JP7751978B2 - Insulating paste for current collectors in lithium-ion secondary batteries - Google Patents
Insulating paste for current collectors in lithium-ion secondary batteriesInfo
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Description
本発明は、リチウムイオン二次電池の正極及び/又は負極の集電体上に塗工する絶縁ペースト、及び該ペーストを塗工して得られた絶縁層の製造方法に関する。 The present invention relates to an insulating paste to be applied to the current collectors of the positive and/or negative electrodes of lithium-ion secondary batteries, and a method for producing an insulating layer obtained by applying the paste.
リチウムイオン二次電池は、正極及び負極を積層または捲回したものがあり、この正極及び負極は金属箔(集電体)の両面に合剤層を塗布し、乾燥、プレスすることにより製造される。多くの正極及び負極では電流の経路として金属箔端部に露出部を設けている。この露出部を短絡防止(絶縁)する技術が開示されている。
例えば、特許文献1には、絶縁層を含むリチウムイオン二次電池が開示されている。この絶縁層によって正極板と負極板との短絡が防止されているが、貯蔵安定性や塗工作業性が悪く十分な仕上がり性が得られない場合があった。また、プレス時に物理的な負荷が作用すると、絶縁層が脱落して安定した絶縁性を確保できないおそれがあった。
Lithium-ion secondary batteries include those in which positive and negative electrodes are stacked or wound. These positive and negative electrodes are manufactured by applying a mixture layer to both sides of a metal foil (current collector), drying, and pressing. Many positive and negative electrodes have exposed portions at the ends of the metal foil as a current path. Techniques have been disclosed to prevent short circuits (insulate) these exposed portions.
For example, Patent Document 1 discloses a lithium-ion secondary battery including an insulating layer. While this insulating layer prevents short circuits between the positive and negative electrode plates, it has been found that the battery has poor storage stability and coating workability, making it difficult to obtain a satisfactory finish. Furthermore, when a physical load is applied during pressing, the insulating layer may fall off, making it difficult to ensure stable insulation.
本発明が解決しようとする課題は、貯蔵性(顔料沈降性、粘度)、分散性、塗工作業性が良好な絶縁ペーストであって、塗工後の仕上がり性と集電体への密着性が良好な絶縁層を提供することである。 The problem that this invention aims to solve is to provide an insulating paste that has good storage properties (pigment settling, viscosity), dispersibility, and coating workability, and that provides an insulating layer that has good finish after coating and adhesion to the current collector.
発明者等は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、無機フィラー(A)、バインダー(B)、分散樹脂(C)、及び溶媒(D)を含有するリチウムイオン二次電池集電体用絶縁ペーストであって、該ペーストの粘度(せん断速度1s-1)が2000mPa・s以上であり、TI値(せん断速度1000s-1の粘度に対する1s-1の粘度の比)が1より大きいことを特徴とする絶縁ペーストによって、上記課題の解決が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive research into solving the above-mentioned problems, the inventors have found that the above-mentioned problems can be solved by an insulating paste for a lithium ion secondary battery current collector, which contains an inorganic filler (A), a binder (B), a dispersion resin (C), and a solvent (D), wherein the viscosity (shear rate 1 s −1 ) of the paste is 2000 mPa·s or more and the TI value (the ratio of the viscosity at 1 s −1 to the viscosity at a shear rate of 1000 s −1 ) is greater than 1, and have thus completed the present invention.
即ち、本発明は、以下の絶縁ペースト及び絶縁層を提供するものである。
項1.無機フィラー(A)、バインダー(B)、分散樹脂(C)、及び溶媒(D)を含有するリチウムイオン二次電池集電体用絶縁ペーストであって、該ペーストの粘度(せん断速度1s-1)が2000mPa・s以上であり、TI値(せん断速度1000s-1の粘度に対する1s-1の粘度の比)が1より大きいことを特徴とする絶縁ペースト。
項2.分散樹脂(C)が、極性官能基を有する重合性不飽和モノマー(c1)及び炭素数4以上の炭化水素基を有する重合性不飽和モノマー(c2)を含む原料モノマーの共重合体であり、かつ該共重合体の重量平均分子量が1,000~100,000である極性基含有アクリル樹脂(c)を含有することを特徴とする前記項1に記載のリチウムイオン二次電池集電体用絶縁ペースト。
項3.無機フィラー(A)が、アルミナ、シリカ、TiO2、BaTiO3、ZrO2、ベーマイト、ゼオライト、アパタイト及びカオリンからなる群より選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする前記項1又は2に記載のリチウムイオン二次電池集電体用絶縁ペースト。
項4.バインダー(B)が、変性又は未変性のポリフッ化ビニリデンであることを特徴とする前記項1~3のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池集電体用絶縁ペースト。
項5.溶媒(D)が、N-メチル-2-ピロリドンであることを特徴とする前記項1~4のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池集電体用絶縁ペースト。
項6.前記項1~5のいずれか1項に記載の絶縁ペーストが実質的に電極用活物質を含まないことを特徴とするリチウムイオン二次電池集電体用絶縁ペースト。
項7.集電体上の一部又は全部に、前記項1~6のいずれか1項に記載の絶縁ペーストを塗工し、次いで加熱乾燥することで絶縁層を形成するリチウムイオン二次電池集電体用絶縁層の製造方法。
項8.前記項7に記載の絶縁層が非孔質であることを特徴とするリチウムイオン二次電池集電体用絶縁層の製造方法。
項9.集電体が、アルミニウム又はその複合金属であることを特徴とする前記項7又は8に記載のリチウムイオン二次電池集電体用絶縁層の製造方法。
That is, the present invention provides the following insulating paste and insulating layer.
Item 1. An insulating paste for a lithium ion secondary battery current collector, comprising an inorganic filler (A), a binder (B), a dispersion resin (C), and a solvent (D), wherein the paste has a viscosity (shear rate 1 s-1 ) of 2000 mPa·s or more and a TI value (ratio of the viscosity at 1 s -1 to the viscosity at a shear rate of 1000 s -1 ) of greater than 1.
Item 2. An insulating paste for a lithium ion secondary battery current collector according to Item 1, wherein the dispersed resin (C) is a copolymer of raw material monomers including a polymerizable unsaturated monomer (c1) having a polar functional group and a polymerizable unsaturated monomer (c2) having a hydrocarbon group having 4 or more carbon atoms, and the copolymer contains a polar group-containing acrylic resin (c) having a weight average molecular weight of 1,000 to 100,000.
Item 3. The insulating paste for a lithium ion secondary battery current collector according to Item 1 or 2, wherein the inorganic filler (A) is at least one selected from the group consisting of alumina, silica, TiO 2 , BaTiO 3 , ZrO 2 , boehmite, zeolite, apatite, and kaolin.
Item 4. The insulating paste for a lithium ion secondary battery current collector according to any one of Items 1 to 3, wherein the binder (B) is modified or unmodified polyvinylidene fluoride.
Item 5. The insulating paste for a lithium ion secondary battery current collector according to any one of Items 1 to 4, wherein the solvent (D) is N-methyl-2-pyrrolidone.
Item 6. An insulating paste for a current collector of a lithium ion secondary battery, characterized in that the insulating paste according to any one of Items 1 to 5 does not substantially contain an electrode active material.
Item 7. A method for producing an insulating layer for a lithium ion secondary battery current collector, comprising applying the insulating paste according to any one of Items 1 to 6 to a part or all of a current collector, and then heating and drying the applied paste to form an insulating layer.
Item 8. A method for producing an insulating layer for a current collector of a lithium ion secondary battery, wherein the insulating layer according to Item 7 is non-porous.
Item 9. The method for producing an insulating layer for a current collector of a lithium ion secondary battery according to Item 7 or 8, wherein the current collector is made of aluminum or a composite metal thereof.
本発明の絶縁ペーストは、貯蔵性(顔料沈降性、粘度)、分散性、塗工作業性が良好な絶縁ペーストであって、得られた絶縁層は、良好な仕上がり性と密着性を有する。 The insulating paste of the present invention has good storage properties (pigment settling, viscosity), dispersibility, and coating workability, and the resulting insulating layer has good finish and adhesion.
以下、本発明について詳細に説明する。 The present invention is described in detail below.
尚、本明細書において、「樹脂がその原料となるモノマーXを含有する」とは、相反する内容を別途明記しない限り、上記樹脂が、上記モノマーXを含む原料モノマーの(共)重合体であることを意味する。また、本明細書において、(共)重合体とは重合体又は共重合体を意味する。 In this specification, unless otherwise specified, the phrase "a resin contains monomer X, which is its raw material" means that the resin is a (co)polymer of raw material monomers, including monomer X. Also, in this specification, "(co)polymer" means a polymer or copolymer.
尚、本明細書において、「(メタ)アクリレート」は、アクリレート及び/又はメタクリレートを意味し、「(メタ)アクリル酸」は、アクリル酸及び/又はメタクリル酸を意味する。また、「(メタ)アクリロイル」は、アクリロイル及び/又はメタクリロイルを意味する。また、「(メタ)アクリルアミド」は、アクリルアミド及び/又はメタクリルアミドを意味する。 In this specification, "(meth)acrylate" means acrylate and/or methacrylate, "(meth)acrylic acid" means acrylic acid and/or methacrylic acid, "(meth)acryloyl" means acryloyl and/or methacryloyl, and "(meth)acrylamide" means acrylamide and/or methacrylamide.
また、明細書中で「絶縁層」を「絶縁膜」、「塗工膜」、「膜」と言い換えることもある。 Also, throughout the specification, "insulating layer" may be referred to as "insulating film," "coating film," or "film."
絶縁ペースト
本発明の絶縁ペーストは、無機フィラー(A)、バインダー(B)、分散樹脂(C)、及び溶媒(D)を含有するリチウムイオン二次電池集電体用絶縁ペーストである。
Insulating Paste The insulating paste of the present invention is an insulating paste for a current collector of a lithium ion secondary battery, which contains an inorganic filler (A), a binder (B), a dispersion resin (C), and a solvent (D).
上記絶縁ペーストの粘度(せん断速度1s-1)としては、貯蔵性及び仕上がり性の観点から、通常2000mPa・s以上であり、2000~7000mPa・sが好ましく、2500~5000mPa・sがより好ましい。粘度が7000mPa・s以上であると塗工作業性や仕上がり性が低下し、2000mPa・s以下であると貯蔵性(顔料沈降性)や仕上がり性やタレ性が悪くなる。
また、TI値(せん断速度1000s-1の粘度に対する1s-1の粘度の比)は、通常1より大きく、2~10が好ましく、3~6がより好ましい。
例えば、TI値が1以上であると、塗工時(せん断速度は1000s-1程度)に粘度が低下して流動性(塗工作業性)が良好であり、かつ、塗工後(せん断速度は1s-1程度)に絶縁層(塗工膜)の粘度が高く絶縁層が流動せずに仕上がり性が良好となる。
The viscosity (shear rate 1 s -1 ) of the insulating paste is usually 2000 mPa s or more, preferably 2000 to 7000 mPa s, and more preferably 2500 to 5000 mPa s, from the viewpoints of storage stability and finish. If the viscosity is 7000 mPa s or more, coating workability and finish quality will decrease, and if it is 2000 mPa s or less, storage stability (pigment sedimentation), finish quality, and sagging will decrease.
The TI value (ratio of viscosity at a shear rate of 1 s −1 to viscosity at a shear rate of 1000 s −1 ) is usually greater than 1, preferably 2 to 10, and more preferably 3 to 6.
For example, when the TI value is 1 or more, the viscosity decreases during coating (shear rate is about 1000 s-1 ) and the fluidity (coating workability) is good, and the viscosity of the insulating layer (coating film) is high after coating (shear rate is about 1 s - 1) and the insulating layer does not flow, resulting in good finish quality.
尚、上記の粘度は、例えば、コーン&プレート型粘度計「Mars2」(商品名、HAAKE社製)で測定することができる。 The above viscosity can be measured, for example, using a cone and plate viscometer "Mars2" (product name, manufactured by HAAKE Corporation).
上記絶縁ペースト中のナトリウム含有量は、通常450ppm以下、好ましくは10~350ppm、より好ましくは10~300ppm、さらに好ましくは10~200ppmに調整することが貯蔵性(貯蔵時の絶縁ペーストの粘度の減少(以下、貯蔵減粘と称する)の抑制)の観点から好適である。ナトリウム含有量が450ppmを超えると高温での貯蔵で減粘が起こり、その結果、顔料沈降性や仕上がり性(タレ性含む)が低下する場合がある。また、絶縁ペーストは各種原料(特に後述する無機フィラー)からの持ち込みや製造工程での混入によってナトリウムイオンを含有することがあり、それを完全に取り除くと経済性が悪くなる。 The sodium content in the insulating paste is typically adjusted to 450 ppm or less, preferably 10 to 350 ppm, more preferably 10 to 300 ppm, and even more preferably 10 to 200 ppm, from the perspective of storage stability (suppressing a decrease in the insulating paste's viscosity during storage (hereinafter referred to as storage viscosity thinning)). If the sodium content exceeds 450 ppm, viscosity thinning occurs during high-temperature storage, which may result in reduced pigment sedimentation and finish quality (including sagging). Furthermore, insulating pastes may contain sodium ions due to carryover from various raw materials (especially inorganic fillers, described below) or contamination during the manufacturing process, and completely removing these ions would be uneconomical.
上記貯蔵減粘の原因は詳しくは分かっていないが、例えば、通常は無機フィラー(A)、バインダー(B)、及び分散樹脂(C)の各成分が水素結合による相互作用でペーストの粘度が維持されているが、一定量以上のナトリウムイオンを含有するとそれが徐々に断ち切られて絶縁ペーストが減粘するという理由が考えられる。 The cause of the above-mentioned storage viscosity reduction is not fully understood, but one possible reason is that, for example, the viscosity of the paste is normally maintained by interactions between the inorganic filler (A), binder (B), and dispersion resin (C) through hydrogen bonds. However, when a certain amount of sodium ions is contained, this interaction is gradually broken down, causing the insulating paste to reduce in viscosity.
なお、絶縁ペースト中のナトリウム含有量は、例えば、ICP発光分光分析装置によって測定することができ、具体的には、試料(絶縁ペースト)を硝酸/硫酸混合液(混合比:1/1)で溶解し、ICP発光分光分析装置(株式会社島津製作所製、「ICPS-8100」)を用いて測定することができる。 The sodium content in the insulating paste can be measured, for example, using an ICP optical emission spectrometer. Specifically, the sample (insulating paste) can be dissolved in a nitric acid/sulfuric acid mixture (mixing ratio: 1/1), and the sodium content can be measured using an ICP optical emission spectrometer (Shimadzu Corporation, "ICPS-8100").
無機フィラー(A)
本発明の絶縁ペーストで使用できる無機フィラー(A)は、非導電性の無機フィラーであれば制限なく使用することができ、例えば、アルミナ、シリカ、TiO2、BaTiO3、ZrO2、ベーマイト、ゼオライト、アパタイト、及びカオリンが挙げられ、1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。なかでも、アルミナ及び/又はベーマイトが好ましい。アルミナはAl2O3で表される酸化アルミニウムであり、ベーマイトはγ-AlO(OH)の組成で表されるアルミナ1水和物である。
Inorganic filler (A)
The inorganic filler (A) that can be used in the insulating paste of the present invention can be any non-conductive inorganic filler without limitation, and examples thereof include alumina, silica, TiO 2 , BaTiO 3 , ZrO 2 , boehmite, zeolite, apatite, and kaolin. One type can be used alone, or two or more types can be used in combination. Of these, alumina and/or boehmite are preferred. Alumina is aluminum oxide represented by Al 2 O 3 , and boehmite is alumina monohydrate represented by the composition γ-AlO(OH).
本発明の絶縁ペーストにおける上記無機フィラー(A)の体積平均粒径としては、0.5~7μmが好ましい。 The volume average particle size of the inorganic filler (A) in the insulating paste of the present invention is preferably 0.5 to 7 μm.
なお、粒径測定は、例えば、粒子径分布測定装置(マイクロトラック・ベル社製、製品名:マイクロトラックMT3000)により行うことができる。 Particle size measurements can be performed, for example, using a particle size distribution measuring device (manufactured by Microtrac Bell, product name: Microtrac MT3000).
尚、上記無機フィラー(A)としてベーマイトを使用する場合は、前述の絶縁ペースト中のナトリウム含有量に特に注意する必要がある。
ベーマイトの原料となる水酸化アルミニウムの製造工程では水酸化ナトリウムが使用されることが一般的であるため、ベーマイトにおいても一定量以上のナトリウムイオンを含有することになる。ナトリウムイオンを洗浄等によって取り除くことは可能であるが完全に除去することは経済的に難しい。
When boehmite is used as the inorganic filler (A), particular attention must be paid to the sodium content in the insulating paste.
Since sodium hydroxide is generally used in the manufacturing process of aluminum hydroxide, which is the raw material for boehmite, boehmite also contains a certain amount of sodium ions. Although it is possible to remove sodium ions by washing, etc., it is economically difficult to completely remove them.
具体的には、ベーマイトのナトリウム含有量は、ベーマイトの固形分を基準として、通常2000ppm以下、好ましくは40~1500ppm、より好ましくは200~1200ppmであることが好適である。 Specifically, the sodium content of the boehmite is typically 2000 ppm or less, preferably 40 to 1500 ppm, and more preferably 200 to 1200 ppm, based on the solid content of the boehmite.
バインダー(B)
本発明の絶縁ペーストで用いることができるバインダー(B)としては、下記式(1)で表わされる重合性不飽和基含有モノマーを構成成分とする共重合体であり、該重合性不飽和基含有モノマーを含むモノマーを共重合して合成することができる。
Binder (B)
The binder (B) that can be used in the insulating paste of the present invention is a copolymer having as a constituent component a polymerizable unsaturated group-containing monomer represented by the following formula (1), and can be synthesized by copolymerizing a monomer containing the polymerizable unsaturated group-containing monomer.
〔式中、R1~R4は、水素、フッ素、塩素から選ばれる原子、若しくは、鎖状、分岐状、及び/又は環状の有機基である。)
上記重合性不飽和基含有モノマーとしては、上記式(1)の構造であれば特に制限なく用いることができ、塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、脂肪酸ビニルエステル、ビニルエーテル、ビニルピロリドン、スチレン、(メタ)アクリロイル基含有モノマー、(メタ)アクリルアミド基含有モノマーなどが挙げられ、これらは1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。
(wherein R 1 to R 4 are atoms selected from hydrogen, fluorine and chlorine, or linear, branched and/or cyclic organic groups.)
The polymerizable unsaturated group-containing monomer can be used without any particular limitation as long as it has the structure of the above formula (1), and examples thereof include vinyl chloride, vinylidene chloride, vinyl fluoride, vinylidene fluoride, fatty acid vinyl ester, vinyl ether, vinylpyrrolidone, styrene, a (meth)acryloyl group-containing monomer, and a (meth)acrylamide group-containing monomer, and these can be used alone or in combination of two or more.
上記重合性不飽和基含有モノマーの重合方法としては、それ自体既知の重合方法、例え
ば、上記重合性不飽和基含有モノマーを含むモノマーを有機溶媒中で溶液重合することが
できるが、これに限られるものではなく、例えば、バルク重合や乳化重合や懸濁重合等で
もよい。溶液重合を行う場合には、連続重合でもよいしバッチ重合でもよく、モノマーは
一括して仕込んでもよいし、分割して仕込んでもよく、あるいは連続的又は断続的に添加
してもよい。
また、重合をした後に各種変性をすることもできる。(例えば、重合後に加水分解をする。アセタール化を行う。他の樹脂と反応してグラフト化する。など)
上記重合において使用する重合開始剤としては、特に限定するものではなく、過酸化物
系開始剤、アゾ系開始剤、レドックス系開始剤、有機ハロゲン化物開始剤など公知のラジ
カル重合開始剤を使用することができる。
The polymerization method for the polymerizable unsaturated group-containing monomer may be a polymerization method known per se, for example, solution polymerization of a monomer containing the polymerizable unsaturated group-containing monomer in an organic solvent, but is not limited thereto, and may also be bulk polymerization, emulsion polymerization, suspension polymerization, etc. When solution polymerization is carried out, continuous polymerization or batch polymerization may be used, and the monomer may be charged all at once or in portions, or may be added continuously or intermittently.
Various modifications can also be made after polymerization (for example, hydrolysis after polymerization, acetalization, reaction with other resins for grafting, etc.).
The polymerization initiator used in the above polymerization is not particularly limited, and known radical polymerization initiators such as peroxide initiators, azo initiators, redox initiators, and organic halide initiators can be used.
上記重合において使用する溶媒としては、公知のものを特に制限なく使用することがで
き、後述の分散樹脂(C)で挙げる有機溶媒などを好適に使用することができる。
As the solvent used in the polymerization, any known solvent can be used without any particular limitation, and the organic solvents mentioned below in relation to the dispersing resin (C) can be suitably used.
重合反応温度は、特に限定するものではないが、通常30~200℃程度の範囲で設定
することができる。
The polymerization reaction temperature is not particularly limited, but can usually be set in the range of about 30 to 200°C.
上記バインダー(B)としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、アクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリビニルエーテル、ポリビニルピロリドンなどが挙げられ、これらは1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。なかでも、絶縁性と塗膜強度(すなわち凝集力)ポリフッ化ビニリデンが好ましい。 Examples of the binder (B) include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetal, acrylic resin, polyvinyl acetate, polyvinyl chloride, polystyrene, polyvinyl ether, and polyvinylpyrrolidone, and these can be used alone or in combination of two or more. Among these, polyvinylidene fluoride is preferred due to its insulating properties and coating film strength (i.e., cohesive force).
上記バインダー(B)の重量平均分子量としては、100,000より大きいことが好ましく、110,000~5,000,000の範囲内であることがより好ましく、200,000~2,000,000の範囲内であることがさらに好ましい。 The weight-average molecular weight of the binder (B) is preferably greater than 100,000, more preferably in the range of 110,000 to 5,000,000, and even more preferably in the range of 200,000 to 2,000,000.
分散樹脂(C)
本発明で用いることができる分散樹脂(C)としては、少なくとも1種のアクリル樹脂を含有することが好ましい。特に、少なくとも1種の極性基を有する重合性不飽和モノマーを含む原料モノマーの共重合体である極性基含有アクリル樹脂を含有することが好ましい。
Dispersion resin (C)
The dispersing resin (C) that can be used in the present invention preferably contains at least one acrylic resin, and particularly preferably contains a polar group-containing acrylic resin that is a copolymer of raw material monomers including at least one polymerizable unsaturated monomer having a polar group.
分散樹脂(C)中に酸基などの極性基があると、基材との密着性や顔料の分散性が良くなるが、多いと極性が上がりすぎるので、仕上がり性は悪くなる。炭素数4以上の低極性モノマーがあると低極性のフッ素樹脂との相溶性を上げるので仕上がりが良くなる。分散性も少し良くなる。 If the dispersing resin (C) contains polar groups such as acid groups, it will improve adhesion to the substrate and pigment dispersibility, but if there are too many, the polarity will increase too much, resulting in poor finish. The presence of low-polarity monomers with four or more carbon atoms will increase compatibility with the low-polarity fluororesin, improving the finish. Dispersibility will also improve slightly.
このため、上記極性基含有アクリル樹脂が、極性官能基を有する重合性不飽和モノマー(c1)及び炭素数4以上の炭化水素基を有する重合性不飽和モノマー(c2)を含む原料モノマーの共重合体であり、かつ該共重合体の重量平均分子量が1,000~100,000である極性基含有アクリル樹脂(c)であることがより好ましい。ポリビニルアルコール(PVA)は極性が高いので、このような極性基含有アクリル樹脂(c)より仕上がり性は悪い。 For this reason, it is more preferable that the polar group-containing acrylic resin is a copolymer of raw material monomers including a polymerizable unsaturated monomer (c1) having a polar functional group and a polymerizable unsaturated monomer (c2) having a hydrocarbon group with 4 or more carbon atoms, and that the weight-average molecular weight of the copolymer is 1,000 to 100,000. Polyvinyl alcohol (PVA) is highly polar, so its finish is inferior to that of such polar group-containing acrylic resin (c).
<極性基含有アクリル樹脂(c)>
極性基含有アクリル樹脂(c)としては、極性官能基を有する重合性不飽和モノマー(c1)及び炭素数4以上の炭化水素基を有する重合性不飽和モノマー(c2)を含むことで、無機フィラー(A)の分散性とバインダー(B)との相溶性と集電体との密着性を両立することができる。
<Polar Group-Containing Acrylic Resin (c)>
The polar group-containing acrylic resin (c) contains a polymerizable unsaturated monomer (c1) having a polar functional group and a polymerizable unsaturated monomer (c2) having a hydrocarbon group having 4 or more carbon atoms, thereby achieving both dispersibility of the inorganic filler (A), compatibility with the binder (B), and adhesion to the current collector.
<極性基を有する重合性不飽和モノマー(c1)>
上記極性基を有する重合性不飽和モノマーとしては、極性基を有する重合性不飽和モノマーであれば特に制限なく用いることができ、該極性基としては、例えば、カルボキシル基、リン酸基、スルホン酸基、アミノ基、4級塩基、水酸基及びポリアルキレングリコール基等が挙げられ、重合性不飽和モノマー内に複数の極性基を有していてもよい。
<Polymerizable Unsaturated Monomer Having a Polar Group (c1)>
The polymerizable unsaturated monomer having a polar group can be any polymerizable unsaturated monomer having a polar group without any particular limitation. Examples of the polar group include a carboxyl group, a phosphate group, a sulfonic acid group, an amino group, a quaternary base, a hydroxyl group, and a polyalkylene glycol group. The polymerizable unsaturated monomer may have multiple polar groups.
上記極性基を有する重合性不飽和モノマーの具体例としては、例えば、(メタ)アクリル酸、マレイン酸、クロトン酸、β-カルボキシエチルアクリレート等のカルボキシル基含有重合性不飽和モノマー;2-(メタ)アクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、2-(メタ)アクリロイルオキシプロピルアシッドホスフェート等のリン酸基含有重合性不飽和モノマー;2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、2-スルホエチル(メタ)アクリレート、アリルスルホン酸、4-スチレンスルホン酸等、これらスルホン酸のナトリウム塩及びアンモニウム塩等のスルホン酸基含有重合性不飽和モノマー;N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、グリシジル(メタ)アクリレートとアミン類との付加物等のアミノ基含有重合性不飽和モノマー;2-(メタクリロイルオキシ)エチルトリメチルアンモニウムクロライド等の4級塩基含有重合性不飽和モノマー;2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸と炭素数2~8の2価アルコールとのモノエステル化物、(メタ)アクリル酸と炭素数2~8の2価アルコールとのモノエステル化物のε-カプロラクトン変性体、N-ヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド、アリルアルコール、分子末端が水酸基であるポリオキシアルキレン鎖を有する(メタ)アクリレート等の水酸基含有重合性不飽和モノマー;ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート等のポリアルキレングリコール基含有重合性不飽和モノマーなどが挙げることができ、なかでも、酸基を有する重合性不飽和モノマーが好ましく、リン酸基を有する重合性不飽和モノマーがより好ましい。これらは1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。 Specific examples of the polymerizable unsaturated monomer having the polar group include, for example, carboxyl group-containing polymerizable unsaturated monomers such as (meth)acrylic acid, maleic acid, crotonic acid, and β-carboxyethyl acrylate; phosphoric acid group-containing polymerizable unsaturated monomers such as 2-(meth)acryloyloxyethyl acid phosphate and 2-(meth)acryloyloxypropyl acid phosphate; sulfonic acid group-containing polymerizable unsaturated monomers such as 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, 2-sulfoethyl (meth)acrylate, allylsulfonic acid, and 4-styrenesulfonic acid, as well as sodium and ammonium salts of these sulfonic acids; amino group-containing polymerizable unsaturated monomers such as N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate, N,N-diethylaminoethyl (meth)acrylate, N,N-dimethylaminopropyl (meth)acrylamide, and adducts of glycidyl (meth)acrylate and amines; 2-(methacryloyloxy)ethyltrimethyl Examples of suitable polymerizable unsaturated monomers include quaternary base-containing polymerizable unsaturated monomers such as ammonium chloride; monoesters of (meth)acrylic acid and dihydric alcohols having 2 to 8 carbon atoms, such as 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxypropyl (meth)acrylate, 3-hydroxypropyl (meth)acrylate, and 4-hydroxybutyl (meth)acrylate; ε-caprolactone-modified monoesters of (meth)acrylic acid and dihydric alcohols having 2 to 8 carbon atoms; N-hydroxymethyl (meth)acrylamide; allyl alcohol; and hydroxyl group-containing polymerizable unsaturated monomers such as (meth)acrylates having a polyoxyalkylene chain with a hydroxyl group at the molecular terminal; and polyalkylene glycol group-containing polymerizable unsaturated monomers such as polyethylene glycol (meth)acrylate and polypropylene glycol (meth)acrylate. Of these, polymerizable unsaturated monomers having an acid group are preferred, and polymerizable unsaturated monomers having a phosphate group are more preferred. These may be used alone or in combination of two or more.
上記原料モノマーにおいて、極性基を有する重合性不飽和モノマーは、1~80質量%含有することが好ましく、5~70質量%含有することがより好ましく、20~60質量%含有することがさらに好ましい。 The raw material monomers preferably contain 1 to 80% by mass of polymerizable unsaturated monomers having polar groups, more preferably 5 to 70% by mass, and even more preferably 20 to 60% by mass.
原料モノマー中の極性基を有する重合性不飽和モノマーの含有量が前記範囲内であると、バインダーとの相溶性、顔料分散性、及び密着性が良好になる。 When the content of polymerizable unsaturated monomers having polar groups in the raw material monomers is within the above range, compatibility with the binder, pigment dispersibility, and adhesion are improved.
また、極性基含有アクリル樹脂(c)中に酸基を有する場合は、酸価としては、好ましくは200mgKOH/g以下、より好ましくは5~150mgKOH/gの範囲内であり、アミノ基を有する場合はアミン価が好ましくは200mgKOH/g以下、より好ましくは5~150mgKOH/gの範囲内であり、水酸基を有する場合は水酸基価が好ましくは200mgKOH/g以下、より好ましくは5~150mgKOH/gの範囲内である。 Furthermore, if the polar group-containing acrylic resin (c) contains acid groups, the acid value is preferably 200 mgKOH/g or less, more preferably in the range of 5 to 150 mgKOH/g; if it contains amino groups, the amine value is preferably 200 mgKOH/g or less, more preferably in the range of 5 to 150 mgKOH/g; and if it contains hydroxyl groups, the hydroxyl value is preferably 200 mgKOH/g or less, more preferably in the range of 5 to 150 mgKOH/g.
極性基含有アクリル樹脂(c)の酸価は、JISK-5601-2-1(1999)により測定することができる。また、極性基含有アクリル樹脂(a)のアミン価は、JISK7237(1995)により測定することができる。 The acid value of polar group-containing acrylic resin (c) can be measured according to JIS K-5601-2-1 (1999). The amine value of polar group-containing acrylic resin (a) can be measured according to JIS K7237 (1995).
<炭素数が4以上のアルキル基を有する重合性不飽和モノマー(c2)>
極性基含有アクリル樹脂(c)の原料モノマーとして、バインダー(B)との相溶性の観点から、炭素数が4以上のアルキル基を有する重合性不飽和モノマーを含む。特にバインダー(B)が比較的低極性のポリフッ化ビニリデンの場合は好適に用いることができる。
<Polymerizable Unsaturated Monomer (c2) Having an Alkyl Group Having 4 or More Carbon Atoms>
From the viewpoint of compatibility with the binder (B), the raw material monomer of the polar group-containing acrylic resin (c) includes a polymerizable unsaturated monomer having an alkyl group having 4 or more carbon atoms, which can be suitably used particularly when the binder (B) is polyvinylidene fluoride, which has a relatively low polarity.
上記炭素数が4以上のアルキル基を有する重合性不飽和モノマーとしては、炭素数が4以上のアルキル基を有する重合性不飽和モノマーであれば、直鎖状、分岐状又は環状アルキル基等を特に制限なく用いることができる。具体的には、例えば、スチレン、ナフチル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t-ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、n-オクチル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソステアリルアクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート等の直鎖状、分岐状又は環状アルキル基含有(メタ)アクリレート等を挙げることができ、これらは1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。 The polymerizable unsaturated monomer having an alkyl group of 4 or more carbon atoms can be a straight-chain, branched, or cyclic alkyl group, and can be used without particular limitation, as long as it is a polymerizable unsaturated monomer having an alkyl group of 4 or more carbon atoms. Specific examples include straight-chain, branched, or cyclic alkyl group-containing (meth)acrylates such as styrene, naphthyl (meth)acrylate, n-butyl (meth)acrylate, isobutyl (meth)acrylate, t-butyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, n-octyl (meth)acrylate, lauryl (meth)acrylate, stearyl (meth)acrylate, isostearyl acrylate, cyclohexyl (meth)acrylate, isobornyl (meth)acrylate, and tridecyl (meth)acrylate. These can be used alone or in combination of two or more.
炭素数が4以上のアルキル基を有する重合性不飽和モノマーとしては、炭素数が4以上24以下のものが好ましく、8以上20以下のものがより好ましく、10以上17以下のものが特に好ましい。また、構造としては、直鎖状又は分岐状のアルキル基を有する重合性不飽和モノマーが好ましい。 Polymerizable unsaturated monomers having an alkyl group with 4 or more carbon atoms preferably have 4 to 24 carbon atoms, more preferably 8 to 20 carbon atoms, and particularly preferably 10 to 17 carbon atoms. Furthermore, polymerizable unsaturated monomers having a linear or branched alkyl group structure are preferred.
上記原料モノマーにおいて、炭素数が4以上のアルキル基を有する重合性不飽和モノマーは、1~95質量%含有することが好ましく、10~80質量%含有することがより好ましく、20~60質量%含有することがより好ましい。 The raw material monomers preferably contain 1 to 95% by mass of polymerizable unsaturated monomers having an alkyl group with 4 or more carbon atoms, more preferably 10 to 80% by mass, and even more preferably 20 to 60% by mass.
原料モノマー中の炭素数が4以上のアルキル基を有する重合性不飽和モノマーの含有量が前記範囲であると、分散性及び貯蔵性が良好になる。 When the content of polymerizable unsaturated monomers having an alkyl group with 4 or more carbon atoms in the raw material monomers is within the above range, dispersibility and storage properties are improved.
<その他の重合性不飽和モノマー>
極性基含有アクリル樹脂(c)を得るための原料モノマーとしては、上記極性基を有する重合性不飽和モノマー及び炭素数が4以上のアルキル基を有する重合性不飽和モノマー以外のその他の重合性不飽和モノマーも好適に用いることができる。その他の重合性不飽和モノマーとしては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n-プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート等の炭素数が3以下のアルキル基を有する重合性不飽和モノマー;重合性不飽和基を1分子中に2個以上有する重合性不飽和モノマーなどが挙げられる。
<Other polymerizable unsaturated monomers>
As the raw material monomer for obtaining the polar group-containing acrylic resin (c), other polymerizable unsaturated monomers besides the above-mentioned polymerizable unsaturated monomers having a polar group and polymerizable unsaturated monomers having an alkyl group with 4 or more carbon atoms can also be suitably used. Examples of other polymerizable unsaturated monomers include polymerizable unsaturated monomers having an alkyl group with 3 or less carbon atoms, such as methyl(meth)acrylate, ethyl(meth)acrylate, n-propyl(meth)acrylate, and isopropyl(meth)acrylate; and polymerizable unsaturated monomers having two or more polymerizable unsaturated groups in one molecule.
上記極性基含有アクリル樹脂(c)の重合方法は、従来公知の方法を用いることができる。例えば、重合性不飽和モノマー(原料モノマー)を有機溶媒中で溶液重合することにより製造することができるが、これに限られるものではなく、例えば、バルク重合や乳化重合や懸濁重合等でもよい。溶液重合を行う場合には、連続重合でもよいしバッチ重合でもよく、重合性不飽和モノマーは一括して仕込んでもよいし、分割して仕込んでもよく、あるいは連続的又は断続的に添加してもよい。 The polar group-containing acrylic resin (c) can be produced by a conventionally known polymerization method. For example, it can be produced by solution polymerization of a polymerizable unsaturated monomer (raw material monomer) in an organic solvent, but this is not limiting. For example, bulk polymerization, emulsion polymerization, suspension polymerization, etc. are also possible. When solution polymerization is performed, it may be continuous or batch polymerization, and the polymerizable unsaturated monomer may be charged all at once, charged in portions, or added continuously or intermittently.
重合に用いられるラジカル重合開始剤としては、従来公知の方法を用いることができる。例えば、シクロヘキサノンパーオキサイド、3,3,5-トリメチルシクロヘキサノンパーオキサイド、メチルシクロヘキサノンパーオキサイド、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、n-ブチル-4,4-ビス(t-ブチルパーオキシ)バレレート、クメンハイドロパーオキサイド、2,5-ジメチルヘキサン-2,5-ジハイドロパーオキサイド、1,3-ビス(t-ブチルパーオキシ-m-イソプロピル)ベンゼン、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン、ジイソプロピルベンゼンパーオキサイド、t-ブチルクミルパーオキサイド、デカノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、2,4-ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ジ-t-アミルパーオキサイド、ビス(t-ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート、t-ブチルパーオキシベンゾエート、2,5-ジメチル-2,5-ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート等の過酸化物系重合開始剤;2,2´-アゾビス(イソブチロニトリル)、1,1-アゾビス(シクロヘキサン-1-カルボニトリル)、アゾクメン、2,2´-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)、2,2´-アゾビスジメチルバレロニトリル、4,4´-アゾビス(4-シアノ吉草酸)、2-(t-ブチルアゾ)-2-シアノプロパン、2,2´-アゾビス(2,4,4-トリメチルペンタン)、2,2´-アゾビス(2-メチルプロパン)、ジメチル2,2´-アゾビス(2-メチルプロピオネート)等のアゾ系重合開始剤を挙げることができ、これらは1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。 Conventional known methods can be used as the radical polymerization initiator used in the polymerization. For example, cyclohexanone peroxide, 3,3,5-trimethylcyclohexanone peroxide, methylcyclohexanone peroxide, 1,1-bis(t-butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexane, 1,1-bis(t-butylperoxy)cyclohexane, n-butyl-4,4-bis(t-butylperoxy)valerate, cumene hydroperoxide, 2,5-dimethylhexane-2,5-dihydroperoxide, 1,3-bis(t-butylperoxy-m-isopropyl)benzene, 2,5-dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexane, diisopropylbenzene peroxide, t-butylcumyl peroxide, decanoyl peroxide, lauroyl peroxide, benzoyl peroxide, 2,4-dichlorobenzoyl peroxide, di-t-amyl peroxide, bis(methyl methyl cyclohexane), ... Peroxide polymerization initiators such as tert-butylcyclohexyl peroxydicarbonate, tert-butylperoxybenzoate, 2,5-dimethyl-2,5-di(benzoylperoxy)hexane, and tert-butylperoxy-2-ethylhexanoate; 2,2'-azobis(isobutyronitrile), 1,1-azobis(cyclohexane-1-carbonitrile), azocumene, and 2,2'-azobis(2-methylbutyronitrile); Examples of azo polymerization initiators include 2,2'-azobisdimethylvaleronitrile, 4,4'-azobis(4-cyanovaleric acid), 2-(t-butylazo)-2-cyanopropane, 2,2'-azobis(2,4,4-trimethylpentane), 2,2'-azobis(2-methylpropane), and dimethyl 2,2'-azobis(2-methylpropionate), and these can be used alone or in combination of two or more.
上記の重合又は希釈に使用される溶媒としては、特に制限はなく、水や有機溶剤、或いはその混合物等を挙げることができ、特に有機溶剤を用いることが好ましい。有機溶剤としては、例えば、n-ブタン、n-ヘキサン、n-ヘプタン、n-オクタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロブタン等の炭化水素系溶剤;トルエン、キシレン等の芳香族系溶剤;メチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤;n-ブチルエーテル、ジオキサン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコール等のエーテル系溶剤;酢酸エチル、酢酸n-ブチル、酢酸イソブチル、酪酸ブチル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ブチルカルビトールアセテート等のエステル系溶剤;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン等のケトン系溶剤;エタノール、イソプロパノール、n-ブタノール、s-ブタノール、イソブタノール等の等のアルコール系溶剤;エクアミド(商品名、出光興産株式会社製)、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルホルムアミド、N-メチルアセトアミド、N-メチルプロピオアミド、N-メチル-2-ピロリドン等のアミド系溶剤等、従来公知の溶剤を挙げることができ、これらは1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。ただし、極性基含有アクリル樹脂(c)の重合及び/又は希釈に使用された溶媒は、脱溶剤工程により除去しなかった場合、本発明の絶縁ペースト中に持ち込まれることになるため、後述する溶媒(D)で規定した溶解性パラメータの範囲内になるように用いることが好ましい。 The solvent used for the polymerization or dilution is not particularly limited, and examples thereof include water, organic solvents, and mixtures thereof. Organic solvents are particularly preferred. Examples of organic solvents include hydrocarbon solvents such as n-butane, n-hexane, n-heptane, n-octane, cyclopentane, cyclohexane, and cyclobutane; aromatic solvents such as toluene and xylene; ketone solvents such as methyl isobutyl ketone; ether solvents such as n-butyl ether, dioxane, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, and diethylene glycol; ethyl acetate, n-butyl acetate, isobutyl acetate, butyl butyrate, and ethylene glycol monomethyl ether acetate. Examples of conventional solvents include ester-based solvents such as butyl carbitol acetate; ketone-based solvents such as methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and diisobutyl ketone; alcohol-based solvents such as ethanol, isopropanol, n-butanol, s-butanol, and isobutanol; and amide-based solvents such as Equamide (trade name, manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.), N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, N-methylformamide, N-methylacetamide, N-methylpropioamide, and N-methyl-2-pyrrolidone. These can be used alone or in combination of two or more. However, if the solvent used in polymerizing and/or diluting the polar group-containing acrylic resin (c) is not removed by a desolvation process, it will be carried over into the insulating paste of the present invention. Therefore, it is preferable to use the solvent so that its solubility parameter falls within the range specified for the solvent (D) described below.
有機溶剤中での溶液重合において、重合開始剤、重合性不飽和モノマー成分、及び溶媒を混合し、攪拌しながら加熱する方法、反応熱による系の温度上昇を抑えるために溶媒を反応槽に仕込み、60℃~200℃の温度で攪拌しながら必要に応じて窒素やアルゴン等の不活性ガスを吹き込みながら、重合性不飽和モノマー成分と重合開始剤を所定の時間かけて混合滴下又は分離滴下する方法等が用いられる。 Solution polymerization in an organic solvent can be carried out in a variety of ways, including mixing a polymerization initiator, polymerizable unsaturated monomer components, and solvent and heating them while stirring, or by charging a solvent into a reaction vessel to prevent the system from heating up due to the heat of reaction, stirring at a temperature between 60°C and 200°C, and adding the polymerizable unsaturated monomer components and polymerization initiator dropwise or mixed over a specified period of time while blowing in an inert gas such as nitrogen or argon as necessary.
重合は、一般に1~10時間程度行うことができる。各段階の重合の後に必要に応じて重合開始剤を滴下しながら反応槽を加熱する追加触媒工程を設けてもよい。 Polymerization can generally be carried out for approximately 1 to 10 hours. If necessary, an additional catalytic step can be carried out after each polymerization stage, in which the reaction vessel is heated while a polymerization initiator is added dropwise.
上記の通り得られる極性基含有アクリル樹脂(c)の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは1,000~100,000であり、より好ましくは2,000~95,000、さらに好ましくは3,000~90,000、特に好ましくは5,000~80,000の範囲内であることが好適である。 The weight-average molecular weight (Mw) of the polar group-containing acrylic resin (c) obtained as described above is preferably within the range of 1,000 to 100,000, more preferably 2,000 to 95,000, even more preferably 3,000 to 90,000, and particularly preferably 5,000 to 80,000.
極性基含有アクリル樹脂(c)の重量平均分子量が前記範囲であると、分散性及び貯蔵性が良好になる。 When the weight-average molecular weight of the polar group-containing acrylic resin (c) is within the above range, dispersibility and storage stability are improved.
尚、本明細書において、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)を用いて測定した保持時間(保持容量)を、同一条件で測定した分子量既知の標準ポリスチレンの保持時間(保持容量)によりポリスチレンの分子量に換算して求めた値である。具体的には、ゲルパーミュエーションクロマトグラフとして、「HLC8120GPC」(商品名、東ソー社製)を使用し、カラムとして、「TSKgel G-4000HXL」、「TSKgel G-3000HXL」、「TSKgel G-2500HXL」及び「TSKgel G-2000HXL」(商品名、いずれも東ソー社製)の4本を使用し、移動相テトラヒドロフラン、測定温度40℃、流速1mL/min及び検出器RIの条件下で測定することができる。 In this specification, the weight-average molecular weight is a value calculated by converting the retention time (retention volume) measured using a gel permeation chromatograph (GPC) into the molecular weight of polystyrene using the retention time (retention volume) of a standard polystyrene of known molecular weight measured under the same conditions. Specifically, the gel permeation chromatograph is "HLC8120GPC" (trade name, manufactured by Tosoh Corporation) and four columns are used: "TSKgel G-4000HXL," "TSKgel G-3000HXL," "TSKgel G-2500HXL," and "TSKgel G-2000HXL" (trade names, all manufactured by Tosoh Corporation). Measurements can be performed under the following conditions: a mobile phase of tetrahydrofuran, a measurement temperature of 40°C, a flow rate of 1 mL/min, and an RI detector.
<その他の樹脂>
本発明において、分散樹脂(C)は、上記アクリル樹脂と共に必要に応じてそれ自体既知のものを特に制限なく用いることができ、具体的には、例えば、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエーテル樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、ポリカーボネート樹脂、メラミン樹脂、塩素系樹脂、フッ素系樹脂、セルロース系樹脂、ポリブタジエンゴム、及びこれらの変性樹脂や複合樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は1種を単独で又は2種以上を組み合わせてアクリル樹脂と共に含有することができる。
<Other resins>
In the present invention, the dispersing resin (C) can be any known resin that can be used together with the acrylic resin as needed, without any particular limitation, and specific examples include polyester resins, epoxy resins, urethane resins, epoxy resins, polyether resins, fluororesins, silicone resins, polycarbonate resins, melamine resins, chlorine-based resins, fluorine-based resins, cellulose-based resins, polybutadiene rubber, and modified or composite resins thereof. These resins can be used alone or in combination with the acrylic resin.
溶媒(D)
本発明の絶縁ペーストで用いることができる溶媒(D)としては、従来公知のものを特に制限なく使用することができる。具体的には、例えば、n-ブタン、n-ヘキサン、n-ヘプタン、n-オクタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロブタン等の炭化水素系溶剤;トルエン、キシレン等の芳香族系溶剤;メチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤;n-ブチルエーテル、ジオキサン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコール等のエーテル系溶剤;酢酸エチル、酢酸n-ブチル、酢酸イソブチル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ブチルカルビトールアセテート等のエステル系溶剤;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン等のケトン系溶剤;エタノール、イソプロパノール、n-ブタノール、sec-ブタノール、イソブタノール等のアルコール系溶剤;エクアミド(商品名:出光興産社製、アミド系溶剤)、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルホルムアミド、N-メチルアセトアミド、N-メチルプロピオアミド、N-メチル-2-ピロリドン等のアミド系溶剤等を挙げることができる。これらの溶剤は、1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。
Solvent (D)
As the solvent (D) that can be used in the insulating paste of the present invention, any conventionally known solvent can be used without any particular limitation. Specific examples include hydrocarbon solvents such as n-butane, n-hexane, n-heptane, n-octane, cyclopentane, cyclohexane, and cyclobutane; aromatic solvents such as toluene and xylene; ketone solvents such as methyl isobutyl ketone; ether solvents such as n-butyl ether, dioxane, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, and diethylene glycol; ethyl acetate, n-butyl acetate, isobutyl acetate, ethylene glycol mono Examples of suitable solvents include ester-based solvents such as methyl ether acetate and butyl carbitol acetate; ketone-based solvents such as methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and diisobutyl ketone; alcohol-based solvents such as ethanol, isopropanol, n-butanol, sec-butanol and isobutanol; and amide-based solvents such as Equamide (trade name: manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd., an amide-based solvent), N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, N-methylformamide, N-methylacetamide, N-methylpropioamide and N-methyl-2-pyrrolidone. These solvents can be used alone or in combination of two or more.
なかでも、本発明の絶縁ペーストで用いることができる溶媒(D)は、分散樹脂(C)の溶解性及び絶縁ペーストの分散安定性の観点から、水酸基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、エーテル基等の極性官能基を持つ溶媒を含有することが好ましく、特にN-メチル-2-ピロリドンが好ましい。 Of these, from the viewpoints of the solubility of the dispersion resin (C) and the dispersion stability of the insulating paste, the solvent (D) that can be used in the insulating paste of the present invention preferably contains a solvent having a polar functional group such as a hydroxyl group, carboxyl group, amide group, amino group, or ether group, and N-methyl-2-pyrrolidone is particularly preferred.
また、絶縁ペーストの分散性や樹脂を変質又は加水分解させない観点から、実質的に水を含まないことが好ましい。ここで「実質的に水を含まない」とは、絶縁ペーストの全量を基準として、水の含有量が、通常1質量%以下である。 Furthermore, from the viewpoint of dispersibility of the insulating paste and preventing deterioration or hydrolysis of the resin, it is preferable that the paste contains substantially no water. Here, "substantially no water" means that the water content is typically 1% by mass or less, based on the total amount of the insulating paste.
本発明において、絶縁ペーストの水分含有量は、カールフィッシャー電量滴定法にて測定することができる。具体的には、カールフィッシャー水分率計(京都電子工業株式会社製、製品名:MKC-610)を用い、該装置に備えられた水分気化装置(京都電子社製、製品名:ADP-611)の設定温度は130℃として測定することができる。 In the present invention, the moisture content of the insulating paste can be measured by Karl Fischer coulometric titration. Specifically, a Karl Fischer moisture meter (manufactured by Kyoto Electronics Manufacturing Co., Ltd., product name: MKC-610) is used, and the moisture vaporizer (manufactured by Kyoto Electronics Manufacturing Co., Ltd., product name: ADP-611) attached to the meter is set to a temperature of 130°C.
絶縁ペーストの製造
本発明の絶縁ペーストは、上記の無機フィラー(A)、バインダー(B)、分散樹脂(C)、及び溶媒(D)の他に、必要に応じて、顔料、樹脂、添加剤などのその他の成分を含有することができる。なお、本発明の絶縁ペーストは実質的に電極用活物質を含まないことが好ましい。
In addition to the inorganic filler (A), binder (B), dispersion resin (C), and solvent (D), the insulating paste of the present invention may contain other components such as pigments, resins, and additives as necessary. It is preferable that the insulating paste of the present invention does not substantially contain an electrode active material.
添加剤としては、中和剤、顔料分散剤、結着剤、消泡剤、防腐剤、防錆剤、可塑剤、帯電防止剤などを挙げることができる。 Additives include neutralizing agents, pigment dispersants, binders, defoamers, preservatives, rust inhibitors, plasticizers, and antistatic agents.
絶縁ペースト中の無機フィラー(A)固形分の含有量は、通常5~40質量%、好ましくは10~30質量%であり、より好ましくは18~26質量%であることが、絶縁性、塗装作業性、顔料沈降性、分散性などの面から好適である。 The solid content of inorganic filler (A) in the insulating paste is typically 5 to 40% by mass, preferably 10 to 30% by mass, and more preferably 18 to 26% by mass, which is suitable from the standpoints of insulation properties, paintability, pigment sedimentation, dispersibility, etc.
なお、本明細書において固形分とは、揮発成分を除いた残存物を意味するものであり、残存物としては常温で固形状であっても液状であっても差し支えない。固形分質量は、乾燥前質量に対する乾燥させた後の残存物質量の割合を固形分率とし、固形分率を乾燥前の試料質量に乗じることで算出することができる。固形分を求める際の、乾燥条件としては、例えば、105℃3時間とすることができる。 In this specification, the term "solids" refers to the residue after removing volatile components, and the residue may be solid or liquid at room temperature. The solids mass can be calculated by multiplying the sample mass before drying by the solids percentage, which is the ratio of the amount of material remaining after drying to the mass before drying. Drying conditions for determining the solids content can be, for example, 105°C for 3 hours.
絶縁ペースト固形分中の無機フィラー(A)固形分の含有量は、通常50~99質量%、好ましく70~80質量%であることが、絶縁性、塗装作業性、顔料沈降性、分散性などの面から好適である。 The solid content of inorganic filler (A) in the insulating paste solids is typically 50 to 99% by mass, preferably 70 to 80% by mass, which is suitable from the standpoints of insulation properties, paintability, pigment sedimentation, dispersibility, etc.
絶縁ペースト中のバインダー(B)固形分の含有量は、通常2~10質量%、好ましくは4~7質量%であることが、塗装作業性、密着性などの面から好適である。 The solid content of binder (B) in the insulating paste is typically 2 to 10 mass%, preferably 4 to 7 mass%, which is suitable from the standpoints of coating workability, adhesion, etc.
絶縁ペースト固形分中のバインダー(B)固形分の含有量は、通常5~40質量%、好ましくは10~28質量%であることが、絶縁性、塗装作業性、密着性、分散性などの面から好適である。 The binder (B) solid content in the insulating paste solids is typically 5 to 40 mass %, preferably 10 to 28 mass %, which is suitable from the standpoints of insulation properties, paintability, adhesion, dispersibility, etc.
絶縁ペースト中の分散樹脂(C)固形分の含有量は、通常0.1~5質量%、好ましくは0.2~2質量%であることが、分散性、塗装作業性、密着性などの面から好適である。 The solid content of the dispersed resin (C) in the insulating paste is typically 0.1 to 5 mass%, preferably 0.2 to 2 mass%, which is suitable from the standpoints of dispersibility, coating workability, adhesion, etc.
絶縁ペースト固形分中の分散樹脂(C)固形分の含有量は、通常0.05~4質量%、好ましくは0.1~3.0質量%であることが、分散性、塗装作業性、密着性などの面から好適である。 The content of dispersed resin (C) solids in the insulating paste solids is typically 0.05 to 4 mass%, preferably 0.1 to 3.0 mass%, which is suitable from the standpoints of dispersibility, coating workability, adhesion, etc.
絶縁ペースト中の無機フィラー(A)固形分に対する分散樹脂(C)固形分の比率は、
無機フィラー(A)/分散樹脂(C)の比率として、通常100/0.5~100/15、好ましくは100/1.0~100/6であることが、分散性、塗装作業性、密着性などの面から好適である。
The ratio of the solid content of the dispersed resin (C) to the solid content of the inorganic filler (A) in the insulating paste is
The ratio of inorganic filler (A) to dispersing resin (C) is usually 100/0.5 to 100/15, preferably 100/1.0 to 100/6, which is suitable from the viewpoints of dispersibility, coating workability, adhesion, etc.
絶縁ペーストは、以上に述べた各成分を、例えば、ディスパー、ペイントシェーカー、サンドミル、ボールミル、ペブルミル、LMZミル、DCPパールミル、遊星ボールミル、ホモジナイザー、二軸混練機、薄膜旋回型高速ミキサーなどの従来公知の分散機を用いて均一に混合、分散させることにより調製することができる。 The insulating paste can be prepared by uniformly mixing and dispersing the above-mentioned components using a conventional dispersing machine such as a disperser, paint shaker, sand mill, ball mill, pebble mill, LMZ mill, DCP pearl mill, planetary ball mill, homogenizer, twin-screw kneader, or thin-film rotary high-speed mixer.
絶縁層
前述の絶縁ペーストを集電体に塗布(塗工)することで絶縁層(絶縁膜、塗工膜)が形成される。なお、本発明における絶縁とは、体積抵抗率が1.0×106Ω・cm以上であることをいう。
Insulating Layer : The insulating paste is applied (coated) onto a current collector to form an insulating layer (insulating film, coated film). Note that, in the present invention, "insulating" means that the volume resistivity is 1.0×10 6 Ω·cm or more.
本発明において、絶縁層(絶縁膜、塗工膜)とは、液状の絶縁ペーストを被塗物(充電体)に塗布して加熱乾燥した固形状の膜のことであり、被塗物から剥がして絶縁フィルムを得ることや、板状被塗物(集電体)の両面に塗工して絶縁材料を得ることもできる。
また、本発明の絶縁層(絶縁膜、塗工膜)は非孔質であることが好ましい。
In the present invention, an insulating layer (insulating film, coating film) refers to a solid film formed by applying a liquid insulating paste to a substrate (charger) and then heating and drying it. The film can be peeled off from the substrate to obtain an insulating film, or it can be applied to both sides of a plate-shaped substrate (current collector) to obtain an insulating material.
The insulating layer (insulating film, coating film) of the present invention is preferably non-porous.
被塗物の集電体は金属であれば特に限定されるものではないが、アルミニウム又はその複合金属であることが好ましく、脱脂や表面処理がされていても良い。 The current collector of the substrate is not particularly limited as long as it is made of metal, but aluminum or a composite metal thereof is preferred, and it may be degreased or surface-treated.
絶縁ペーストの塗工方法としては、一定の膜厚範囲内で塗布できるものであれば特に限定されず、例えば、ローラー塗装、刷毛塗装、霧化塗装、ディッピング塗装、アプリケーター塗装、シャワーコート塗装、ロールコーター塗装、ダイコーター塗装等が挙げられる。 The method for applying the insulating paste is not particularly limited as long as it can be applied within a certain film thickness range, and examples include roller coating, brush coating, atomization coating, dipping coating, applicator coating, shower coat coating, roll coater coating, and die coater coating.
膜厚としては、乾燥膜厚で1~50μmが好ましく、2~20μmがより好ましい。乾燥温度としては、60~300℃の温度が好ましく、80~200℃の温度がより好ましい。 The dry film thickness is preferably 1 to 50 μm, more preferably 2 to 20 μm. The drying temperature is preferably 60 to 300°C, more preferably 80 to 200°C.
加熱乾燥することにより、絶縁ペーストに含まれる溶媒が90%以上消失することが好ましく、95%以上消失することがより好ましく、99%以上消失することが特に好ましい。 By heating and drying, it is preferable that 90% or more of the solvent contained in the insulating paste is removed, more preferably 95% or more, and most preferably 99% or more.
以下、実施例及び比較例により、本発明をさらに説明する。 The present invention will be further explained below with reference to examples and comparative examples.
各種樹脂の合成方法、絶縁ペースト、絶縁層及び二次電池の製造方法、評価試験方法などは当該技術分野で従来公知の方法を用いている。 The methods for synthesizing various resins, manufacturing insulating pastes, insulating layers, and secondary batteries, and evaluation and testing methods are all well-known in the relevant technical field.
しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能である。 However, the present invention is not limited to this, and various modifications and variations are possible within the technical spirit of the present invention and the scope of equivalents of the claims.
また、各例中の「部」は質量部、「%」は質量%を示す。 In each example, "parts" means parts by mass and "%" means % by mass.
<アクリル樹脂の製造>
製造例1
攪拌加熱装置と冷却管を備えた反応容器に、N-メチル-2-ピロリドン40部を仕込み、窒素置換後、115℃に保った。この中に、以下に示すモノマー混合物を4時間かけて滴下した。
<モノマー混合物>
スチレン 30部
n-ブチルアクリレート 20部
ラウリルメタクリレート 15部
メチルメタクリレート 35部
t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート(重合開始剤) 3部
滴下終了後から1時間経過後、この中に、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート0.5部をN-メチル-2-ピロリドン10部に溶かした溶液を1時間かけて滴下した。滴下終了後、これをさらに1時間115℃に保持した。次いで固形分50%となるようにN-メチル-2-ピロリドンを加え、固形分50%のアクリル樹脂(C-1)溶液を得た。アクリル樹脂(C-1)は、重量平均分子量(Mw)18,000であった。
<Production of acrylic resin>
Production Example 1
A reaction vessel equipped with a stirring heater and a condenser was charged with 40 parts of N-methyl-2-pyrrolidone, and after replacing the atmosphere with nitrogen, the temperature was maintained at 115° C. The following monomer mixture was added dropwise to the reaction vessel over a period of 4 hours.
<Monomer Mixture>
Styrene 30 parts n-butyl acrylate 20 parts lauryl methacrylate 15 parts methyl methacrylate 35 parts t-butylperoxy-2-ethylhexanoate (polymerization initiator) 3 parts. One hour after the completion of the dropwise addition, a solution of 0.5 parts t-butylperoxy-2-ethylhexanoate dissolved in 10 parts N-methyl-2-pyrrolidone was added dropwise to the mixture over one hour. After the completion of the dropwise addition, the mixture was maintained at 115°C for an additional hour. Next, N-methyl-2-pyrrolidone was added so that the solids content was 50%, to obtain an acrylic resin (C-1) solution with a solids content of 50%. The acrylic resin (C-1) had a weight average molecular weight (Mw) of 18,000.
製造例2~17
モノマー組成を下記表1のとおりとする以外は、製造例1と同様にしてアクリル樹脂(C-2)~(C-17)溶液を製造した。
Production Examples 2 to 17
Solutions of acrylic resins (C-2) to (C-17) were prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that the monomer compositions were as shown in Table 1 below.
尚、下記表1に各樹脂の重量平均分子量(Mw)を記載する。 The weight average molecular weight (Mw) of each resin is listed in Table 1 below.
<絶縁ペーストの製造>
実施例1
容器にベーマイト80部、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)(重量平均分子量50万、変性なし)20部、アクリル樹脂(C-1)溶液4.8部(樹脂固形分2.4部)、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)250部を入れ、プラネタリーミキサーで十分に分散して、絶縁ペースト(X-1)を得た。この工程は室温20度程度で行った。
<Production of insulating paste>
Example 1
80 parts of boehmite, 20 parts of polyvinylidene fluoride (PVDF) (weight average molecular weight 500,000, unmodified), 4.8 parts of acrylic resin (C-1) solution (resin solid content 2.4 parts), and 250 parts of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) were placed in a container and thoroughly dispersed using a planetary mixer to obtain insulating paste (X-1). This process was carried out at room temperature of about 20°C.
実施例2~28及び比較例1~3
原料組成を下記表2のとおりとする以外は、実施例1と同様にして絶縁ペースト(X-2)~(X-31)を製造した。
Examples 2 to 28 and Comparative Examples 1 to 3
Insulating pastes (X-2) to (X-31) were produced in the same manner as in Example 1, except that the raw material compositions were as shown in Table 2 below.
尚、下記表2に、得られた絶縁ペーストをコーン&プレート型粘度計「Mars2」(商品名、HAAKE社製)で測定した粘度(せん断速度1s-1、粘度の単位はmPa・s))とTI値(せん断速度1000s-1の粘度に対する1s-1の粘度の比)を記載する。 Table 2 below lists the viscosity (shear rate 1 s -1 , viscosity unit mPa·s) of the obtained insulating paste measured using a cone and plate type viscometer "Mars2" (trade name, manufactured by HAAKE Corporation) and the TI value (ratio of viscosity at a shear rate of 1 s- 1 to the viscosity at a shear rate of 1000 s- 1 ).
また、後述する方法で絶縁層(塗工膜)を作成し、絶縁ペースト及び絶縁層(塗工膜)に関して評価試験を行った。下記表2に、密着性、分散性、仕上がり性(表面)、及び顔料沈降性の評価結果を記載する。1つでも不合格があった場合、その絶縁ペーストは不合格である。
なお、比較例1に関しては分散性が不合格であったので顔料沈降性の評価は行わなかった。
In addition, an insulating layer (coating film) was prepared by the method described below, and evaluation tests were conducted on the insulating paste and the insulating layer (coating film). The evaluation results for adhesion, dispersibility, finish (surface), and pigment sedimentation are shown in Table 2 below. If even one of the items was not satisfactory, the insulating paste was deemed to have failed.
In addition, since the dispersibility of Comparative Example 1 was unacceptable, the pigment settling property was not evaluated.
なお、表中のフィラーとバインダーと分散樹脂の配合量は固形分の値である。
*1 ポリビニルアルコール(ケン化度99%、重量平均分子量20000)を分散樹脂として用いた。
The amounts of filler, binder and dispersing resin in the table are values of solid content.
*1 Polyvinyl alcohol (saponification degree 99%, weight average molecular weight 20,000) was used as the dispersing resin.
上記実施例及び比較例で作製した絶縁ペーストの水分含有量はいずれも0.8質量%未満であった。 The moisture content of the insulating pastes prepared in the above examples and comparative examples was less than 0.8% by mass.
実施例29
容器にベーマイト(1-1)80部、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)(重量平均分子量50万、変性なし)20部、アクリル樹脂(C-3)溶液4.8部(樹脂固形分2.4部)、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)250部を入れ、プラネタリーミキサーで十分に分散して、絶縁ペースト(X-29)を得た。
Example 29
80 parts of boehmite (1-1), 20 parts of polyvinylidene fluoride (PVDF) (weight average molecular weight 500,000, unmodified), 4.8 parts of acrylic resin (C-3) solution (resin solid content 2.4 parts), and 250 parts of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) were placed in a container and thoroughly dispersed using a planetary mixer to obtain an insulating paste (X-29).
実施例30~36
原料組成を下記表3のとおりとする以外は、実施例1と同様にして絶縁ペースト(X-30)~(X-36)を製造した。
Examples 30 to 36
Insulating pastes (X-30) to (X-36) were produced in the same manner as in Example 1, except that the raw material compositions were as shown in Table 3 below.
なお、下記表3に、得られた絶縁ペーストの粘度をコーン&プレート型粘度計「Mars2」(商品名、HAAKE社製)で測定し、測定した粘度(せん断速度1s-1、粘度の単位はmPa・s)とTI値(せん断速度1000s-1の粘度に対するせん断速度1s-1の粘度の比)を記載する。 The viscosity of the obtained insulating paste was measured using a cone and plate type viscometer "Mars2" (product name, manufactured by HAAKE Corporation), and the measured viscosity (shear rate 1 s -1 , viscosity unit is mPa·s) and TI value (ratio of viscosity at shear rate 1 s-1 to viscosity at shear rate 1000 s -1 ) are shown in Table 3 below.
また、絶縁ペーストのナトリウム含有量を表中に記載する。ナトリウム含有量の測定は本願明細書に記載の方法で行った。 The sodium content of the insulating paste is also shown in the table. The sodium content was measured using the method described in this specification.
また、後述する方法で評価した貯蔵性(粘度減少率)の評価結果を記載する。 The results of the evaluation of storage stability (viscosity reduction rate) using the method described below are also listed.
なお、表中の無機フィラーとバインダーと分散樹脂の配合量は固形分の値である。 Note that the amounts of inorganic filler, binder, and dispersing resin listed in the table are solid content values.
絶縁ペ-スト(X-31)~(X-33)は水酸化ナトリウムをペースト中に添加することでナトリウム含有量を調整した。 The sodium content of insulating pastes (X-31) to (X-33) was adjusted by adding sodium hydroxide to the paste.
上記実施例で作製した絶縁ペーストの水分含有量はいずれも0.8質量%未満であった。 The moisture content of the insulating pastes prepared in the above examples was less than 0.8% by mass.
表中の無機フィラーは下記のとおりである。
ベーマイト(1-1):体積平均粒径(D50)1.3μm、ナトリウム含有量500ppm
ベーマイト(1-2):体積平均粒径(D50)1.3μm、ナトリウム含有量1000ppm
ベーマイト(1-3):体積平均粒径(D50)1.3μm、ナトリウム含有量2000ppm
The inorganic fillers in the table are as follows:
Boehmite (1-1): Volume average particle size (D50) 1.3 μm, sodium content 500 ppm
Boehmite (1-2): Volume average particle size (D50) 1.3 μm, sodium content 1000 ppm
Boehmite (1-3): Volume average particle size (D50) 1.3 μm, sodium content 2000 ppm
<評価試験>
<密着性>
アルミ素材の集電体上に、得られた絶縁ペーストをアプリケーターで塗工した後、80℃で60分間乾燥し、塗工膜(乾燥膜厚20μm)を形成した。次いで、集電体と塗工膜との積層体からなる試験板の塗工膜上に両面テープで厚さ300μmの補強のためのPETフィルムを張り付け、得られた積層体をPETから塗工膜までの厚さでカッターで長さ10cm、巾1cmの短冊状にカットした。さらに、水平に置かれた試料の集電体の面に両面テープを貼り、試料をブリキ板上に接着固定し、「Ez-Test」(商品名、島津製作所社製)を用いて、引張速度10cm/分の条件で180度の剥離試験を行った。試料の短い2辺のうちの一方をクランプで把持して塗工膜を集電体から剥離し、集電体と塗工膜(絶縁層)の間の密着性を下記基準により評価した。A-Cが合格、Dが不合格である。
A:10N/m以上であり、非常に良好である。
B:3N/m以上、10N/m未満であり、良好である。
C:1N/m以上、3N/m未満であり、実用上問題ないレベルである。
D:1N/m未満であり、実用性なし。
<Evaluation test>
<Adhesion>
The resulting insulating paste was applied to an aluminum current collector using an applicator and then dried at 80°C for 60 minutes to form a coating film (20 μm thick after drying). Next, a 300 μm thick PET film was attached to the coating film of a test plate consisting of a laminate of the current collector and coating film with double-sided tape for reinforcement. The resulting laminate was cut into 10 cm long, 1 cm wide strips with a cutter, spanning the thickness from the PET to the coating film. Furthermore, double-sided tape was applied to the surface of the horizontally placed current collector, and the sample was adhesively fixed to a tin plate. A 180° peel test was performed at a tensile speed of 10 cm/min using an "Ez-Test" (trade name, manufactured by Shimadzu Corporation). The coating film was peeled from the current collector by clamping one of the two shorter sides of the sample. The adhesion between the current collector and the coating film (insulating layer) was evaluated according to the following criteria: A-C indicates pass, and D indicates fail.
A: 10 N/m or more, very good.
B: 3 N/m or more and less than 10 N/m, which is good.
C: 1 N/m or more and less than 3 N/m, which is at a level that does not pose a problem in practical use.
D: Less than 1 N/m, not practical.
<分散性>
分散性(分散度)をJIS K5600-2-5に従って粒ゲージ法により評価した。具体的には、粒ゲージ台上にペーストを滴下し、スクレーパーにてゲージ溝に薄く引き延ばし、ゲージ上に観察された最も大きい粒の粒径を測定した。測定を3回行い、平均値を測定値とした。
<Dispersibility>
Dispersibility (degree of dispersion) was evaluated by the particle gauge method in accordance with JIS K5600-2-5. Specifically, the paste was dropped onto a particle gauge table, thinly spread into the gauge groove with a scraper, and the particle size of the largest particle observed on the gauge was measured. The measurement was performed three times, and the average value was taken as the measured value.
得られた絶縁ペーストの分散性を下記基準により評価した。A-Dが合格、Eが不合格である。
A:顔料が15μm未満で分散されている。分散性は非常に良好である。
B:顔料が15μm以上、かつ20μm未満で分散されている。分散性は良好である。
C:顔料が20μm以上、かつ25μm未満で分散されているが、目視で凝集物は確認できない。分散性は標準である。
D:顔料が25μm以上で分散されているが、目視で凝集物は確認できない。分散性はやや劣る。
E:50μmの凝集物が確認される。分散性は非常に劣る。
The dispersibility of the obtained insulating paste was evaluated according to the following criteria: A to D are acceptable, and E is unacceptable.
A: The pigment is dispersed at a particle size of less than 15 μm. Dispersibility is very good.
B: The pigment is dispersed at a particle size of 15 μm or more and less than 20 μm. Dispersibility is good.
C: The pigment is dispersed to a size of 20 μm or more and less than 25 μm, but no aggregates are visible. Dispersibility is standard.
D: The pigment is dispersed at a particle size of 25 μm or more, but no aggregates are visible. Dispersibility is somewhat poor.
E: Aggregates of 50 μm were observed. Dispersibility was very poor.
<仕上がり性(表面)>
アルミ素材の集電体上に得られた絶縁ペーストをアプリケーターで塗工した後、80℃で60分間乾燥し、塗工膜(乾燥膜厚15μm)を形成した。各試験板の光沢(ツヤ)、ムラ、平滑性を目視観察した。A-Dが合格、Eが不合格である。
A:若干のツヤ引けがあるが、非常に良好な仕上がり肌である。
B:ツヤ引けがあるが、ムラや平滑性は良好で実用上問題ないレベルである。
C:ツヤ引けが認められるが、ムラや平滑性は良好で実用上問題ないレベルである。
D:ツヤ引けやムラが認められるが、平滑性があるため実用上問題ないレベルである。
E:ツヤ引けやムラが認められ、さらに平滑性が悪く、明らかに問題がある。
<Finish (surface)>
The obtained insulating paste was applied to an aluminum current collector using an applicator and then dried at 80°C for 60 minutes to form a coating film (dry film thickness 15 μm). Each test plate was visually inspected for gloss (luster), unevenness, and smoothness. A-D were passed, and E was failed.
A: There is some loss of gloss, but the finish is very good.
B: There is some loss of gloss, but unevenness and smoothness are good and there is no practical problem.
C: Although gloss loss is observed, unevenness and smoothness are good and at a level that does not pose a problem in practical use.
D: Loss of gloss and unevenness are observed, but there is smoothness and it is at a level that does not cause any problems in practical use.
E: Loss of gloss and unevenness are observed, and the smoothness is poor, and there is clearly a problem.
<顔料沈降性>
得られた絶縁ペーストを40℃で60日間貯蔵し、顔料沈降性を確認した。60日間貯蔵した後の状態を下記基準により評価した。A-Cが合格、Dが不合格である。
A:変化なし。
B:極めて僅かにフィラーの沈降が認められるが、ペーストを手攪拌すると直ぐに貯蔵前の状態に戻り、問題なし。
C:フィラーの沈降が認められ、ペーストを手攪拌しても貯蔵前の状態に戻らないが、ペーストをディスパー攪拌すると貯蔵前の状態に戻る。
D:フィラーの沈降が著しく認められ、ペーストをディスパー攪拌しても貯蔵前の状態に戻らない。
<Pigment settling>
The obtained insulating paste was stored at 40°C for 60 days, and the pigment sedimentation was confirmed. The state after 60 days of storage was evaluated according to the following criteria. A to C are acceptable, and D is unacceptable.
A: No change.
B: Very slight settling of filler was observed, but when the paste was stirred by hand, it immediately returned to the state before storage, and there was no problem.
C: Settling of the filler was observed, and the paste did not return to the state before storage even when stirred by hand, but the paste returned to the state before storage when stirred with a disperser.
D: Significant settling of the filler was observed, and the paste did not return to the state before storage even when stirred with a disperser.
<貯蔵性(粘度減少率)>
得られた絶縁ペーストを40℃で30日間貯蔵した。貯蔵前後の粘度を確認し、下記基準により貯蔵性(粘度減少率)を評価した。A-Cが合格、Dが不合格である。
粘度はコーン&プレート型粘度計「Mars2」(商品名、HAAKE社製)で測定したせん断速度1s-1の値である。
粘度減少率(%)=100-(貯蔵後の粘度)/(貯蔵前の粘度)×100
A:粘度減少率は、7%未満である。(貯蔵後の粘度が貯蔵前の粘度以上である場合を含む)
B:貯蔵後の粘度減少率は、7%以上、かつ30%未満である。
C:貯蔵後の粘度減少率は、30%以上、かつ50%未満である。
D:貯蔵後の粘度減少率は、50%以上である。
<Storage stability (viscosity reduction rate)>
The obtained insulating paste was stored for 30 days at 40° C. The viscosity was checked before and after storage, and the storage stability (viscosity reduction rate) was evaluated according to the following criteria. A to C are acceptable, and D is unacceptable.
The viscosity is a value measured at a shear rate of 1 s −1 using a cone and plate type viscometer "Mars2" (trade name, manufactured by HAAKE).
Viscosity reduction rate (%) = 100 - (viscosity after storage) / (viscosity before storage) x 100
A: The viscosity reduction rate is less than 7% (including cases where the viscosity after storage is equal to or higher than the viscosity before storage).
B: The viscosity reduction rate after storage is 7% or more and less than 30%.
C: The viscosity reduction rate after storage is 30% or more and less than 50%.
D: The viscosity reduction rate after storage is 50% or more.
Claims (10)
分散樹脂(C)が、極性官能基を有する重合性不飽和モノマー(c1)及び炭素数4以上の炭化水素基を有する重合性不飽和モノマー(c2)を含む原料モノマーの共重合体であり、かつ該共重合体の重量平均分子量が1,000~100,000である極性基含有アクリル樹脂(c)を含有し、
該ペーストの粘度(せん断速度1s-1)が2000mPa・s以上であり、TI値(せん断速度1000s-1の粘度に対する1s-1の粘度の比)が1より大きいことを特徴とする絶縁ペースト。 An insulating paste for a lithium ion secondary battery current collector, comprising: an inorganic filler (A), a binder (B), a dispersion resin (C), and a solvent (D),
the dispersion resin (C) contains a polar group-containing acrylic resin (c) which is a copolymer of raw material monomers including a polymerizable unsaturated monomer (c1) having a polar functional group and a polymerizable unsaturated monomer (c2) having a hydrocarbon group having 4 or more carbon atoms, and the weight average molecular weight of the copolymer is 1,000 to 100,000;
The viscosity of the paste (shear rate 1 s-1) is 2000 mPa·s or more, and the TI value (ratio of the viscosity at 1 s-1 to the viscosity at a shear rate of 1000 s-1) is greater than 1.
該ペーストのナトリウム含有量が10~350ppmであり、
該ペーストの粘度(せん断速度1s-1)が2000mPa・s以上であり、TI値(せん断速度1000s-1の粘度に対する1s-1の粘度の比)が1より大きいことを特徴とする絶縁ペースト。 An insulating paste for a lithium ion secondary battery current collector, comprising: an inorganic filler (A); a binder (B); a dispersion resin (C) having a phosphate group; and a solvent (D),
The sodium content of the paste is 10 to 350 ppm;
The viscosity of the paste (shear rate 1 s-1) is 2000 mPa·s or more, and the TI value (ratio of the viscosity at 1 s-1 to the viscosity at a shear rate of 1000 s-1) is greater than 1.
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| WO2012133030A1 (en) | 2011-03-31 | 2012-10-04 | 東洋インキScホールディングス株式会社 | Aqueous composition for forming secondary battery electrode, secondary battery electrode, and secondary battery |
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Patent Citations (10)
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|---|---|---|---|---|
| WO2012133030A1 (en) | 2011-03-31 | 2012-10-04 | 東洋インキScホールディングス株式会社 | Aqueous composition for forming secondary battery electrode, secondary battery electrode, and secondary battery |
| JP2015005392A (en) | 2013-06-20 | 2015-01-08 | 東洋インキScホールディングス株式会社 | Composition for current collector coating for catalyst electrode, current collector with coat layer, catalyst electrode, fuel cell and air cell |
| JP2015151445A (en) | 2014-02-13 | 2015-08-24 | 三菱樹脂株式会社 | Multilayer porous film, separator for nonaqueous electrolyte secondary battery, and nonaqueous electrolyte secondary battery |
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