machine, etc.
また、工程(3)の後に、得られた圧延シートに、より大きい荷重を加えて、更に薄いシート状に圧延する工程(4)を有することも好ましい。工程(4)を繰り返すことも好ましい。このように、圧延シートを一度に薄くするのではなく、段階に分けて少しずつ圧延することで柔軟性がより良好となる。工程(4)の回数としては、2回以上10回以下が好ましく、3回以上9回以下がより好ましい。具体的な圧延方法としては、例えば、2つあるいは複数のロールを回転させ、その間に圧延シートを通すことによって、より薄いシート状に加工する方法等が挙げられる。 It is also preferable to have a step (4) after step (3) in which a larger load is applied to the obtained rolled sheet to roll it into an even thinner sheet. It is also preferable to repeat step (4). In this way, the rolled sheet is not thinned all at once, but is rolled little by little in stages, thereby improving flexibility. The number of times step (4) is performed is preferably from 2 to 10 times, and more preferably from 3 to 9 times. Specific rolling methods include, for example, a method in which two or more rolls are rotated and the rolled sheet is passed between them to process it into a thinner sheet.
また、フィブリル径を調整する観点で、工程(3)又は工程(4)の後に、圧延シートを粗砕したのち再度バルク状に成形し、シート状に圧延する工程(5)を有することも好ましい。工程(5)を繰り返すことも好ましい。工程(5)の回数としては、1回以上12回以下が好ましく、2回以上11回以下がより好ましい。 In addition, from the viewpoint of adjusting the fibril diameter, it is also preferable to have a step (5) after step (3) or step (4) in which the rolled sheet is roughly crushed, then remolded into a bulk shape and rolled into a sheet shape. It is also preferable to repeat step (5). The number of times of step (5) is preferably 1 to 12 times, and more preferably 2 to 11 times.
工程(5)において、圧延シートを粗砕してバルク状に成形する具体的な方法として、シートを折りたたむ方法、あるいはロッド若しくは薄膜シート状に成形する方法、チップ化する方法等が挙げられる。本開示において、「粗砕する」とは、次工程でシート状に圧延するために、工程(3)又は工程(4)で得られた圧延シートの形態を別の形態に変化させることを意味するものであり、単に圧延シートを折りたたむような場合も含まれる。 Specific methods for roughly crushing the rolled sheet and forming it into a bulk shape in step (5) include folding the sheet, forming it into a rod or thin sheet shape, chipping, etc. In this disclosure, "rough crushing" means changing the shape of the rolled sheet obtained in step (3) or step (4) into a different shape in order to roll it into a sheet shape in the next step, and also includes the case where the rolled sheet is simply folded.
また、工程(5)の後に、工程(4)を行うようにしてもよく、繰り返し行ってもよい。また、工程(2)ないし、(3)、(4)、(5)において1軸延伸若しくは2軸延伸を行っても良い。また、工程(5)での粗砕程度によってもフィブリル径を調整することができる。 Furthermore, step (4) may be performed after step (5), or may be performed repeatedly. Furthermore, uniaxial or biaxial stretching may be performed in steps (2), (3), (4), and (5). Furthermore, the fibril diameter can be adjusted by the degree of crushing in step (5).
上記工程(3)、(4)又は(5)において、圧延率は、好ましくは10%以上、更に好ましくは20%以上であり、また、好ましくは80%以下、より好ましくは65%以下、更に好ましくは50%以下の範囲である。上記の範囲を下回ると、圧延回数の増大とともに時間がかかることとなり生産性に影響を与える。また、上回ると、フィブリル化が過度に進行し、強度及び柔軟性の劣る電極合剤シートとなるおそれがある。なお、ここでいう圧延率とは、試料の圧延加工前の厚みに対する加工後の厚みの減少率を指す。圧延前の試料は、バルク状の原料組成物であっても、シート状の原料組成物であってもよい。試料の厚みとは、圧延時に荷重をかける方向の厚みを指す。 In the above steps (3), (4) or (5), the rolling ratio is preferably 10% or more, more preferably 20% or more, and is preferably 80% or less, more preferably 65% or less, and even more preferably 50% or less. If it is below the above range, the number of rolling times increases, which takes time and affects productivity. If it is above the above range, fibrillation may proceed excessively, resulting in an electrode mixture sheet with poor strength and flexibility. The rolling ratio here refers to the reduction rate of the thickness of the sample after processing relative to the thickness before rolling. The sample before rolling may be a bulk-shaped raw material composition or a sheet-shaped raw material composition. The thickness of the sample refers to the thickness in the direction in which a load is applied during rolling.
上記電極合剤シートは、
工程(a):粉体成分とバインダーとを混合して電極合剤を形成するステップと、
工程(b):電極合剤をカレンダリング又は押出成形してシートを製造するステップと
を含み、
工程(a)の混合は、
(a1)粉体成分とバインダーとを均質化して粉末にする工程と、
(a2)工程(a1)によって得られた粉末状の原料混合物を混合して電極合剤を調製する工程と
を含むことを特徴とする製造方法によっても、好適に製造することができる。
The electrode mixture sheet is
Step (a): mixing a powder component and a binder to form an electrode mixture;
Step (b): calendaring or extruding the electrode mix to produce a sheet;
The mixing in step (a) is
(a1) homogenizing the powder components and the binder to form a powder;
The electrode mixture can also be suitably produced by a production method comprising the step (a2) of mixing the powdered raw material mixture obtained in the step (a1) to prepare an electrode mixture.
例えば、PTFEは、約19℃及び約30℃で2つの転移温度を有する。19℃未満では、PTFEは形状を維持した状態で容易に混合することができる。しかし、19℃を超えると、PTFE粒子の構造が緩くなり、機械的せん断に対してより敏感になる。30℃を超える温度では、より高度なフィブリル化が生じるようになる。 For example, PTFE has two transition temperatures at about 19°C and about 30°C. Below 19°C, PTFE can be easily mixed while still maintaining its shape. However, above 19°C, the PTFE particles become loosely structured and more sensitive to mechanical shear. At temperatures above 30°C, a greater degree of fibrillation occurs.
このため、(a1)の均質化は、19℃以下、好ましくは0℃~19℃の温度で実施することが好ましい。
すなわち、このような(a1)においては、フィブリル化を抑制しながら、混合して均質化することが好ましい。
次いで行う工程である(a2)における混合は、30℃以上の温度で行うことで、フィブリル化を促進させることが好ましい。
For this reason, it is preferred that the homogenization of (a1) is carried out at a temperature below 19°C, preferably between 0°C and 19°C.
That is, in such (a1), it is preferable to mix and homogenize while suppressing fibrillation.
The subsequent mixing step (a2) is preferably carried out at a temperature of 30° C. or higher to promote fibrillation.
上記工程(a2)は、好ましくは30℃~150℃、より好ましくは35℃~120℃、更により好ましくは40℃~80℃の温度で行われる。
一実施形態では、上記工程(b)のカレンダリング又は押し出しは、30℃から150℃の間、好ましくは35℃から120℃の間、より好ましくは40℃から100℃の間の温度で実行される。
The above step (a2) is preferably carried out at a temperature of from 30°C to 150°C, more preferably from 35°C to 120°C, even more preferably from 40°C to 80°C.
In one embodiment, the calendaring or extrusion of step (b) above is carried out at a temperature between 30°C and 150°C, preferably between 35°C and 120°C, more preferably between 40°C and 100°C.
上記工程(a)の混合は剪断力を付与しながら行うことが好ましい。
具体的な混合方法としては、W型混合機、V型混合機、ドラム型混合機、リボン混合機、円錐スクリュー型混合機、1軸混練機、2軸混練機、ミックスマラー、撹拌ミキサー、プラネタリーミキサー、ヘンシェルミキサー、高速ミキサー等を用いて混合する方法が挙げられる。
The mixing in the above step (a) is preferably carried out while applying a shear force.
Specific examples of the mixing method include mixing methods using a W-type mixer, a V-type mixer, a drum mixer, a ribbon mixer, a conical screw mixer, a single-shaft kneader, a twin-shaft kneader, a mix muller, a stirring mixer, a planetary mixer, a Henschel mixer, a high-speed mixer, or the like.
混合条件は、回転数と混合時間を適宜設定すればよい。例えば、回転数は、15000rpm以下とすることが好適である。好ましくは10rpm以上、より好ましくは50rpm以上、更に好ましくは100rpm以上であり、また、好ましくは12000rpm以下、より好ましくは10000rpm以下、更に好ましくは8000rpm以下の範囲である。上記の範囲を下回ると、混合に時間がかかることとなり生産性に影響を与える。また、上回ると、フィブリル化が過度に進行し、強度の劣る電極合剤シートとなるおそれがある。
工程(a1)では工程(a2)よりも弱い剪断力で行うことが好ましい。
また工程(a1)では工程(a2)よりも短い時間で行うことが望ましい。
The mixing conditions may be appropriately set by the number of rotations and the mixing time. For example, the number of rotations is preferably 15,000 rpm or less. It is preferably 10 rpm or more, more preferably 50 rpm or more, and even more preferably 100 rpm or more, and is preferably 12,000 rpm or less, more preferably 10,000 rpm or less, and even more preferably 8,000 rpm or less. If it is below the above range, it will take a long time to mix, which will affect productivity. If it is above the above range, fibrillation will proceed excessively, and the electrode mixture sheet may have poor strength.
The step (a1) is preferably carried out with a weaker shear force than the step (a2).
Moreover, it is desirable to carry out the step (a1) for a shorter time than the step (a2).
上記工程(a2)において、原料組成物は液体溶媒を含まないことが好ましいが、少量の潤滑剤を使用してもよい。すなわち、上記工程(a1)によって得られた粉末状の原料混合物に対して、潤滑剤を添加して、ペーストを調製してもよい。 In the above step (a2), it is preferable that the raw material composition does not contain a liquid solvent, but a small amount of lubricant may be used. That is, a lubricant may be added to the powdered raw material mixture obtained in the above step (a1) to prepare a paste.
上記潤滑剤としては特に限定されず、水、エーテル化合物、アルコール、イオン液体、カーボネート、脂肪族炭化水素(ヘプタン、キシレン等の低極性溶剤)、イソパラフィン系炭化水素化合物及び石油留分(ガソリン(C4-C10)、ナフサ(C4-C11)、灯油/パラフィン(C10-C16)、及びそれらの混合物)等を挙げることができる。 The above-mentioned lubricants are not particularly limited, and examples thereof include water, ether compounds, alcohols, ionic liquids, carbonates, aliphatic hydrocarbons (low polarity solvents such as heptane and xylene), isoparaffinic hydrocarbon compounds, and petroleum fractions (gasoline (C4-C10), naphtha (C4-C11), kerosene/paraffin (C10-C16), and mixtures thereof).
上記潤滑剤は、水分含有量が1000ppm以下であることが好ましい。
水分含有量が1000ppm以下であることによって、電気化学デバイスの劣化を低減させるという点で好ましい。上記水分含有量は、500ppm以下であることが更に好ましい。
The lubricant preferably has a water content of 1000 ppm or less.
A moisture content of 1000 ppm or less is preferable in terms of reducing deterioration of the electrochemical device, and the moisture content is more preferably 500 ppm or less.
上記潤滑剤を用いる場合は、酪酸ブチル等の極性の低い溶剤、又はエーテル化合物であることが特に好ましい。 When using the above lubricants, it is particularly preferable that they are low polarity solvents such as butyl butyrate or ether compounds.
上記潤滑剤を用いる場合は、その量は、工程(a1)に供する組成物の総重量に対して、5.0~35.0重量部、好ましくは10.0~30.0重量部、より好ましくは15.0~25.0重量部であってよい。 When the above-mentioned lubricant is used, the amount thereof may be 5.0 to 35.0 parts by weight, preferably 10.0 to 30.0 parts by weight, and more preferably 15.0 to 25.0 parts by weight, based on the total weight of the composition used in step (a1).
上記原料組成物は、実質的に液体媒体を含有しないことが好ましい。従来の電極合剤形成方法は、バインダーが溶解した溶媒を使用して、電極合剤成分である粉体を分散させたスラリーを調製し、当該スラリーの塗布・乾燥によって電極合剤シートを調製することが一般的であった。この場合、バインダーを分散又は溶解する溶媒を使用する。しかし、従来一般に使用されてきたバインダー樹脂を溶解することができる溶媒はN-メチルピロリドン等の特定の溶媒に限定される。極性が高く、乾燥工程を経るため溶媒の使用による工程及びコストが生じる。また、これらは電解液及び固体電解質といった電解質と反応して、電解質を劣化させるため、スラリー調製時や乾燥後の残留成分が電池性能の低下原因となることがある。また、ヘプタン等の低極性溶媒では溶解するバインダー樹脂が非常に限定されるうえ、引火点が低く、取り扱いが煩雑になることがある。 The raw material composition preferably does not substantially contain a liquid medium. In the conventional electrode mixture forming method, a solvent in which a binder is dissolved is used to prepare a slurry in which powder, which is an electrode mixture component, is dispersed, and the electrode mixture sheet is prepared by applying and drying the slurry. In this case, a solvent that disperses or dissolves the binder is used. However, the solvents that can dissolve the binder resins that have been commonly used in the past are limited to specific solvents such as N-methylpyrrolidone. Since the solvents have high polarity and require a drying process, the use of the solvents results in steps and costs. In addition, these react with electrolytes such as electrolytic solutions and solid electrolytes, deteriorating the electrolyte, and the remaining components during slurry preparation or after drying may cause a decrease in battery performance. In addition, the binder resins that can be dissolved in low-polarity solvents such as heptane are very limited, and the flash point is low, making handling difficult.
電極合剤シート形成時に溶媒を使用せず、水分の少ない粉体状のバインダーを用いることで、電解質の劣化が少ない電池を製造することができる。更に、上記のような製造方法においては、微細な繊維構造を有するバインダーを含有する電極合剤シートを製造することができると共に、また、スラリーを作製しないことで、製造プロセスの負担を軽減することができる。 By using a powder binder with low moisture content instead of a solvent when forming the electrode mixture sheet, a battery with less electrolyte deterioration can be manufactured. Furthermore, in the above manufacturing method, an electrode mixture sheet containing a binder with a fine fiber structure can be manufactured, and by not producing a slurry, the burden on the manufacturing process can be reduced.
工程(b)は、カレンダリング又は押出しである。カレンダリング、押出しは、周知の方法によって行うことができる。これによって、電極合剤シートの形状に成形することができる。
工程(b)は、(b1)前記工程(a)によって得られた電極合剤をバルク状に成形する工程と、(b2)バルク状の電極合剤をカレンダリング又は押出成形する工程を含むことが好ましい。
Step (b) is calendering or extrusion. Calendering and extrusion can be performed by a known method. By this, it is possible to form the electrode mixture sheet into a shape.
The step (b) preferably includes the steps of: (b1) forming the electrode mixture obtained in the step (a) into a bulk form; and (b2) calendaring or extrusion molding the bulk form of the electrode mixture.
バルク状に成形するとは、電極合剤を1つの塊とするものである。
バルク状に成形する具体的な方法として、押出成形、プレス成形等が挙げられる。
また、「バルク状」とは、特に形状が特定されるものではなく、1つの塊状になっている状態であればよく、ロッド状、シート状、球状、キューブ状等の形態が含まれる。上記塊の大きさは、その断面の直径又は最小の一辺が10000μm以上であることが好ましい。より好ましくは20000μm以上である。
Forming into a bulk form means forming the electrode mixture into a single mass.
Specific methods for forming the material into a bulk form include extrusion molding, press molding, and the like.
The term "bulk" does not specify a particular shape, but may refer to a state in which the material is in the form of a single mass, and includes shapes such as rods, sheets, spheres, and cubes. The size of the mass is preferably such that the diameter or the smallest side of the cross section is 10,000 μm or more, more preferably 20,000 μm or more.
上記工程(b2)におけるカレンダリング又は押出成形の具体的な方法としては、ロールプレス機、カレンダーロール機等を用いて、電極合剤を圧延する方法が挙げられる。 Specific examples of the calendaring or extrusion molding method in step (b2) include rolling the electrode mixture using a roll press, a calendar roll machine, or the like.
上記工程(b)は、30~150℃で行うことが好ましい。上述したように、PTFEは、30℃付近にガラス転移温度を有することから、30℃以上において容易にフィブリル化するものである。よって、工程(b)は、このような温度で行うことが好ましい。 The above step (b) is preferably carried out at 30 to 150°C. As mentioned above, PTFE has a glass transition temperature around 30°C, and therefore easily fibrillates at temperatures above 30°C. Therefore, it is preferable to carry out step (b) at such a temperature.
そして、カレンダリング又は押出は、剪断力がかかるため、これによってPTFEがフィブリル化して、成形がなされる。 Calendaring or extrusion applies shear forces, which fibrillate the PTFE and form it into a shape.
工程(b)のあとに、得られた圧延シートに、より大きい荷重を加えて、更に薄いシート状に圧延する工程(c)を有することも好ましい。工程(c)を繰り返すことも好ましい。このように、圧延シートを一度に薄くするのではなく、段階に分けて少しずつ圧延することで柔軟性がより良好となる。
工程(c)の回数としては、2回以上10回以下が好ましく、3回以上9回以下がより好ましい。
具体的な圧延方法としては、例えば、2つあるいは複数のロールを回転させ、その間に圧延シートを通すことによって、より薄いシート状に加工する方法等が挙げられる。
It is also preferable to have a step (c) after the step (b) in which a larger load is applied to the obtained rolled sheet to roll it into a thinner sheet. It is also preferable to repeat the step (c). In this way, the rolled sheet is not thinned at once, but is rolled little by little in stages, thereby improving flexibility.
The number of times of the step (c) is preferably from 2 to 10, and more preferably from 3 to 9.
A specific rolling method includes, for example, a method in which a rolled sheet is passed between two or more rotating rolls to process it into a thinner sheet.
また、シート強度を調整する観点で、工程(b)又は工程(c)の後に、圧延シートを粗砕したのち再度バルク状に成形し、シート状に圧延する工程(d)を有することも好ましい。工程(d)を繰り返すことも好ましい。工程(d)の回数としては、1回以上12回以下が好ましく、2回以上11回以下がより好ましい。 In addition, from the viewpoint of adjusting the sheet strength, it is also preferable to have a step (d) after step (b) or step (c) in which the rolled sheet is roughly crushed, then remolded into a bulk shape and rolled into a sheet shape. It is also preferable to repeat step (d). The number of times of step (d) is preferably 1 to 12 times, and more preferably 2 to 11 times.
工程(d)において、圧延シートを粗砕してバルク状に成形する具体的な方法として、圧延シートを折りたたむ方法、あるいはロッドもしくは薄膜シート状に成形する方法、チップ化する方法等が挙げられる。本開示において、「粗砕する」とは、次工程でシート状に圧延するために、工程(b)又は工程(c)で得られた圧延シートの形態を別の形態に変化させることを意味するものであり、単に圧延シートを折りたたむような場合も含まれる。 Specific methods for roughly crushing the rolled sheet and forming it into a bulk shape in step (d) include folding the rolled sheet, forming it into a rod or thin sheet shape, chipping, etc. In this disclosure, "rough crushing" means changing the shape of the rolled sheet obtained in step (b) or step (c) into a different shape in order to roll it into a sheet shape in the next step, and also includes the case where the rolled sheet is simply folded.
また、工程(d)の後に、工程(c)を行うようにしてもよく、繰り返し行ってもよい。
また、工程(a)ないし、(b)、(c)、(d)において1軸延伸もしくは2軸延伸を行っても良い。
また、工程(d)での粗砕程度によってもシート強度を調整することができる。
Furthermore, step (c) may be carried out after step (d), or may be carried out repeatedly.
Moreover, uniaxial or biaxial stretching may be carried out in the steps (a), (b), (c) and (d).
Furthermore, the sheet strength can also be adjusted by the degree of coarse crushing in step (d).
上記工程(b)、(c)又は(d)において、圧延率は、好ましくは10%以上、更に好ましくは20%以上であり、また、好ましくは80%以下、より好ましくは65%以下、更に好ましくは50%以下の範囲である。上記の範囲を下回ると、圧延回数の増大とともに時間がかかることとなり生産性に影響を与える。また、上回ると、フィブリル化が過度に進行し、強度及び柔軟性の劣る電極合剤シートとなるおそれがある。
なお、ここでいう圧延率とは、試料の圧延加工前の厚みに対する加工後の厚みの減少率を指す。圧延前の試料は、バルク状の原料組成物であっても、シート状の原料組成物であってもよい。試料の厚みとは、圧延時に荷重をかける方向の厚みを指す。
上記工程(c)~(d)は30℃以上で行うのが好ましく、60℃以上がより好ましい。また、150℃以下で行うのが好ましい。
In the above steps (b), (c) or (d), the rolling ratio is preferably 10% or more, more preferably 20% or more, and is preferably 80% or less, more preferably 65% or less, and even more preferably 50% or less. If it is below the above range, the number of rolling times increases and it takes time, which affects productivity. If it is above the above range, fibrillation may proceed excessively, resulting in an electrode mixture sheet with poor strength and flexibility.
The rolling ratio here refers to the reduction rate of the thickness of the sample after rolling to the thickness before rolling. The sample before rolling may be a bulk raw material composition or a sheet-like raw material composition. The thickness of the sample refers to the thickness in the direction in which a load is applied during rolling.
The above steps (c) and (d) are preferably carried out at 30° C. or higher, more preferably 60° C. or higher, and preferably 150° C. or lower.
上記電極合剤シートは、二次電池用の電極合剤シートとして使用することができる。負極、正極のいずれとすることもできる。特に、上記電極合剤シートは、リチウムイオン二次電池に好適である。 The electrode mixture sheet can be used as an electrode mixture sheet for a secondary battery. It can be used for either a negative electrode or a positive electrode. In particular, the electrode mixture sheet is suitable for a lithium ion secondary battery.
本開示は、上述した本開示のPTFE組成物又は本開示のバインダーと、電極活物質と、集電体とを含む電極も提供する。本開示の電極は、電池セル内部のガス発生及び電池特性の劣化(例えば、高温保存時の容量の低下)を抑制することができる。また、電池の粉体成分が均一に分散しており、強度及び柔軟性に優れる。また、バインダーの量が少なくても、電極活物質を保持することができるため、活物質や導電助剤等の電池特性を向上させる材料をより多く加えることができる。 The present disclosure also provides an electrode comprising the above-described PTFE composition of the present disclosure or the binder of the present disclosure, an electrode active material, and a current collector. The electrode of the present disclosure can suppress gas generation inside the battery cell and deterioration of battery characteristics (e.g., decrease in capacity during high-temperature storage). In addition, the powder components of the battery are uniformly dispersed, and the electrode has excellent strength and flexibility. Furthermore, even with a small amount of binder, the electrode active material can be retained, so that more materials that improve battery characteristics, such as active materials and conductive additives, can be added.
本開示の電極は、上述した本開示の電極合剤(好ましくは電極合剤シート)、及び、集電体を含むものであってもよい。 The electrode of the present disclosure may include the electrode mixture of the present disclosure described above (preferably an electrode mixture sheet) and a current collector.
本開示の電極は、正極であってもよく、負極であってもよい。 The electrodes of the present disclosure may be positive or negative electrodes.
上記正極は、集電体と、上記正極活物質を含む電極合剤シートとから構成されることが好適である。正極用集電体の材質としては、アルミニウム、チタン、タンタル、ステンレス鋼、ニッケル等の金属、又は、その合金等の金属材料;カーボンクロス、カーボンペーパー等の炭素材料が挙げられる。なかでも、金属材料、特にアルミニウム又はその合金が好ましい。 The positive electrode is preferably composed of a current collector and an electrode mixture sheet containing the positive electrode active material. Examples of materials for the positive electrode current collector include metals such as aluminum, titanium, tantalum, stainless steel, and nickel, or metal materials such as alloys thereof; and carbon materials such as carbon cloth and carbon paper. Among these, metal materials, particularly aluminum or its alloys, are preferred.
集電体の形状としては、金属材料の場合、金属箔、金属円柱、金属コイル、金属板、エキスパンドメタル、パンチメタル、発泡メタル等が挙げられ、炭素材料の場合、炭素板、炭素薄膜、炭素円柱等が挙げられる。これらのうち、金属箔が好ましい。なお、金属箔は適宜メッシュ状に形成してもよい。金属箔の厚さは任意であるが、通常1μm以上、好ましくは3μm以上、より好ましくは5μm以上、また、通常1mm以下、好ましくは100μm以下、より好ましくは50μm以下である。金属箔がこの範囲よりも薄いと集電体として必要な強度が不足する場合がある。逆に、金属箔がこの範囲よりも厚いと取り扱い性が損なわれる場合がある。 The shape of the current collector may be metal foil, metal cylinder, metal coil, metal plate, expanded metal, punched metal, foam metal, etc. for metal materials, or carbon plate, carbon thin film, carbon cylinder, etc. for carbon materials. Of these, metal foil is preferred. The metal foil may be appropriately formed into a mesh shape. The thickness of the metal foil is optional, but is usually 1 μm or more, preferably 3 μm or more, more preferably 5 μm or more, and is usually 1 mm or less, preferably 100 μm or less, more preferably 50 μm or less. If the metal foil is thinner than this range, the strength required as a current collector may be insufficient. Conversely, if the metal foil is thicker than this range, handling may be impaired.
また、集電体の表面に導電助剤が塗布されていることも、集電体と正極活物質層の電気接触抵抗を低下させる観点で好ましい。導電助剤としては、炭素や、金、白金、銀等の貴金属類が挙げられる。 It is also preferable that a conductive additive is applied to the surface of the current collector in order to reduce the electrical contact resistance between the current collector and the positive electrode active material layer. Examples of conductive additives include carbon and precious metals such as gold, platinum, and silver.
正極の製造は、常法によればよい。例えば、上記電極合剤シートと集電体とを接着剤を介して積層し、真空乾燥する方法等が挙げられる。 The positive electrode may be manufactured by a conventional method. For example, the electrode mixture sheet and the current collector may be laminated with an adhesive and then vacuum dried.
正極合剤シートの密度は、好ましくは2.80g/cm3以上、より好ましくは3.00g/cm3以上、更に好ましくは3.20g/cm3以上であり、また、好ましくは3.80g/cm3以下、より好ましくは3.75g/cm3以下、更に好ましくは3.70g/cm3以下の範囲である。この範囲を上回るとシート内に割れが生じやすくなる場合がある。また下回ると活物質間の導電性が低下することで電池抵抗が増大し、高出力が得られない場合がある。 The density of the positive electrode mixture sheet is preferably 2.80 g/cm 3 or more, more preferably 3.00 g/cm 3 or more, and even more preferably 3.20 g/cm 3 or more, and is preferably 3.80 g/cm 3 or less, more preferably 3.75 g/cm 3 or less, and even more preferably 3.70 g/cm 3 or less. If the density exceeds this range, cracks may easily occur in the sheet. If the density is below this range, the conductivity between the active materials may decrease, increasing the battery resistance and making it difficult to obtain high output.
正極の厚さは特に限定されないが、高容量かつ高出力の観点から、集電体の金属箔厚さを差し引いた合剤層の厚さは、集電体の片面に対して下限として、好ましくは10μm以上、より好ましくは20μm以上で、また、好ましくは500μm以下、より好ましくは450μm以下である。 The thickness of the positive electrode is not particularly limited, but from the viewpoint of high capacity and high output, the thickness of the mixture layer minus the metal foil thickness of the current collector is preferably 10 μm or more, more preferably 20 μm or more, as a lower limit on one side of the current collector, and is also preferably 500 μm or less, more preferably 450 μm or less.
上記負極は、集電体と、上記負極活物質を含む電極合剤シートとから構成されることが好適である。負極用集電体の材質としては、銅、ニッケル、チタン、タンタル、ステンレス鋼等の金属、又は、その合金等の金属材料;カーボンクロス、カーボンペーパー等の炭素材料が挙げられる。なかでも、金属材料、特に銅、ニッケル、又はその合金が好ましい。 The negative electrode is preferably composed of a current collector and an electrode mixture sheet containing the negative electrode active material. Examples of materials for the negative electrode current collector include metals such as copper, nickel, titanium, tantalum, and stainless steel, or metal materials such as alloys thereof; and carbon materials such as carbon cloth and carbon paper. Among these, metal materials, particularly copper, nickel, or alloys thereof, are preferred.
集電体の形状としては、金属材料の場合、金属箔、金属円柱、金属コイル、金属板、エキスパンドメタル、パンチメタル、発泡メタル等が挙げられ、炭素材料の場合、炭素板、炭素薄膜、炭素円柱等が挙げられる。これらのうち、金属箔が好ましい。なお、金属箔は適宜メッシュ状に形成してもよい。金属箔の厚さは任意であるが、通常1μm以上、好ましくは3μm以上、より好ましくは5μm以上、また、通常1mm以下、好ましくは100μm以下、より好ましくは50μm以下である。金属箔がこの範囲よりも薄いと集電体として必要な強度が不足する場合がある。逆に、金属箔がこの範囲よりも厚いと取り扱い性が損なわれる場合がある。 The shape of the current collector may be metal foil, metal cylinder, metal coil, metal plate, expanded metal, punched metal, foam metal, etc. for metal materials, or carbon plate, carbon thin film, carbon cylinder, etc. for carbon materials. Of these, metal foil is preferred. The metal foil may be appropriately formed into a mesh shape. The thickness of the metal foil is optional, but is usually 1 μm or more, preferably 3 μm or more, more preferably 5 μm or more, and is usually 1 mm or less, preferably 100 μm or less, more preferably 50 μm or less. If the metal foil is thinner than this range, the strength required as a current collector may be insufficient. Conversely, if the metal foil is thicker than this range, handling may be impaired.
負極の製造は、常法によればよい。例えば、上記電極合剤シートと集電体とを接着剤を介して積層し、真空乾燥する方法等が挙げられる。 The negative electrode may be manufactured by a conventional method. For example, the electrode mixture sheet and the current collector may be laminated with an adhesive and then vacuum dried.
負極合剤の密度は、好ましくは1.3g/cm3以上、より好ましくは1.4g/cm3以上、更に好ましくは1.5g/cm3以上であり、また、好ましくは2.0g/cm3以下、より好ましくは1.9g/cm3以下、更に好ましくは1.8g/cm3以下の範囲である。この範囲を上回るとシート内に割れが生じやすくなる場合がある。また下回ると活物質間の導電性が低下することで電池抵抗が増大し、高出力が得られない場合がある。 The density of the negative electrode mixture is preferably 1.3 g/cm 3 or more, more preferably 1.4 g/cm 3 or more, and even more preferably 1.5 g/cm 3 or more, and is preferably 2.0 g/cm 3 or less, more preferably 1.9 g/cm 3 or less, and even more preferably 1.8 g/cm 3 or less. If it exceeds this range, cracks may easily occur in the sheet. If it is below this range, the conductivity between the active materials decreases, which increases the battery resistance and may prevent high output from being obtained.
負極の厚さは特に限定されないが、高容量かつ高出力の観点から、集電体の金属箔厚さを差し引いた合剤層の厚さは、集電体の片面に対して下限として、好ましくは10μm以上、より好ましくは20μm以上で、また、好ましくは500μm以下、より好ましくは450μm以下である。 The thickness of the negative electrode is not particularly limited, but from the viewpoint of high capacity and high output, the thickness of the mixture layer minus the metal foil thickness of the current collector is preferably 10 μm or more, more preferably 20 μm or more, as a lower limit on one side of the current collector, and is preferably 500 μm or less, more preferably 450 μm or less.
本開示は、上述した本開示の電極を備える二次電池も提供する。 The present disclosure also provides a secondary battery having the electrode of the present disclosure described above.
本開示の二次電池は、電解液を使用する二次電池であってもよく、固体二次電池であってもよい。
なお、本明細書において、固体二次電池は、固体電解質を含む二次電池であればよく、電解質として固体電解質及び液体成分を含む半固体二次電池であってもよいし、電解質として固体電解質のみを含む全固体二次電池であってもよい。
The secondary battery of the present disclosure may be a secondary battery that uses an electrolyte solution or may be a solid-state secondary battery.
In this specification, the solid-state secondary battery may be a secondary battery containing a solid electrolyte, may be a semi-solid secondary battery containing a solid electrolyte and a liquid component as the electrolyte, or may be an all-solid-state secondary battery containing only a solid electrolyte as the electrolyte.
上記電解液を使用する二次電池は、公知の二次電池において使用される電解液、セパレータ等を使用することができる。以下、これらについて詳述する。 Secondary batteries using the above electrolyte can use electrolytes, separators, etc. that are used in known secondary batteries. These are described in detail below.
上記電解液としては、非水電解液が好ましく用いられる。非水電解液としては、公知の電解質塩を公知の電解質塩溶解用有機溶媒に溶解したものが使用できる。 As the electrolyte, a non-aqueous electrolyte is preferably used. As the non-aqueous electrolyte, a solution in which a known electrolyte salt is dissolved in a known organic solvent for dissolving electrolyte salts can be used.
電解質塩溶解用有機溶媒としては、特に限定されるものではないが、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、γ-ブチロラクトン、1,2-ジメトキシエタン、1,2-ジエトキシエタン、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等の公知の炭化水素系溶媒;フルオロエチレンカーボネート、フルオロエーテル、フッ素化カーボネート等のフッ素系溶媒の1種若しくは2種以上が使用できる。 The organic solvent for dissolving the electrolyte salt is not particularly limited, but one or more of the following can be used: known hydrocarbon solvents such as propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, γ-butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate; and fluorine-based solvents such as fluoroethylene carbonate, fluoroether, and fluorinated carbonate.
電解質塩としては、例えばLiClO4、LiAsF6、LiBF4、LiPF6、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2等が挙げられ、サイクル特性が良好な点から特にLiPF6、LiBF4、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2又はこれらの組合せが好ましい。 Examples of electrolyte salts include LiClO4 , LiAsF6 , LiBF4 , LiPF6 , LiN( SO2CF3 ) 2 , and LiN( SO2C2F5 ) 2. In terms of good cycle characteristics , LiPF6 , LiBF4 , LiN( SO2CF3 ) 2 , LiN( SO2C2F5 ) 2 , or combinations thereof are particularly preferred .
電解質塩の濃度は、0.8モル/リットル以上、更には1.0モル/リットル以上であることが好ましい。上限は電解質塩溶解用有機溶媒にもよるが、通常1.5モル/リットルである。 The concentration of the electrolyte salt is preferably 0.8 mol/L or more, and more preferably 1.0 mol/L or more. The upper limit depends on the organic solvent used to dissolve the electrolyte salt, but is usually 1.5 mol/L.
上記電解液を使用する二次電池は、更に、セパレータを備えることが好ましい。上記セパレータの材質や形状は、電解液に安定であり、かつ、保液性に優れていれば特に限定されず、公知のものを使用することができる。なかでも、上記電解液に対し安定な材料で形成された、樹脂、ガラス繊維、無機物等が用いられ、保液性に優れた多孔性シート又は不織布状の形態の物等を用いるのが好ましい。 The secondary battery using the above-mentioned electrolyte preferably further comprises a separator. The material and shape of the separator are not particularly limited as long as they are stable to the electrolyte and have excellent liquid retention, and any known separator can be used. In particular, it is preferable to use a material formed of a material stable to the electrolyte, such as resin, glass fiber, or inorganic material, and to use a porous sheet or nonwoven fabric-like material with excellent liquid retention.
樹脂、ガラス繊維セパレータの材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、芳香族ポリアミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルスルホン、ガラスフィルター等を用いることができる。ポリプロピレン/ポリエチレン2層フィルム、ポリプロピレン/ポリエチレン/ポリプロピレン3層フィルム等、これらの材料は1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。なかでも、上記セパレータは、電解液の浸透性やシャットダウン効果が良好である点で、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンを原料とする多孔性シート又は不織布等であることが好ましい。 As materials for the resin and glass fiber separator, for example, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, aromatic polyamides, polytetrafluoroethylene, polyethersulfone, glass filters, etc. can be used. These materials may be used alone or in any combination and ratio, such as polypropylene/polyethylene two-layer film and polypropylene/polyethylene/polypropylene three-layer film. Among them, the separator is preferably a porous sheet or nonwoven fabric made of polyolefins such as polyethylene and polypropylene, because of its good electrolyte permeability and shutdown effect.
セパレータの厚さは任意であるが、通常1μm以上であり、5μm以上が好ましく、8μm以上が更に好ましく、また、通常50μm以下であり、40μm以下が好ましく、30μm以下が更に好ましい。セパレータが、上記範囲より薄過ぎると、絶縁性や機械的強度が低下する場合がある。また、上記範囲より厚過ぎると、レート特性等の電池性能が低下する場合があるばかりでなく、電解液電池全体としてのエネルギー密度が低下する場合がある。 The thickness of the separator is arbitrary, but is usually 1 μm or more, preferably 5 μm or more, more preferably 8 μm or more, and is usually 50 μm or less, preferably 40 μm or less, more preferably 30 μm or less. If the separator is thinner than the above range, the insulating properties and mechanical strength may decrease. Furthermore, if the separator is thicker than the above range, not only may the battery performance such as rate characteristics decrease, but the energy density of the electrolyte battery as a whole may decrease.
一方、無機物の材料としては、例えば、アルミナや二酸化ケイ素等の酸化物、窒化アルミや窒化ケイ素等の窒化物、硫酸バリウムや硫酸カルシウム等の硫酸塩が用いられ、粒子形状若しくは繊維形状のものが用いられる。 On the other hand, inorganic materials include, for example, oxides such as alumina and silicon dioxide, nitrides such as aluminum nitride and silicon nitride, and sulfates such as barium sulfate and calcium sulfate, and are used in particulate or fibrous form.
形態としては、不織布、織布、微多孔性フィルム等の薄膜形状のものが用いられる。薄膜形状では、孔径が0.01~1μm、厚さが5~50μmのものが好適に用いられる。上記の独立した薄膜形状以外に、樹脂製のバインダーを用いて上記無機物の粒子を含有する複合多孔層を正極及び/又は負極の表層に形成させてなるセパレータを用いることができる。例えば、正極の両面に90%粒径が1μm未満のアルミナ粒子を、フッ素樹脂をバインダーとして多孔層を形成させることが挙げられる。 As for the form, a thin film shape such as a nonwoven fabric, a woven fabric, or a microporous film is used. In the thin film shape, a film with a pore size of 0.01 to 1 μm and a thickness of 5 to 50 μm is preferably used. In addition to the above independent thin film shape, a separator can be used in which a composite porous layer containing the above inorganic particles is formed on the surface layer of the positive electrode and/or negative electrode using a resin binder. For example, a porous layer can be formed on both sides of the positive electrode using alumina particles with a 90% particle size of less than 1 μm and a fluororesin as a binder.
外装ケースの材質は用いられる電解質に対して安定な物質であれば特に制限されない。具体的には、ニッケルめっき鋼板、ステンレス、アルミニウム又はアルミニウム合金、マグネシウム合金等の金属類、又は、樹脂とアルミ箔との積層フィルム(ラミネートフィルム)が用いられる。軽量化の観点から、アルミニウム又はアルミニウム合金の金属、ラミネートフィルムが好適に用いられる。 The material of the exterior case is not particularly limited as long as it is a substance that is stable against the electrolyte used. Specifically, metals such as nickel-plated steel sheet, stainless steel, aluminum or aluminum alloy, magnesium alloy, etc., or a laminate film of resin and aluminum foil (laminate film) can be used. From the viewpoint of weight reduction, metals such as aluminum or aluminum alloy, and laminate films are preferably used.
金属類を用いる外装ケースでは、レーザー溶接、抵抗溶接、超音波溶接により金属同士を溶着して封止密閉構造とするもの、若しくは、樹脂製ガスケットを介して上記金属類を用いてかしめ構造とするものが挙げられる。上記ラミネートフィルムを用いる外装ケースでは、樹脂層同士を熱融着することにより封止密閉構造とするもの等が挙げられる。シール性を上げるために、上記樹脂層の間にラミネートフィルムに用いられる樹脂と異なる樹脂を介在させてもよい。特に、集電端子を介して樹脂層を熱融着して密閉構造とする場合には、金属と樹脂との接合になるので、介在する樹脂として極性基を有する樹脂や極性基を導入した変成樹脂が好適に用いられる。 In the case of an exterior case using metals, the metals are welded together by laser welding, resistance welding, or ultrasonic welding to form a sealed structure, or the metals are used via a resin gasket to form a crimped structure. In the case of an exterior case using the above-mentioned laminate film, the resin layers are heat-sealed together to form a sealed structure. In order to improve the sealing properties, a resin different from the resin used in the laminate film may be interposed between the resin layers. In particular, when the resin layers are heat-sealed via a current collecting terminal to form a sealed structure, a bond is formed between the metal and the resin, so a resin having a polar group or a modified resin into which a polar group has been introduced is preferably used as the interposed resin.
上記電解液を使用する二次電池の形状は任意であり、例えば、円筒型、角型、ラミネート型、コイン型、大型等の形状が挙げられる。なお、正極、負極、セパレータの形状及び構成は、それぞれの電池の形状に応じて変更して使用することができる。 The shape of the secondary battery using the above electrolyte is arbitrary, and examples of such shapes include cylindrical, square, laminated, coin, large, etc. The shapes and configurations of the positive electrode, negative electrode, and separator can be changed according to the shape of each battery.
上記固体二次電池は、全固体二次電池であることが好ましい。上記固体二次電池は、リチウムイオン電池であることが好ましく、硫化物系全固体二次電池であることも好ましい。
上記固体二次電池は、正極、負極、並びに、当該正極及び当該負極の間に介在する固体電解質層を備えることが好ましい。
上記固体二次電池において、本開示のバインダーを電極層に用いてもよく、固体電解質層に用いてもよい。
本開示のバインダー及び固体電解質を含む固体二次電池用合剤(好ましくは合剤シート)、並びに、本開示のバインダー及び固体電解質を含む固体電解質層(好ましくは固体電解質層シート)も、本開示の好適な態様である。
The solid-state secondary battery is preferably an all-solid-state secondary battery. The solid-state secondary battery is preferably a lithium ion battery, and is also preferably a sulfide-based all-solid-state secondary battery.
The solid secondary battery preferably includes a positive electrode, a negative electrode, and a solid electrolyte layer interposed between the positive electrode and the negative electrode.
In the solid secondary battery, the binder of the present disclosure may be used in the electrode layer or in the solid electrolyte layer.
A solid secondary battery mix (preferably a mix sheet) containing the binder and solid electrolyte of the present disclosure, and a solid electrolyte layer (preferably a solid electrolyte layer sheet) containing the binder and solid electrolyte of the present disclosure are also suitable aspects of the present disclosure.
固体二次電池用合剤に使用される固体電解質は、硫化物系固体電解質であっても、酸化物系固体電解質であってもよい。特に、硫化物系固体電解質を使用する場合、柔軟性があるという利点がある。 The solid electrolyte used in the solid secondary battery mixture may be a sulfide-based solid electrolyte or an oxide-based solid electrolyte. In particular, when a sulfide-based solid electrolyte is used, it has the advantage of being flexible.
上記硫化物系固体電解質としては、特に限定されず、Li2S-P2S5、Li2S-P2S3、Li2S-P2S3-P2S5、Li2S-SiS2、LiI-Li2S-SiS2、LiI-Li2S-P2S5、LiI-Li2S-P2O5、LiI-Li3PO4-P2S5、LiI-Li2S-SiS2-P2S5、Li2S-SiS2-Li4SiO4、Li2S-SiS2-Li3PO4、Li3PS4-Li4GeS4、Li3.4P0.6Si0.4S4、Li3.25P0.25Ge0.76S4、Li4-xGe1-xPxS4(X=0.6~0.8)、Li4+yGe1-yGayS4(y=0.2~0.3)、LiPSCl、LiCl、Li7-x-2yPS6-x-yClx(0.8≦x≦1.7、0<y≦-0.25x+0.5)、Li10SnP2S12等から選択されるいずれか、又は2種類以上の混合物を使用することができる。
The sulfide-based solid electrolyte is not particularly limited, and examples thereof include Li 2 S-P 2 S 5 , Li 2 S-P 2 S 3 , Li 2 S-P 2 S 3 -P 2 S 5 , Li 2 S-SiS 2 , LiI-Li 2 S-SiS 2 , LiI-Li 2 S-P 2 S 5 , LiI-Li 2 S-P 2 O 5 , LiI-Li 3 PO 4 -P 2 S 5 , LiI-Li 2 S-SiS 2 -P 2 S 5 , Li 2 S-SiS 2 -Li 4 SiO 4 , Li 2 S-SiS 2 -Li 3 PO 4 , Li 3 PS 4 Any one selected from -Li 4 GeS 4 , Li 3.4 P 0.6 Si 0.4 S 4 , Li 3.25 P 0.25 Ge 0.76 S 4 , Li 4-x Ge 1-x P x S 4 (x = 0.6 to 0.8),
上記硫化物系固体電解質は、リチウムを含有するものであることが好ましい。リチウムを含有する硫化物系固体電解質は、リチウムイオンをキャリアとして使用する固体電池に使用されるものであり、高エネルギー密度を有する電気化学デバイスという点で特に好ましいものである。 The sulfide-based solid electrolyte preferably contains lithium. Sulfide-based solid electrolytes containing lithium are used in solid-state batteries that use lithium ions as a carrier, and are particularly preferred in terms of electrochemical devices with high energy density.
上記酸化物系固体電解質は、酸素原子(O)を含有し、かつ、周期律表第1族又は第2族に属する金属のイオン伝導性を有し、かつ、電子絶縁性を有する化合物が好ましい。
The oxide-based solid electrolyte is preferably a compound that contains oxygen atoms (O), has the ionic conductivity of a metal belonging to
具体的な化合物例としては、例えば、LixaLayaTiO3〔xa=0.3~0.7、ya=0.3~0.7〕(LLT)、LixbLaybZrzbMbb mbOnb(MbbはAl,Mg,Ca,Sr,V,Nb,Ta,Ti,Ge,In,Snの少なくとも1種以上の元素でありxbは5≦xb≦10を満たし、ybは1≦yb≦4を満たし、zbは1≦zb≦4を満たし、mbは0≦mb≦2を満たし、nbは5≦nb≦20を満たす。)、LixcBycMcc zcOnc(MccはC,S,Al,Si,Ga,Ge,In,Snの少なくとも1種以上の元素でありxcは0≦xc≦5を満たし、ycは0≦yc≦1を満たし、zcは0≦zc≦1を満たし、ncは0≦nc≦6を満たす。)、Lixd(Al,Ga)yd(Ti,Ge)zdSiadPmdOnd(ただし、1≦xd≦3、0≦yd≦2、0≦zd≦2、0≦ad≦2、1≦md≦7、3≦nd≦15)、Li(3-2xe)Mee xeDeeO(xeは0以上0.1以下の数を表し、Meeは2価の金属原子を表す。Deeはハロゲン原子又は2種以上のハロゲン原子の組み合わせを表す。)、LixfSiyfOzf(1≦xf≦5、0<yf≦3、1≦zf≦10)、LixgSygOzg(1≦xg≦3、0<yg≦2、1≦zg≦10)、Li3BO3-Li2SO4、Li2O-B2O3-P2O5、Li2O-SiO2、Li6BaLa2Ta2O12、Li3PO(4-3/2w)Nw(wはw<1)、LISICON(Lithium super ionic conductor)型結晶構造を有するLi3.5Zn0.25GeO4、ペロブスカイト型結晶構造を有するLa0.51Li0.34TiO2.94、La0.55Li0.35TiO3、NASICON(Natrium super ionic conductor)型結晶構造を有するLiTi2P3O12、Li1+xh+yh(Al,Ga)xh(Ti,Ge)2-xhSiyhP3-yhO12(ただし、0≦xh≦1、0≦yh≦1)、ガーネット型結晶構造を有するLi7La3Zr2O12(LLZ)等が挙げられる。例えば、LLZに対して、一部をAlで置換したLi6.24La3Zr2Al0.24O11.98、Li6.25Al0.25La3Zr2O12や、Taで置換したLi6.6La3Zr1.6Ta0.4O12、Nbで置換したLi6.75La3Zr1.75Nb0.25O12等が挙げられる。他にはLLZに対して、Mg(マグネシウム)とA(Aは、Ca(カルシウム)、Sr(ストロンチウム)、Ba(バリウム)から構成される群より選択される少なくとも1つの元素)との少なくとも一方の元素置換を行ったLLZ系セラミックス材料も挙げられる。また、Li、P及びOを含むリン化合物も望ましい。例えばリン酸リチウム(Li3PO4)、リン酸リチウムの酸素の一部を窒素で置換したLiPON、LiPOD1(D1は、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、Ru、Ag、Ta、W、Pt、Au等から選ばれた少なくとも1種)等が挙げられる。また、LiA1ON(A1は、Si、B、Ge、Al、C、Ga等から選ばれた少なくとも1種)等も好ましく用いることができる。具体例として、例えば、Li2O-Al2O3-SiO2-P2O5-TiO2-GeO2、Li2O-Al2O3-SiO2-P2O5-TiO2等が挙げられる。 Specific examples of the compound include Li xa La ya TiO 3 [xa=0.3 to 0.7, ya=0.3 to 0.7] (LLT), Li xb La yb Zr zb M bb mb O nb (M bb is at least one element selected from the group consisting of Al, Mg, Ca, Sr, V, Nb, Ta, Ti, Ge, In, and Sn, xb satisfies 5≦xb≦10, yb satisfies 1≦yb≦4, zb satisfies 1≦zb≦4, mb satisfies 0≦mb≦2, and nb satisfies 5≦nb≦20), and Li xc B yc M cc zc O nc (M cc is at least one element selected from C, S, Al, Si, Ga, Ge, In, and Sn, xc satisfies 0≦xc≦5, yc satisfies 0≦yc≦1, zc satisfies 0≦zc≦1, and nc satisfies 0≦nc≦6. ), Li xd (Al, Ga) yd (Ti, Ge) zd Si ad P md O nd (wherein 1≦xd≦3, 0≦yd≦2, 0≦zd≦2, 0≦ad≦2, 1≦md≦7, 3≦nd≦15), Li (3-2xe) M ee xe D ee O (xe represents a number of 0 or more and 0.1 or less, M ee represents a divalent metal atom, and D ee represents a halogen atom or a combination of two or more halogen atoms. ), Li xf Si yf O zf (1≦xf≦5, 0<yf≦3, 1≦zf≦10), Li xg S yg O zg (1≦xg≦3, 0<yg≦2, 1≦zg≦10), Li 3 BO 3 -Li 2 SO 4 , Li 2 O-B 2 O 3 -P 2 O 5 , Li 2 O-SiO 2 , Li 6 BaLa 2 Ta 2 O 12 , Li 3 PO (4-3/2w) N w (w is w<1), Li 3.5 Zn 0.25 GeO 4 having a LISICON (lithium super ionic conductor) type crystal structure, La 3.5 Zn 0.25 GeO 4 having a perovskite type crystal structure, 0.51Li0.34TiO2.94 , La0.55Li0.35TiO3 , LiTi2P3O12 having a NASICON (sodium super ionic conductor) type crystal structure, Li1 +xh+yh (Al , Ga) xh (Ti,Ge) 2- xhSiyhP3 - yhO12 ( where 0≦xh≦ 1 , 0 ≦yh≦1 ) , Li7La3Zr2O12 ( LLZ ) having a garnet type crystal structure, and the like. For example, Li6.24La3Zr2Al0.24O11.98 , Li6.25Al0.25La3Zr2O12 , Li6.6La3Zr1.6Ta0.4O12 , Li6.75La3Zr1.75Nb0.25O12, etc. , in which LLZ is partially substituted with Al , Li6.6La3Zr1.6Ta0.4O12 , Li6.75La3Zr1.75Nb0.25O12, etc. , in which LLZ is partially substituted with Ta, etc. , can be mentioned. In addition, LLZ-based ceramic materials in which at least one element of Mg (magnesium) and A (A is at least one element selected from the group consisting of Ca (calcium), Sr (strontium), and Ba (barium)) is substituted for LLZ can be mentioned. In addition, phosphorus compounds containing Li, P, and O are also desirable. Examples of the lithium phosphate include lithium phosphate (Li 3 PO 4 ), LiPON in which part of the oxygen in lithium phosphate is replaced with nitrogen, LiPOD 1 (D 1 is at least one selected from Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, Ru, Ag, Ta, W, Pt, Au, etc.), etc. Also preferably usable is LiA 1 ON (A 1 is at least one selected from Si, B, Ge, Al, C, Ga, etc.). Specific examples include Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 2 -P 2 O 5 -TiO 2 -GeO 2 , Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 2 -P 2 O 5 -TiO 2 , etc.
上記酸化物系固体電解質は、リチウムを含有するものであることが好ましい。リチウムを含有する酸化物系固体電解質は、リチウムイオンをキャリアとして使用する固体電池に使用されるものであり、高エネルギー密度を有する電気化学デバイスという点で特に好ましいものである。 The oxide-based solid electrolyte preferably contains lithium. The oxide-based solid electrolyte containing lithium is used in solid-state batteries that use lithium ions as a carrier, and is particularly preferred in that it is an electrochemical device having a high energy density.
上記酸化物系固体電解質は、結晶構造を有する酸化物であることが好ましい。結晶構造を有する酸化物は、良好なLiイオン伝導性という点で特に好ましいものである。結晶構造を有する酸化物としては、ペロブスカイト型(La0.51Li0.34TiO2.94等)、NASICON型(Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3等)、ガーネット型(Li7La3Zr2O12(LLZ)等)等が挙げられる。なかでも、NASICON型が好ましい。 The oxide-based solid electrolyte is preferably an oxide having a crystalline structure. Oxides having a crystalline structure are particularly preferred in terms of good Li ion conductivity. Examples of oxides having a crystalline structure include perovskite type ( La0.51Li0.34TiO2.94 , etc.), NASICON type ( Li1.3Al0.3Ti1.7 ( PO4 ) 3 , etc. ) , and garnet type ( Li7La3Zr2O12 ( LLZ ) , etc.). Among them, NASICON type is preferred .
酸化物系固体電解質の体積平均粒子径は特に限定されないが、0.01μm以上であることが好ましく、0.03μm以上であることがより好ましい。上限としては、100μm以下であることが好ましく、50μm以下であることがより好ましい。なお、酸化物系固体電解質粒子の平均粒子径の測定は、以下の手順で行う。酸化物系固体電解質粒子を、水(水に不安定な物質の場合はヘプタン)を用いて20mlサンプル瓶中で1質量%の分散液を希釈調整する。希釈後の分散試料は、1kHzの超音波を10分間照射し、その直後に試験に使用する。この分散液試料を用い、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置LA-920(HORIBA社製)を用いて、温度25℃で測定用石英セルを使用してデータ取り込みを50回行い、体積平均粒子径を得る。その他の詳細な条件等は必要によりJISZ8828:2013「粒子径解析-動的光散乱法」の記載を参照する。1水準につき5つの試料を作製しその平均値を採用する。 The volume average particle diameter of the oxide-based solid electrolyte is not particularly limited, but is preferably 0.01 μm or more, and more preferably 0.03 μm or more. The upper limit is preferably 100 μm or less, and more preferably 50 μm or less. The average particle diameter of the oxide-based solid electrolyte particles is measured by the following procedure. The oxide-based solid electrolyte particles are diluted and adjusted to a 1 mass % dispersion in a 20 ml sample bottle using water (heptane in the case of a substance unstable in water). The diluted dispersion sample is irradiated with 1 kHz ultrasound for 10 minutes and used for testing immediately thereafter. Using this dispersion sample, data is taken 50 times using a laser diffraction/scattering particle size distribution measuring device LA-920 (manufactured by HORIBA) at a temperature of 25°C using a measurement quartz cell to obtain the volume average particle diameter. For other detailed conditions, etc., refer to the description of JIS Z8828:2013 "Particle size analysis - dynamic light scattering method" as necessary. Five samples are prepared for each level and the average value is used.
上記固体二次電池は、正極及び負極の間にセパレータを備えていてもよい。上記セパレータとしては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等の多孔膜;及びポリプロピレン等の樹脂製の不織布、ガラス繊維不織布等の不織布等を挙げることができる。 The solid secondary battery may include a separator between the positive electrode and the negative electrode. Examples of the separator include porous membranes such as polyethylene and polypropylene; nonwoven fabrics made of resins such as polypropylene, and nonwoven fabrics such as glass fiber nonwoven fabrics.
上記固体二次電池は、更に電池ケースを備えていてもよい。上記電池ケースの形状としては、上述した正極、負極、固体電解質層等を収納できるものであれば特に限定されるものではないが、具体的には、円筒型、角型、コイン型、ラミネート型等を挙げることができる。 The solid secondary battery may further include a battery case. The shape of the battery case is not particularly limited as long as it can accommodate the above-mentioned positive electrode, negative electrode, solid electrolyte layer, etc., but specific examples include a cylindrical type, a square type, a coin type, a laminate type, etc.
上記固体二次電池は、例えば、正極、固体電解質層シート、負極を順に積層し、プレスすることにより製造することができる。 The above-mentioned solid-state secondary battery can be manufactured, for example, by stacking a positive electrode, a solid electrolyte layer sheet, and a negative electrode in that order and pressing them.
以上、実施形態を説明したが、特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。 Although the embodiments have been described above, it will be understood that various changes in form and details are possible without departing from the spirit and scope of the claims.
次に実施例を挙げて本開示を更に詳しく説明するが、本開示はこれらの実施例のみに限定されるものではない。 The following examples will explain the present disclosure in more detail, but the present disclosure is not limited to these examples.
各種物性は下記方法にて測定した。 Various physical properties were measured using the following methods.
<平均一次粒子径>
PTFE水性分散液を水で固形分濃度が0.15質量%になるまで希釈し、得られた希釈ラテックスの単位長さに対する550nmの投射光の透過率と、透過型電子顕微鏡写真により定方向径を測定して決定した数基準長さ平均一次粒子径とを測定して、検量線を作成した。この検量線を用いて、各試料の550nmの投射光の実測透過率から平均一次粒子径を決定した。
また、平均一次粒子径は、動的光散乱法によっても測定した。動的光散乱法においては、固形分濃度を約1.0質量%に調整したPTFE水性分散液を作製し、ELSZ-1000S(大塚電子社製)を使用して25℃、積算70回にて測定した。溶媒(水)の屈折率は1.3328、溶媒(水)の粘度は0.8878mPa・sとした。
<Average primary particle size>
The PTFE aqueous dispersion is diluted with water until the solid content becomes 0.15% by mass, and the transmittance of the 550 nm projection light to the unit length of the obtained diluted latex and the number-based length average primary particle diameter determined by measuring the unidirectional diameter by a transmission electron microscope photograph are measured, and a calibration curve is prepared. Using this calibration curve, the average primary particle diameter is determined from the measured transmittance of the 550 nm projection light of each sample.
The average primary particle size was also measured by dynamic light scattering. In the dynamic light scattering method, a PTFE aqueous dispersion with a solid content concentration adjusted to about 1.0 mass% was prepared, and measurements were taken at 25°C and 70 times in total using an ELSZ-1000S (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.). The refractive index of the solvent (water) was 1.3328, and the viscosity of the solvent (water) was 0.8878 mPa·s.
<ポリマー固形分濃度>
PTFE水性分散液1gを、送風乾燥機中で150℃、60分の条件で乾燥し、水性分散液の質量(1g)に対する、加熱残分の質量の割合を百分率で表した値を採用した。
<Polymer solids concentration>
1 g of the aqueous PTFE dispersion was dried in a blower dryer at 150° C. for 60 minutes, and the ratio of the mass of the heating residue to the mass (1 g) of the aqueous dispersion was expressed as a percentage and used.
<溶融流動性>
ASTM D1238に準拠し、メルトインデクサーを用いて、372℃、荷重5kgにおいて内径2.095mm、長さ8mmのノズルから10分間あたりに流出するポリマーの質量(g/10分)を測定した。MFRが0.25g/10分以上のものは溶融流動性を示す、0.25g/10分未満のものは溶融流動性を示さないとした。
<Melt fluidity>
According to ASTM D1238, the mass (g/10 min) of the polymer flowing out from a nozzle with an inner diameter of 2.095 mm and a length of 8 mm per 10 min was measured at 372° C. under a load of 5 kg using a melt indexer. A polymer having an MFR of 0.25 g/10 min or more was deemed to have melt fluidity, and a polymer having an MFR of less than 0.25 g/10 min was deemed not to have melt fluidity.
<変性モノマーの含有量>
HFP含有量は、PTFE粉末又は組成物をプレス成形することで薄膜ディスクを作製し、薄膜ディスクをFT-IR測定した赤外線吸光度から、982cm-1における吸光度/935cm-1における吸光度の比に0.3を乗じて求めた。
<Modifying Monomer Content>
The HFP content was determined by producing a thin film disk by press-molding the PTFE powder or composition, measuring the infrared absorbance of the thin film disk by FT-IR, and multiplying the ratio of the absorbance at 982 cm -1 to the absorbance at 935 cm -1 by 0.3.
<標準比重(SSG)>
ASTM D4895 89に準拠して成形されたサンプルを用い、ASTM D 792に準拠した水置換法により測定した。
<Standard specific gravity (SSG)>
Using samples molded in accordance with ASTM D4895 89, the measurement was performed by the water displacement method in accordance with ASTM D 792.
<吸熱ピーク温度>
吸熱ピーク温度は、300℃以上の温度に加熱した履歴がないPTFE粉末又は組成物について示差走査熱量計〔DSC〕を用いて10℃/分の速度で昇温したときの融解熱曲線の領域(A)と領域(B)におけるそれぞれの極小点に対応する温度とした。
<Endothermic peak temperature>
The endothermic peak temperatures were determined as the temperatures corresponding to the respective minimum points in the regions (A) and (B) of the heat of fusion curve when a PTFE powder or composition that had not been heated to a temperature of 300° C. or higher was heated at a rate of 10° C./min using a differential scanning calorimeter [DSC].
<吸熱ピーク強度>
上記吸熱ピーク温度の測定における上記融解熱曲線の極小点を(a)とし、極小点(a)を通り横軸(温度)に対して垂直な直線と、上記融解熱曲線の300℃と360℃の点を結ぶ直線との交点を(b)とした場合の、極小点(a)と交点(b)との間の距離を吸熱ピーク強度とした。
<Endothermic peak intensity>
The minimum point of the heat of fusion curve in the measurement of the endothermic peak temperature was defined as (a), and the intersection point (b) between a line passing through the minimum point (a) and perpendicular to the horizontal axis (temperature) and a line connecting the points 300°C and 360°C on the heat of fusion curve was defined as (b). The distance between the minimum point (a) and the intersection point (b) was defined as the endothermic peak intensity.
<吸熱ピーク強度比>
上記領域(A)の吸熱ピーク強度を領域(B)の吸熱ピーク強度で除した値を採用した。
<Endothermic peak intensity ratio>
The value obtained by dividing the endothermic peak intensity in the region (A) by the endothermic peak intensity in the region (B) was used.
<ペースト押出可否>
PTFE粉末又は組成物60gと押出助剤としての炭化水素油(商品名:アイソパーG(登録商標)、エクソンモービル社製)12.3gとをポリエチレン容器中で3分間混合した。室温(25±2℃)で押出機のシリンダーに上記混合物を充填し、シリンダーに挿入したピストンに0.47MPaの負荷をかけて1分間保持した。次にラム速度20mm/minでオリフィスから押出した。オリフィスの断面積に対するシリンダーの断面積の比は200であった。このときビードが千切れて連続的に押し出せなかったものを押出不可、ビードが千切れず連続的に押し出せたものを押出可と評価した。
<Can the paste be extruded?>
60 g of PTFE powder or composition and 12.3 g of hydrocarbon oil (trade name: Isopar G (registered trademark), manufactured by ExxonMobil Corporation) as an extrusion aid were mixed in a polyethylene container for 3 minutes. The mixture was filled into the cylinder of an extruder at room temperature (25±2°C), and a load of 0.47 MPa was applied to the piston inserted into the cylinder and held for 1 minute. Next, the mixture was extruded from the orifice at a ram speed of 20 mm/min. The ratio of the cross-sectional area of the cylinder to the cross-sectional area of the orifice was 200. At this time, the bead was evaluated as not extrudable if it could not be continuously extruded because it was torn, and the bead was evaluated as extrudable if it could be continuously extruded without being torn.
<延伸可否>
PTFE粉末又は組成物50gと押出助剤としての炭化水素油(商品名:アイソパーE(登録商標)、エクソンモービル社製)10.25gとをポリエチレン容器内で3分間混合した。室温(25±2℃)で、押出機のシリンダーに上記混合物を充填し、シリンダーに挿入したピストンに0.47MPaの負荷をかけて1分間保持した。次にラム速度18mm/minでオリフィスから押出した。オリフィスの断面積に対するシリンダーの断面積の比は100であった。
<Possibility of extension>
50 g of PTFE powder or composition and 10.25 g of hydrocarbon oil (trade name: Isopar E (registered trademark), manufactured by ExxonMobil Corporation) as an extrusion aid were mixed in a polyethylene container for 3 minutes. The mixture was filled into the cylinder of an extruder at room temperature (25±2° C.), and a load of 0.47 MPa was applied to the piston inserted into the cylinder and held for 1 minute. The mixture was then extruded from an orifice at a ram speed of 18 mm/min. The ratio of the cross-sectional area of the cylinder to the cross-sectional area of the orifice was 100.
上記のペースト押出により得られたビードを230℃で30分間乾燥し、潤滑剤を除去した。乾燥後のビードを適当な長さに切断し、300℃に加熱した炉に入れた。炉内で、延伸速度100%/秒、延伸試験前のビード長さの25倍になるまで延伸した。延伸中に破断しなかったものを延伸可能、破断したものを延伸不可と評価した。 The bead obtained by the above paste extrusion was dried at 230°C for 30 minutes to remove the lubricant. After drying, the bead was cut to an appropriate length and placed in an oven heated to 300°C. In the oven, it was stretched at a stretching speed of 100%/sec until it reached 25 times its length before the stretching test. Those that did not break during stretching were evaluated as being stretchable, and those that did break were evaluated as not being stretchable.
<水分含有量>
約20gのPTFE粉末又は組成物を150℃、2時間加熱した前後の質量を測定し、以下の式に従って算出する。試料を3回取り、それぞれ算出した後、平均を求め、当該平均値を採用した。
水分含有量(質量%)=[(加熱前のPTFE粉末又は組成物の質量(g))-(加熱後のPTFE粉末又は組成物の質量(g))]/(加熱前のPTFE粉末又は組成物の質量(g))×100
<Moisture content>
About 20 g of PTFE powder or composition was heated at 150° C. for 2 hours, the mass was measured before and after, and the mass was calculated according to the following formula. A sample was taken three times, and the average was calculated for each, and the average value was adopted.
Moisture content (mass%)=[(mass (g) of PTFE powder or composition before heating)−(mass (g) of PTFE powder or composition after heating)]/(mass (g) of PTFE powder or composition before heating)×100
国際公開第2021/045228号の合成例1に記載された方法により白色固体Aを得た。 A white solid A was obtained by the method described in Synthesis Example 1 of WO 2021/045228.
合成例1
ステンレススチール製攪拌翼と温度調節用ジャケットを備えた内容量6リットルのステンレススチール製オートクレーブに、脱イオン水3580g、パラフィンワックス100g及び白色固体A5.4gを仕込み、70℃に加温しながらオートクレーブ内を窒素ガスで置換して酸素を除いた。HFP0.06gをTFEで圧入した後、TFEを圧入して系内圧力を0.78MPaGとし、攪拌しながら系内温度を70℃に保った。次いで、水20gに過硫酸アンモニウム15.4mgを溶解した水溶液をTFEで圧入し、重合反応を開始した。重合反応の進行に伴い系内圧力が低下するがTFEを追加して系内温度を70℃、系内圧力を0.78MPaGに維持した。
重合開始からTFEが430g消費された時点で、ラジカル捕捉剤としてヒドロキノン18.0mgを水20gに溶解した水溶液をTFEで圧入した。重合はその後も継続し、TFEの重合量が重合開始から約1540gになった時点で攪拌及びTFEの供給を止め、直ちに系内のガスを放出して常圧とし、重合反応を終了した。水性分散液を取り出し、冷却後、パラフィンワックスを分離し、PTFE水性分散液を得た。得られたPTFE水性分散液の平均一次粒子径は246nm、固形分濃度は29.8質量%であった。
Synthesis Example 1
A 6-liter stainless steel autoclave equipped with a stainless steel stirring blade and a temperature control jacket was charged with 3580 g of deionized water, 100 g of paraffin wax, and 5.4 g of white solid A, and the inside of the autoclave was replaced with nitrogen gas while heating to 70 ° C. to remove oxygen. After 0.06 g of HFP was injected with TFE, TFE was injected to make the system pressure 0.78 MPaG, and the system temperature was maintained at 70 ° C. while stirring. Next, an aqueous solution of 15.4 mg of ammonium persulfate dissolved in 20 g of water was injected with TFE to start the polymerization reaction. As the polymerization reaction progressed, the system pressure decreased, but TFE was added to maintain the system temperature at 70 ° C. and the system pressure at 0.78 MPaG.
When 430 g of TFE was consumed from the start of polymerization, an aqueous solution of 18.0 mg of hydroquinone dissolved in 20 g of water as a radical scavenger was injected with TFE. The polymerization continued thereafter, and when the amount of polymerization of TFE reached about 1540 g from the start of polymerization, stirring and the supply of TFE were stopped, and the gas in the system was immediately released to normal pressure, and the polymerization reaction was terminated. The aqueous dispersion was taken out and cooled, and the paraffin wax was separated to obtain an aqueous PTFE dispersion. The average primary particle size of the obtained aqueous PTFE dispersion was 246 nm, and the solid content concentration was 29.8 mass%.
製造例1
合成例1で得られたPTFE水性分散液を固形分濃度13質量%まで希釈し、容器内で攪拌しながらPTFEを凝固させた後、水と濾別し、PTFE湿潤粉末を得た。
得られたPTFE湿潤粉末をステンレス製のメッシュトレーに配置し、180℃の熱風循環式電気炉内でメッシュトレーを熱処理した。18時間後、メッシュトレーを取り出し、メッシュトレーを空冷させた後、PTFE粉末を得た。
得られたPTFE粉末は溶融流動性を示さなかった。またHFP含有量は0.027質量%、SSGは2.150であった。
Production Example 1
The PTFE aqueous dispersion obtained in Synthesis Example 1 was diluted to a solids concentration of 13% by mass, and the PTFE was coagulated while stirring in a container, and then the water was separated by filtration to obtain a wet PTFE powder.
The obtained PTFE wet powder was placed on a stainless steel mesh tray, and the mesh tray was heat-treated in a hot air circulating electric furnace at 180° C. After 18 hours, the mesh tray was removed and air-cooled to obtain a PTFE powder.
The resulting PTFE powder did not exhibit melt flowability, and had an HFP content of 0.027 mass % and an SSG of 2.150.
合成例2
ステンレススチール製攪拌翼と温度調節用ジャケットを備えた内容量6リットルのステンレススチール製オートクレーブに、脱イオン水3480g、パラフィンワックス100g、及び白色固体A5.3gを仕込み、70℃に加温しながらオートクレーブ内を窒素ガスで置換して酸素を除いた。TFEを圧入して系内圧力を0.78MPaGとし、攪拌しながら系内温度を70℃に保った。次いで、水20gに過硫酸アンモニウム15.0mgを溶解した水溶液をTFEで圧入し、重合反応を開始した。重合反応の進行に伴い系内圧力が低下するがTFEを追加して系内温度を70℃、系内圧力を0.78MPaGに維持した。
重合開始からTFEが400g消費された時点で、ラジカル捕捉剤としてヒドロキノン18.0mgを水20gに溶解した水溶液をTFEで圧入した。重合はその後も継続し、TFEの重合量が重合開始から約1200gになった時点で撹拌及びTFEの供給を止め、直ちに系内のガスを放出して常圧とし、重合反応を終了した。水性分散液を取り出し、冷却後、パラフィンワックスを分離し、PTFE水性分散液を得た。得られたPTFE水性分散液の平均一次粒子径は310nm、固形分濃度は25.3質量%であった。
Synthesis Example 2
A 6-liter stainless steel autoclave equipped with a stainless steel stirring blade and a temperature control jacket was charged with 3480 g of deionized water, 100 g of paraffin wax, and 5.3 g of white solid A, and the inside of the autoclave was replaced with nitrogen gas while heating to 70 ° C. to remove oxygen. TFE was injected to make the system pressure 0.78 MPaG, and the system temperature was kept at 70 ° C. while stirring. Next, an aqueous solution of 15.0 mg of ammonium persulfate dissolved in 20 g of water was injected with TFE to start the polymerization reaction. As the polymerization reaction progressed, the system pressure decreased, but TFE was added to maintain the system temperature at 70 ° C. and the system pressure at 0.78 MPaG.
When 400 g of TFE was consumed from the start of polymerization, an aqueous solution of 18.0 mg of hydroquinone dissolved in 20 g of water as a radical scavenger was injected with TFE. The polymerization continued thereafter, and when the amount of polymerization of TFE reached about 1200 g from the start of polymerization, stirring and the supply of TFE were stopped, and the gas in the system was immediately released to normal pressure, and the polymerization reaction was terminated. The aqueous dispersion was taken out and cooled, and the paraffin wax was separated to obtain an aqueous PTFE dispersion. The average primary particle size of the obtained aqueous PTFE dispersion was 310 nm, and the solid content concentration was 25.3 mass%.
製造例2
合成例2で得られたPTFE水性分散液を固形分濃度13質量%まで希釈し、容器内で撹拌しながらPTFEを凝固させた後、水と濾別し、PTFE湿潤粉末を得た。
得られたPTFE湿潤粉末をステンレス製のメッシュトレーに配置し、180℃の熱風循環式電気炉内でメッシュトレーを熱処理した。20時間後、メッシュトレーを取り出し、メッシュトレーを空冷させた後、PTFE粉末を得た。
得られたPTFE粉末は溶融流動性を示さなかった。またSSGは2.156であった。
Production Example 2
The PTFE aqueous dispersion obtained in Synthesis Example 2 was diluted to a solids concentration of 13% by mass, and the PTFE was coagulated while stirring in a container, and then the water was separated by filtration to obtain a wet PTFE powder.
The obtained PTFE wet powder was placed on a stainless steel mesh tray, and the mesh tray was heat-treated in a hot air circulating electric furnace at 180° C. After 20 hours, the mesh tray was removed and air-cooled to obtain a PTFE powder.
The resulting PTFE powder did not exhibit melt flowability and had an SSG of 2.156.
合成例3
国際公開第2009/020187号の実施例7に記載された方法により低分子量PTFE水性分散液を得た。得られた低分子量PTFE水性分散液の平均一次粒子径は180nm、固形分濃度は20.0質量%であった。
Synthesis Example 3
An aqueous dispersion of low molecular weight PTFE was obtained by the method described in Example 7 of WO 2009/020187. The average primary particle size of the obtained aqueous dispersion of low molecular weight PTFE was 180 nm, and the solid content concentration was 20.0 mass%.
製造例3
合成例3で得られた低分子量PTFE水性分散液を激しい機械的剪断力を与えることで凝析させ、160℃の熱風循環式乾燥機にて18時間乾燥させることで、低分子量PTFE粉末を得た。
得られた低分子量PTFE粉末は溶融流動性を示した。
Production Example 3
The aqueous dispersion of low molecular weight PTFE obtained in Synthesis Example 3 was coagulated by applying a strong mechanical shear force, and dried for 18 hours in a hot air circulation dryer at 160°C to obtain a low molecular weight PTFE powder.
The obtained low molecular weight PTFE powder exhibited melt flowability.
作製例1
合成例1で得られたPTFE水性分散液及び合成例3で得られた低分子量PTFE水性分散液を固形分質量比(合成例1:合成例3)90:10で混合した後、固形分濃度13質量%にまで希釈して、撹拌機付きの容器内で激しく攪拌し凝固させた後、水と濾別し、PTFE湿潤粉末を得た。得られたPTFE湿潤粉末をステンレス製のメッシュトレーに配置し(配置量:2.0g/cm2)、180℃の熱風循環式電気炉内でメッシュトレーを熱処理した。18時間後、メッシュトレーを取り出し、メッシュトレーを空冷させた後、PTFE組成物1を得た。
得られたPTFE組成物1のHFP含有量は0.024質量%、SSGは2.184であった。また吸熱ピーク温度は328℃、343℃、吸熱ピーク強度比は0.36、ペースト押出可能、延伸可能、水分含有量は0.001質量%であった。
Preparation Example 1
The PTFE aqueous dispersion obtained in Synthesis Example 1 and the low molecular weight PTFE aqueous dispersion obtained in Synthesis Example 3 were mixed at a solid content mass ratio (Synthesis Example 1:Synthesis Example 3) of 90:10, then diluted to a solid content concentration of 13 mass%, vigorously stirred in a container equipped with a stirrer to solidify, and filtered from the water to obtain a PTFE wet powder. The obtained PTFE wet powder was placed on a stainless steel mesh tray (placement amount: 2.0 g/cm 2 ), and the mesh tray was heat-treated in a hot air circulation type electric furnace at 180° C. After 18 hours, the mesh tray was removed and air-cooled, and then a
The resulting
作製例2
使用するPTFE水性分散液を合成例1から合成例2に変更し、固形分質量比(合成例2:合成例3)を98:2とする以外は作製例1と同様にしてPTFE組成物2を得た。
得られたPTFE組成物2のSSGは2.168であった。また吸熱ピーク温度は328℃、344℃、吸熱ピーク強度比は0.08、ペースト押出可能、延伸可能、水分含有量は0.000質量%であった。
Preparation Example 2
The resulting
作製例3
固形分質量比(合成例2:合成例3)を90:10に変更する以外は作製例2と同様にしてPTFE組成物3を得た。
得られたPTFE組成物3のSSGは2.194であった。また吸熱ピーク温度は328℃、344℃、吸熱ピーク強度比は0.27、ペースト押出可能、延伸可能、水分含有量は0.001質量%であった。
Preparation Example 3
A
The resulting
作製例4
固形分質量比(合成例2:合成例3)を75:25に変更する以外は作製例2と同様にしてPTFE組成物4を得た。
得られたPTFE組成物4のSSGは2.222であった。また吸熱ピーク温度は327℃、343℃、吸熱ピーク強度比は0.89、ペースト押出可能、延伸可能、水分含有量は0.001質量%であった。
Preparation Example 4
A
The resulting
作製例5
固形分質量比(合成例2:合成例3)を25:75に変更する以外は作製例2と同様にしてPTFE組成物5を得た。
得られたPTFE組成物5のSSGは2.274であった。また吸熱ピーク温度は327℃、340℃、吸熱ピーク強度比は5.3、ペースト押出不可、延伸不可、水分含有量は0.002質量%であった。
Preparation Example 5
A PTFE composition 5 was obtained in the same manner as in Preparation Example 2, except that the solid content mass ratio (Synthesis Example 2:Synthesis Example 3) was changed to 25:75.
The SSG of the obtained PTFE composition 5 was 2.274. The endothermic peak temperatures were 327° C. and 340° C., the endothermic peak intensity ratio was 5.3, the paste could not be extruded, the stretching was not possible, and the moisture content was 0.002% by mass.
作製例6
メッシュトレーを平板トレー(底面及び側面に通気性のないトレー)に、乾燥温度を180℃から145℃に、乾燥時間を18時間から5時間に変更する以外は、作製例3と同様にしてPTFE組成物6を得た。
得られたPTFE組成物6のSSGは2.194であった。また吸熱ピーク温度は328℃、344℃、吸熱ピーク強度比は0.27、ペースト押出可能、水分含有量は0.156質量%であった。
Preparation Example 6
The resulting
作製例7
製造例2で得られたPTFE湿潤粉末を平板トレー(底面及び側面に通気性のないトレー)に配置し、180℃の熱風循環式電気炉内で平板トレーを熱処理した。5時間後、平板トレーを取り出し、平板トレーを空冷させた後、PTFE粉末7を得た。
得られたPTFE粉末7のSSGは2.156であった。また吸熱ピーク温度は345℃、ペースト押出可能、水分含有量は0.126質量%であった。
Preparation Example 7
The PTFE wet powder obtained in Production Example 2 was placed on a flat tray (a tray with no air permeability on the bottom and sides) and the flat tray was heat-treated in a hot air circulating electric furnace at 180° C. After 5 hours, the flat tray was removed and cooled in air, and then
The resulting
上記で得られた各PTFE組成物を用いて以下の方法で評価した。 Each of the PTFE compositions obtained above was evaluated using the following methods.
電解液含有電池評価
下記の手順で実施例1~6及び比較例1の合剤シート作製とシート評価、電池評価を行った。
<正極合剤シートの作製>
活物質と導電助剤を秤量し、V型混合機に材料を投入し、37rpmで10分間混合し活物質と導電助剤からなる混合物を得た。その後、混合物に秤量したバインダー(PTFE粉末又は組成物)を投入し、5℃の恒温槽にて十分に冷却させた。活物質、導電助剤とバインダーからなる混合物をヘンシェルミキサーに投入し、1000rpmで3分間処理することで混合物の均質化を行った。その後、混合物を50℃の恒温槽にて十分に昇温させた後に、加圧型ニーダー(D1-5:日本スピンドル社製)にて4分間処理(32rpm、ヒーター50℃,圧力0.5MPa)することでフィブリル化を促進し、凝集性のあるバルク状の電極合剤を得た。その後、再粉砕するためにバルク状の電極合剤をヘンシェルミキサーに投入し、300rpmで1分間処理することで電極合剤を得た。
平行に配置された金属ロール(温度:80℃、回転速度:1m/min)に電極合剤を投入し、圧延することで電極合剤シートを得た。再度、得られた圧延シートを2つに折りたたむことにより粗砕して、金属ロール(温度:80℃、回転速度:1m/min)に電極合剤を投入し、圧延することでより強度のある電極合剤シートを得た。
その後、ロールプレス機に電極合剤シートを投入し、ギャップを調整した。最終的な正極合剤層の厚みは90μmになるように調整した。
表1に材料種と組成を示す。
Evaluation of Electrolyte-Containing Batteries Preparation of mixture sheets and evaluation of the sheets and batteries of Examples 1 to 6 and Comparative Example 1 were carried out according to the following procedures.
<Preparation of Positive Electrode Mixture Sheet>
The active material and the conductive assistant were weighed, and the materials were put into a V-type mixer and mixed at 37 rpm for 10 minutes to obtain a mixture of the active material and the conductive assistant. Then, the weighed binder (PTFE powder or composition) was put into the mixture and thoroughly cooled in a thermostatic bath at 5 ° C. The mixture of the active material, the conductive assistant and the binder was put into a Henschel mixer and homogenized by processing at 1000 rpm for 3 minutes. Then, the mixture was sufficiently heated in a thermostatic bath at 50 ° C., and then processed for 4 minutes (32 rpm, heater 50 ° C., pressure 0.5 MPa) in a pressure kneader (D1-5: manufactured by Nippon Spindle Co., Ltd.) to promote fibrillation and obtain a bulk-like electrode mixture with cohesive properties. Then, the bulk-like electrode mixture was put into a Henschel mixer for re-pulverization, and the electrode mixture was obtained by processing at 300 rpm for 1 minute.
The electrode mixture was put into parallel metal rolls (temperature: 80° C., rotation speed: 1 m/min) and rolled to obtain an electrode mixture sheet. The obtained rolled sheet was again roughly crushed by folding in half, and the electrode mixture was put into metal rolls (temperature: 80° C., rotation speed: 1 m/min) and rolled to obtain an electrode mixture sheet with greater strength.
Thereafter, the electrode mixture sheet was placed in a roll press machine and the gap was adjusted to a final thickness of 90 μm.
Table 1 shows the material types and compositions.
<粉体凝集性の評価>
平行に配置された金属ロールに投入する前の電極合剤を用いて、目開き0.18mm(JIS-Z8801)のふるいを用いた。30秒ふるいがけをおこない、メッシュの上に凝集物が残った場合を×、全て通過した場合を○とした。結果を表2に示す。
<Evaluation of powder cohesiveness>
The electrode mixture before being put into the metal rolls arranged in parallel was used to sieve the mixture with a mesh size of 0.18 mm (JIS-Z8801). The mixture was sieved for 30 seconds, and when aggregates remained on the mesh, it was marked with "x", and when all of the aggregates passed through, it was marked with "o". The results are shown in Table 2.
<正極合剤シートの強度測定>
上記正極合剤シートを切り出し4mm幅の短冊状の試験片を作製した。引張試験機(島津製作所社製AGS-100NX)を使用して、100mm/分の条件下にて測定した。チャック間距離は40mmとした。破断するまで変位を与え、測定した結果の最大応力を各サンプルの強度とした。N=8で試験を行い、平均値を求め、以下の3段階でランク付けを行った。
○:0.2N/mm2以上
△:0.1N/mm2以上
×:0.1N/mm2以下
また、その際の変動係数を算出し、ばらつきを評価した。
結果を表2に示す。
<Measurement of strength of positive electrode mixture sheet>
The positive electrode mixture sheet was cut out to prepare a strip-shaped test piece having a width of 4 mm. A tensile tester (Shimadzu Corporation AGS-100NX) was used to measure at a speed of 100 mm/min. The distance between the chucks was 40 mm. Displacement was applied until breakage, and the maximum stress of the measured results was taken as the strength of each sample. Tests were performed with N=8, the average value was calculated, and the following three-level ranking was performed.
◯: 0.2 N/ mm2 or more △: 0.1 N/ mm2 or more ×: 0.1 N/ mm2 or less The coefficient of variation was also calculated to evaluate the variation.
The results are shown in Table 2.
<正極合剤シートの柔軟性評価(曲げ試験)>
作製した電極合剤シートを幅4cm、長さ10cmに切り取り試験片とした。次に、これらの試験片をΦ2mmの丸棒に巻き付けた後、目視で試験片を確認し、傷や割れといった破損の有無を確認した。実施例1~6に傷や割れといった破損はみられなかった。
<Flexibility evaluation of positive electrode mixture sheet (bending test)>
The prepared electrode mixture sheet was cut into a width of 4 cm and a length of 10 cm to prepare test pieces. Next, these test pieces were wrapped around a Φ2 mm round bar, and then the test pieces were visually inspected to confirm the presence or absence of damage such as scratches or cracks. No damage such as scratches or cracks was observed in Examples 1 to 6.
<正極の作製>
上記正極合剤シートを、以下のようにして20μmのアルミ箔と接着させた。
接着剤には、N-メチルピロリドン(NMP)にポリビニデンフルオライド(PVDF)を溶解させ、カーボンブラックを80:20で分散させたスラリーを用いた。アルミ箔に上述した接着剤を塗布し、ホットプレートにて120℃、15分間乾燥させ、接着層つき集電体を形成した。
その後、正極合剤シートを接着層つき集電体の上に置き、100℃に加熱したロールプレス機にて正極合剤シートと集電体の貼り合わせを行い、所望のサイズに切り出し、タブ付を行って正極とした。
<Preparation of Positive Electrode>
The positive electrode mixture sheet was adhered to an aluminum foil having a thickness of 20 μm as follows.
The adhesive used was a slurry in which polyvinylidene fluoride (PVDF) was dissolved in N-methylpyrrolidone (NMP) and carbon black was dispersed in a ratio of 80: 20. The adhesive was applied to an aluminum foil and dried on a hot plate at 120°C for 15 minutes to form a current collector with an adhesive layer.
Thereafter, the positive electrode mixture sheet was placed on a current collector with an adhesive layer, and the positive electrode mixture sheet and the current collector were bonded together using a roll press machine heated to 100° C., cut into a desired size, and tabbed to form a positive electrode.
<負極の作製>
炭素質材料(グラファイト)98質量部に、増粘剤及びバインダーとして、カルボキシメチルセルロースナトリウムの水性ディスパージョン(カルボキシメチルセルロースナトリウムの濃度1質量%)1質量部及びスチレン-ブタジエンゴムの水性ディスパージョン(スチレン-ブタジエンゴムの濃度50質量%)1質量部を加え、ディスパーザーで混合してスラリー化した。得られたスラリーを厚さ10μmの銅箔に塗布して乾燥し、プレス機で圧延したものを所望のサイズに切り出し、タブ付を行って負極とした。
<Preparation of negative electrode>
To 98 parts by mass of a carbonaceous material (graphite), 1 part by mass of an aqueous dispersion of sodium carboxymethylcellulose (concentration of sodium carboxymethylcellulose: 1% by mass) and 1 part by mass of an aqueous dispersion of styrene-butadiene rubber (concentration of styrene-butadiene rubber: 50% by mass) were added as a thickener and binder, and mixed in a disperser to form a slurry. The obtained slurry was applied to a copper foil having a thickness of 10 μm, dried, and rolled in a press, cut to a desired size, and tabbed to form a negative electrode.
<電解液の作製>
有機溶媒として、エチレンカーボネート(EC)及びエチルメチルカーボネート(EMC)の混合溶媒(EC:EMC=30:70(体積比))をサンプル瓶に量り取り、ここにフルオロエチレンカーボネート(FEC)とビニレンカーボネート(VC)を1質量%ずつ溶解させて混合液を調製した。この混合液に、電解液中の濃度が1.1モル/Lとなるように、LiPF6塩を23℃で混合することにより、非水電解液を得た。
<Preparation of electrolyte>
As an organic solvent, a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) (EC:EMC=30:70 (volume ratio)) was weighed into a sample bottle, and fluoroethylene carbonate (FEC) and vinylene carbonate (VC) were dissolved in the sample bottle at 1 mass% each to prepare a mixed solution. LiPF 6 salt was mixed with this mixed solution at 23° C. so that the concentration in the electrolyte was 1.1 mol/L to obtain a nonaqueous electrolyte solution.
<アルミラミネートセルの作製>
上記の正極を厚さ20μmの微孔性ポリエチレンフィルム(セパレータ)を介して負極と対向させ、上記で得られた非水電解液を注入し、上記非水電解液がセパレータ等に充分に浸透した後、封止し予備充電、エージングを行い、リチウムイオン二次電池を作製した。
<Preparation of Aluminum Laminate Cell>
The positive electrode was opposed to the negative electrode via a 20 μm-thick microporous polyethylene film (separator), and the nonaqueous electrolyte obtained above was injected thereinto. After the nonaqueous electrolyte sufficiently permeated the separator and the like, the battery was sealed, precharged, and aged to prepare a lithium ion secondary battery.
<保存特性(残存容量率、ガス発生量)の評価>
上記で製造したリチウムイオン二次電池を、25℃において、0.33Cに相当する電流で4.3Vまで定電流-定電圧充電(以下、CC/CV充電と表記する。)(0.1Cカット)した後、0.33Cの定電流で3Vまで放電し、これを1サイクルとして、3サイクル目の放電容量から初期放電容量を求めた。
初期放電容量の評価が終了した電池を再度、25℃において4.3VまでCC/CV充電(0.1Cカット)し、電池の体積を求めた。電池の体積を求めた後、60℃、30日間の条件で高温保存を行った。高温保存終了後、十分に冷却した後25℃において電池の体積を求め、保存試験前後の電池の体積差からガス発生量を求めた。比較例1のガス発生量を100として、ガス発生量を比較した。
ガス発生量を求めた後、25℃において0.33Cで3Vまで放電を行い、残存容量を求めた。
初期放電容量に対する高温保存後の残存容量の割合を求め、これを残存容量率(%)とした。
(残存容量)/(初期放電容量)×100=残存容量率(%)
結果を表2に示す。
<Evaluation of storage characteristics (remaining capacity rate, amount of gas generated)>
The lithium ion secondary battery produced above was charged at a constant current-constant voltage (hereinafter referred to as CC/CV charging) (0.1 C cut) at 25° C. up to 4.3 V at a current equivalent to 0.33 C, and then discharged to 3 V at a constant current of 0.33 C. This was counted as one cycle, and the initial discharge capacity was calculated from the discharge capacity at the third cycle.
The battery after the evaluation of the initial discharge capacity was again CC/CV charged (0.1C cut) to 4.3V at 25°C, and the volume of the battery was determined. After the volume of the battery was determined, the battery was stored at high temperature at 60°C for 30 days. After the high temperature storage, the battery was sufficiently cooled and then the volume of the battery was determined at 25°C, and the amount of gas generated was calculated from the difference in the volume of the battery before and after the storage test. The amount of gas generated was compared, with the amount of gas generated in Comparative Example 1 set to 100.
After determining the amount of gas generated, the battery was discharged at 0.33 C to 3 V at 25° C., and the remaining capacity was determined.
The ratio of the remaining capacity after high-temperature storage to the initial discharge capacity was calculated and this was taken as the remaining capacity rate (%).
(Residual capacity) / (Initial discharge capacity) x 100 = Remaining capacity rate (%)
The results are shown in Table 2.
固体電池用正極合剤シート評価
下記の手順で実施例7~12及び比較例2の合剤シート作製とシート評価を行った。作製及び評価はアルゴン雰囲気下にて行われた。
<正極合剤シートの作製>
活物質と導電助剤を秤量し、V型混合機に材料を投入し、37rpmで10分間混合し活物質と導電助剤からなる混合物を得た。その後、混合物に秤量したバインダー(PTFE粉末又は組成物)と固体電解質を投入し、5℃の恒温槽にて十分に冷却させた。活物質、導電助剤、バインダー、固体電解質とからなる混合物をヘンシェルミキサーに投入し、300rpmで3分間処理することで混合物の均質化を行った。
その後、混合物を40℃の恒温槽にて十分に昇温させた後に、ヘンシェルミキサーにて1000rpmで3分間処理することでフィブリル化を促進し、電極合剤を得た。
平行に配置された金属ロール(温度:80℃、回転速度:1m/min)に電極合剤を投入し、圧延することで電極合剤シートを得た。再度、得られた圧延シートを2つに折りたたむことにより粗砕して、金属ロール(温度:80℃、回転速度:1m/min)に電極合剤を投入し、圧延することでより強度のある電極合剤シートを得た。
その後、ロールプレス機に電極合剤シートを投入し、ギャップを調整した。最終的な正極合剤層の厚みは150μmになるように調整した。
表3に材料種と組成を示す。
Evaluation of Positive Electrode Mixture Sheets for Solid State Batteries Preparation and evaluation of the mixture sheets of Examples 7 to 12 and Comparative Example 2 were carried out according to the following procedures. The preparation and evaluation were carried out in an argon atmosphere.
<Preparation of Positive Electrode Mixture Sheet>
The active material and the conductive assistant were weighed, and the materials were put into a V-type mixer and mixed at 37 rpm for 10 minutes to obtain a mixture of the active material and the conductive assistant. Then, the weighed binder (PTFE powder or composition) and the solid electrolyte were put into the mixture, and the mixture was cooled sufficiently in a thermostatic bath at 5°C. The mixture of the active material, the conductive assistant, the binder, and the solid electrolyte was put into a Henschel mixer and homogenized by processing at 300 rpm for 3 minutes.
Thereafter, the mixture was sufficiently heated in a thermostatic bath at 40° C., and then treated in a Henschel mixer at 1000 rpm for 3 minutes to promote fibrillation, thereby obtaining an electrode mixture.
The electrode mixture was put into parallel metal rolls (temperature: 80° C., rotation speed: 1 m/min) and rolled to obtain an electrode mixture sheet. The obtained rolled sheet was again roughly crushed by folding in half, and the electrode mixture was put into metal rolls (temperature: 80° C., rotation speed: 1 m/min) and rolled to obtain an electrode mixture sheet with greater strength.
Thereafter, the electrode mixture sheet was placed in a roll press machine and the gap was adjusted to a final thickness of 150 μm.
Table 3 shows the material types and compositions.
<正極合剤シートの強度測定(引張試験)>
上記正極合剤シートを切り出し8mm幅の短冊状の試験片を作製した。引張試験機(島津製作所社製AGS-100NX)を使用して、100mm/分の条件下にて測定した。チャック間距離は30mmとした。破断するまで変位を与え、測定した結果の最大応力を各サンプルの強度とした。N=8で試験を行い、平均値を求め、以下の3段階でランク付けを行った。
○:0.2N/mm2以上
△:0.1N/mm2以上
×:0.1N/mm2以下
また、その際の変動係数を算出し、ばらつきを評価した。
結果を表4に示す。
<Measurement of the strength of the positive electrode mixture sheet (tensile test)>
The positive electrode mixture sheet was cut out to prepare a rectangular test piece with a width of 8 mm. A tensile tester (Shimadzu Corporation AGS-100NX) was used to measure at 100 mm/min. The chuck distance was 30 mm. Displacement was applied until breakage, and the maximum stress of the measured results was taken as the strength of each sample. Tests were performed with N=8, the average value was calculated, and the following three-level ranking was performed.
◯: 0.2 N/ mm2 or more △: 0.1 N/ mm2 or more ×: 0.1 N/ mm2 or less The coefficient of variation was also calculated to evaluate the variation.
The results are shown in Table 4.
<正極合剤シートの柔軟性評価(曲げ試験)>
作製した正極合剤シートを幅4cm、長さ10cmに切り取り試験片とした。次に、これらの試験片をΦ10mmの丸棒に巻き付けた後、目視で試験片を確認し、傷や割れといった破損の有無を確認した。破損が見られない場合、更に細いΦ5mmの丸棒で試験を行い、破損を確認した。やはり、破損が見られない場合、更に細いΦ2mmの丸棒で試験を行い、破損を確認した。その結果をA~Dで分類した。
A:Φ2mm棒で破損なし
B:Φ2mm棒で破損あり
C:Φ5mm棒で破損あり
D:Φ10mm棒で破損あり
結果を表4に示す。
<Flexibility evaluation of positive electrode mixture sheet (bending test)>
The prepared positive electrode mixture sheet was cut into a width of 4 cm and a length of 10 cm to prepare test pieces. Next, these test pieces were wrapped around a Φ10 mm round bar, and the test pieces were visually inspected to confirm the presence or absence of damage such as scratches or cracks. If no damage was observed, a test was performed with a thinner Φ5 mm round bar to confirm damage. Again, if no damage was observed, a test was performed with a thinner Φ2 mm round bar to confirm damage. The results were classified into A to D.
A: No damage to Φ2 mm rod B: Damage to Φ2 mm rod C: Damage to Φ5 mm rod D: Damage to Φ10 mm rod The results are shown in Table 4.
固体電解質合剤シート評価
下記の手順で実施例13~18及び比較例3の合剤シート作製とシート評価を行った。作製及び評価はアルゴン雰囲気下にて行われた。
Evaluation of Solid Electrolyte Mixture Sheets Preparation and evaluation of the mixture sheets of Examples 13 to 18 and Comparative Example 3 were carried out according to the following procedures. The preparation and evaluation were carried out in an argon atmosphere.
<固体電解質合剤シートの作製>
秤量したバインダー(PTFE粉末又は組成物)を5℃の恒温槽にて十分に冷却させた後、ヘンシェルミキサーに投入し、300rpmで2分間処理することで粉砕処理を行った。
粉砕したバインダーと固体電解質をそれぞれ秤量し、5℃の恒温槽にて十分に冷却させた。ヘンシェルミキサーに投入し、300rpmで1分間処理することで混合物の均質化を行った。
その後、混合物を40℃の恒温槽にて十分に昇温させた後に、ヘンシェルミキサーにて1000rpmで1分間処理することでフィブリル化を促進し、電解質合剤を得た。
平行に配置された金属ロール(温度:80℃、回転速度:1m/min)に電極合剤を投入し、圧延することで電解質合剤シートを得た。再度、得られた圧延シートを2つに折りたたむことにより粗砕して、金属ロール(温度:80℃、回転速度:1m/min)に電解質合剤を投入し、圧延することでより強度のある電解質合剤シートを得た。
その後、ロールプレス機に電解質合剤シートを投入し、ギャップを調整した。最終的な電解質合剤シートの厚みは120μmになるように調整した。
表5に材料種と組成を示す。
<Preparation of solid electrolyte mixture sheet>
The weighed binder (PTFE powder or composition) was sufficiently cooled in a thermostatic bath at 5° C., and then charged into a Henschel mixer and pulverized at 300 rpm for 2 minutes.
The crushed binder and solid electrolyte were each weighed and thoroughly cooled in a thermostatic bath at 5° C. The mixture was then placed in a Henschel mixer and homogenized by processing at 300 rpm for 1 minute.
Thereafter, the mixture was sufficiently heated in a thermostatic bath at 40° C., and then treated in a Henschel mixer at 1000 rpm for 1 minute to promote fibrillation, thereby obtaining an electrolyte mixture.
The electrode mixture was put into parallel metal rolls (temperature: 80° C., rotation speed: 1 m/min) and rolled to obtain an electrolyte mixture sheet. The rolled sheet obtained was again folded in half to be roughly crushed, and the electrolyte mixture was put into metal rolls (temperature: 80° C., rotation speed: 1 m/min) and rolled to obtain a stronger electrolyte mixture sheet.
Thereafter, the electrolyte mixture sheet was placed in a roll press machine and the gap was adjusted so that the final thickness of the electrolyte mixture sheet was 120 μm.
Table 5 shows the material types and compositions.
<固体電解質合剤シートの強度測定(引張試験)>
上記固体電解質合剤シートを切り出し8mm幅の短冊状の試験片を作製した。引張試験機(島津製作所社製AGS-100NX)を使用して、100mm/分の条件下にて測定した。チャック間距離は30mmとした。破断するまで変位を与え、測定した結果の最大応力を各サンプルの強度とした。N=8で試験を行い、平均値を求め、以下の3段階でランク付けを行った。
○:0.2N/mm2以上
△:0.1N/mm2以上
×:0.1N/mm2以下
また、その際の変動係数を算出し、ばらつきを評価した。
結果を表6に示す。
<Strength measurement of solid electrolyte mixture sheet (tensile test)>
The solid electrolyte mixture sheet was cut out to prepare a rectangular test piece with a width of 8 mm. A tensile tester (Shimadzu Corporation AGS-100NX) was used to measure at a speed of 100 mm/min. The chuck distance was 30 mm. Displacement was applied until breakage, and the maximum stress of the measured results was taken as the strength of each sample. Tests were performed with N=8, the average value was calculated, and the following three-level ranking was performed.
◯: 0.2 N/ mm2 or more △: 0.1 N/ mm2 or more ×: 0.1 N/ mm2 or less The coefficient of variation was also calculated to evaluate the variation.
The results are shown in Table 6.
<固体電解質合剤シートの柔軟性評価(曲げ試験)>
作製した固体電解質合剤シートを幅4cm、長さ10cmに切り取り試験片とした。次に、これらの試験片をΦ10mmの丸棒に巻き付けた後、目視で試験片を確認し、傷や割れといった破損の有無を確認した。破損が見られない場合、更に細いΦ5mmの丸棒で試験を行い、破損を確認した。やはり、破損が見られない場合、更に細いΦ2mmの丸棒で試験を行い、破損を確認した。その結果をA~Dで分類した。
A:Φ2mm棒で破損なし
B:Φ2mm棒で破損あり
C:Φ5mm棒で破損あり
D:Φ10mm棒で破損あり
結果を表6に示す。
<Flexibility evaluation of solid electrolyte mixture sheet (bending test)>
The prepared solid electrolyte mixture sheet was cut into a width of 4 cm and a length of 10 cm to prepare test pieces. Next, these test pieces were wrapped around a Φ10 mm round bar, and the test pieces were visually inspected to confirm the presence or absence of damage such as scratches or cracks. If no damage was observed, a test was performed using a thinner Φ5 mm round bar to confirm damage. Again, if no damage was observed, a test was performed using a thinner Φ2 mm round bar to confirm damage. The results were classified into A to D.
A: No damage to Φ2 mm rod B: Damage to Φ2 mm rod C: Damage to Φ5 mm rod D: Damage to Φ10 mm rod The results are shown in Table 6.
<固体電解質合剤シートのイオン伝導度>
固体電解質合剤シートを適当な大きさに切り出し、両面に金を蒸着した。その後、パンチでΦ10mmの円形に打ち抜いた固体電解質合剤シートを圧力セルに納め、セルのネジを8Nで締め、セルの上下から電極をとった。用いた圧力セルの概略図を図1に示す。
この試料について、東陽テクニカ製インピーダンス装置を用い、25℃、AC振幅変調10mV、周波数5×106~0.1Hzの条件でイオン伝導度を測定した。
結果を表6に示す。
<Ionic Conductivity of Solid Electrolyte Mixture Sheet>
The solid electrolyte mixture sheet was cut to an appropriate size, and gold was vapor-deposited on both sides. The solid electrolyte mixture sheet was then punched into a circle of Φ10 mm with a punch, which was then placed in a pressure cell, the cell's screws were tightened with 8 N, and electrodes were removed from the top and bottom of the cell. A schematic diagram of the pressure cell used is shown in Figure 1.
The ionic conductivity of this sample was measured using an impedance device manufactured by Toyo Corporation under conditions of 25° C., AC amplitude modulation of 10 mV, and frequencies of 5×10 6 to 0.1 Hz.
The results are shown in Table 6.
本開示のPTFE組成物をバインダーとして用いることで、電池の粉体成分と均一に混合することができ、合剤シートの機械特性及び均一性を向上させることができる。また、電池特性を良好に保つことができる電池を製造することができる。 By using the PTFE composition of the present disclosure as a binder, it can be mixed uniformly with the powder components of the battery, improving the mechanical properties and uniformity of the composite sheet. In addition, it is possible to manufacture a battery that can maintain good battery properties.
1:ネジ
2:ナット
3:絶縁シート
4:固体電解質合剤シート
5:金蒸着
6:上部電極
7:下部電極
1: Screw 2: Nut 3: Insulation sheet 4: Solid electrolyte mixture sheet 5: Gold vapor deposition 6: Upper electrode 7: Lower electrode
Claims (16)
示差走査熱量分析において、324℃以上333℃未満の領域(A)と、333℃以上350℃以下の領域(B)とに吸熱ピークを有するポリテトラフルオロエチレン組成物。 A polytetrafluoroethylene composition for use in a battery binder, comprising:
A polytetrafluoroethylene composition having endothermic peaks in a region (A) of 324° C. or higher and lower than 333° C. and in a region (B) of 333° C. or higher and 350° C. or lower in differential scanning calorimetry.
前記ポリテトラフルオロエチレン組成物は、示差走査熱量分析において、324℃以上333℃未満の領域(A)と、333℃以上350℃以下の領域(B)とに吸熱ピークを有する電池用バインダー。 A battery binder consisting essentially of a polytetrafluoroethylene composition,
The polytetrafluoroethylene composition is a binder for batteries, which has endothermic peaks in a region (A) of 324° C. or higher and lower than 333° C. and in a region (B) of 333° C. or higher and 350° C. or lower in differential scanning calorimetry.
実質的に、溶融流動性を示すポリテトラフルオロエチレン(A)と、溶融流動性を示さないポリテトラフルオロエチレン(B)とのみからなるポリテトラフルオロエチレン組成物。 A polytetrafluoroethylene composition for use in a battery binder, comprising:
A polytetrafluoroethylene composition consisting essentially of polytetrafluoroethylene (A) exhibiting melt flowability and polytetrafluoroethylene (B) not exhibiting melt flowability.
前記ポリテトラフルオロエチレン組成物は、実質的に、溶融流動性を示すポリテトラフルオロエチレン(A)と、溶融流動性を示さないポリテトラフルオロエチレン(B)とのみからなる電池用バインダー。 A battery binder consisting essentially of a polytetrafluoroethylene composition,
The polytetrafluoroethylene composition is a binder for batteries consisting essentially of polytetrafluoroethylene (A) exhibiting melt flowability and polytetrafluoroethylene (B) not exhibiting melt flowability.
A secondary battery comprising the electrode according to claim 15.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2023005938A JP2024101797A (en) | 2023-01-18 | 2023-01-18 | Polytetrafluoroethylene composition, binder for battery, electrode mixture, electrode, and secondary battery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2023005938A JP2024101797A (en) | 2023-01-18 | 2023-01-18 | Polytetrafluoroethylene composition, binder for battery, electrode mixture, electrode, and secondary battery |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2024101797A true JP2024101797A (en) | 2024-07-30 |
Family
ID=91968436
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2023005938A Pending JP2024101797A (en) | 2023-01-18 | 2023-01-18 | Polytetrafluoroethylene composition, binder for battery, electrode mixture, electrode, and secondary battery |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2024101797A (en) |
-
2023
- 2023-01-18 JP JP2023005938A patent/JP2024101797A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7303470B2 (en) | Polytetrafluoroethylene powder, electrode binder, electrode mixture, electrode, and secondary battery | |
US20240243292A1 (en) | Polytetrafluoroethylene powder, electrode binder, electrode mixture, electrode and secondary battery | |
WO2024154807A1 (en) | Tetrafluoroethylene-based polymer composition, electrochemical device binder, electrode mixture, electrode, and secondary battery | |
WO2024154810A1 (en) | Tetrafluoroethylene-based polymer composition, binder for electrochemical devices, electrode mix, electrode, and secondary battery | |
WO2024154809A1 (en) | Fluoropolymer composition, binder for electrochemical device, electrode mixture, electrode, and secondary battery | |
JP7460939B2 (en) | Fluororesin for binders for electrochemical devices, binders for electrochemical devices, electrode mixtures, electrodes, and secondary batteries | |
WO2024154808A1 (en) | Tetrafluoroethylene-based polymer, binder for electrochemical devices, electrode mix, electrode, and secondary battery | |
JP2024101797A (en) | Polytetrafluoroethylene composition, binder for battery, electrode mixture, electrode, and secondary battery | |
JP7303468B2 (en) | Polytetrafluoroethylene powder, electrode binder, electrode mixture, electrode, and secondary battery | |
EP4462519A1 (en) | Tetrafluoroethylene-based polymer composition, binder for electrochemical devices, electrode mix, electrode, and secondary battery | |
JP7492186B1 (en) | Mixture for electrochemical device, mix sheet for electrochemical device, electrode, and electrochemical device | |
EP4462517A1 (en) | Tetrafluoroethylene-based polymer composition, electrochemical device binder, electrode mixture, electrode, and secondary battery | |
WO2024154773A1 (en) | Tetrafluoroethylene polymer composition, binder for electrochemical device, electrode mixture, electrode, and secondary battery | |
JP2024111114A (en) | Fluororesin for binders for electrochemical devices, binders for electrochemical devices, electrode mixtures, electrodes, and secondary batteries | |
JP2024124429A (en) | Fluororesin for binders for electrochemical devices, binders for electrochemical devices, electrode mixtures, electrodes, and secondary batteries | |
WO2024034674A1 (en) | Polytetrafluoroethylene for binder for electrochemical devices, binder for electrochemical devices, electrode mixture, electrode and secondary battery | |
JP2024159806A (en) | Polytetrafluoroethylene for binders for electrochemical devices, binders for electrochemical devices, electrode mixtures, electrodes, and secondary batteries |