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導(dǎo)電性碳材料分散劑以及導(dǎo)電性碳材料分散液的制作方法_3

文檔序號(hào):9712736閱讀:來(lái)源:國(guó)知局
[0105] 這類與ρ惡唑啉基起交聯(lián)反應(yīng)的化合物也可以作為市售品購(gòu)得,作為這類市售品, 可舉出例如,聚丙烯酸鈉(和光純藥工業(yè)(株)制、聚合度2,700~7,500)、羧甲基纖維素鈉 (和光純藥工業(yè)(株)制)、海藻酸鈉(關(guān)東化學(xué)(株)制、鹿1級(jí)(純度1級(jí)))、Aron Α - 30(聚丙 烯酸銨、東亞合成(株)制、固體成分濃度32質(zhì)量%、水溶液)、DN - 800H(羧甲基纖維素銨、 Daicelf inechem(株)制)海藻酸銨((株)Kimica制)等。
[0106] 作為自交聯(lián)的化合物,可舉出例如,在同一分子內(nèi)具有醛基、環(huán)氧基、乙烯基、異氰 酸酯基、烷氧基等與羥基進(jìn)行相互反應(yīng)的交聯(lián)性官能團(tuán)的化合物;醛基、氨基、異氰酸酯基、 環(huán)氧基等與羧基進(jìn)行相互反應(yīng)的交聯(lián)性官能團(tuán)的化合物;異氰酸酯基、醛基等與氨基進(jìn)行 相互反應(yīng)的交聯(lián)性官能團(tuán)的化合物;或是具有羥基(脫水縮合)、巰基(二硫醚鍵)、酯基(克 萊森縮合)、硅烷醇基(脫水縮合)、乙烯基、丙烯酰基等在相同的交聯(lián)性官能團(tuán)之間進(jìn)行反 應(yīng)的化合物等。
[0107] 作為自交聯(lián)的化合物的具體例,可舉出在酸催化劑的存在下發(fā)揮出交聯(lián)反應(yīng)性的 多官能丙烯酸酯、四烷氧基硅烷、具有嵌段異氰酸酯基的單體以及具有羥基、羧酸、氨基中 的至少1個(gè)的單體的嵌段共聚物等。
[0108] 這類自交聯(lián)的化合物也可以作為市售品購(gòu)得,作為這類市售品,例如,作為多官能 丙烯酸酯,可舉出A - 9300(乙氧基化異氰脲酸三丙烯酸酯、新中村化學(xué)工業(yè)(株)制)、A - GLY-9E(Ethoxylated glycerine triacrylate(EO 9mol)、新中村化學(xué)工業(yè)(株)制)、A - TMMT(四丙烯酸季戊四醇酯、新中村化學(xué)工業(yè)(株)制);作為四烷氧基硅烷,可舉出四甲氧基 硅烷(東京化成工業(yè)(株)制)、四乙氧基硅烷(東橫化學(xué)(株)制);作為具有嵌段異氰酸酯基 的聚合物,可舉出Erastron系列E -37、H-3、H38、BAP、NEW BAP-15、C-52、F-29、W-IIP、 MF-9、MF-25K(第一工業(yè)制藥(株)制)等。
[0109] 這些交聯(lián)劑可以各自單獨(dú)使用,也可以將2種以上組合使用。
[0110]交聯(lián)劑的含量根據(jù)所使用的溶劑、所使用的基材、所要求的粘度或膜形狀等而有 所變動(dòng),相對(duì)于P惡唑啉聚合物,其含量通常為0.001~80質(zhì)量%,優(yōu)選為0.01~50質(zhì)量%, 更優(yōu)選為0.05~40質(zhì)量%。
[0111] 予以說(shuō)明,本發(fā)明的導(dǎo)電性碳材料分散液也可以含有作為用于促進(jìn)交聯(lián)反應(yīng)的催 化劑的對(duì)甲苯磺酸、三氟甲磺酸、對(duì)甲苯磺酸吡啶鑰、水楊酸、磺基水楊酸、檸檬酸、苯甲酸、 羥基苯甲酸、萘羧酸等酸性化合物、和/或2,4,4,6-四溴環(huán)己二烯酮、苯偶姻甲苯磺酸酯、 2 -硝基芐基甲苯磺酸酯、有機(jī)磺酸烷基酯等熱酸發(fā)生劑。
[0112] 相對(duì)于導(dǎo)電性碳材料分散劑(P惡唑啉聚合物),催化劑的含量通常為0.0001~20 質(zhì)量%,優(yōu)選為0.0005~10質(zhì)量%,更優(yōu)選為0.001~3質(zhì)量%。
[0113] 進(jìn)而,本發(fā)明的導(dǎo)電性碳材料分散液也可以含有成為基質(zhì)的高分子。對(duì)其含量沒(méi) 有特殊限定,在分散液中,優(yōu)選為〇. 〇〇〇 1~99質(zhì)量%左右,更優(yōu)選為0.001~90質(zhì)量%左右。 [0114]作為成為基質(zhì)的高分子,可舉出例如,聚偏氟乙烯(PVdF)、聚四氟乙烯、四氟乙 烯一六氟丙烯共聚物、偏氟乙烯一六氟丙烯共聚物〔P(VDF - HFP)〕、偏氟乙烯一氯化3氟乙 烯共聚物〔P(VDF-CTFE)〕等氟系樹脂;聚乙烯基吡咯烷酮、乙烯一丙烯一二烯三元共聚物、 PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)、EVA(乙烯一乙酸乙烯基共聚物)、EEA(乙烯一丙烯酸乙酯共聚物) 等聚烯烴系樹脂;PS(聚苯乙烯)、HIPS(耐沖擊聚苯乙烯)、AS(丙烯腈一苯乙烯共聚物)、ABS (丙烯腈一丁二烯一苯乙烯共聚物)、MS(甲基丙烯酸甲酯一苯乙烯共聚物)、苯乙烯一丁二 烯橡膠等聚苯乙烯系樹脂;聚碳酸酯樹脂;氯乙烯樹脂;聚酰胺樹脂;聚酰亞胺樹脂;聚丙烯 酸鈉、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)等(甲基)丙烯酸樹脂;PET(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)、聚對(duì) 苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯、PLA(聚乳酸)、聚一 3-羥 基丁酸、聚己內(nèi)酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸/己二酸乙二醇酯等聚酯樹脂;聚苯醚樹 月旨;改性聚苯醚樹脂;聚縮醛樹脂;聚砜樹脂;聚苯硫醚樹脂;聚乙烯醇樹脂;聚乙醇酸;改性 淀粉;乙酸纖維素、羧甲基纖維素、三乙酸纖維素;甲殼素、脫乙酰殼多糖;木質(zhì)素等熱塑性 樹脂、或是聚苯胺及作為其半氧化體的堿式聚苯胺;聚噻吩;聚吡咯;聚苯撐乙烯 (polyphenylene vinylene);聚苯撐(polyphenylene);聚乙炔等導(dǎo)電性高分子、以及環(huán)氧 樹脂;氨基甲酸酯丙烯酸酯;苯酚樹脂;蜜胺樹脂;尿素樹脂;醇酸樹脂等熱固性樹脂或光固 性樹脂等,在本發(fā)明的導(dǎo)電性碳材料分散液中,優(yōu)選使用水作為溶劑,因此,作為基質(zhì)高分 子也優(yōu)選是水溶性的,可舉出例如,聚丙烯酸鈉、羧甲基纖維素鈉、水溶性纖維素醚、海藻酸 鈉、聚乙烯醇、聚苯乙烯磺酸、聚乙二醇等,特別優(yōu)選聚丙烯酸鈉、羧甲基纖維素鈉等。
[0115] 這種成為基質(zhì)的高分子也可以作為市售品購(gòu)得,作為這種市售品,可舉出例如,聚 丙烯酸鈉(和光純藥工業(yè)(株)制、聚合度2,700~7,500)、羧甲基纖維素鈉(和光純藥工業(yè) (株)制)、海藻酸鈉(關(guān)東化學(xué)(株)制、鹿1級(jí)(純度1級(jí)))、Met 〇l〇Se SH系列(羥丙基甲基纖 維素、信越化學(xué)工業(yè)(株)制)、Met〇l〇Se SE系列(羥乙基甲基纖維素、信越化學(xué)工業(yè)(株) 制)、JC一25(完全皂化型聚乙烯醇、日本Vam & Poval(株)制)、JM -17(中間皂化型聚乙烯 醇、日本Vam & Poval(株)制)、JP - 03(部分阜化型聚乙稀醇、日本Vam & Poval(株)制)、聚 苯乙稀磺酸(A1 dr i ch社制、固體成分濃度18質(zhì)量%、水溶液)等。
[0116] 在本發(fā)明的導(dǎo)電性分散液含有交聯(lián)劑和/或成為基質(zhì)的高分子的情況下,作為分 散液的調(diào)制方法,將至少是導(dǎo)電性碳材料、導(dǎo)電性碳材料分散劑、溶劑、交聯(lián)劑和/或成為基 質(zhì)的高分子混合,可以使用作為機(jī)械處理的球磨機(jī)、珠磨機(jī)、噴射磨機(jī)等的濕式處理、或是 使用B型或探針型超聲破碎器進(jìn)行超聲波處理來(lái)調(diào)制,特別優(yōu)選使用噴射磨機(jī)的濕式處理 或超聲波處理。予以說(shuō)明,交聯(lián)劑或成為基質(zhì)的高分子也可以采用前文所述的方法調(diào)制分 散液后再加入。
[0117]本發(fā)明的導(dǎo)電性碳材料分散液優(yōu)選與一般的導(dǎo)電性碳材料分散液同樣地作為導(dǎo) 電性薄膜用組合物使用。
[0118] 已經(jīng)如上所述,本發(fā)明的導(dǎo)電性碳材料分散液中所含的;惡挫啉聚合物(分散劑), 不僅對(duì)導(dǎo)電性碳材料的分散能力優(yōu)異,而且對(duì)于儲(chǔ)能設(shè)備的電極中使用的集電基板也具有 高的密合性。
[0119] 因此,由本發(fā)明的導(dǎo)電性碳材料分散液(導(dǎo)電性薄膜用組合物)制得的導(dǎo)電性薄 膜,特別適合作為介于構(gòu)成儲(chǔ)能設(shè)備的電極的集電基板與活性物質(zhì)層之間并將上述二者粘 結(jié)起來(lái)的導(dǎo)電性粘結(jié)層。
[0120] 予以說(shuō)明,作為儲(chǔ)能設(shè)備,可舉出雙電層電容器、鋰二次電池、鋰離子二次電池、質(zhì) 子聚合物電池、鎳氫電池、鋁固體電容器、電解電容器、鉛蓄電池等各種儲(chǔ)能設(shè)備,由本發(fā)明 的導(dǎo)電性薄膜用組合物制得的導(dǎo)電性薄膜,特別優(yōu)選適用于雙電層電容器、鋰離子二次電 池的電極。
[0121] 當(dāng)使用本發(fā)明的導(dǎo)電性薄膜用組合物制作電極時(shí),首先,優(yōu)選制作包含集電基板 和導(dǎo)電性粘結(jié)層的復(fù)合集電體。
[0122] 該復(fù)合集電體可以通過(guò)在集電基板上涂布上述的導(dǎo)電性碳材料分散液(導(dǎo)電性薄 膜用組合物),將其自然干燥或者加熱干燥,形成導(dǎo)電性粘結(jié)層來(lái)制作。
[0123] 作為集電基板,只要從以往作為儲(chǔ)能設(shè)備用電極的集電基板使用的集電基板中適 宜選擇即可,可以使用例如,銅、鋁、鎳、金、銀以及它們的合金或是碳材料、金屬氧化物、導(dǎo) 電性高分子等薄膜。
[0124] 對(duì)其厚度沒(méi)有特殊限定,本發(fā)明中,優(yōu)選1~100μπι。
[0125] 另外,對(duì)于導(dǎo)電性粘結(jié)層的厚度也沒(méi)有特殊限定,如果考慮到降低內(nèi)部電阻,優(yōu)選 為0 · 05 ~ΙΟμπι。
[0126] 作為涂布方法,可舉出例如,旋轉(zhuǎn)涂布法、浸涂法、澆涂法、噴墨法、噴涂法、棒涂 法、凹版涂布法、狹縫涂布法、輥涂法、柔版印刷法、轉(zhuǎn)印法、刷涂法、刮板涂布法、氣刀刮涂 法等,從作業(yè)效率等觀點(diǎn)考慮,優(yōu)選噴墨法、流延法、浸涂法、棒涂法、刮板涂布法、混涂法、 凹版涂布法、柔版印刷法、噴涂法。
[0127] 在加熱干燥的情況下的溫度也是任意的,優(yōu)選為50~200°C左右,更優(yōu)選為80~ 150°C左右。
[0128] 進(jìn)而,儲(chǔ)能設(shè)備用電極可以通過(guò)在上述復(fù)合集電體的導(dǎo)電性粘結(jié)層上形成活性物 質(zhì)層來(lái)制作。
[0129] 此處,作為活性物質(zhì),可以使用以往在儲(chǔ)能設(shè)備用電極中使用的各種活性物質(zhì)。
[0130] 例如,在鋰二次電池或鋰離子二次電池的情況下,作為正極活性物質(zhì),可以使用能 吸附?脫附鋰離子的硫族化合物或者含鋰離子的硫族化合物、多陰離子系化合物、硫單體 及其化合物等。
[0131] 作為這樣能吸附脫附鋰離子的硫族化合物,可舉出例如FeS2、TiS2、M〇S 2、V206、 V6〇i3、Mn〇2 等。
[0132] 作為含鋰離子的硫族化合物,可舉出例如LiCo02、LiMn02、LiMn 2〇4、LiMo2〇4、LiV3〇8、 LiNiOhLixNiyMi-y02(其中,Μ 表示選自(:〇、]?11、11、0,¥^1、311、?13和211中至少1種以上的金屬 元素,0.05<x< 1.10、0.5<y < 1.0)等。
[0133] 作為多陰離子系化合物,可舉出例如LiFeP04等。
[0134] 作為硫化合物,可舉出例如Li2S、紅氨酸等。
[0135] 另一方面,作為構(gòu)成上述負(fù)極的負(fù)極活性物質(zhì),可以使用堿金屬、堿合金、吸藏· 放出鋰離子的從周期表4~15族元素中選出的至少1種單體、氧化物、硫化物、氮化物、或者 能夠可逆地吸藏?放出鋰離子的碳材料。
[0136] 作為堿金屬,可舉出Li、Na、K等,作為堿金屬合金,可舉出例如金屬Li、Li 一A1、 Li -Mg、Li -A1 -Ni、Na、Na-Hg、Na - Zn 等。
[0137] 作為吸藏放出鋰離子的從周期表4~15族元素中選出的至少1種元素的單體,可舉 出例如,娃、錫、錯(cuò)、鋅、砷等。
[0138] 同樣,作為氧化物,可舉出例如,錫硅氧化物(SnSi03)、鋰氧化鉍(Li3Bi〇4)、鋰氧化 鋅(Li2Zn〇2)、鋰氧化鈦(Li4Ti5〇i2)等。
[0139] 同樣,作為硫化物,可舉出鋰硫化鐵(LixFeS2(0 < X < 3))、鋰硫化銅(LixCuS(0仝X <3))#〇
[0140] 同樣,作為氮化物,可舉出含鋰的過(guò)渡金屬氮化物,具體地,可舉出LixMyN(M = Co、 Ni、Cu、0 <x<3、0<y<0.5)、鋰鐵氮化物(Li3FeN4)等。
[0141] 作為能夠可逆地吸藏?放出鋰離子的碳材料,可舉出石墨、炭黑、焦炭、玻璃狀碳、 碳纖維、碳納米管、或者它們的燒結(jié)體等。
[0142] 另外,在雙電層電容器的情況下,可以使用碳質(zhì)材料作為活性物質(zhì)。
[0143] 作為該碳質(zhì)材料,可舉出活性炭等,可舉出例如,將苯酚樹脂炭化后進(jìn)行活化處理 而得到的活性炭。
[0144] 活性物質(zhì)層可以通過(guò)將含有以上說(shuō)明的活性物質(zhì)、粘合劑聚合物以及根據(jù)需要的 溶劑的電極漿液涂布到導(dǎo)電性粘結(jié)層上,使其自然干燥或者加熱干燥來(lái)形成。
[0145] 作為粘合劑聚合物,可以從公知的材料中適宜選擇使用,可舉出例如,聚偏氟乙烯 (PVdF)、聚乙烯基吡咯烷酮、聚四氟乙烯、四氟乙烯一六氟丙烯共聚物、偏氟乙烯一六氟丙 烯共聚物〔P(VDF-HFP)〕、偏氟乙烯一氯化3氟乙烯共聚物〔P(VDF-CTFE)〕、聚乙烯醇、聚酰 亞胺、乙烯一丙烯一二烯三元共聚物、苯乙烯一丁二烯橡膠、羧甲基纖維素(CMC)、聚丙烯酸 (PAA)、聚苯胺等導(dǎo)電性高分子等。
[0146] 予以說(shuō)明,相對(duì)于活性物
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