JP7804536B2 - Conductive resin film for current collector of secondary battery and method for producing same - Google Patents
Conductive resin film for current collector of secondary battery and method for producing sameInfo
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Description
本発明は、リチウムイオン二次電池や全固体電池等に使用される二次電池の集電体用導電性樹脂フィルム及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a conductive resin film for use as a current collector in secondary batteries such as lithium-ion secondary batteries and all-solid-state batteries, and a method for producing the same.
近年、ニッケル‐カドミウム蓄電池、ニッケル‐水素蓄電池、ニッケル‐亜鉛蓄電池、リチウムイオン二次電池、及び全固体電池等の充放電可能な高性能の二次電池が脚光を浴びているが、これらの高性能な二次電池の中でも、特にリチウムイオン二次電池や全固体電池が注目されている。 In recent years, high-performance rechargeable secondary batteries such as nickel-cadmium batteries, nickel-metal hydride batteries, nickel-zinc batteries, lithium-ion secondary batteries, and all-solid-state batteries have been attracting attention, but among these high-performance secondary batteries, lithium-ion secondary batteries and all-solid-state batteries in particular are attracting attention.
リチウムイオン二次電池は、図示しないが、正極と負極、セパレータ、電解質、及び容器等から構成されている。正極(正極板)は、集電板及びその上部に形成された正極活物質含有の正極合剤よりなり、この正極合剤の正極活物質として、コバルト酸リチウムやマンガン酸リチウム等が使用されている。これに対し、負極(負極板)は、集電板及びその両面に形成されて負極合剤よりなり、この負極合剤の負極活物質として、天然黒鉛や人造黒鉛等の易黒鉛炭素が使用されている。これら正極と負極の集電体は、一般的には正極にアルミ箔が使用され、負極に銅箔等の金属箔が使用されている。 A lithium-ion secondary battery is composed of a positive electrode, a negative electrode, a separator, an electrolyte, a container, and other components (not shown). The positive electrode (positive plate) consists of a current collector plate and a positive electrode mixture containing a positive electrode active material formed on top of it. The positive electrode active material in this positive electrode mixture is lithium cobalt oxide or lithium manganese oxide, for example. In contrast, the negative electrode (negative plate) consists of a current collector plate and a negative electrode mixture formed on both sides of it. The negative electrode active material in this negative electrode mixture is graphitic carbon, such as natural graphite or artificial graphite. The current collectors for these positive and negative electrodes are generally aluminum foil for the positive electrode and metal foil, such as copper foil, for the negative electrode.
このようなリチウムイオン二次電池や全固体電池は、エネルギー密度や作動電圧が高く、ライフサイクルも長く、しかも、自己放電性が低いという優れた特徴を有しているので、様々な分野で利用されている。例えば携帯電話、多機能携帯電話、タブレット端末等からなるモバイル情報機器、カメラ、ビデオカメラ、携帯型デジタル音楽プレーヤー等の電子機器、電気自動車(EV)、ハイブリッド車(HEV)、プラグインハイブリッド車(PHEV)等からなる自動車、航空機等の電源として多方面で幅広く使用されている。 Such lithium-ion secondary batteries and all-solid-state batteries have the excellent characteristics of high energy density, high operating voltage, a long life cycle, and low self-discharge, and are therefore used in a wide variety of fields. For example, they are widely used as power sources in mobile information devices such as mobile phones, multi-function mobile phones, and tablet devices, electronic devices such as cameras, video cameras, and portable digital music players, automobiles such as electric vehicles (EVs), hybrid vehicles (HEVs), and plug-in hybrid vehicles (PHEVs), and aircraft.
ところで、モバイル情報機器や自動車等に使用されるリチウムイオン二次電池、全固体電池には、高エネルギー密度化が要求されるが、この高エネルギー密度化を実現する手法として、電池の軽量化があげられる。この電池の軽量化には、様々な方法が検討されているが、その一つとして、集電体用の導電性樹脂フィルムの使用があげられる。すなわち、リチウムイオン二次電池の正極と負極の集電体には、上記したように金属箔が使用されるが、この金属箔の代わりに、金属よりも比重の小さい導電性樹脂フィルムを使用すれば、電池の軽量化に資することができる。 Lithium-ion secondary batteries and all-solid-state batteries used in mobile information devices, automobiles, etc. require high energy density, and one way to achieve this is to reduce the battery's weight. Various methods are being considered for reducing the battery's weight, one of which is the use of conductive resin film for the current collector. As mentioned above, metal foil is used for the positive and negative electrode current collectors of lithium-ion secondary batteries, but using a conductive resin film, which has a lower specific gravity than metal, instead of this metal foil can contribute to reducing the battery's weight.
そこで、従来においては、二次電池の軽量化を図るため、様々な導電性樹脂フィルムが検討されている(特許文献1、2、3参照)。例えば、特許文献1では、環状オレフィン樹脂、導電性フィラーと共役ジエンゴム、あるいは環状オレフィン樹脂、芳香族ビニル‐共役ジエンブロック共重合体の水素添加物、導電性フィラーと共役ジエンゴムからなる導電性樹脂フィルムが提案されている。 In light of this, various conductive resin films have been investigated in order to reduce the weight of secondary batteries (see Patent Documents 1, 2, and 3). For example, Patent Document 1 proposes a conductive resin film made of a cyclic olefin resin, a conductive filler, and conjugated diene rubber, or a cyclic olefin resin, a hydrogenated product of an aromatic vinyl-conjugated diene block copolymer, a conductive filler, and conjugated diene rubber.
特許文献2では、ポリエーテルエーテルケトン、及びテトラフルオロエチレン‐ヘキサフルオロプロピレン共重合体よりなる群から選択される少なくとも一種の樹脂と、ケッチェンブラック、及び多層カーボンナノチューブよりなる群から選択される少なくとも一種の導電性フィラーを含有する導電性樹脂層を有する二次電池用集電体が提案されている。また、特許文献3には、イミド基含有樹脂を含む基材に導電性フィラーが添加されてなる導電性樹脂層(第一の導電性層)と、イミド基非含有樹脂を含む基材に導電性フィラーが添加されてなる導電性樹脂層及び金属層(第二の導電性層)とからなる双極型リチウムイオン二次電池用の集電体が開示されている。 Patent Document 2 proposes a current collector for a secondary battery having a conductive resin layer containing at least one resin selected from the group consisting of polyether ether ketone and tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, and at least one conductive filler selected from the group consisting of ketjen black and multi-walled carbon nanotubes. Patent Document 3 also discloses a current collector for a bipolar lithium-ion secondary battery, which comprises a conductive resin layer (first conductive layer) formed by adding a conductive filler to a substrate containing an imide group-containing resin, and a conductive resin layer and a metal layer (second conductive layer) formed by adding a conductive filler to a substrate containing a non-imide group-containing resin.
しかしながら、特許文献1記載の導電性樹脂フィルムの場合には、耐薬品性に問題があるので、係る導電性樹脂フィルムをリチウムイオン二次電池の集電体として使用すると、導電性樹脂フィルムの内部に電解質成分が浸透し、充放電サイクル特性が低下するおそれがある。 However, the conductive resin film described in Patent Document 1 has problems with chemical resistance, and when such a conductive resin film is used as a current collector in a lithium-ion secondary battery, electrolyte components may penetrate into the conductive resin film, resulting in a decrease in charge-discharge cycle performance.
また、特許文献2の二次電池用の集電体の場合には、導電性フィラー成分にケッチェンブラック及び多層カーボンナノチューブが使用されているが、ケッチェンブラックを導電性フィラー成分として使用するとき、ケッチェンブラックを樹脂中へ多量に添加することができないので、二次電池用集電体の高導電化を図ることができない。また、ケッチェンブラックを添加した集電板は、脆性のため、正極活物質や負極活物質の塗工時、あるいは二次電池への組立時に破損するおそれがある。 Furthermore, in the case of the current collector for secondary batteries described in Patent Document 2, ketjen black and multi-walled carbon nanotubes are used as conductive filler components. However, when ketjen black is used as a conductive filler component, it is not possible to add a large amount of ketjen black to the resin, making it impossible to achieve high conductivity for the current collector for secondary batteries. Furthermore, current collector plates containing ketjen black are brittle and may be damaged when applying positive or negative electrode active materials or when assembling them into secondary batteries.
また、ケッチェンブラックではなく、多層カーボンナノチューブを導電性フィラーとして使用した混合原料により製造される導電性樹脂層は、多層カーボンナノチューブが面方向に配向するため、面方向の導電性には優れるものの、厚さ方向の導電性に劣るという問題が生じる。また、樹脂成分にテトラフルオロエチレン‐ヘキサフルオロプロピレン共重合体を採用すると、樹脂の比重が2.1以上2.2以下と高いので、集電体の軽量化を図ることができないおそれがある。さらに、テトラフルオロエチレン‐ヘキサフルオロプロピレン共重合体は、フッ素樹脂であるため、溶融成形に特殊な鋼材や設備が必要となり、結果として、集電体のコストが増大するという問題が生じる。 In addition, conductive resin layers manufactured from a raw material mixture using multi-walled carbon nanotubes as the conductive filler, rather than Ketjen black, have the problem that, because the multi-walled carbon nanotubes are oriented in the plane direction, they have excellent conductivity in the plane direction but poor conductivity in the thickness direction. Furthermore, if tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer is used as the resin component, the specific gravity of the resin is high, at 2.1 or more and 2.2 or less, which may make it difficult to reduce the weight of the current collector. Furthermore, because tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer is a fluororesin, special steel materials and equipment are required for melt molding, resulting in the problem of increased costs for the current collector.
また、特許文献3の双極型リチウムイオン二次電池用の集電体の場合には、二種類の異なる樹脂から構成された多層構造で、二種類の樹脂の線膨張係数が異なるため、繰り返し充放電中の発熱で生じる導電性樹脂の伸縮率の差により、第一、第二の導電性層間で集電体の剥離を招くおそれがある。また、係る集電体は、第一、第二の導電性層で使用されている樹脂の吸水率が相違するので、製造後の吸水による膨張率の差でカールしたり、第一、第二の導電性層間で集電体が剥離するおそれがある。 Furthermore, the current collector for a bipolar lithium-ion secondary battery described in Patent Document 3 has a multilayer structure composed of two different types of resin, and because the two types of resin have different linear expansion coefficients, there is a risk that the difference in the expansion rate of the conductive resin caused by heat generation during repeated charging and discharging may lead to peeling of the current collector between the first and second conductive layers. Furthermore, because the resins used in the first and second conductive layers have different water absorption rates, there is a risk that the current collector may curl due to differences in expansion rate caused by water absorption after manufacturing, or that the current collector may peel between the first and second conductive layers.
本発明は上記に鑑みなされたもので、耐薬品性を向上させて充放電サイクル特性の低下を防ぎ、二次電池の集電体の剥離を防止し、導電性や軽量化の向上に資することのできる安価な二次電池の集電体用導電性樹脂フィルム及びその製造方法を提供することを目的としている。 The present invention has been developed in light of the above, and aims to provide an inexpensive conductive resin film for secondary battery current collectors that improves chemical resistance, prevents deterioration of charge/discharge cycle characteristics, prevents peeling of secondary battery current collectors, and contributes to improved conductivity and weight reduction, as well as a method for producing the same.
本発明者等は、鋭意研究した結果、熱可塑性樹脂の材料中で最も耐熱性に優れ、耐薬品性や機械的特性にも優れるポリエーテルエーテルケトン樹脂と、軽量で導電性に優れる炭素系導電材料に着目し、これらポリエーテルエーテルケトン樹脂と炭素系導電材料を用いて本発明を完成させた。 After extensive research, the inventors focused on polyether ether ketone resin, which has the highest heat resistance of all thermoplastic resin materials and also excels in chemical resistance and mechanical properties, and carbon-based conductive materials, which are lightweight and have excellent conductivity. They then completed the present invention using these polyether ether ketone resin and carbon-based conductive materials.
すなわち、本発明においては上記課題を解決するため、少なくとも互いに見掛けの溶融粘度が異なる複数のポリエーテルエーテルケトン樹脂含有のポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物100質量部と、炭素系導電材料5質量部以上30質量部以下とを含み、相対結晶化度が80%以上であることを特徴としている。 In other words, in order to solve the above-mentioned problems, the present invention is characterized by comprising 100 parts by mass of a polyether ether ketone resin composition containing at least multiple polyether ether ketone resins with different apparent melt viscosities, and 5 to 30 parts by mass of a carbon-based conductive material, and having a relative crystallinity of 80% or more.
なお、厚さが5μm以上500μm以下、N-メチル-2-ピロリドンと電解液に浸漬させた場合の質量変化率が0.0%以上2.0%以下、厚さ方向に1MPaの加圧力を作用させて測定した場合の抵抗値が1mΩ・cm2以上1000mΩ・cm2以下であることが好ましい。 Preferably, the thickness is 5 μm or more and 500 μm or less, the mass change rate when immersed in N-methyl-2-pyrrolidone and an electrolyte solution is 0.0% or more and 2.0% or less, and the resistance value when measured while applying a pressure of 1 MPa in the thickness direction is 1 mΩ· cm2 or more and 1000 mΩ· cm2 or less.
また、複数のポリエーテルエーテルケトン樹脂として第1、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂を含み、これら第1、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂の組成質量比率が第1のポリエーテルエーテルケトン樹脂5質量%以上60質量%以下、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂40質量%以上95質量%以下であり、
第1のポリエーテルエーテルケトン樹脂は、温度375℃、荷重50kgfの条件下で見掛けの溶融粘度が50Pa・s以上500Pa・s以下であり、
第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂は、温度375℃、荷重50kgfの条件下で見掛けの溶融粘度が500Pa・sを越え2500Pa・s以下であることが好ましい。
The multiple polyether ether ketone resins include first and second polyether ether ketone resins, and the composition mass ratios of the first and second polyether ether ketone resins are 5% by mass or more and 60% by mass or less for the first polyether ether ketone resin and 40% by mass or more and 95% by mass or less for the second polyether ether ketone resin,
the first polyether ether ketone resin has an apparent melt viscosity of 50 Pa s or more and 500 Pa s or less under conditions of a temperature of 375°C and a load of 50 kgf;
The second polyether ether ketone resin preferably has an apparent melt viscosity of more than 500 Pa·s and not more than 2500 Pa·s under conditions of a temperature of 375° C. and a load of 50 kgf.
また、温度375℃、荷重50kgfの条件下における第1、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂の見掛けの溶融粘度比は、
第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂の見掛けの溶融粘度/第1のポリエーテルエーテルケトン樹脂の見掛けの溶融粘度=3/1以上15/1以下であることが好ましい。
The apparent melt viscosity ratio of the first and second polyether ether ketone resins under the conditions of a temperature of 375°C and a load of 50 kgf is:
It is preferable that the apparent melt viscosity of the second polyether ether ketone resin/the apparent melt viscosity of the first polyether ether ketone resin be 3/1 or more and 15/1 or less.
また、本発明においては上記課題を解決するため、請求項1又は2に記載された二次電池の集電体用導電性樹脂フィルムの製造方法であって、
少なくとも互いに見掛けの溶融粘度が異なる複数のポリエーテルエーテルケトン樹脂含有のポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物100質量部と、炭素系導電材料5質量部以上30質量部以下とからなる成形材料を溶融混練し、
成形材料をダイスにより集電体用導電性樹脂フィルムに押出成形して温度が共にポリエーテルエーテルケトン樹脂のガラス転移点温度以上ポリエーテルエーテルケトン樹脂の融点未満の圧着ロールと冷却ロールの間に挟んで冷却することにより、集電体用導電性樹脂フィルムの相対結晶化度を80%以上とすることを特徴としている。
In order to solve the above problems, the present invention provides a method for producing a conductive resin film for a current collector of a secondary battery according to claim 1 or 2, comprising the steps of:
A molding material comprising 100 parts by mass of a polyether ether ketone resin composition containing at least a plurality of polyether ether ketone resins having different apparent melt viscosities from each other and 5 parts by mass or more and 30 parts by mass or less of a carbon-based conductive material is melt-kneaded;
The molding material is extruded through a die into a conductive resin film for a current collector , and the extrusion is then cooled by sandwiching the extrusion material between a pressure roll and a cooling roll, both of which have temperatures equal to or higher than the glass transition temperature of the polyether ether ketone resin but lower than the melting point of the polyether ether ketone resin , thereby making the relative crystallinity of the conductive resin film for a current collector 80% or higher.
なお、温度375℃、荷重50kgfの条件下で直径1.0mm×長さ10mmのダイスを用い、フローテスターで測定した温度375℃における成形材料の見掛けの溶融粘度は、50Pa・s以上10000Pa・s以下が良い。
また、冷却後の集電体用導電性樹脂フィルムを加熱圧縮成形するとともに、この集電体用導電性樹脂フィルムの加熱温度を、ポリエーテルエーテルケトン樹脂の融点以上熱分解温度未満とし、集電体用導電性樹脂フィルムに加える圧力を、集電体用導電性樹脂フィルムの投影面積に対して0.5kgf/cm2以上100kgf/cm2以下とすると良い。
The apparent melt viscosity of the molding material at 375°C, measured with a flow tester using a die 1.0 mm in diameter and 10 mm in length under conditions of a temperature of 375°C and a load of 50 kgf, is preferably 50 Pa·s or more and 10,000 Pa·s or less.
Furthermore, the cooled conductive resin film for a current collector is preferably subjected to heat compression molding, and the heating temperature of the conductive resin film for a current collector is set to be equal to or higher than the melting point and lower than the thermal decomposition temperature of the polyether ether ketone resin, and the pressure applied to the conductive resin film for a current collector is set to be equal to or higher than 0.5 kgf/ cm2 and equal to or lower than 100 kgf/ cm2 relative to the projected area of the conductive resin film for a current collector.
ここで、特許請求の範囲におけるポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂組成物と炭素系導電材料は、ポリエーテルエーテルケトン樹脂の融点以上ポリエーテルエーテルケトン樹脂の熱分解温度未満で溶融混練することができる。ポリエーテルエーテルケトン樹脂には、本発明の特性を損なわない範囲において、ポリエーテルケトン(PEK)樹脂、ポリエーテルケトンケトン(PEKK)樹脂、ポリエーテルエーテルケトンケトン(PEEKK)樹脂、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン(PEKEKK)樹脂等のポリアリーレンエーテルケトン樹脂を必要に応じて添加することができる。 The polyetheretherketone (PEEK) resin composition and carbon-based conductive material in the claims can be melt-kneaded at a temperature equal to or higher than the melting point of the polyetheretherketone resin and lower than the thermal decomposition temperature of the polyetheretherketone resin. If necessary, polyarylene ether ketone resins such as polyetherketone (PEK) resin, polyetherketoneketone (PEKK) resin, polyetheretherketoneketone (PEEKK) resin, and polyetherketoneetherketoneketone (PEKEKK) resin can be added to the polyetheretherketone resin, as long as the properties of the present invention are not impaired.
炭素系導電材料には、少なくともカーボンナノチューブが含まれる。また、集電体用導電性樹脂フィルムは、一軸延伸タイプ、二軸延伸タイプ、無延伸タイプのいずれでも良い。集電体用導電性樹脂フィルムには、薄い集電体用導電性樹脂フィルムの他、厚い集電体用導電性樹脂シートが含まれる。また、成形材料は、見掛けの溶融粘度が異なる複数のポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物と、炭素系導電材料とを攪拌混合させた後に溶融混練することで調製することができる。 The carbon-based conductive material includes at least carbon nanotubes. The conductive resin film for the current collector may be uniaxially oriented, biaxially oriented, or unoriented. The conductive resin film for the current collector includes not only thin conductive resin films for the current collector but also thick conductive resin sheets for the current collector. The molding material can be prepared by stirring and mixing multiple polyether ether ketone resin compositions with different apparent melt viscosities with the carbon-based conductive material, followed by melt-kneading.
本発明に係る二次電池には、少なくともニッケル‐カドミウム蓄電池、ニッケル‐水素蓄電池、ニッケル‐亜鉛蓄電池、リチウムイオン二次電池、双極型リチウムイオン二次電池、全固体電池等が含まれる。さらに、集電体用導電性樹脂フィルムは、比重が、1.23以上1.60以下、引張最大強度が60MPa以上500MPa以下、引張破断時伸びが10%以上500%以下、引張弾性率が2000MPa以上10000MPa以下が良い。 Secondary batteries according to the present invention include at least nickel-cadmium batteries, nickel-metal hydride batteries, nickel-zinc batteries, lithium-ion secondary batteries, bipolar lithium-ion secondary batteries, all-solid-state batteries, etc. Furthermore, the conductive resin film for the current collector preferably has a specific gravity of 1.23 to 1.60, a maximum tensile strength of 60 MPa to 500 MPa, a tensile elongation at break of 10% to 500%, and a tensile modulus of elasticity of 2000 MPa to 10000 MPa.
本発明によれば、集電体用導電性樹脂フィルムの材料として、軽量性、機械的強度、耐薬品性等に優れ、低吸水率の見掛けの溶融粘度が異なる複数のポリエーテルエーテルケトン樹脂含有のポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物を用いて集電体用導電性樹脂フィルムを製造するので、例え集電体用導電性樹脂フィルムを集電体として使用しても、集電体用導電性樹脂フィルムの内部に電解質成分が浸透することが少ない。また、二種類の異なる樹脂を用いる必要がないので、集電体の剥離を招くおそれを払拭することができ、加えて、製造後の吸水による膨張率の差でカールしたり、第一、第二の導電性層間で集電体が剥離するおそれも少ない。 According to the present invention, a conductive resin film for a current collector is manufactured using a polyether ether ketone resin composition containing multiple polyether ether ketone resins that are lightweight, excellent in mechanical strength, chemical resistance, etc., and have low water absorption and different apparent melt viscosities. Therefore, even when the conductive resin film for a current collector is used as a current collector, there is little penetration of electrolyte components into the conductive resin film for a current collector. Furthermore, since there is no need to use two different resins, the risk of peeling of the current collector is eliminated. In addition, there is little risk of curling due to differences in expansion coefficients caused by water absorption after production, or peeling of the current collector between the first and second conductive layers.
本発明によれば、耐薬品性を向上させて充放電サイクル特性の低下を防ぎ、二次電池の集電体の剥離を防止することができ、しかも、導電性や軽量化の向上に資することができるという効果がある。 The present invention has the effect of improving chemical resistance, preventing a decline in charge/discharge cycle characteristics, preventing peeling of the current collector of a secondary battery, and also contributing to improved conductivity and weight reduction.
請求項2記載の発明によれば、集電体用導電性樹脂フィルムの厚さが5μm以上500μm以下なので、集電体用導電性樹脂フィルムの引張強度の低下を防止し、二次電池の集電体の軽量化を図ることができる。また、集電体用導電性樹脂フィルムをN-メチル-2-ピロリドンと電解液に浸漬させた場合の質量変化率が2.0%以下なので、優れた耐薬品性を得ることができる。また、集電体用導電性樹脂フィルムの厚さ方向に1MPaの加圧力を作用させて測定した場合の抵抗値が1mΩ・cm2以上1000mΩ・cm2以下と低いので、集電体用導電性樹脂フィルムを二次電池の集電体として使用しても、エネルギー密度の低下を防ぐことができる。 According to the invention described in claim 2, the thickness of the conductive resin film for current collector is 5 μm or more and 500 μm or less, thereby preventing a decrease in the tensile strength of the conductive resin film for current collector and enabling a reduction in the weight of the current collector for secondary batteries. Furthermore, the conductive resin film for current collector exhibits a mass change rate of 2.0% or less when immersed in N-methyl-2-pyrrolidone and an electrolyte solution, thereby achieving excellent chemical resistance. Furthermore, the conductive resin film for current collector exhibits a low resistance value of 1 mΩ· cm2 or more and 1000 mΩ· cm2 when measured under a pressure of 1 MPa in the thickness direction, thereby preventing a decrease in energy density even when used as a current collector for secondary batteries.
請求項3記載の発明によれば、第1、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂の組成質量比率が第1のポリエーテルエーテルケトン樹脂5質量%以上60質量%以下、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂40質量%以上95質量%以下なので、導電性や機械的強度に優れる集電体用導電性樹脂フィルムを得ることができ、優れたフィルム成形性を得ることが可能となる。また、温度375℃、荷重50kgfの条件下における第1のポリエーテルエーテルケトン樹脂の見掛けの溶融粘度が50Pa・s以上500Pa・s以下なので、集電体用導電性樹脂フィルムの導電性を改良し、機械的強度の低下防止が期待できる。 According to the invention described in claim 3, the composition mass ratios of the first and second polyether ether ketone resins are 5% to 60% by mass for the first polyether ether ketone resin and 40% to 95% by mass for the second polyether ether ketone resin, making it possible to obtain a conductive resin film for current collectors with excellent conductivity and mechanical strength, and achieving excellent film formability. Furthermore, the apparent melt viscosity of the first polyether ether ketone resin at a temperature of 375°C and a load of 50 kgf is 50 Pa·s to 500 Pa·s, which is expected to improve the conductivity of the conductive resin film for current collectors and prevent a decrease in mechanical strength.
請求項4記載の発明によれば、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂の見掛けの溶融粘度/第1のポリエーテルエーテルケトン樹脂の見掛けの溶融粘度=3/1以上15/1以下なので、第1、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂特性の過剰な近似を抑制することができ、導電性を好適に改良することが可能となる。また、第1、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂を均一に分散し、フィッシュアイや孔が発生するおそれを払拭することができる。 According to the invention described in claim 4, the apparent melt viscosity of the second polyether ether ketone resin/the apparent melt viscosity of the first polyether ether ketone resin is equal to or greater than 3/1 and equal to or less than 15/1, which prevents excessive similarity in the properties of the first and second polyether ether ketone resins and enables favorable improvement in conductivity. Furthermore, the first and second polyether ether ketone resins can be uniformly dispersed, eliminating the risk of fisheyes or holes.
請求項5記載の発明によれば、集電体用導電性樹脂フィルムを溶融押出成形法により製造するので、集電体用導電性樹脂フィルムの厚さ精度、生産性、ハンドリング性の向上、製造設備の簡略化が期待できる。 According to the invention described in claim 5, the conductive resin film for the current collector is manufactured by melt extrusion molding, which is expected to improve the thickness accuracy, productivity, and handling properties of the conductive resin film for the current collector, as well as simplify the manufacturing equipment.
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を説明すると、本実施形態における二次電池の集電体用導電性樹脂フィルム6は、図1ないし図3に示すように、少なくとも互いに見掛けの溶融粘度が異なる複数のポリエーテルエーテルケトン樹脂含有のポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物2と、導電性に優れる炭素系導電材料5とを含む成形材料1により成形される相対結晶化度80%以上の導電性樹脂フィルムであり、国連サミットで採択されたSDGs(国連の持続可能な開発のための国際目標であり、17のグローバル目標と169のターゲット(達成基準)からなる持続可能な開発目標)の目標9の達成に貢献する。 A preferred embodiment of the present invention will now be described with reference to the drawings. In this embodiment, the conductive resin film 6 for a current collector of a secondary battery is a conductive resin film with a relative crystallinity of 80% or more, formed from a molding material 1 containing a polyether ether ketone resin composition 2 containing at least a plurality of polyether ether ketone resins with different apparent melt viscosities, and a carbon-based conductive material 5 with excellent conductivity, as shown in Figures 1 to 3. The conductive resin film contributes to the achievement of Goal 9 of the SDGs (the United Nations' international goals for sustainable development, consisting of 17 global goals and 169 targets (achievement criteria)) adopted at the United Nations Summit.
成形材料1は、互いに見掛けの溶融粘度が異なる複数のポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂含有のポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物100質量部と、炭素系導電材料5質量部以上30質量部以下とを含有するよう調製される。これらの質量比率は、ポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物100質量部に対し、炭素系導電材料5が5質量部以上30質量部以下、好ましくは8質量部以上25質量部以下、より好ましくは10質量部以上20質量部以下の範囲が良い。 Molding material 1 is prepared to contain 100 parts by mass of a polyether ether ketone resin composition containing multiple polyether ether ketone (PEEK) resins with different apparent melt viscosities, and 5 to 30 parts by mass of a carbon-based conductive material. The mass ratio of these components is preferably 5 to 30 parts by mass, preferably 8 to 25 parts by mass, and more preferably 10 to 20 parts by mass of the carbon-based conductive material 5 per 100 parts by mass of the polyether ether ketone resin composition.
これは、炭素系導電材料5が5質量部未満の場合には、集電体用導電性樹脂フィルム6の厚さ方向に1MPaの加圧力を作用させて測定したときの抵抗値が1000mΩ・cm2以下にならないので、集電体用導電性樹脂フィルム6に充分な導電性を付与することができず、二次電池の集電体として使用することが困難になるからである。これに対し、炭素系導電材料5が30質量部を越える場合には、成形材料1の溶融粘度が高くなって溶融流動性の低下を招いたり、溶融伸びの低下に伴い集電体用導電性樹脂フィルム6の加工性が低下し、集電体用導電性樹脂フィルム6に孔が開くからである。加えて、複数のポリエーテルエーテルケトン樹脂中に炭素系導電材料5を配合することが困難になるからである。 This is because, if the amount of carbon-based conductive material 5 is less than 5 parts by mass, the resistance value measured by applying a pressure of 1 MPa in the thickness direction of the conductive resin film 6 for a current collector does not reach 1000 mΩ· cm² or less, and therefore sufficient conductivity cannot be imparted to the conductive resin film 6 for a current collector, making it difficult to use the film as a current collector for a secondary battery. On the other hand, if the amount of carbon-based conductive material 5 exceeds 30 parts by mass, the melt viscosity of the molding material 1 increases, resulting in a decrease in melt fluidity, and the processability of the conductive resin film 6 for a current collector decreases due to a decrease in melt elongation, resulting in the formation of holes in the conductive resin film 6 for a current collector. In addition, it becomes difficult to blend the carbon-based conductive material 5 into multiple polyether ether ketone resins.
また、炭素系導電材料5が30質量部を越える場合には、集電体用導電性樹脂フィルム6から炭素系導電材料5が分離して目ヤニの発生原因となり、集電体用導電性樹脂フィルム6の品質低下を招くこととなるからである。この点について詳しく説明すると、集電体用導電性樹脂フィルム6をフィルム成形する場合、図3に示す成形用のダイス33の出口(ダイスリップともいう)に目ヤニと呼ばれる多量の付着物が付着して堆積することがある。この目ヤニが堆積すると、集電体用導電性樹脂フィルム6にダイスラインが生じたり、目ヤニがダイス出口から離れて集電体用導電性樹脂フィルム6に混入し、その結果、集電体用導電性樹脂フィルム6の品質低下を招くこととなる。 Furthermore, if the amount of carbon-based conductive material 5 exceeds 30 parts by mass, the carbon-based conductive material 5 will separate from the current collector conductive resin film 6, causing the generation of die fill, which will result in a deterioration in the quality of the current collector conductive resin film 6. To explain this point in more detail, when the current collector conductive resin film 6 is molded into a film, a large amount of deposits known as die fill may adhere and accumulate at the exit (also called the die lip) of the molding die 33 shown in Figure 3. The accumulation of this die fill can cause die lines to appear in the current collector conductive resin film 6, or the die fill may leave the die exit and become mixed into the current collector conductive resin film 6, resulting in a deterioration in the quality of the current collector conductive resin film 6.
さらに、炭素系導電材料5が30質量部を越える場合には、上記の他、集電体用導電性樹脂フィルム6の靭性が失われ、集電体用導電性樹脂フィルム6の成形中、正極活物質あるいは負極活物質の塗工工程、二次電池の組立中に集電体用導電性樹脂フィルム6が割れることがあるという理由に基づく。 Furthermore, if the carbon-based conductive material 5 exceeds 30 parts by mass, in addition to the above, the toughness of the conductive resin film 6 for the current collector is lost, and the conductive resin film 6 for the current collector may crack during molding of the conductive resin film 6, during the coating process of the positive electrode active material or negative electrode active material, or during assembly of the secondary battery.
成形材料1のポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物2は、複数のポリエーテルエーテルケトン樹脂として、低粘度の第1のポリエーテルエーテルケトン樹脂3と、高粘度の第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂4とを含有し、これら第1、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂3・4の組成質量比率が第1のポリエーテルエーテルケトン樹脂5質量%以上60質量%以下、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂40質量%以上95質量%以下に調整されており、第1、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂3・4の見掛けの溶融粘度が互いに相違する。 The polyetheretherketone resin composition 2 of the molding material 1 contains multiple polyetheretherketone resins, including a low-viscosity first polyetheretherketone resin 3 and a high-viscosity second polyetheretherketone resin 4. The composition mass ratios of these first and second polyetheretherketone resins 3 and 4 are adjusted to 5% to 60% by mass for the first polyetheretherketone resin and 40% to 95% by mass for the second polyetheretherketone resin, and the apparent melt viscosities of the first and second polyetheretherketone resins 3 and 4 are different from each other.
ポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物2は、温度375℃、荷重50kgfの条件下での見掛けの溶融粘度が50Pa・s以上2500Pa・s以下、好ましくは75Pa・s以上2000Pa・s以下、より好ましくは100Pa・s以上1500Pa・s以下、さらに好ましくは100Pa・s以上1200Pa・s以下の範囲とされる。これは、見掛けの溶融粘度が50Pa・s未満の場合には、ポリエーテルエーテルケトン樹脂がオリゴマー領域にあり、集電体用導電性樹脂フィルム6の導電性を改良することができないばかりか、機械的強度が低下することがあるからである。これに対し、見掛けの溶融粘度が2500Pa・sを越える場合には、ポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物2に炭素系導電材料5を均一に分散させることができないからである。 The polyether ether ketone resin composition 2 has an apparent melt viscosity of 50 Pa·s or more and 2500 Pa·s or less, preferably 75 Pa·s or more and 2000 Pa·s or less, more preferably 100 Pa·s or more and 1500 Pa·s or less, and even more preferably 100 Pa·s or more and 1200 Pa·s or less, at a temperature of 375°C and a load of 50 kgf. This is because if the apparent melt viscosity is less than 50 Pa·s, the polyether ether ketone resin will be in the oligomer region, which will not only fail to improve the conductivity of the conductive resin film 6 for the current collector, but may also result in a decrease in mechanical strength. On the other hand, if the apparent melt viscosity exceeds 2500 Pa·s, the carbon-based conductive material 5 will not be able to be uniformly dispersed in the polyether ether ketone resin composition 2.
第1、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂3・4は、アリーレン基、エーテル基、及びカルボニル基からなる結晶性の熱可塑性樹脂であり、例えば特許第5702283号公報や特許第5847522号公報、あるいは文献〔株式会社旭リサーチセンター:先端用途で成長するスーパーエンプラ・PEEK(上)〕等に記載された樹脂があげられ、機械的強度、軽量性、低誘電特性、耐加水分解性、耐熱性、耐薬品性等に優れるという特徴を有する。 The first and second polyether ether ketone resins 3 and 4 are crystalline thermoplastic resins composed of arylene groups, ether groups, and carbonyl groups. Examples of such resins include those described in Japanese Patent Nos. 5702283 and 5847522, or in the literature [Asahi Research Center Co., Ltd.: PEEK: A Super Engineering Plastic Growing in Cutting-Edge Applications (Part 1)], and are characterized by excellent mechanical strength, light weight, low dielectric properties, hydrolysis resistance, heat resistance, chemical resistance, etc.
第1、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂3・4の具体例としては、例えば化学式(1)で表される化学構造式を有するポリエーテルエーテルケトン樹脂があげられ、融点が通常320以上360℃以下、好ましくは335以上345℃以下であり、通常は粉状、顆粒状、ペレット状の成形加工に適した形で使用される。 Specific examples of the first and second polyether ether ketone resins 3 and 4 include polyether ether ketone resins having the chemical structural formula represented by chemical formula (1), which typically have a melting point of 320 to 360°C, preferably 335 to 345°C, and are typically used in a form suitable for molding, such as powder, granules, or pellets.
第1、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂3・4の構造式のnは、機械的特性を向上させる観点から10以上、好ましくは20以上が良い。第1、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂3・4は、化学式(1)の繰り返し単位のみからなるホモポリマーでも良いが、化学式(1)以外の繰り返し単位を有していても良い。また、第1、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂3・4中、化学式(1)の化学構造の割合は、ポリエーテルエーテルケトン樹脂100モル%に対し、50モル%以上、好ましくは70モル%以上、より好ましくは80モル%以上が良い。第1、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂3・4は、本発明の効果を損なわない範囲において、他の共重合可能な単量体とのブロック共重合体、ランダム共重合体、あるいは変性体も使用可能である。 In order to improve mechanical properties, n in the structural formula of the first and second polyether ether ketone resins 3 and 4 is 10 or greater, preferably 20 or greater. The first and second polyether ether ketone resins 3 and 4 may be homopolymers consisting only of repeating units of chemical formula (1), but may also contain repeating units other than those of chemical formula (1). Furthermore, the proportion of the chemical structure of chemical formula (1) in the first and second polyether ether ketone resins 3 and 4, relative to 100 mol% of the polyether ether ketone resin, is preferably 50 mol% or greater, preferably 70 mol% or greater, and more preferably 80 mol% or greater. The first and second polyether ether ketone resins 3 and 4 may also be block copolymers, random copolymers, or modified products with other copolymerizable monomers, as long as the effects of the present invention are not impaired.
第1、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂3・4の製品例としては、例えばビクトレック社製の製品名:Victrex Powderシリーズ、Victrex Granulesシリーズ、ダイスセル・エボニック社製の製品名:ベスタキープシリーズ、ソルベイスペシャルティポリマーズ社製の製品名:キータスパイア PEEKシリーズがあげられる。 Examples of the first and second polyether ether ketone resins 3 and 4 include the Victrex Powder series and Victrex Granules series manufactured by Victrex, the Vestakeep series manufactured by Diesel-Evonik, and the KetaSpire PEEK series manufactured by Solvay Specialty Polymers.
第1、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂の製造方法としては、特に限定されるものではないが、代表的な製造方法として、芳香族ジオール成分と芳香族ジハライド成分(但し、いずれか一方の成分は、少なくともカルボニル基を有する成分を含む)を、アルカリ金属塩及び溶媒の存在下、150℃以上400℃以下の温度範囲で重縮合させる方法があげられる。芳香族ジオール成分の例としてはハイドロキノン等、芳香族ジハライド成分の例としては4,4’-ジフルオロベンゾフェノン等があげられる。また、アルカリ金属塩の例としては無機炭酸カリウム等があげられ、溶媒の例としてはジフェニルスルホン等があげられる。重縮合反応完了後は、粉砕し、アセントン、メタノール、エタノール、水等により洗浄して乾燥させても良い。 The methods for producing the first and second polyether ether ketone resins are not particularly limited, but a typical production method involves polycondensing an aromatic diol component and an aromatic dihalide component (wherein one of the components contains at least a carbonyl group) in the presence of an alkali metal salt and a solvent at a temperature ranging from 150°C to 400°C. Examples of aromatic diol components include hydroquinone, and examples of aromatic dihalide components include 4,4'-difluorobenzophenone. Examples of alkali metal salts include inorganic potassium carbonate, and examples of solvents include diphenyl sulfone. After the polycondensation reaction is complete, the resin may be pulverized, washed with acetone, methanol, ethanol, water, or the like, and then dried.
なお、第1、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂3・4は、末端基(通常、ハロゲン原子)をアルカリ性スルホン酸基(スルホン酸ナトリウム基、スルホン酸カリウム基、スルホン酸リチウム基など)等で修飾すること等により、結晶化温度と適宜調整して使用しても良いが、末端基を修飾しないで使用するのが好ましい。 The first and second polyether ether ketone resins 3 and 4 may be used by appropriately adjusting the crystallization temperature by modifying the terminal groups (usually halogen atoms) with alkaline sulfonic acid groups (sodium sulfonate groups, potassium sulfonate groups, lithium sulfonate groups, etc.), but it is preferable to use them without modifying the terminal groups.
第1、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂3・4の組成質量比率は、第1のポリエーテルエーテルケトン樹脂5質量%以上60質量%以下、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂40質量%以上95質量%以下であるが、好ましくは第1のポリエーテルエーテルケトン樹脂3の組成質量比率が10質量%以上50質量%以下、より好ましくは組成質量比率が15質量%以上40質量%以下、さらに好ましくは組成質量比率が20質量%以上40質量%以下の範囲である。 The composition mass ratio of the first and second polyetheretherketone resins 3 and 4 is 5% by mass or more and 60% by mass or less for the first polyetheretherketone resin and 40% by mass or more and 95% by mass or less for the second polyetheretherketone resin. However, the composition mass ratio of the first polyetheretherketone resin 3 is preferably 10% by mass or more and 50% by mass or less, more preferably 15% by mass or more and 40% by mass or less, and even more preferably 20% by mass or more and 40% by mass or less.
これは、第1、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂3・4の組成質量比率が上記範囲であれば、導電性や機械的強度に優れる集電体用導電性樹脂フィルム6が得られるという理由に基づく。また、フィルム成形性に優れる成形材料1が得られるという理由に基づく。 This is because, when the composition mass ratio of the first and second polyether ether ketone resins 3 and 4 is within the above range, a conductive resin film 6 for a current collector having excellent conductivity and mechanical strength can be obtained. It is also because a molding material 1 having excellent film formability can be obtained.
第1のポリエーテルエーテルケトン樹脂3は、温度375℃、荷重50kgfの条件下での見掛けの溶融粘度が50Pa・s以上500Pa・s以下、好ましくは75Pa・s以上400Pa・s以下、より好ましくは90Pa・s以上300Pa・s以下、さらに好ましくは100Pa・s以上200Pa・s以下の範囲とされる。これは、見掛けの溶融粘度が50Pa・s未満の場合には、ポリエーテルエーテルケトン樹脂がオリゴマー領域にあり、集電体用導電性樹脂フィルム6の導電性を改良することができないばかりか、機械的強度が低下することがあるからである。これに対し、見掛けの溶融粘度が500Pa・sを越える場合には、導電性の改良に支障を来すからである。 The first polyether ether ketone resin 3 has an apparent melt viscosity of 50 Pa·s or more and 500 Pa·s or less, preferably 75 Pa·s or more and 400 Pa·s or less, more preferably 90 Pa·s or more and 300 Pa·s or less, and even more preferably 100 Pa·s or more and 200 Pa·s or less, at a temperature of 375°C and a load of 50 kgf. This is because if the apparent melt viscosity is less than 50 Pa·s, the polyether ether ketone resin will be in the oligomer region, which will not only fail to improve the conductivity of the conductive resin film for current collector 6 but may also result in a decrease in mechanical strength. In contrast, if the apparent melt viscosity exceeds 500 Pa·s, improving conductivity will be hindered.
第1のポリエーテルエーテルケトン樹脂3の見掛けの溶融粘度は、温度375℃、荷重50kgfの条件下で直径1.0mm×長さ10mmのダイスを用い、フローテスターで測定することができる。 The apparent melt viscosity of the first polyether ether ketone resin 3 can be measured with a flow tester using a die with a diameter of 1.0 mm and a length of 10 mm under conditions of a temperature of 375°C and a load of 50 kgf.
第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂4は、温度375℃、荷重50kgfの条件下での見掛けの溶融粘度が500Pa・sを越え2500Pa・s以下、好ましくは700Pa・s以上2000Pa・s以下、より好ましくは900Pa・s以上1500Pa・s以下、さらに好ましくは900Pa・s以上1200Pa・s以下の範囲とされる。第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂4の見掛けの溶融粘度も、温度375℃、荷重50kgfの条件下で直径1.0mm×長さ10mmのダイスを用い、フローテスターで測定することができる。 The second polyether ether ketone resin 4 has an apparent melt viscosity of more than 500 Pa·s and 2500 Pa·s or less, preferably 700 Pa·s or more and 2000 Pa·s or less, more preferably 900 Pa·s or more and 1500 Pa·s or less, and even more preferably 900 Pa·s or more and 1200 Pa·s or less, at a temperature of 375°C and a load of 50 kgf. The apparent melt viscosity of the second polyether ether ketone resin 4 can also be measured with a flow tester using a die with a diameter of 1.0 mm and a length of 10 mm under conditions of a temperature of 375°C and a load of 50 kgf.
温度375℃、荷重50kgfにおける第1、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂3・4の見掛けの溶融粘度比は、ポリエーテルエーテルケトン樹脂の特性を大きく改良できるという理由から、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂4の見掛けの溶融粘度/第1のポリエーテルエーテルケトン樹脂3の見掛けの溶融粘度=3/1以上15/1以下、好ましくは4/1以上13/1以下、より好ましくは4.5/1以上11/1以下、さらに好ましくは5/1以上10/1以下の範囲が良い。 The apparent melt viscosity ratio of the first and second polyetheretherketone resins 3 and 4 at a temperature of 375°C and a load of 50 kgf should be in the range of (apparent melt viscosity of second polyetheretherketone resin 4)/(apparent melt viscosity of first polyetheretherketone resin 3)=3/1 or more and 15/1 or less, preferably 4/1 or more and 13/1 or less, more preferably 4.5/1 or more and 11/1 or less, and even more preferably 5/1 or more and 10/1 or less, because this can significantly improve the properties of the polyetheretherketone resins.
これは、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂4の見掛けの溶融粘度が第1のポリエーテルエーテルケトン樹脂3の見掛けの溶融粘度に対して3倍より低い場合には、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂4と第1のポリエーテルエーテルケトン樹脂3の特性が近似し過ぎる傾向があるため、導電性の改良が困難になるからである。これに対し、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂4の見掛けの溶融粘度が第1のポリエーテルエーテルケトン樹脂3の見掛けの溶融粘度に対して15倍より高い場合には、見掛けの溶融粘度の差が大きいので、第1、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂3・4の均一分散が困難となり、フィッシュアイや孔が発生するおそれがあるからである。 This is because if the apparent melt viscosity of the second polyetheretherketone resin 4 is less than three times the apparent melt viscosity of the first polyetheretherketone resin 3, the properties of the second polyetheretherketone resin 4 and the first polyetheretherketone resin 3 tend to be too similar, making it difficult to improve conductivity. In contrast, if the apparent melt viscosity of the second polyetheretherketone resin 4 is more than 15 times the apparent melt viscosity of the first polyetheretherketone resin 3, the difference in apparent melt viscosity is so great that uniform dispersion of the first and second polyetheretherketone resins 3 and 4 becomes difficult, and fisheyes and holes may occur.
成形材料1の炭素系導電材料5は、例えばファーネスブラック(オイルファーネスブラック及びガスファーネスブラック)、チャンネルブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、フラーレン、アモルファスカーボン、パン系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維等の炭素繊維、鱗片状黒鉛、塊状黒鉛、土状黒鉛、鱗片状黒鉛を濃硫酸等で化学処理した後に加熱して得られる膨張黒鉛、膨張黒鉛を高温で加熱処理して得られる膨張化黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛があげられる。 Examples of the carbon-based conductive material 5 in the molding material 1 include carbon blacks such as furnace black (oil furnace black and gas furnace black), channel black, acetylene black, and thermal black; carbon fibers such as carbon nanotubes, carbon nanofibers, fullerenes, amorphous carbon, bread-based carbon fibers, and pitch-based carbon fibers; and graphites such as flake graphite, lump graphite, earthy graphite, expanded graphite obtained by chemically treating flake graphite with concentrated sulfuric acid or the like and then heating it; expanded graphite obtained by heat-treating expanded graphite at high temperatures; and artificial graphite.
これらの炭素系導電材料5の中では、少量で高い導電性が得られ、集電体用導電性樹脂フィルム6の機械的強度を失うことなく、集電体用導電性樹脂フィルム6を成形することが可能なカーボンナノチューブが最適である。このカーボンナノチューブは、円筒形の中空繊維構造なので、軽量化の向上が期待できる。カーボンナノチューブには、グラファイトの一枚面を巻いた構造の単層カーボンナノチューブ、二層以上で巻いた多層カーボンナノチューブがあるが、特に制限されるものではない。 Among these carbon-based conductive materials 5, carbon nanotubes are optimal because they provide high conductivity in small amounts and can be used to form the conductive resin film 6 for the current collector without losing the mechanical strength of the current collector. Because these carbon nanotubes have a cylindrical hollow fiber structure, they are expected to contribute to weight reduction. Carbon nanotubes include single-walled carbon nanotubes, which have a structure in which one surface of graphite is wrapped around them, and multi-walled carbon nanotubes, which have two or more layers wrapped around them, but there are no particular limitations.
これら単層カーボンナノチューブや多層カーボンナノチューブ以外のカーボンナノチューブには、カーボンナノチューブの材料化学入門〔コロナ社 齋藤弥八編 P7~P9〕に記載のナノグラファイバー、竹形ナノチューブ、カップ積み上げ型ナノチューブ等が該当する。また、カーボンナノチューブの材料化学入門〔コロナ社 齋藤弥八編 P9~P11〕に記載のナンホーン、ナノコーン、マイクロコイル、及びナノコイル等のカーボンナノチューブの類似物も該当する。これらカーボンナノチューブやその類似物の中では、コスト削減の観点から、多層カーボンナノチューブが最適である。 Carbon nanotubes other than single-walled and multi-walled carbon nanotubes include nanografibers, bamboo-shaped nanotubes, and stacked cup nanotubes, as described in "Introduction to Materials Chemistry of Carbon Nanotubes" (Corona Publishing, edited by Saito Yahachi, pp. 7-9). Also included are carbon nanotube analogs such as nanohorns, nanocones, microcoils, and nanocoils, as described in "Introduction to Materials Chemistry of Carbon Nanotubes" (Corona Publishing, edited by Saito Yahachi, pp. 9-11). Of these carbon nanotubes and their analogs, multi-walled carbon nanotubes are the most suitable from the perspective of cost reduction.
カーボンナノチューブの繊維径(外径)は、特に制限されるものではないが、0.5nm以上200nm以下が望ましい。このカーボンナノチューブは、公知の製造方法により製造することができる。例えば、カーボンナノチューブの材料化学入門〔コロナ社 齋藤弥八編 P11~P12〕に記載された(1)アーク放電法、(2)レーザー蒸発法、(3)基板成長法、担持触媒法、流動触媒法、HiPco法等の化学気相成長法(又は熱分解法)等により製造することができる。また、eDPIS法やスパーグロス法等により製造することも可能である。 The fiber diameter (outer diameter) of the carbon nanotubes is not particularly limited, but is preferably 0.5 nm or more and 200 nm or less. These carbon nanotubes can be produced by known production methods. For example, they can be produced by (1) the arc discharge method, (2) the laser evaporation method, or (3) chemical vapor deposition methods (or pyrolysis methods) such as the substrate growth method, supported catalyst method, fluidized catalyst method, and HiPco method, as described in "Introduction to Materials Chemistry of Carbon Nanotubes" [Corona Publishing, edited by Saito Yahachi, pp. 11-12]. They can also be produced by the eDPIS method, the Supergloss method, etc.
カーボンナノチューブの製品例としては、例えばスパーグロス法CNT〔独立行政法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構製〕、eDIPS‐CNT〔独立行政法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構製〕、SWNTシリーズ〔名城ナノカーボン社製:商品名〕、VGCFシリーズ〔昭和電工社製:商品名〕、FloTubeシリーズ〔CNano Technology社製:商品名〕、AMC〔宇部興産社製:商品名〕、Nanocyl NC7000シリーズ〔Nanocyl社製:商品名〕、Baytubes〔BAYER社製:商品名〕、GRAPHISTRENGTH〔アルケマ社製:商品名〕、MWNT7〔保土ヶ谷化学社製:商品名〕、K-Nanosシリーズ〔Kumho社製〕、ハイペリオンCNT〔Hypeprion Catalysis International社製:商品名〕等が該当する。 Examples of carbon nanotube products include Supergrowth CNT (manufactured by the New Energy and Industrial Technology Development Organization), eDIPS-CNT (manufactured by the New Energy and Industrial Technology Development Organization), SWNT series (manufactured by Meijo Nanocarbon Co., Ltd.: product name), VGCF series (manufactured by Showa Denko K.K.: product name), FloTube series (manufactured by CNano Technology: product name), AMC (manufactured by Ube Industries, Ltd.: product name), Nanocyl NC7000 series (manufactured by Nanocyl: product name), Baytubes (manufactured by Bayer: product name), GRAPHISTRENGTH (manufactured by Arkema: product name), MWNT7 (manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.: product name), K-Nanos series (manufactured by Kumho), and Hyperion CNT (Hypeprion Examples include Catalysis International (product name).
カーボンナノチューブには、本発明の特性を損なわない範囲において、他の金属系あるいは炭素系の導電材料を添加しても構わない。金属系の導電材料としては、例えば金、銀、銅、ニッケル、鉄、アルミニウム、クロム、ニオブ、クロム、チタン、スズ、バナジウム、及びこれらを2種類以上含む合金、金属酸化物、金属炭化物、金属窒化物等があげられる。 Other metallic or carbon-based conductive materials may be added to carbon nanotubes as long as the properties of the present invention are not impaired. Examples of metallic conductive materials include gold, silver, copper, nickel, iron, aluminum, chromium, niobium, titanium, tin, vanadium, and alloys containing two or more of these, metal oxides, metal carbides, and metal nitrides.
炭素系導電材料5は、粉体状、顆粒状、塊状、繊維状等を特に問うものではない。また、1種類を単独で使用したり、あるいは2種以上を併用しても良い。さらに、炭素系導電材料5は、集電体用導電性樹脂フィルム6の特性を損なわない範囲において、例えばシランカップリング剤〔ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、3‐グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3‐メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3‐アミノプロピルエトキシシラン、p-スチリルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、トリス-(トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート、3-ウレイドプロピルトリアルコキシシラン、3-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、3-トリメトキシシリルプロピルコハク酸無水物、イミダゾールシラン等〕、チタネート系カップリング剤〔イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピル(ジオクチルパイロホスフェート)チタネート、イソプロピルトリス(N-アミノエチル-アミノエチル)チタネート、テトラオクチルビス(ジ-トリデシルホスファイト)チタネート、テトラ(2,2-ジアリルオキシメチル-1-ブチル)ビス(ジ‐トリデシル)ホスファイトチタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)オキシアセテートチタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)エチレンチタネート、イソプロピルトリオクタノイルチタネート、イソプロピルジメタクリルイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリデシルベンゼンスルホニルチタネート、イソプロピルイソステアロイルジアクリルチタネート、イソプロピルトリ(ジオクチルホスフェート)チタネート、イソプロピルトリクミルフェニルチタネート、テトライソプロピル(ジオクチルホスファイト)チタネート等〕、アルミネート系カップリング剤〔アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート等〕等からなる各種カップリング剤で処理を施すことができる。 The carbon-based conductive material 5 may be in any form, such as powder, granules, lumps, fibers, etc. One type may be used alone, or two or more types may be used in combination. Furthermore, the carbon-based conductive material 5 may contain, within a range that does not impair the properties of the conductive resin film 6 for current collector, a compound selected from the group consisting of silane coupling agents (vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-aminopropylethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, tris-(trimethoxysilylpropyl)isocyanurate, 3-ureidopropyltrialkoxysilane, 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, 3-isocyanatepropyltriethoxysilane, 3-trimethoxysilylpropylsuccinic anhydride, imidazole silane, etc.), titanate coupling agents (isopropyl triisostearoyl titanate, isopropyl(diisopropyl)silane, etc.), octyl pyrophosphate) titanate, isopropyl tris(N-aminoethyl-aminoethyl) titanate, tetraoctyl bis(di-tridecyl phosphite) titanate, tetra(2,2-diallyloxymethyl-1-butyl)bis(di-tridecyl)phosphite titanate, bis(dioctyl pyrophosphate) oxyacetate titanate, bis(dioctyl pyrophosphate) ethylene titanate, isopropyl trioctanoyl titanate, isopropyl Treatment can be performed with various coupling agents such as dimethacryl isostearoyl titanate, isopropyl tridecylbenzenesulfonyl titanate, isopropyl isostearoyl diacryl titanate, isopropyl tri(dioctyl phosphate) titanate, isopropyl tricumylphenyl titanate, tetraisopropyl (dioctyl phosphite) titanate, and aluminate coupling agents such as acetoalkoxyaluminum diisopropylate.
成形材料1には、ポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物2や炭素系導電材料5の他、本発明の特性を損なわない範囲において、ポリエチレン(PE)樹脂、ポリプロピレン(PP)樹脂、ポリメチルペンテン(PMP)樹脂やポリスチレン(PS)樹脂等のポリオレフィン樹脂、無水マレイン酸変性ポリエチレン樹脂や無水マレイン酸変性ポリプロピレン樹脂等の酸変性オレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂やポリエチレンナフタレート(PEN)樹脂等のポリエステル樹脂、ポリイミド(PI)樹脂、ポリアミドイミド(PAI)樹脂、ポリエーテルイミド(PEI)樹脂等のポリイミド樹脂、ポリアミド4T(PA4T)樹脂、ポリアミド6T(PA6T)樹脂、変性ポリアミド6T(変性PA6T)樹脂、ポリアミド9T(PA9T)樹脂、ポリアミド10T(PA10T)樹脂、ポリアミド11T(PA11T)樹脂、ポリアミド6(PA6)樹脂、ポリアミド66(PA66)樹脂やポリアミド46(PA46)樹脂等のポリアミド樹脂、ポリサルホン(PSU)樹脂、ポリエーテルサルホン(PES)樹脂やポリフェニレンサルホン(PPSU)樹脂等のポリサルホン樹脂、ポリフェニレンスルフィド(PPS)樹脂、ポリフェニレンスルフィドケトン樹脂、ポリフェニレンスルフィドスルホン樹脂やポリフェニレンスルフィドケトンスルホン樹脂等のポリアリーレンサルファイド樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂、ポリテトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)樹脂、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピル共重合体(FEP)樹脂、テトラフルオロエチレン-エチレン共重合体(ETFE)樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)樹脂、ポリビニリデンフルオライド(PVdF)樹脂フッ化ビニリデン・テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体樹脂や酸変性フッ素樹脂等のフッ素樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリアリレート(PAR)樹脂、ポリアセタール(POM)樹脂、液晶ポリマー(LCP)、脂肪族ポリケトン樹脂等の熱可塑性樹脂を選択的に添加することができる。 The molding material 1 may include, in addition to the polyether ether ketone resin composition 2 and the carbon-based conductive material 5, polyolefin resins such as polyethylene (PE) resin, polypropylene (PP) resin, polymethylpentene (PMP) resin, and polystyrene (PS) resin, acid-modified olefin resins such as maleic anhydride-modified polyethylene resin and maleic anhydride-modified polypropylene resin, polyethylene terephthalate (PET) resin, polybutylene terephthalate (PBT) resin, and polyethylene naphthalate (PEN) resin, provided that the properties of the present invention are not impaired. Polyester resins such as polyester oils, polyimide resins such as polyimide (PI) resin, polyamideimide (PAI) resin, polyetherimide (PEI) resin, etc., polyamide resins such as polyamide 4T (PA4T) resin, polyamide 6T (PA6T) resin, modified polyamide 6T (modified PA6T) resin, polyamide 9T (PA9T) resin, polyamide 10T (PA10T) resin, polyamide 11T (PA11T) resin, polyamide 6 (PA6) resin, polyamide 66 (PA66) resin, and polyamide 46 (PA46) resin, etc., polysulfone (PSU) ) resin, polysulfone resins such as polyethersulfone (PES) resin and polyphenylene sulfone (PPSU) resin, polyarylene sulfide resins such as polyphenylene sulfide (PPS) resin, polyphenylene sulfide ketone resin, polyphenylene sulfide sulfone resin and polyphenylene sulfide ketone sulfone resin, polytetrafluoroethylene (PTFE) resin, polytetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA) resin, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (TPE) resin, Fluororesins such as vinylidene fluoride copolymer (FEP) resin, tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (ETFE) resin, polychlorotrifluoroethylene (PCTFE) resin, polyvinylidene fluoride (PVdF) resin, vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer resin, and acid-modified fluororesins, as well as thermoplastic resins such as polycarbonate (PC) resin, polyarylate (PAR) resin, polyacetal (POM) resin, liquid crystal polymer (LCP), and aliphatic polyketone resin can be selectively added.
また、成形材料1には、本発明の特性を損なわない範囲において、ポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物2、炭素系導電材料5、及び上記熱可塑性樹脂の他、所定の添加物を選択的に添加することができる。具体的には、結晶核剤、耐衝撃改良剤、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、可塑剤、滑剤、難燃剤、耐熱向上剤、無機充填剤、有機充填剤、ガラス繊維、炭素繊維等を選択的に添加することができる。 In addition to the polyether ether ketone resin composition 2, carbon-based conductive material 5, and the above-mentioned thermoplastic resin, certain additives can be selectively added to the molding material 1, as long as they do not impair the properties of the present invention. Specifically, nucleating agents, impact modifiers, antioxidants, light stabilizers, UV absorbers, plasticizers, lubricants, flame retardants, heat resistance improvers, inorganic fillers, organic fillers, glass fibers, carbon fibers, etc. can be selectively added.
成形材料1の見掛けの溶融粘度は、温度375℃、荷重50kgfの条件下で直径1.0mm×長さ10mmのダイスを用い、フローテスターで測定した温度375℃における見掛けの溶融粘度が50Pa・s以上10000Pa・s以下、好ましくは100Pa・s以上5000Pa・s以下、より好ましくは500Pa・s以上2500Pa・s以下の範囲が良い。 The apparent melt viscosity of molding material 1, measured at 375°C under conditions of a temperature of 375°C and a load of 50 kgf using a die with a diameter of 1.0 mm and a length of 10 mm using a flow tester, is preferably in the range of 50 Pa·s to 10,000 Pa·s, preferably 100 Pa·s to 5,000 Pa·s, and more preferably 500 Pa·s to 2,500 Pa·s.
これは、見掛けの溶融粘度が50Pa・s以上10000Pa・s以下の範囲内であれば、集電体用導電性樹脂フィルム6の成形性に優れ、充分な機械的強度が期待できるからである。これに対し、見掛けの溶融粘度が50Pa・s未満の場合には、見掛けの溶融粘度が低く、溶融張力の低下を招き、集電体用導電性樹脂フィルム6の成形が困難になるからである。また、見掛けの溶融粘度が10000Pa・sを越える場合には、溶融粘度が高く、溶融伸びが低下し、集電体用導電性樹脂フィルム6に孔が開いて破断するおそれがあり、その結果、集電体用導電性樹脂フィルム6の成形に支障を来すからである。 This is because, if the apparent melt viscosity is within the range of 50 Pa·s or more and 10,000 Pa·s or less, the conductive resin film 6 for the current collector has excellent formability and can be expected to have sufficient mechanical strength. In contrast, if the apparent melt viscosity is less than 50 Pa·s, the apparent melt viscosity is low, resulting in a decrease in melt tension and making it difficult to form the conductive resin film 6 for the current collector. Furthermore, if the apparent melt viscosity exceeds 10,000 Pa·s, the melt viscosity is high and the melt elongation is reduced, which may cause holes to form in the conductive resin film 6 for the current collector and cause it to break, resulting in difficulties in forming the conductive resin film 6 for the current collector.
上記において、集電体用導電性樹脂フィルム6を製造する場合には、先ず、見掛けの溶融粘度が異なる複数のポリエーテルエーテルケトン樹脂含有のポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物2を調製し、このポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物2と炭素系導電性材料5とを所定の時間、溶融混練して成形材料1を調製し、その後、成形材料1を樹脂フィルム成形用の溶融押出成形機30に投入すれば、厚さ500μm以下の例えば10μm以上500μm以下の集電体用導電性樹脂フィルム6を溶融押出成形して製造することができる。 When producing the conductive resin film 6 for a current collector as described above, first prepare a polyether ether ketone resin composition 2 containing multiple polyether ether ketone resins with different apparent melt viscosities. This polyether ether ketone resin composition 2 and a carbon-based conductive material 5 are melt-kneaded for a predetermined period of time to prepare a molding material 1. Then, by feeding the molding material 1 into a melt extrusion molding machine 30 for molding a resin film, a conductive resin film 6 for a current collector having a thickness of 500 μm or less, for example, between 10 μm and 500 μm, can be produced by melt extrusion molding.
ポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物2を調製する方法としては、(1)見掛けの溶融粘度が異なる第1、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂3・4を溶融混練機10に投入してこれらを溶融混練することにより、ポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物2を調製する方法、(2)攪拌混合機により、見掛けの溶融粘度が異なる第1、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂3・4を室温(0℃以上50℃以下程度の温度)下で攪拌混合し、ポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物2を調製する方法があげられる。 Methods for preparing polyether ether ketone resin composition 2 include: (1) a method in which first and second polyether ether ketone resins 3 and 4, which have different apparent melt viscosities, are charged into melt kneader 10 and melt-kneaded to prepare polyether ether ketone resin composition 2; and (2) a method in which first and second polyether ether ketone resins 3 and 4, which have different apparent melt viscosities, are stirred and mixed in a stirring mixer at room temperature (a temperature of approximately 0°C or higher and 50°C or lower) to prepare polyether ether ketone resin composition 2.
先ず、(1)の調製方法について詳細に説明すると、この方法の場合には、図1に示す所定の溶融混練機10を用意し、この溶融混練機10に第1、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂3・4を投入口15より同時に投入したり、あるいは第1のポリエーテルエーテルケトン樹脂3を投入口15より投入するとともに、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂4をサイドフィーダ16より別に投入して溶融混練することで、ポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物2を調製する。第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂4を投入口15に投入するとともに、第1のポリエーテルエーテルケトン樹脂3をサイドフィーダ16より別に投入して溶融混練しても良い。 First, to explain preparation method (1) in detail, in this method, a specified melt kneader 10 as shown in Figure 1 is prepared, and the first and second polyether ether ketone resins 3 and 4 are simultaneously charged into this melt kneader 10 through the inlet 15, or the first polyether ether ketone resin 3 is charged through the inlet 15 and the second polyether ether ketone resin 4 is charged separately through the side feeder 16, and melt-kneaded to prepare the polyether ether ketone resin composition 2. Alternatively, the second polyether ether ketone resin 4 may be charged through the inlet 15, and the first polyether ether ketone resin 3 may be charged separately through the side feeder 16, and melt-kneaded.
溶融混練機10としては、バンバリーミキサー、ミキシングロール、加圧ニーダー、単軸押出成形機あるいは二軸押出成形機、三軸押出成形機、四軸押出成形機、八軸押出成形機からなる多軸押出成形機等があげられる。これらの中では、第1、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂3・4同士の良好な混練分散が期待でき、これらの水分、これらから発生する揮発ガスを脱気可能なベント方式の多軸押出成形機の使用が好ましい。 Examples of the melt kneader 10 include a Banbury mixer, mixing roll, pressure kneader, single-screw extruder, or multi-screw extruder consisting of a twin-screw extruder, triple-screw extruder, quadruple-screw extruder, or eight-screw extruder. Among these, a vent-type multi-screw extruder is preferred, as it is expected to achieve good mixing and dispersion of the first and second polyether ether ketone resins 3 and 4 and can remove moisture and volatile gases generated from them.
溶融混練機10の溶融混練時における温度は、溶融混練分散が可能であり、第1、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂3・4が分解しない温度であれば、特に制限されるものではないが、第1、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂3・4の融点以上熱分解温度未満の範囲である。具体的には、360℃以上450℃以下、好ましくは360℃以上420℃以下、より好ましくは370℃以上400℃以下の範囲である。これは、溶融混練機10の溶融混練時における温度が第1、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂3・4の融点未満の温度の場合には、第1、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂3・4が溶融しないので、第1、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂3・4同士を混練分散することができないからである。また、溶融混練機10の温度が第1、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂3・4の熱分解温度を越える場合には、第1、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂3・4が激しく分解するので、好ましくないからである。 The temperature during melt-kneading in the melt-kneader 10 is not particularly limited as long as it allows melt-kneading and dispersion without decomposing the first and second polyetheretherketone resins 3 and 4. It is preferably in the range of from the melting point to the thermal decomposition temperature of the first and second polyetheretherketone resins 3 and 4. Specifically, it is in the range of from 360°C to 450°C, preferably from 360°C to 420°C, and more preferably from 370°C to 400°C. This is because if the temperature during melt-kneading in the melt-kneader 10 is below the melting points of the first and second polyetheretherketone resins 3 and 4, the first and second polyetheretherketone resins 3 and 4 will not melt and will not be able to be kneaded and dispersed together. Furthermore, if the temperature of the melt kneader 10 exceeds the thermal decomposition temperature of the first and second polyether ether ketone resins 3 and 4, the first and second polyether ether ketone resins 3 and 4 will decompose violently, which is undesirable.
多軸押出成形機からなる溶融混練機10は、図1に示すように、台座11上に設置されたシリンダー12と、このシリンダー12に内蔵軸支され、モータの駆動で回転して第1、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂3・4同士を溶融混練して先端部のダイス14からストランド(棒状)等を押し出すスクリュー13と、シリンダー12の上流部に連設されるホッパからなる第1のポリエーテルエーテルケトン樹脂3用の投入口15と、シリンダー12の下流部に連設される第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂4投入用のサイドフィーダ16と、シリンダー12のダイス14から押し出され、空気あるいは水により冷却されたストランド等を切断してポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物2とする回転可能なカッター17とを備えて構成される。 As shown in Figure 1, the melt mixer 10, which is a multi-screw extruder, is equipped with a cylinder 12 mounted on a base 11, a screw 13 that is built into the cylinder 12 and rotates by a motor to melt and mix the first and second polyether ether ketone resins 3 and 4 together and extrude strands (rod-shaped) or the like from a die 14 at the tip, an inlet 15 for the first polyether ether ketone resin 3 consisting of a hopper connected to the upstream side of the cylinder 12, a side feeder 16 for feeding the second polyether ether ketone resin 4 connected to the downstream side of the cylinder 12, and a rotatable cutter 17 that cuts the strands or the like extruded from the die 14 of the cylinder 12 and cooled by air or water to produce the polyether ether ketone resin composition 2.
このような溶融混練機10を用いてポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物2を混練分散する場合には、溶融混練機10の投入口15に第1のポリエーテルエーテルケトン樹脂3を投入した後、シリンダー12のスクリュー構造のサイドフィーダ16に第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂4を横方向から投入すれば、溶融した第1のポリエーテルエーテルケトン樹脂3中に第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂4が注入され、これら見掛けの溶融粘度が異なる第1、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂3・4同士を適切に混練分散することができる。この際、溶融混練時間を短縮することができるので、第1、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂3・4の熱分解や架橋防止が期待できる。また、溶融混練機10の投入口15に第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂4を投入した後、シリンダー12のサイドフィーダ16に第1のポリエーテルエーテルケトン樹脂3を横方向から投入しても良い。 When kneading and dispersing a polyetheretherketone resin composition 2 using such a melt kneader 10, the first polyetheretherketone resin 3 is introduced into the inlet 15 of the melt kneader 10, and then the second polyetheretherketone resin 4 is introduced laterally into the side feeder 16 of the cylinder 12, which has a screw structure. This allows the second polyetheretherketone resin 4 to be injected into the molten first polyetheretherketone resin 3, thereby allowing the first and second polyetheretherketone resins 3 and 4, which have different apparent melt viscosities, to be appropriately kneaded and dispersed together. This shortens the melt kneading time, which is expected to prevent thermal decomposition and crosslinking of the first and second polyetheretherketone resins 3 and 4. Alternatively, the second polyetheretherketone resin 4 may be introduced into the inlet 15 of the melt kneader 10, and then the first polyetheretherketone resin 3 may be introduced laterally into the side feeder 16 of the cylinder 12.
混練分散された第1、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂3・4は、ポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物2としてダイス14からストランド形にして押し出されるが、ダイス14からポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムとして押し出された後、粉状、顆粒状、フレーク状、ペレット形に加工されてポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物2に調製されても良い。 The kneaded and dispersed first and second polyether ether ketone resins 3 and 4 are extruded from the die 14 in the form of strands to form the polyether ether ketone resin composition 2. However, after being extruded from the die 14 as a polyether ether ketone resin film, the resin may be processed into powder, granules, flakes, or pellets to prepare the polyether ether ketone resin composition 2.
次に、(2)の調製方法について詳細に説明すると、この方法の場合には、見掛けの溶融粘度が異なる第1、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂3・4を室温で攪拌混合することにより調製することできる。第1、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂3・4同士を室温で攪拌混合する場合には、タンブラーミキサー、ヘンシルミキサー、V型混合機、ナウターミキサー、リボンブレンダー、万能攪拌ミキサー等の攪拌混合機が使用される。この際、第1、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂3・4の形状は、均一な分散に資する粉体状であるのが好ましい。粉体状に粉砕する方法としては、例えばせん断粉砕法、衝撃粉砕法、衝突粉砕法、冷凍粉砕法、溶液粉砕法等があげられる。 Next, the preparation method (2) will be described in detail. In this method, first and second polyether ether ketone resins 3 and 4, which have different apparent melt viscosities, can be prepared by stirring and mixing them at room temperature. When stirring and mixing the first and second polyether ether ketone resins 3 and 4 together at room temperature, a stirring and mixing machine such as a tumbler mixer, Henschel mixer, V-type mixer, Nauta mixer, ribbon blender, or universal stirring mixer is used. In this case, the first and second polyether ether ketone resins 3 and 4 are preferably in a powder form, which contributes to uniform dispersion. Methods for pulverizing them into a powder form include, for example, shear pulverization, impact pulverization, collision pulverization, freeze pulverization, and solution pulverization.
次に、ポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物2を用いて成形材料1を調製する方法について説明すると、この成形材料1の調製方法としては、(1)成形材料1用の溶融混練機20に、炭素系導電材料5を投入して溶融したポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物2と溶融混練することで成形材料1を調製する方法、(2)攪拌混合機により、ポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物2と炭素系導電材料5とを室温(0℃以上50℃以下程度の温度)下で攪拌混合し、溶融混練機20で溶融押出混練して成形材料1を調製する方法があげられる。 Next, a method for preparing molding material 1 using polyether ether ketone resin composition 2 will be described. Examples of methods for preparing molding material 1 include: (1) a method in which carbon-based conductive material 5 is introduced into a melt kneader 20 for molding material 1 and melt-kneaded with the molten polyether ether ketone resin composition 2 to prepare molding material 1; and (2) a method in which polyether ether ketone resin composition 2 and carbon-based conductive material 5 are stirred and mixed at room temperature (a temperature of approximately 0°C or higher and 50°C or lower) using a stirring mixer, and then melt-extruded and kneaded in the melt kneader 20 to prepare molding material 1.
先ず、(1)の調製方法について詳細に説明すると、この方法の場合には、図2に示す所定の溶融混練機20を用意し、この溶融混練機20にポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物2を投入して溶融した後、溶融混練機20に炭素系導電材料5をサイドフィーダ法等により新たに投入して既に溶融したポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物2と溶融混練することで成形材料1を調製する。 First, to explain preparation method (1) in detail, in this method, a specified melt kneader 20 as shown in Figure 2 is prepared, and a polyether ether ketone resin composition 2 is introduced into this melt kneader 20 and melted. After that, a carbon-based conductive material 5 is newly introduced into the melt kneader 20 using a side feeder method or the like, and melt-kneaded with the already-molten polyether ether ketone resin composition 2 to prepare molding material 1.
溶融混練機20としては、バンバリーミキサー、ミキシングロール、加圧ニーダー、単軸押出成形機あるいは二軸押出成形機、三軸押出成形機、四軸押出成形機、八軸押出成形機からなる多軸押出成形機等があげられる。これらの中では、ポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物2と炭素系導電材料5との良好な混練分散が期待でき、これらの水分、これらから発生する揮発ガスを脱気可能なベント方式の多軸押出成形機の使用が好ましい。 Examples of the melt kneader 20 include a Banbury mixer, mixing roll, pressure kneader, single-screw extruder, or multi-screw extruder consisting of a twin-screw extruder, triple-screw extruder, quadruple-screw extruder, or eight-screw extruder. Among these, a vent-type multi-screw extruder is preferred, as it is expected to achieve good mixing and dispersion of the polyether ether ketone resin composition 2 and the carbon-based conductive material 5 and can remove moisture and volatile gases generated from them.
多軸押出成形機からなる溶融混練機20は、図2に示すように、台座21上に設置されたシリンダー22と、このシリンダー22に内蔵軸支され、モータの駆動で回転してポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物2と炭素系導電材料5とを溶融混練して先端部のダイス24からストランド等を押し出すスクリュー23と、シリンダー22の上流部に連設されるホッパからなるポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物2用の投入口25と、シリンダー22の下流部に連設される炭素系導電材料5用のサイドフィーダ26と、シリンダー22のダイス24から押し出され、空気あるいは水により冷却されたストランド等を切断して成形材料1とする回転可能なカッター27とを備えて構成される。 As shown in Figure 2, the melt kneader 20, which is a multi-screw extruder, is composed of a cylinder 22 mounted on a base 21, a screw 23 built into the cylinder 22 and supported by a shaft, which rotates by a motor to melt and knead the polyether ether ketone resin composition 2 and the carbon-based conductive material 5 and extrudes strands or the like from a die 24 at the tip, an inlet 25 for the polyether ether ketone resin composition 2 consisting of a hopper connected to the upstream side of the cylinder 22, a side feeder 26 for the carbon-based conductive material 5 connected to the downstream side of the cylinder 22, and a rotatable cutter 27 that cuts the strands or the like extruded from the die 24 of the cylinder 22 and cooled with air or water to produce the molding material 1.
このような溶融混練機20を用いてポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物2と炭素系導電材料5を混練分散する場合には、溶融混練機20の投入口25にポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物2を投入した後、シリンダー22のスクリュー構造のサイドフィーダ26で微粉末の炭素系導電材料5を横方向から投入すれば、溶融したポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物2中に炭素系導電材料5が注入され、これらポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物2と炭素系導電材料5を均一、かつ適切に混練分散することができる。この際、混練時間を短縮できるので、ポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物2の分解防止が期待できる。 When using such a melt kneader 20 to knead and disperse the polyether ether ketone resin composition 2 and the carbon-based conductive material 5, the polyether ether ketone resin composition 2 is introduced into the inlet 25 of the melt kneader 20, and then the finely powdered carbon-based conductive material 5 is introduced laterally using the screw-structured side feeder 26 of the cylinder 22. This injects the carbon-based conductive material 5 into the molten polyether ether ketone resin composition 2, allowing the polyether ether ketone resin composition 2 and the carbon-based conductive material 5 to be uniformly and appropriately kneaded and dispersed. Since the kneading time can be shortened in this process, decomposition of the polyether ether ketone resin composition 2 can be prevented.
ポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物2と炭素系導電材料5とを溶融混練する場合の溶融温度は、溶融混練分散が可能でポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物2が分解しない温度であれば、特に制限はないが、ポリエーテルエーテルケトン樹脂の融点以上ポリエーテルエーテルケトン樹脂の熱分解温度未満の範囲である。具体的には、360℃以上450℃以下、好ましくは360℃以上420℃以下、より好ましくは370℃以上400℃以下の範囲である。 The melting temperature when melt-kneading the polyether ether ketone resin composition 2 and the carbon-based conductive material 5 is not particularly limited as long as it is a temperature at which melt-kneading dispersion is possible and the polyether ether ketone resin composition 2 does not decompose. However, it is preferably in the range of from the melting point of the polyether ether ketone resin to the thermal decomposition temperature of the polyether ether ketone resin. Specifically, it is in the range of from 360°C to 450°C, preferably from 360°C to 420°C, and more preferably from 370°C to 400°C.
これは、溶融混練機20の溶融混練時における温度がポリエーテルエーテルケトン樹脂の融点未満の温度の場合には、ポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物2が溶融しないので、ポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物2と炭素系導電材料5とを均一に分散することができないという理由に基づく。逆に、溶融混練機20の温度がポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物2の熱分解温度を越える場合には、ポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物2が激しく分解するので、好ましくという理由に基づく。 This is because if the temperature during melt-kneading in the melt-kneader 20 is below the melting point of the polyether ether ketone resin, the polyether ether ketone resin composition 2 will not melt, and the polyether ether ketone resin composition 2 and the carbon-based conductive material 5 will not be uniformly dispersed. Conversely, if the temperature of the melt-kneader 20 exceeds the thermal decomposition temperature of the polyether ether ketone resin composition 2, the polyether ether ketone resin composition 2 will decompose violently, which is preferable.
溶融混練されたポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物2と炭素系導電材料5とは、ダイス24からストランドにして押し出され、ストランドの成形材料1に調製されるが、ダイス24から樹脂フィルムにして押し出された後、粉状、顆粒状、フレーク状、ペレット状の成形材料1に調製されても良い。また、成形材料1を調製する際には、ポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物2と炭素系導電材料5のいずれかを所定量以上に分散させ、マスターバッチ化することができる。 The melt-kneaded polyether ether ketone resin composition 2 and carbon-based conductive material 5 are extruded through a die 24 as strands to prepare strand molding material 1. However, after being extruded through the die 24 as a resin film, molding material 1 may be prepared in powder, granules, flakes, or pellets. Furthermore, when preparing molding material 1, a predetermined amount or more of either the polyether ether ketone resin composition 2 or the carbon-based conductive material 5 can be dispersed to form a masterbatch.
次に、(2)の調製方法について詳細に説明すると、この方法によりポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物2と炭素系導電材料5とを室温で攪拌混合する場合には、タンブラーミキサー、ヘンシルミキサー、V型混合機、ナウターミキサー、リボンブレンダー、万能攪拌ミキサー等の攪拌混合機が使用される。この際、ポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物2の形状は、炭素系導電材料5とより均一に分散可能な粉体状であるのが好ましい。この粉体状に粉砕する方法としては、例えばせん断粉砕法、衝撃粉砕法、衝突粉砕法、冷凍粉砕法、溶液粉砕法等があげられる。 Next, the preparation method (2) will be described in detail. When this method is used to stir and mix the polyether ether ketone resin composition 2 and the carbon-based conductive material 5 at room temperature, a stirring mixer such as a tumbler mixer, Henschel mixer, V-type mixer, Nauta mixer, ribbon blender, or universal stirring mixer is used. In this case, the polyether ether ketone resin composition 2 is preferably in the form of a powder that can be more uniformly dispersed with the carbon-based conductive material 5. Methods for pulverizing into this powder include, for example, shear pulverization, impact pulverization, collision pulverization, freeze pulverization, and solution pulverization.
ポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物2と炭素系導電材料5とは、攪拌混合された後、バンバリーミキサー、ミキシングロール、加圧ニーダー、単軸押出成形機あるいは二軸押出成形機、三軸押出成形機、四軸押出成形機、八軸押出成形機からなる多軸押出成形機等の溶融混練機20により、溶融混練して分散され、成形材料1に調製される。溶融混練機20は、ポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物2と炭素系導電材料5との良好な混練分散が期待でき、これらの水分、これらから発生する揮発ガスを脱気可能なベント方式の多軸押出成形機が好ましい。成形材料1の調製の際には、ポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物2と炭素系導電材料5のいずれかを所定量以上に分散させ、マスターバッチ化することができる。 After stirring and mixing, the polyether ether ketone resin composition 2 and the carbon-based conductive material 5 are melt-kneaded and dispersed in a melt kneader 20, such as a Banbury mixer, mixing roll, pressure kneader, single-screw extruder, or a multi-screw extruder consisting of a twin-screw extruder, a triple-screw extruder, a four-screw extruder, or an eight-screw extruder, to prepare molding material 1. The melt kneader 20 is preferably a vented multi-screw extruder, which is expected to achieve good kneading and dispersion of the polyether ether ketone resin composition 2 and the carbon-based conductive material 5 and can degas the moisture and volatile gases generated by them. When preparing molding material 1, a masterbatch can be prepared by dispersing a predetermined amount or more of either the polyether ether ketone resin composition 2 or the carbon-based conductive material 5.
成形材料1の調製前における含水率(水分率)は、熱風乾燥機等により2000ppm以下、好ましくは1000ppm以下、より好ましくは500ppm以下に調整される。これは、含水率が2000ppmを越える場合には、集電体用導電性樹脂フィルム6の発泡を招くおそれがあるからである。このような低い含水率を得るため、成形材料1は、調製前に加熱乾燥されることが好ましい。この加熱乾燥の方法としては、熱風循環乾燥法、除湿熱風乾燥法、加熱真空乾燥法、マイクロ波乾燥法等の公知の方法があげられる。 Before preparation, the moisture content (water content) of molding material 1 is adjusted to 2000 ppm or less, preferably 1000 ppm or less, and more preferably 500 ppm or less, using a hot air dryer or similar device. This is because a moisture content above 2000 ppm may cause foaming of the conductive resin film 6 for current collector. To achieve such a low moisture content, molding material 1 is preferably heated and dried before preparation. Examples of heat-drying methods include known methods such as hot air circulation drying, dehumidified hot air drying, heated vacuum drying, and microwave drying.
成形材料1の加熱乾燥温度は、ポリエーテルエーテルケトン樹脂のガラス転移点-50℃以上ポリエーテルエーテルケトン樹脂のガラス転移点+50℃以下の範囲が良い。具体的は、80℃以上210℃以下、好ましくは110℃以上190℃以下、より好ましくは130℃以上180℃以下、さらに好ましくは150℃以上170℃以下の範囲が良い。ポリエーテルエーテルケトン樹脂のガラス転移点は、通常130℃以上160℃以下(試験方法:示差走査熱量計)、好ましくは135℃以上155℃以下、より好ましくは140℃以上150以下の範囲である。また、成形材料1の加熱乾燥時間は、2時間以上、好ましくは4時間以上、より好ましくは8時間以上が良い。この加熱乾燥時間の上限は、特に限定されるものではないが、24時間以下が妥当である。 The heat-drying temperature for molding material 1 should be between -50°C and +50°C below the glass transition point of the polyether ether ketone resin. Specifically, it should be between 80°C and 210°C, preferably between 110°C and 190°C, more preferably between 130°C and 180°C, and even more preferably between 150°C and 170°C. The glass transition point of polyether ether ketone resin is typically between 130°C and 160°C (test method: differential scanning calorimetry), preferably between 135°C and 155°C, and more preferably between 140°C and 150°C. Furthermore, the heat-drying time for molding material 1 should be at least 2 hours, preferably at least 4 hours, and more preferably at least 8 hours. There is no particular upper limit to this heat-drying time, but 24 hours or less is appropriate.
成形材料1を調製したら、この成形材料1により集電体用導電性樹脂フィルム6を製造するが、製造方法としては、溶融押出成形法、カレンダー成形法、あるいはキャスティング法等を採用することができる。これらの製造方法の中では、集電体用導電性樹脂フィルム6の厚さ精度、生産性、ハンドリング性の向上、設備の簡略化の観点から、集電体用導電性樹脂フィルム6を連続して帯形に押出成形可能な溶融押出成形法が最適である。 Once molding material 1 is prepared, conductive resin film 6 for current collectors is manufactured using this molding material 1. Manufacturing methods that can be used include melt extrusion, calendar molding, and casting. Of these manufacturing methods, melt extrusion, which allows for continuous extrusion molding of conductive resin film 6 for current collectors into a strip, is optimal from the standpoints of improving the thickness accuracy, productivity, and ease of handling of conductive resin film 6 for current collectors, and simplifying the equipment required.
溶融押出成形法は、溶融押出成形機30を使用して成形材料1を溶融混練し、溶融押出成形機30の先端部に連結されたTダイスや丸ダイス等のダイス33から集電体用導電性樹脂フィルム6を連続的に押し出し、集電体用導電性樹脂フィルム6を製造する方法である(図3参照)。溶融押出成形機30は、図3に示すように、例えば単軸押出成形機や二軸押出成形機等からなり、後部上方に、成形材料1用の原料投入口31が設置され、この原料投入口31には、ヘリウムガス、ネオンガス、アルゴンガス、クリプトンガス、窒素ガス等の不活性ガスを必要に応じて供給する不活性ガス供給管32が接続されており、この不活性ガス供給管32による不活性ガスの供給により、成形材料1の酸化劣化、酸素架橋、熱架橋が有効に防止される。 The melt extrusion molding method involves melt-kneading molding material 1 using a melt extruder 30, and continuously extruding conductive resin film 6 for a current collector from a die 33, such as a T-die or a round die, connected to the tip of the melt extruder 30, thereby producing conductive resin film 6 for a current collector (see Figure 3). As shown in Figure 3, the melt extruder 30 may be, for example, a single-screw or twin-screw extruder. At the upper rear, a raw material inlet 31 for molding material 1 is installed. Connected to this raw material inlet 31 is an inert gas supply pipe 32, which supplies an inert gas, such as helium gas, neon gas, argon gas, krypton gas, or nitrogen gas, as needed. The supply of inert gas from this inert gas supply pipe 32 effectively prevents oxidative degradation, oxygen crosslinking, and thermal crosslinking of molding material 1.
溶融押出成形機30の溶融混練時における溶融温度は、溶融混練分散が可能でポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物2が分解しない温度であれば、特に制限はないが、ポリエーテルエーテルケトン樹脂の融点以上ポリエーテルエーテルケトン樹脂の熱分解温度未満の範囲が良い。具体的には、360℃以上450℃以下、好ましくは360℃以上420℃以下、より好ましくは370℃以上400℃以下の範囲である。これは、溶融押出成形機30の溶融混練時における温度がポリエーテルケトン樹脂の融点未満の場合には、ポリエーテルエーテルケトン樹脂と炭素系導電材料5とを溶融混練して分散させることができないからである。逆に、熱分解温度以上の場合には、ポリエーテルエーテルケトン樹脂の分解を招くからである。 The melting temperature during melt-kneading in the melt extruder 30 is not particularly limited, as long as it is a temperature that allows melt-kneading and dispersion and does not decompose the polyether ether ketone resin composition 2. However, it is preferably in the range of the melting point of the polyether ether ketone resin to less than the thermal decomposition temperature of the polyether ether ketone resin. Specifically, it is in the range of 360°C to 450°C, preferably 360°C to 420°C, and more preferably 370°C to 400°C. This is because if the temperature during melt-kneading in the melt extruder 30 is below the melting point of the polyether ketone resin, the polyether ether ketone resin and the carbon-based conductive material 5 cannot be melt-kneaded and dispersed. Conversely, if the temperature is above the thermal decomposition temperature, the polyether ether ketone resin will decompose.
ダイス33は、溶融押出成形機30の先端部に連結管34を介して連結され、帯形の集電体用導電性樹脂フィルム6を連続的に下方に押し出すよう機能する。このダイス33は、優れた厚さ精度の集電体用導電性樹脂フィルム6を得ることが可能なTダイスが好適である。ダイス33上流の連結管34には、ギアポンプ35が装着されることが好ましい。このギアポンプ35は、溶融押出成形機30により溶融混練された成形材料1を一定の流量で、かつ高精度に下流のダイス33に移送するよう機能する。 The die 33 is connected to the tip of the melt extruder 30 via a connecting pipe 34 and functions to continuously extrude a strip-shaped conductive resin film 6 for a current collector downward. This die 33 is preferably a T-die, which is capable of producing a conductive resin film 6 for a current collector with excellent thickness precision. A gear pump 35 is preferably attached to the connecting pipe 34 upstream of the die 33. This gear pump 35 functions to transfer the molding material 1 melt-kneaded by the melt extruder 30 to the downstream die 33 at a constant flow rate and with high precision.
ダイス33の押出時における温度は、ポリエーテルエーテルケトン樹脂の融点以上ポリエーテルエーテルケトン樹脂の熱分解温度未満の範囲である。具体的には、360℃以上450℃以下、好ましくは360℃以上420℃以下、より好ましくは370℃以上400℃以下の範囲である。これは、ポリエーテルエーテルケトン樹脂の融点未満の場合には、ポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物2と炭素系導電材料5とを溶融混練して炭素系導電材料5を分散させることができないという理由に基づく。逆に、熱分解温度以上の場合には、ポリエーテルエーテルケトン樹脂の分解を招き、好ましくないという理由に基づく。 The temperature during extrusion of the die 33 is in the range of above the melting point of the polyether ether ketone resin and below the thermal decomposition temperature of the polyether ether ketone resin. Specifically, it is in the range of 360°C to 450°C, preferably 360°C to 420°C, and more preferably 370°C to 400°C. This is because, if the temperature is below the melting point of the polyether ether ketone resin, it will be impossible to melt-knead the polyether ether ketone resin composition 2 and the carbon-based conductive material 5 and disperse the carbon-based conductive material 5. Conversely, if the temperature is above the thermal decomposition temperature, it will lead to decomposition of the polyether ether ketone resin, which is undesirable.
ダイス33の下方には、間隔をおいて相対向する一対の圧着ロール36が回転可能に軸支され、この一対の圧着ロール36の間には、一列に配列されて相互に摺接する複数の冷却ロール37が回転可能に軸支されており、この複数の冷却ロール37のうち、上流の冷却ロール37と下流の冷却ロール37が圧着ロール36の周面にそれぞれ摺接する。各圧着ロール36は縮径に構成され、各冷却ロール37は圧着ロール36よりも拡径に構成される。 Below the die 33, a pair of opposing pressure rolls 36 are rotatably supported at a distance from each other, and between these pair of pressure rolls 36, a number of cooling rolls 37 are rotatably supported in a row so that they slide against each other. Of these cooling rolls 37, the upstream cooling roll 37 and the downstream cooling roll 37 slide against the circumferential surface of the pressure roll 36. Each pressure roll 36 is configured with a narrower diameter, and each cooling roll 37 is configured with a wider diameter than the pressure roll 36.
一対の圧着ロール36のうち、下流の圧着ロール36のさらに下流には、集電体用導電性樹脂フィルム6を回転可能な巻取管38に巻き取る巻取機39が設置され、下流の圧着ロール36と巻取機39との間には、集電体用導電性樹脂フィルム6の側部長手方向にスリットを形成するスリット刃40が昇降可能に配置されており、このスリット刃40と巻取機39との間には、集電体用導電性樹脂フィルム6にテンションを作用させて円滑に巻き取るための回転可能なテンションロール41が必要数軸支される。 Of the pair of pressure rolls 36, a winder 39 is installed downstream of the downstream pressure roll 36, which winds the collector conductive resin film 6 onto a rotatable winding tube 38. Between the downstream pressure roll 36 and the winder 39, a slit blade 40 is positioned so that it can be raised and lowered, forming a slit in the longitudinal direction of the side of the collector conductive resin film 6. Between this slit blade 40 and the winder 39, the required number of rotatable tension rolls 41 are supported on shafts to apply tension to the collector conductive resin film 6 for smooth winding.
各圧着ロール36は、ポリエーテルエーテルケトン樹脂のガラス転移点温度以上ポリエーテルエーテルケトン樹脂の融点未満、具体的には140℃以上340℃未満、好ましくは180℃以上300℃以下、より好ましくは200℃以上280℃以下、さらに好ましくは210℃以上240℃以下である。 The temperature of each pressure roller 36 is equal to or higher than the glass transition temperature of the polyether ether ketone resin and lower than the melting point of the polyether ether ketone resin, specifically, 140°C or higher and lower than 340°C, preferably 180°C or higher and 300°C or lower, more preferably 200°C or higher and 280°C or lower, and even more preferably 210°C or higher and 240°C or lower.
圧着ロール36の温度が係る範囲なのは、ポリエーテルエーテルケトン樹脂のガラス転移点未満の場合には、集電体用導電性樹脂フィルム6の相対結晶化度を80%以上とすることができないからである。逆に、融点を越える場合には、集電体用導電性樹脂フィルム6が圧着ロール36の周面に貼り付いて破断したり、集電体用導電性樹脂フィルム6の強度が低下して破断するおそれがあるからである。圧着ロール36の温度調整法としては、例えば空気、水、オイル等の熱媒体を用いる方法、電気ヒーターを用いる方法、誘導加熱を利用する方法等があげられる。 The reason why the temperature of the pressure roller 36 is within this range is that if the temperature is below the glass transition point of the polyether ether ketone resin, the relative crystallinity of the current collector conductive resin film 6 cannot be 80% or more. Conversely, if the temperature exceeds the melting point, the current collector conductive resin film 6 may stick to the circumferential surface of the pressure roller 36 and break, or the strength of the current collector conductive resin film 6 may decrease, leading to breakage. Methods for adjusting the temperature of the pressure roller 36 include, for example, using a heat medium such as air, water, or oil, using an electric heater, or using induction heating.
各圧着ロール36の周面には、集電体用導電性樹脂フィルム6と冷却ロール37の密着性を向上させる観点から、少なくとも天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、ノルボルネンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等のゴム層が必要に応じて被覆形成され、このゴム層には、シリカやアルミナ等の無機化合物が選択的に添加される。これらの中では、耐熱性に優れるシリコーンゴムやフッ素ゴムの選択が好ましい。 To improve adhesion between the conductive resin film 6 for the current collector and the cooling roll 37, the peripheral surface of each pressure roll 36 is coated with a rubber layer, such as at least natural rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, norbornene rubber, acrylonitrile butadiene rubber, nitrile rubber, urethane rubber, silicone rubber, or fluororubber, as needed. Inorganic compounds such as silica or alumina are optionally added to this rubber layer. Among these, silicone rubber and fluororubber are preferred due to their excellent heat resistance.
圧着ロール36としては、表面が金属の金属弾性ロールが必要に応じて使用され、この金属弾性ロールが使用される場合には、表面が平滑性に優れる集電体用導電性樹脂フィルム6の成形が可能となる。この金属弾性ロールの具体例としては、例えば金属スリーブロール、エアーロール〔ディムコ社製 製品名〕、UFロール〔日立造船社製 製品名〕が該当する。また、表面がポリテトラフルオロエチレン‐パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)樹脂、あるいはテトラフルオロエチレン‐ヘキサフルオロピレン共重合体(FEP)樹脂等のフッ素樹脂フィルムで被覆した圧着ロール36も同様に使用することができる。 As the pressure roll 36, a metal elastic roll with a metal surface can be used if necessary. When this metal elastic roll is used, it is possible to form a conductive resin film 6 for the current collector with an excellent surface smoothness. Specific examples of this metal elastic roll include a metal sleeve roll, an air roll (product name manufactured by Dymco Corporation), and a UF roll (product name manufactured by Hitachi Zosen Corporation). It is also possible to use a pressure roll 36 whose surface is coated with a fluororesin film such as polytetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA) resin or tetrafluoroethylene-hexafluoropyrene copolymer (FEP) resin.
複数の冷却ロール37は、例えば圧着ロール36よりも拡径の金属ロールからなり、ダイス33の下方に回転可能に軸支されて押し出された集電体用導電性樹脂フィルム6を圧着ロール36との間に狭持し、圧着ロール36と共に集電体用導電性樹脂フィルム6を冷却しながらその厚さを所定の範囲内に制御するように機能する。この冷却ロール37は、圧着ロール36同様、ポリエーテルエーテルケトン樹脂のガラス転移点温度以上ポリエーテルエーテルケトン樹脂の融点未満、具体的には140℃以上340℃未満、好ましくは180℃以上300℃以下、より好ましくは200℃以上280℃以下、さらに好ましくは210℃以上240℃以下の温度に調整され、集電体用導電性樹脂フィルム6に摺接する。 The multiple cooling rolls 37 are, for example, metal rolls with a larger diameter than the pressure roll 36. They are rotatably supported below the die 33 and sandwich the extruded current collector conductive resin film 6 between them and the pressure roll 36. Together with the pressure roll 36, they cool the current collector conductive resin film 6 while controlling its thickness within a predetermined range. Like the pressure roll 36, the cooling roll 37 is adjusted to a temperature above the glass transition temperature of the polyether ether ketone resin and below its melting point, specifically, 140°C to 340°C, preferably 180°C to 300°C, more preferably 200°C to 280°C, and even more preferably 210°C to 240°C, and comes into sliding contact with the current collector conductive resin film 6.
冷却ロール37がポリエーテルエーテルケトン樹脂のガラス転移点温度以上ポリエーテルエーテルケトン樹脂の融点未満の温度に調整されるのは、ポリエーテルエーテルケトン樹脂のガラス転移点温度未満の場合には、集電体用導電性樹脂フィルム6の相対結晶化度を80%以上とすることができないからである。逆に、融点を越える場合には、集電体用導電性樹脂フィルム6が圧着ロール36の周面に貼り付いて破断したり、集電体用導電性樹脂フィルム6の強度が低下して破断するおそれがあるからである。冷却ロール37の温度調整や冷却方法は、空気、水、オイル等の熱媒体による方法、あるいは電気ヒーターや誘導加熱等があげられる。 The cooling roll 37 is adjusted to a temperature above the glass transition temperature of the polyether ether ketone resin but below its melting point because, if the temperature is below the glass transition temperature of the polyether ether ketone resin, the relative crystallinity of the current collector conductive resin film 6 cannot be 80% or higher. Conversely, if the temperature exceeds the melting point, the current collector conductive resin film 6 may stick to the circumferential surface of the pressure roll 36 and break, or the strength of the current collector conductive resin film 6 may decrease, leading to breakage. Methods for adjusting the temperature and cooling the cooling roll 37 include methods using a heat medium such as air, water, or oil, or an electric heater or induction heating.
成形材料1を帯形の集電体用導電性樹脂フィルム6に押出成形したら、この集電体用導電性樹脂フィルム6を一対の圧着ロール36、複数の冷却ロール37、テンションロール41、及び巻取機39の巻取管38に巻架し、集電体用導電性樹脂フィルム6の両側部をスリット刃40でそれぞれ長手方向にカットし、巻取機39の巻取管38に順次巻き取れば、長尺の集電体用導電性樹脂フィルム6を製造することができる。 After the molding material 1 is extruded into a strip-shaped conductive resin film 6 for the current collector, this conductive resin film 6 for the current collector is wound around a pair of pressure rolls 36, multiple cooling rolls 37, a tension roll 41, and a take-up tube 38 of a winder 39. Both sides of the conductive resin film 6 for the current collector are cut longitudinally with a slit blade 40, and the film is sequentially wound around the take-up tube 38 of the winder 39, thereby producing a long conductive resin film 6 for the current collector.
冷却ロール37により冷却され、製造された集電体用導電性樹脂フィルム6の厚さは、5μm以上500μm以下、好ましくは10μm以上300μm以下、より好ましくは20μm以上200μm以下、さらに好ましくは20μm以上100μm以下が良い。これは、集電体用導電性樹脂フィルム6の厚さが5μm未満の場合には、集電体用導電性樹脂フィルム6の引張強度が著しく低下するので、集電体用導電性樹脂フィルム6の製造が困難になるからである。 The thickness of the conductive resin film 6 for current collectors produced by cooling with the cooling roll 37 should be 5 μm or more and 500 μm or less, preferably 10 μm or more and 300 μm or less, more preferably 20 μm or more and 200 μm or less, and even more preferably 20 μm or more and 100 μm or less. This is because if the thickness of the conductive resin film 6 for current collectors is less than 5 μm, the tensile strength of the conductive resin film 6 for current collectors will be significantly reduced, making it difficult to produce the conductive resin film 6 for current collectors.
逆に、集電体用導電性樹脂フィルム6の厚さが500μmを越える場合には、リチウムイオン二次電池、双極型リチウムイオン二次電池、全固体電池の二次電池用集電体として使用した場合、軽量化に支障を来すからである。この集電体用導電性樹脂フィルム6の厚さは、各種の接触式厚さ計により、測定することが可能である。また、複数の測定値の平均値を求め、平均厚みにより測定することができる。 Conversely, if the thickness of the conductive resin film 6 for current collectors exceeds 500 μm, it will hinder weight reduction when used as a current collector for secondary batteries such as lithium ion secondary batteries, bipolar lithium ion secondary batteries, and all-solid-state batteries. The thickness of this conductive resin film 6 for current collectors can be measured using various contact thickness gauges. Alternatively, the thickness can be determined by averaging multiple measurements.
集電体用導電性樹脂フィルム6の比重は、1.60以下、好ましくは1.23以上1.60以下、より好ましくは1.26以上1.55以下、さらに好ましく1.28以上1.50以下、さらにまた好ましく1.33以上1.41以下が良い。これは、集電体用導電性樹脂フィルム6の比重が1.60以下、特に1.23未満の場合には、集電体用導電性樹脂フィルム6中にボイドあるいはクラックが発生したおそれがあり、機械的強度低下の問題が生じているため好ましくないからである。 The specific gravity of the conductive resin film 6 for the current collector should be 1.60 or less, preferably 1.23 to 1.60, more preferably 1.26 to 1.55, even more preferably 1.28 to 1.50, and even more preferably 1.33 to 1.41. This is because if the specific gravity of the conductive resin film 6 for the current collector is 1.60 or less, and particularly less than 1.23, there is a risk of voids or cracks occurring in the conductive resin film 6 for the current collector, which would result in a decrease in mechanical strength and is therefore undesirable.
これに対し、集電体用導電性樹脂フィルム6の比重が、1.60を越える場合には、リチウムイオン二次電池、双極型リチウムイオン二次電池、全固体電池の二次電池用集電体として使用したとき、軽量化に支障を来すからである。集電体用導電性樹脂フィルム6の比重は、例えばJIS K 7112 A法に準拠した比重測定方法で測定することができる。 On the other hand, if the specific gravity of the conductive resin film 6 for current collector exceeds 1.60, it will hinder weight reduction when used as a current collector for secondary batteries such as lithium ion secondary batteries, bipolar lithium ion secondary batteries, and all-solid-state batteries. The specific gravity of the conductive resin film 6 for current collector can be measured, for example, using a specific gravity measurement method in accordance with JIS K 7112 Method A.
集電体用導電性樹脂フィルム6の相対結晶化度は、80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは100%が最適である。これは、集電体用導電性樹脂フィルム6の相対結晶化度が80%未満の場合には、集電体用導電性樹脂フィルム6の機械的強度、耐熱性、耐薬品性、耐溶剤性に問題が生じるからである。これに対し、相対結晶化度が80%を越える場合には、集電体用導電性樹脂フィルム6として使用可能な機械的強度、耐熱性、耐薬品性が期待できるからである。 The relative crystallinity of the conductive resin film 6 for the current collector is optimally 80% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more, and even more preferably 100%. This is because if the relative crystallinity of the conductive resin film 6 for the current collector is less than 80%, problems will arise with the mechanical strength, heat resistance, chemical resistance, and solvent resistance of the conductive resin film 6 for the current collector. In contrast, if the relative crystallinity is greater than 80%, the conductive resin film 6 can be expected to have the mechanical strength, heat resistance, and chemical resistance sufficient for use as a conductive resin film for the current collector.
集電体用導電性樹脂フィルム6の結晶化度は、相対結晶化度により表すことができる。この集電体用導電性樹脂フィルム6の相対結晶化度は、示差走査熱量計を用いて10℃/分の昇温速度で測定した熱分析結果に基づき、以下の式により算出される。
相対結晶化度(%)={1-(ΔHc/ΔHm)}×100
ΔHc:集電体用導電性樹脂フィルムの再結晶化ピークの熱量(J/g)
ΔHm:集電体用導電性樹脂フィルムの融解ピークの熱量(J/g)
The crystallinity of the conductive resin film 6 for a current collector can be expressed by a relative crystallinity, which is calculated by the following formula based on the results of thermal analysis measured at a temperature rise rate of 10°C/min using a differential scanning calorimeter.
Relative crystallinity (%) = {1 - (ΔHc/ΔHm)} × 100
ΔHc: heat quantity (J/g) of the recrystallization peak of the conductive resin film for current collector
ΔHm: heat quantity (J/g) of the melting peak of the conductive resin film for current collector
集電体用導電性樹脂フィルム6の機械的特性は、引張弾性率、引張破断時伸び、及び引張最大強度で表すことができる。集電体用導電性樹脂フィルム6の引張弾性率は、JIS K 7127に準拠して測定した場合、2000MPa以上、好ましくは3000MPa以上、より好ましくは3500MPa以上、さらに好ましくは4000MPa以上が良い。この引張弾性率の上限値は、特に制約されるものではないが、実用上10000MPa以下が良い。 The mechanical properties of the conductive resin film 6 for current collectors can be expressed in terms of tensile modulus, tensile elongation at break, and maximum tensile strength. When measured in accordance with JIS K 7127, the tensile modulus of the conductive resin film 6 for current collectors is 2000 MPa or more, preferably 3000 MPa or more, more preferably 3500 MPa or more, and even more preferably 4000 MPa or more. There are no particular restrictions on the upper limit of this tensile modulus, but for practical purposes, a value of 10,000 MPa or less is preferable.
これは、引張弾性率が2000MPa未満の場合には、集電体用導電性樹脂フィルム6を二次電池の集電板として使用するとき、集電体用導電性樹脂フィルム6の剛性に劣るため、正極活物質あるいは負極活物質の塗工工程、二次電池の組立中に集電体用導電性樹脂フィルム6が変形してしまうおそれがあるからである。これに対し、引張弾性率が10000MPaを越える場合には、剛性が大きすぎるため、集電体用導電性樹脂フィルム6を巻き取れなくなるからである。 This is because if the tensile modulus is less than 2000 MPa, when the current collector conductive resin film 6 is used as a current collector for a secondary battery, the current collector conductive resin film 6 will have poor rigidity, and there is a risk that the current collector conductive resin film 6 will deform during the coating process of the positive electrode active material or negative electrode active material, or during assembly of the secondary battery. In contrast, if the tensile modulus exceeds 10,000 MPa, the current collector conductive resin film 6 will be too rigid and will not be able to be wound up.
集電体用導電性樹脂フィルム6の引張破断時伸びは、JIS K 7127に準拠して測定した場合、10%以上、好ましくは15%以上、より好ましくは20%以上、さらに好ましく25%以上が良い。これは、集電体用導電性樹脂フィルム6の引張破断時伸びが10%未満の場合には、集電体用導電性樹脂フィルム6が靭性に劣るため、集電体用導電性樹脂フィルム6の製造中に割れてしまうという理由に基づく。また、集電体用導電性樹脂フィルム6の正極活物質あるは負極活物質の塗工工程で集電体用導電性樹脂フィルム6が割れてしまうという理由に基づく。この引張破断時伸びの上限値は、特に制約させるものではないが、500%以下が良い。これは、500%を越えると、集電体用導電性樹脂フィルム6の正極活物質あるは負極活物質の塗工工程で集電体用導電性樹脂フィルム6が延伸してしまうという理由に基づく。 The tensile elongation at break of the conductive resin film 6 for the current collector, as measured in accordance with JIS K 7127, is preferably 10% or more, preferably 15% or more, more preferably 20% or more, and even more preferably 25% or more. This is because if the tensile elongation at break of the conductive resin film 6 for the current collector is less than 10%, the conductive resin film 6 for the current collector will have poor toughness and will crack during its manufacture. Furthermore, this is because the conductive resin film 6 for the current collector will crack during the coating process of the positive or negative electrode active material for the conductive resin film 6 for the current collector. While there are no particular restrictions on the upper limit of this tensile elongation at break, it is preferable that it be 500% or less. This is because if it exceeds 500%, the conductive resin film 6 for the current collector will stretch during the coating process of the positive or negative electrode active material for the conductive resin film 6 for the current collector.
集電体用導電性樹脂フィルム6の引張最大強度は、JIS K 7127に準拠して測定した場合、60MPa以上、好ましくは70MPa以上、より好ましくは90MPa以上、さらに好ましくは100MPa以上が良い。これは、集電体用導電性樹脂フィルム6の引張最大強度が60MPa未満の場合には、集電体用導電性樹脂フィルム6が靭性に劣るため、集電体用導電性樹脂フィルム6の製造中に割れてしまうからである。また、集電体用導電性樹脂フィルム6の正極活物質あるいは負極活物質の塗工工程で集電体用導電性樹脂フィルム6が割れてしまうからである。 The maximum tensile strength of the conductive resin film 6 for the current collector, as measured in accordance with JIS K 7127, should be 60 MPa or more, preferably 70 MPa or more, more preferably 90 MPa or more, and even more preferably 100 MPa or more. This is because if the maximum tensile strength of the conductive resin film 6 for the current collector is less than 60 MPa, the conductive resin film 6 for the current collector will have poor toughness and will crack during its manufacture. Furthermore, the conductive resin film 6 for the current collector will crack during the coating process of the positive electrode active material or negative electrode active material for the conductive resin film 6 for the current collector.
引張破断時伸びの上限値は、特に制約されるものではないが、500MPa以下が良い。これは、500MPaを越えると、集電体用導電性樹脂フィルム6の製造時、スリット刃40でのカット性が低下するため、長尺の集電体用導電性樹脂フィルム6の製造スピードが低下するため好ましくないからである。 The upper limit of the tensile elongation at break is not particularly limited, but is preferably 500 MPa or less. This is because if it exceeds 500 MPa, the cutting ability with the slit blade 40 will decrease during the production of the conductive resin film 6 for current collectors, which is undesirable as it will slow down the production speed of long conductive resin film 6 for current collectors.
集電体用導電性樹脂フィルム6の導電性は、厚さ方向に1MPaの加圧力を作用させて測定した場合の抵抗値により評価することができる。この厚さ方向に1MPaの加圧力を作用させた場合の抵抗値は、1000mΩ・cm2以下、好ましくは800mΩ・cm2以下、より好ましくは600mΩ・cm2以下、さらに好ましくは500mΩ・cm2以下が最適である。この厚さ方向に1MPaの加圧力を作用させて測定した場合の抵抗値の下限は、特に制約されるものではないが、実用上は1mΩ・cm2以上である。 The conductivity of the conductive resin film 6 for current collector can be evaluated by the resistance value measured when a pressure of 1 MPa is applied in the thickness direction. The resistance value when a pressure of 1 MPa is applied in the thickness direction is optimally 1000 mΩ· cm² or less, preferably 800 mΩ· cm² or less, more preferably 600 mΩ· cm² or less, and even more preferably 500 mΩ· cm² or less. There are no particular restrictions on the lower limit of the resistance value when measured when a pressure of 1 MPa is applied in the thickness direction, but in practice it is 1 mΩ· cm² or more.
これは、集電体用導電性樹脂フィルム6の抵抗値が1000mΩ・cm2を越える場合には、二次電池用集電体として使用したとき、エネルギー密度の低下を招くからである。逆に、抵抗値が1mΩ・cm2未満の場合は、炭素系導電材料5を多量に添加しなければならず、得られる集電体用導電性樹脂フィルム6が脆くなり、二次電池組立中で集電体用導電性樹脂フィルム6が割れる問題が生じるからである。 This is because, if the resistance value of the conductive resin film 6 for current collector exceeds 1000 mΩ· cm2 , the energy density will decrease when used as a current collector for a secondary battery. Conversely, if the resistance value is less than 1 mΩ· cm2 , a large amount of carbon-based conductive material 5 must be added, making the resulting conductive resin film 6 for current collector brittle, which can cause the conductive resin film 6 for current collector to crack during assembly of the secondary battery.
集電体用導電性樹脂フィルム6の耐薬品性については、N-メチル-2-ピロリドンと電解液に集電体用導電性樹脂フィルム6を浸漬してその質量変化により評価すれば良い。集電体用導電性樹脂フィルム6をN-メチル-2-ピロリドンと電解液に浸漬させた場合の質量変化率は、耐薬品性や耐溶剤性を向上させる観点から、2.0%以下、好ましくは0.0%以上2.0%以下、より好ましくは0.0%以上1.0%以下、さらに好ましくは0.0%以上0.1%以下が最適である。 The chemical resistance of the conductive resin film 6 for the current collector can be evaluated by immersing the conductive resin film 6 for the current collector in N-methyl-2-pyrrolidone and an electrolyte solution and measuring the change in mass. From the perspective of improving chemical resistance and solvent resistance, the rate of mass change when the conductive resin film 6 for the current collector is immersed in N-methyl-2-pyrrolidone and an electrolyte solution is optimally 2.0% or less, preferably 0.0% to 2.0%, more preferably 0.0% to 1.0%, and even more preferably 0.0% to 0.1%.
電解液は、有機溶媒に溶質としてリチウム塩を溶解させた有機電解液である。この電解液の有機溶媒としては、例えばエチレンカーボネート〔EC〕、プロピレンカーボネート〔PC〕、及びブチレンカーボネート〔BC〕等の環状炭酸エステル、ジメチルカーボネート〔DMC〕、エチルメチルカーボネート〔EMC〕、及びジエチルカーボネート〔DEC〕等の鎖状炭酸エステル、テトラヒドロフラン〔THF〕、1,3‐ジオキソラン〔DOXL〕等の環状エーテル、1,2‐ジメトキシエタン〔DEM〕、及び1,2‐ジエトキシエタン〔DEE〕等の鎖状エーテル、γ‐ブチロラクトン〔GBL〕等の環状エステル、酢酸メチル〔MA〕等の鎖状エステル等があげられる。 The electrolyte is an organic electrolyte solution in which a lithium salt is dissolved as a solute in an organic solvent. Examples of organic solvents for this electrolyte include cyclic carbonates such as ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), and butylene carbonate (BC); chain carbonates such as dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), and diethyl carbonate (DEC); cyclic ethers such as tetrahydrofuran (THF) and 1,3-dioxolane (DOXL); chain ethers such as 1,2-dimethoxyethane (DEM) and 1,2-diethoxyethane (DEE); cyclic esters such as gamma-butyrolactone (GBL); and chain esters such as methyl acetate (MA).
リチウム塩には、例えば過塩素酸リチウム〔LiClO4〕、ホウフッ化リチウム〔LiBF4〕、ヘキサフルオロリン酸リチウム〔LiPF6〕、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム〔LiCF3SO3〕、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド〔LiN(CF3SO2)2〕、リチウムトリス(トリフルオロメタンスルホニル)メチド〔LiC(CF3SO2)3〕等が該当する。 Examples of lithium salts include lithium perchlorate [LiClO 4 ], lithium borofluoride [LiBF 4 ], lithium hexafluorophosphate [LiPF 6 ], lithium trifluoromethanesulfonate [LiCF 3 SO 3 ], lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide [LiN(CF 3 SO 2 ) 2 ], and lithium tris(trifluoromethanesulfonyl)methide [LiC(CF 3 SO 2 ) 3 ].
なお、集電体用導電性樹脂フィルム6中にN‐メチル‐2‐ピロリドンあるいは電解液が残留すると、集電体用導電性樹脂フィルム6を使用した集電板は、二次電池作動中にN‐メチル‐2‐ピロリドンあるいは電解液が二次電池中に染み出して不具合が生じるので、注意が必要である。また、二次電池の電解液が集電板に染み込み、充放電サイクルが低下するので、留意すべきである。 However, if N-methyl-2-pyrrolidone or electrolyte remains in the conductive resin film 6 for current collectors, current collector plates using the conductive resin film 6 may cause problems when the N-methyl-2-pyrrolidone or electrolyte seeps into the secondary battery while the secondary battery is in operation, so care must be taken. Also, care must be taken because the secondary battery's electrolyte may seep into the current collector plate, reducing the charge/discharge cycle.
成形した集電体用導電性樹脂フィルム6は、そのまま使用しても良いが、さらに加熱圧縮成形しても良い。集電体用導電性樹脂フィルム6を加熱圧縮成形すれば、抵抗値をより低くして導電性を高め、炭素系導電材料5の使用量を減らしてコストの低減を図ることが可能となる。 The molded conductive resin film 6 for current collectors can be used as is, or it can be further heat-compression molded. Heat-compression molding the conductive resin film 6 for current collectors can lower the resistance value, increase conductivity, and reduce the amount of carbon-based conductive material 5 used, thereby reducing costs.
集電体用導電性樹脂フィルム6を加熱圧縮成形する場合には、ポリエーテルエーテルケトン樹脂の融点以上ポリエーテルエーテルケトン樹脂の熱分解温度未満、具体的にはポリエーテルエーテルケトン樹脂の融点+10℃以上ポリエーテルエーテルケトン樹脂+100℃以下、好ましくはポリエーテルエーテルケトン樹脂の融点+20℃以上ポリエーテルエーテルケトン樹脂の融点+80℃以下、より好ましくはポリエーテルエーテルケトン樹脂の融点+30℃以上ポリエーテルエーテルケトン樹脂の融点+60℃以下、さらに好ましくはポリエーテルエーテルケトン樹脂の融点+30℃以上ポリエーテルエーテルケトン樹脂の融点+50℃以下に加熱された複数の金属板、金属ロール、金属ベルトの間に集電体用導電性樹脂フィルム6を挟み、この集電体用導電性樹脂フィルム6の投影面積に対して0.5kgf/cm2以上100kgf/cm2以下の圧力を作用させて0.5秒間以上300秒間以下保持し、直ちにポリエーテルエーテルケトン樹脂のガラス転移点以下に冷却すれば良い。 When the conductive resin film 6 for a current collector is subjected to heat compression molding, the conductive resin film 6 for a current collector is sandwiched between a plurality of metal plates, metal rolls, or metal belts that have been heated to a temperature that is equal to or higher than the melting point of the polyetheretherketone resin and lower than the thermal decomposition temperature of the polyetheretherketone resin, specifically, a temperature that is higher than the melting point of the polyetheretherketone resin by 10°C and higher than the melting point of the polyetheretherketone resin by 100°C, preferably higher than the melting point of the polyetheretherketone resin by 20°C and higher than the melting point of the polyetheretherketone resin by 80°C, more preferably higher than the melting point of the polyetheretherketone resin by 30°C and higher than the melting point of the polyetheretherketone resin by 60°C, and even more preferably higher than the melting point of the polyetheretherketone resin by 30°C and higher than the melting point of the polyetheretherketone resin by 50°C, and a pressure of 0.5 kgf/cm2 or higher and 100 kgf/cm2 or higher is applied to the projected area of the conductive resin film 6 for a current collector. The resin is then immediately cooled to a temperature below the glass transition point of the polyether ether ketone resin, after which a pressure of 2 or less is applied and maintained for 0.5 to 300 seconds.
上記によれば、成形材料1の熱可塑性樹脂として、軽量性、機械的特性、耐薬品性、耐熱性に優れ、低吸水率のポリエーテルエーテルケトン樹脂を選択して集電体用導電性樹脂フィルム6を製造するので、例え集電体用導電性樹脂フィルム6を集電体として使用しても、集電体用導電性樹脂フィルム6の内部に電解質成分が浸透することがなく、充放電サイクル特性が低下するおそれを有効に排除することができる。また、フッ素樹脂ではなく、ポリエーテルエーテルケトン樹脂を用いるので、成形に特殊な鋼材や設備を特に必要とせず、集電体のコスト削減が大いに期待できる。 As described above, polyether ether ketone resin, which has excellent lightness, mechanical properties, chemical resistance, and heat resistance, as well as low water absorption, is selected as the thermoplastic resin for molding material 1 to manufacture current collector conductive resin film 6. Therefore, even if current collector conductive resin film 6 is used as a current collector, electrolyte components do not penetrate into the current collector conductive resin film 6, effectively eliminating the risk of a deterioration in charge/discharge cycle characteristics. Furthermore, because polyether ether ketone resin is used instead of fluororesin, no special steel materials or equipment are required for molding, and significant cost reductions in current collectors can be expected.
また、互いに見掛けの溶融粘度が異なる第1、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂3・4を用い、2種類の異なる樹脂を用いる必要がないので、集電体の剥離を招くおそれを払拭することができる。加えて、製造後の吸水による膨張率の差でカールしたり、第一、第二の導電性層間で集電体が剥離するおそれもない。また、炭素系導電材料5がカーボンナノチューブの場合、化学的に安定する他、二次電池の軽量化をさらに向上させることが可能となる。また、集電体用導電性樹脂フィルム6の厚さが5μm以上500μm以下なので、集電体用導電性樹脂フィルム6の引張強度の低下を防止し、二次電池の集電体の軽量化が大いに期待できる。 Furthermore, by using first and second polyether ether ketone resins 3 and 4 with different apparent melt viscosities, there is no need to use two different types of resin, eliminating the risk of peeling of the current collector. In addition, there is no risk of curling due to differences in expansion coefficients caused by water absorption after production, or peeling of the current collector between the first and second conductive layers. Furthermore, when the carbon-based conductive material 5 is carbon nanotubes, it is not only chemically stable, but also enables further weight reduction of secondary batteries. Furthermore, because the thickness of the conductive resin film 6 for the current collector is 5 μm or more and 500 μm or less, a decrease in the tensile strength of the conductive resin film 6 for the current collector is prevented, and significant weight reduction of the current collector for secondary batteries can be expected.
また、集電体用導電性樹脂フィルム6の比重が1.60以下なので、二次電池や集電体の大幅な軽量化に資することが可能となる。さらに、集電体用導電性樹脂フィルム6の厚さ方向に1MPaの加圧力を作用させて測定した場合の抵抗値が1mΩ・cm2以上1000mΩ・cm2以下と低いので、集電体用導電性樹脂フィルム6を二次電池の集電体として使用しても、エネルギー密度の低下を防ぐことが可能となる。 Furthermore, since the specific gravity of the conductive resin film 6 for a current collector is 1.60 or less, this contributes to a significant weight reduction of the secondary battery and the current collector. Furthermore, since the resistance value of the conductive resin film 6 for a current collector, measured by applying a pressure of 1 MPa in the thickness direction, is low, at 1 mΩ cm2 or more and 1000 mΩ cm2 or less, it is possible to prevent a decrease in energy density even when the conductive resin film 6 for a current collector is used as a current collector of a secondary battery.
なお、上記実施形態におけるポリエーテルケトン樹脂の形状は、粉体状、顆粒状、塊状、粉状、ペレット状等を特に問うものではない。また、集電体用導電性樹脂フィルム6は、JIS K7112 A法の規格に準拠して測定した比重が1.33以上1.41以下、相対結晶化度が95%以上100%以下、JIS K 7127に準拠して測定した場合の引張弾性率が3683MPa以上5274MPa以下、JIS K 7127に準拠して測定した場合の引張破断時伸びが24%以上45%以下、JIS K 7127に準拠して測定した場合の引張最大強度が94MPa以上126MPa以下、厚さ方向に1MPaの加圧力を作用させて測定した場合の抵抗値が107mΩ・cm2以上227mΩ・cm2以下でも良い。 The shape of the polyether ketone resin in the above embodiment is not particularly limited and may be powder, granules, blocks, powder, pellets, etc. The conductive resin film 6 for a current collector may have a specific gravity of 1.33 to 1.41 as measured in accordance with JIS K7112 Method A, a relative crystallinity of 95% to 100%, a tensile modulus of 3683 MPa to 5274 MPa as measured in accordance with JIS K 7127, a tensile elongation at break of 24% to 45% as measured in accordance with JIS K 7127, a maximum tensile strength of 94 MPa to 126 MPa as measured in accordance with JIS K 7127, and a resistance of 107 mΩ·cm 2 to 227 mΩ·cm 2 as measured under a pressure of 1 MPa in the thickness direction.
また、カーボンナノチューブには、カーボンナノチューブの特性を活かすため、外径や長さの異なる複数種のカーボンナノチューブを混合して使用しても良い。さらに、一対の圧着ロール36の間に単一の冷却ロール37を回転可能に軸支させても良い。 In addition, to take advantage of the properties of carbon nanotubes, multiple types of carbon nanotubes with different outer diameters and lengths may be mixed and used. Furthermore, a single cooling roll 37 may be rotatably supported between a pair of pressure rolls 36.
以下、本発明に係る二次電池の集電体用導電性樹脂フィルム及びその製造方法の実施例を比較例と共に説明する。
〔実施例1〕
先ず、見掛けの溶融粘度が異なる複数のポリエーテルエーテルケトン樹脂からなるポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物を調製するため、第1のポリエーテルエーテルケトン樹脂として市販のポリエーテルケトンケトン樹脂〔ビクトレックス社製 製品名:Victrex Granules 90G 以下、「90G」と略する〕と、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂として市販のポリエーテルエーテルケトン樹脂〔ビクトレックス社製 製品名:Victrex Granules 381G 以下、「381G」と略する〕を用意した。
EXAMPLES Hereinafter, examples of a conductive resin film for a current collector of a secondary battery according to the present invention and a method for producing the same will be described together with comparative examples.
Example 1
First, in order to prepare a polyether ether ketone resin composition comprising a plurality of polyether ether ketone resins having different apparent melt viscosities, a commercially available polyether ether ketone resin (manufactured by Victrex, product name: Victrex Granules 90G, hereinafter abbreviated as "90G") was prepared as the first polyether ether ketone resin, and a commercially available polyether ether ketone resin (manufactured by Victrex, product name: Victrex Granules 381G, hereinafter abbreviated as "381G") was prepared as the second polyether ether ketone resin.
これら第1、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂は、冷凍粉砕法によりそれぞれ粉砕した。この粉砕した第1、第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂は、表1に示す組成質量比率で計量して攪拌混合機に投入し、攪拌混合することにより見掛けの溶融粘度が異なるポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物を調製した。ポリエーテルエーテルケトン樹脂については、以下「PEEK樹脂」と略称する。 The first and second polyether ether ketone resins were each pulverized using a freeze-pulverization method. The pulverized first and second polyether ether ketone resins were weighed out in the composition mass ratios shown in Table 1 and charged into a stirring mixer. Polyether ether ketone resin compositions with different apparent melt viscosities were prepared by stirring and mixing. Hereinafter, polyether ether ketone resins will be abbreviated as "PEEK resin."
PEEK樹脂の見掛けの溶融粘度については、フローテスター〔島津製作所製 製品名島津フローテスタCFT-500D〕により測定した。具体的には、予めPEEK樹脂を熱風乾燥機で160℃×12時間乾燥し、PEEK樹脂1.5cm3を、ダイス(直径:1mm、長さ10mm)を装着した375℃のシリンダー内に充填し、このシリンダーの上部に面積が1.0cm2のプランジャーを取り付け、シリンダーの温度が375℃に達したら、5分間予備加熱するとともに、この予備加熱後に直ちに50kgfの荷重を加え、PEEK樹脂を溶融流出させてその見掛けの溶融粘度を測定した。見掛けの溶融粘度については、以下、同様の方法により測定した。測定したところ、90Gの見掛けの溶融粘度は109Pa・s、381Gの見掛けの溶融粘度は879Pa・sであった。 The apparent melt viscosity of PEEK resin was measured using a flow tester (Shimadzu Flow Tester CFT-500D, manufactured by Shimadzu Corporation). Specifically, the PEEK resin was pre-dried in a hot air dryer at 160°C for 12 hours, and 1.5 cm3 of PEEK resin was filled into a 375°C cylinder equipped with a die (diameter: 1 mm, length: 10 mm). A plunger with an area of 1.0 cm2 was attached to the top of the cylinder. Once the cylinder temperature reached 375°C, it was preheated for 5 minutes. Immediately after preheating, a load of 50 kgf was applied to melt and flow the PEEK resin, and its apparent melt viscosity was measured. The apparent melt viscosity was measured using the same method below. The apparent melt viscosity at 90 G was 109 Pa·s, and at 381 G was 879 Pa·s.
PEEK樹脂組成物を調製したら、このPEEK樹脂組成物と炭素系導電材料である多層カーボンナノチューブとを表1に示す質量比率となるように計量し、その後、PEEK樹脂と多層カーボンナノチューブを混合機に投入して攪拌混合物を調製した。多層カーボンナノチューブは、NC7000〔ナノシル社製:製品名、以下「NC7000」と略称する〕を使用した。 Once the PEEK resin composition was prepared, the PEEK resin composition and multi-walled carbon nanotubes, a carbon-based conductive material, were weighed out to the mass ratio shown in Table 1. The PEEK resin and multi-walled carbon nanotubes were then placed in a mixer to prepare a stirred mixture. NC7000 (product name, manufactured by Nanosil Co., Ltd., hereafter abbreviated as "NC7000") was used as the multi-walled carbon nanotubes.
攪拌混合物を調製したら、この攪拌混合物を真空ポンプ付きの同方向回転二軸押出成形機に供給して減圧下で溶融混練し、この溶融混練した攪拌混合物を同方向回転二軸押出成形機先端部のダイスから棒形に押し出して水冷後カットし、ペレット状の成形材料を調製した。同方向回転二軸押出機は、φ25mm、L/D=41のタイプを用いた。また、攪拌混合物は、シリンダー温度:300~370℃、ダイス温度370℃の条件下で同方向回転二軸押出機の原料投入口側のベントを開放した状態、ダイス側のベントを減圧下で脱気しながら溶融混練し、成形材料に調製した。溶融混練時の温度は、ダイスから押し出した直後の溶融状態の成形材料の温度を測定することとし、測定したところ376℃であった。成形材料を調製したら、この成形材料の見掛けの溶融粘度を上記と同様の方法で測定した。 Once the stirred mixture was prepared, it was fed into a co-rotating twin-screw extruder equipped with a vacuum pump and melt-kneaded under reduced pressure. The melt-kneaded mixture was extruded into a rod shape from the die at the tip of the co-rotating twin-screw extruder, cooled with water, and cut to prepare pellet-shaped molding material. The co-rotating twin-screw extruder used was a φ25 mm, L/D=41 type. The stirred mixture was melt-kneaded to prepare the molding material under conditions of a cylinder temperature of 300-370°C and a die temperature of 370°C, with the vent on the raw material inlet side of the co-rotating twin-screw extruder open and the vent on the die side degassed under reduced pressure. The temperature during melt-kneading was measured by measuring the temperature of the molten molding material immediately after extrusion from the die, and was measured to be 376°C. Once the molding material was prepared, the apparent melt viscosity of the molding material was measured using the same method as above.
次いで、調製した成形材料を160℃に加熱した除湿熱風乾燥機に投入して12時間以上乾燥させ、乾燥した成形材料の含水率が300ppm以下であることを確認後、成形材料をφ40mmの単軸押出成形機に投入してその幅900mmのダイスであるTダイスから連続して押し出すことにより、相対結晶化度が100%の集電体用導電性樹脂フィルムを帯形に成形した。成形材料の含水率は、微量水分測定装置〔三菱化学社製 製品名:CA‐100型〕を用い、カールフィッシャー滴定法により確認した。以後、成形材料の含水率については、同様の方法で測定することとした。 The prepared molding material was then placed in a dehumidifying hot air dryer heated to 160°C and dried for at least 12 hours. After confirming that the moisture content of the dried molding material was 300 ppm or less, the molding material was placed in a φ40 mm single-screw extruder and continuously extruded through a 900 mm wide T-die to form a strip of conductive resin film for current collectors with a relative crystallinity of 100%. The moisture content of the molding material was confirmed by Karl Fischer titration using a trace moisture analyzer (product name: CA-100, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation). Thereafter, the moisture content of molding materials was measured using the same method.
単軸押出成形機は、L/D=25、圧縮比:2.5、スクリュー:フルフライトスクリューのタイプとした。この単軸押出成形機の温度は360~395℃、Tダイスの温度は395℃、単軸押出成形機とTダイスとを連結する連結管の温度は395℃に調整した。Tダイス入口の樹脂温度から溶融した成形材料の温度を測定したところ、398℃であった。この単軸押出成形機に成形材料を投入する際には、窒素ガス15L/分を供給した。 The single-screw extruder had an L/D ratio of 25, a compression ratio of 2.5, and a full-flight screw. The temperature of the single-screw extruder was adjusted to 360-395°C, the temperature of the T-die to 395°C, and the temperature of the connecting pipe connecting the single-screw extruder to the T-die to 395°C. The temperature of the molten molding material was measured from the resin temperature at the T-die inlet and found to be 398°C. When feeding the molding material into the single-screw extruder, nitrogen gas was supplied at a rate of 15 L/min.
集電体用導電性樹脂フィルムを成形したら、この集電板用導電性樹脂フィルムを、図3に示すようなシリコーンゴム製の一対の210℃の圧着ロール、220℃の冷却ロール、及びこれらの下流に位置する6インチの巻取機の巻取管に順次巻架するとともに、圧着ロールと金属ロールとに挟持させ、連続した集電体用導電性樹脂フィルムを巻取管に順次巻き取ることにより、長さ100m、幅150mmの集電体用導電性樹脂フィルムを製造した。 Once the conductive resin film for the current collector was formed, it was sequentially wound around a pair of silicone rubber pressure rolls (210°C) and a cooling roll (220°C) made of silicone rubber, as shown in Figure 3, and the take-up tube of a 6-inch take-up machine located downstream of these, while being sandwiched between the pressure roll and a metal roll. The continuous conductive resin film for the current collector was then sequentially wound up around the take-up tube, producing a conductive resin film for the current collector measuring 100 m in length and 150 mm in width.
集電体用導電性樹脂フィルムを製造したら、この集電体用導電性樹脂フィルム製造中の目ヤニ発生の有無、集電体用導電性樹脂フィルムの厚さ、比重、相対結晶化度、機械的特性、耐薬品性、導電性をそれぞれ評価して表1にまとめた。集電体用導電性樹脂フィルムの機械的特性は引張弾性率、引張破断時伸び、及び引張最大強度、耐薬品性はN‐メチル‐2‐ピロリドンと電解液浸漬前後の質量変化、導電性は導電性フィルムの電解液浸漬前後の導電性よりそれぞれ評価した。 Once the conductive resin film for current collectors was manufactured, the presence or absence of die buildup during manufacturing, as well as the thickness, specific gravity, relative crystallinity, mechanical properties, chemical resistance, and conductivity of the conductive resin film for current collectors were evaluated, and the results are summarized in Table 1. The mechanical properties of the conductive resin film for current collectors were evaluated by the tensile modulus, tensile elongation at break, and maximum tensile strength, chemical resistance was evaluated by the change in mass before and after immersion in N-methyl-2-pyrrolidone and electrolyte, and conductivity was evaluated by the conductivity of the conductive film before and after immersion in electrolyte.
・集電体用導電性樹脂フィルム製造中に発生する目ヤニ
集電体用導電性樹脂フィルムの製造中に発生する目ヤニについては、集電体用導電性樹脂フィルムを100m製造後、Tダイスのリップ付近を目視により観察した。
- Die resin generated during production of conductive resin film for current collector Regarding die resin generated during production of conductive resin film for current collector, after producing 100 m of conductive resin film for current collector, the vicinity of the lip of the T-die was visually observed.
・集電体用導電性樹脂フィルムのフィルム厚
集電体用導電性樹脂フィルムのフィルム厚さについては、マイクロメータ〔ミツトヨ社製 製品名:クーラントプルーフマイクロメータ 符号MDC‐25PJ〕を使用して測定した。測定に際しては、集電体用導電性樹脂フィルムの幅方向〔押出方向の直角方向(以下、「TD」と略称する)〕の任意の10箇所を測定し、その平均値をフィルム厚とした。
The thickness of the conductive resin film for current collector was measured using a micrometer (Mitutoyo Corporation, product name: Coolant-proof micrometer, code MDC-25PJ). Measurements were taken at 10 random locations in the width direction (direction perpendicular to the extrusion direction (hereinafter abbreviated as "TD")) of the conductive resin film for current collector, and the average value was taken as the film thickness.
・集電体用導電性樹脂フィルムの比重
集電体用導電性樹脂フィルムの比重については、23℃の環境下、JIS K 7112 A法の規格に準拠して測定した。
Specific Gravity of Conductive Resin Film for Current Collector The specific gravity of the conductive resin film for current collector was measured in an environment of 23° C. in accordance with the standard of JIS K 7112 Method A.
・集電体用導電性樹脂フィルムの相対結晶化度
集電体用導電性樹脂フィルムの相対結晶化度については、集電体用導電性樹脂フィルムから測定試料約5mgを秤量し、示差走査熱量計〔エスアイアイ・ナノテクノロジーズ社製 製品名:EXSTAR7000シリーズ X-DSC7000〕を使用して昇温速度10℃/分、測定温度範囲20℃から380℃まで測定した。このときに得られる融解ピークの熱量(J/g)、再結晶化ピークの熱量(J/g)から以下の式を用いて算出した。
Relative Crystallinity of Conductive Resin Film for Current Collector The relative crystallinity of the conductive resin film for current collector was measured by weighing out about 5 mg of a measurement sample from the conductive resin film for current collector and using a differential scanning calorimeter (manufactured by SII Nanotechnologies Inc., product name: EXSTAR7000 series X-DSC7000) at a heating rate of 10°C/min over a measurement temperature range of 20°C to 380°C. The crystallinity was calculated using the following formula from the calorific value (J/g) of the melting peak and the calorific value (J/g) of the recrystallization peak obtained at this time.
相対結晶化度(%)={1-(ΔHc/ΔHm)}×100
ΔHc:集電体用導電性樹脂フィルムの再結晶化ピークの熱量(J/g)
ΔHm:集電体用導電性樹脂フィルムの融解ピークの熱量(J/g)
Relative crystallinity (%) = {1 - (ΔHc/ΔHm)} × 100
ΔHc: heat quantity (J/g) of the recrystallization peak of the conductive resin film for current collector
ΔHm: heat quantity (J/g) of the melting peak of the conductive resin film for current collector
・集電体用導電性樹脂フィルムの機械的特性
集電体用導電性樹脂フィルムの機械的特性については、23℃における引張弾性率、破断時伸び、及び引張最大強度で評価した。機械的特性は、押出方向(以下、「MD」と略称する)とTDについて測定した。測定は、JIS K 7127に準拠し、引張速度50mm/分、温度23℃±2℃、相対湿度50RH±5%RHの条件で実施した。
Mechanical Properties of Conductive Resin Film for Current Collector The mechanical properties of the conductive resin film for current collector were evaluated in terms of tensile modulus at 23°C, elongation at break, and maximum tensile strength. The mechanical properties were measured in the extrusion direction (hereinafter abbreviated as "MD") and TD. The measurements were performed in accordance with JIS K 7127 under conditions of a pulling rate of 50 mm/min, a temperature of 23°C ± 2°C, and a relative humidity of 50 RH ± 5% RH.
・集電体用導電性樹脂フィルムの耐薬品性
集電体用導電性樹脂フィルムの耐薬品性については、N-メチル-2-ピロリドン(以下、「NMP」と略する)と電解液に浸漬させ、質量変化により評価した。集電体用導電性樹脂フィルムの質量変化を評価する場合には、集電体用導電性樹脂フィルムをMD:5.5cm×TD:5.5cmの大きさに切り出して秤量〔W0〕し、この集電体用導電性樹脂フィルムとNMP5gあるいは電解液各5gとをPET/AL/PE構成平袋〔日本生産社製:商品名ラミジップ〕に入れ、ヒートシールにより封をした。電解液は、リチウム一次・二次・ポリマー電池&リチウムイオンキャパシタ用電解液〔キシダ化学社製:商品名 電解質LiPF6、モル濃度1mol/L 溶媒EC:DEC(3:7)V/V%〕を使用した。
Chemical Resistance of Conductive Resin Film for Current Collector The chemical resistance of the conductive resin film for current collector was evaluated by immersing it in N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter abbreviated as "NMP") and an electrolyte solution and measuring the mass change. To evaluate the mass change of the conductive resin film for current collector, the conductive resin film for current collector was cut into a size of MD: 5.5 cm x TD: 5.5 cm and weighed [W 0 ]. This conductive resin film for current collector and 5 g of NMP or 5 g of electrolyte solution were placed in a PET/AL/PE flat bag (manufactured by Nippon Seisaku Co., Ltd.: trade name Lamizip) and sealed by heat sealing. The electrolyte solution used was an electrolyte solution for lithium primary/secondary/polymer batteries and lithium ion capacitors (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.: trade name electrolyte LiPF 6 , molar concentration 1 mol/L, solvent EC:DEC (3:7) V/V %).
ヒートシールにより封をしたら、PET/AL/PE構成平袋を50℃に加熱した熱風オーブン中に15日間静置し、静置後にPET/AL/PE構成平袋から集電体用導電性樹脂フィルムを取り出してエタノールで洗浄し、この集電体用導電性樹脂フィルムを50℃に加熱した熱風オーブン中に24時間静置するとともに、静置後に乾燥剤〔オゾン化学社製:商品名OZO‐C〕を入れたガラス製のデシケータ内で23℃環境下、24時間静置し、その後、集電体用導電性樹脂フィルムを秤量〔W1〕し、以下の式から質量変化率を求めてA~F評価した。 After sealing by heat sealing, the PET/AL/PE flat bag was left standing in a hot air oven heated to 50°C for 15 days. After leaving it standing, the conductive resin film for a current collector was removed from the PET/AL/PE flat bag and washed with ethanol. This conductive resin film for a current collector was left standing in a hot air oven heated to 50°C for 24 hours, and after leaving it standing, it was left standing in a glass desiccator containing a desiccant (manufactured by Ozone Chemical Co., Ltd.: product name OZO-C) in an environment of 23°C for 24 hours. Thereafter, the conductive resin film for a current collector was weighed [W 1 ], and the mass change rate was calculated using the following formula and evaluated as A to F.
質量変化率(%)={(W1-W0)/W0}×100
W0:集電体用導電性樹脂フィルムの初期質量〔g〕
W1:集電体用導電性樹脂フィルムとNMPあるいは電解液浸漬後の質量〔g〕
A:質量変化率が0.0%以上0.1%以下の場合
B:質量変化率が0.1%を越えて1.0%以下の場合
C:質量変化率が1.0%を越えて2.0%以下の場合
D:質量変化率が2.0%を越えて5.0%以下の場合
E:質量変化率が5.0%を越えて10%以下の場合
Mass change rate (%)={(W 1 −W 0 )/W 0 }×100
W 0 : Initial mass of the conductive resin film for the current collector [g]
W 1 : Mass [g] of the conductive resin film for current collector and the conductive resin film after immersion in NMP or electrolyte
A: When the mass change rate is 0.0% or more and 0.1% or less B: When the mass change rate is more than 0.1% and 1.0% or less C: When the mass change rate is more than 1.0% and 2.0% or less D: When the mass change rate is more than 2.0% and 5.0% or less E: When the mass change rate is more than 5.0% and 10% or less
・集電体用導電性樹脂フィルムの導電性
集電体用導電性樹脂フィルムの導電性については、厚さ方向の抵抗値により評価することとした。この厚さ方向の抵抗値〔Rc〕については、図4や図5に示すように、集電体用導電性樹脂フィルムをMD:5.5cm×TD:5.5cmの大きさにカットして試験片とし、この集電体用導電性樹脂フィルムを5.0cm×5.0cmの大きさを有する上下一対カーボンペーパーに挟むとともに、この一対カーボンペーパーを上下一対の金メッキ電極に挟持させ、直流電流を通電し、上方から1MPaで加圧し、抵抗計で1分間後の抵抗値〔R0〕を測定した後、以下の式から算出した。
Conductivity of Conductive Resin Film for Current Collector The conductivity of the conductive resin film for current collector was evaluated by the resistance value in the thickness direction. The resistance value in the thickness direction [Rc] was calculated by cutting the conductive resin film for current collector to a size of 5.5 cm in MD × 5.5 cm in TD to prepare a test piece, sandwiching the conductive resin film for current collector between a pair of carbon papers each measuring 5.0 cm × 5.0 cm, and then sandwiching the pair of carbon papers between a pair of gold-plated electrodes. A direct current was passed through the test piece, and a pressure of 1 MPa was applied from above. The resistance value [ R0 ] after 1 minute was measured with a resistance meter, and then the resistance value was calculated using the following formula:
Rc=R1×S
R1=R0-(一対のカーボンペーパー2枚分の抵抗値)
S:カーボンペーパー
Rc = R1 x S
R 1 = R 0 - (resistance value of two sheets of a pair of carbon paper)
S: Carbon paper
カーボンペーパーは、SIGRACET Gas Diffusion Media type.GDL24B〔SGL.GROUP社製:商品名〕を使用した。また、抵抗計は、ミリオームハイテスタ3540〔日置電機社製:商品名〕を用いた。厚さ方向の抵抗値〔Rc〕については、導電性樹脂フィルムとリチウム一次・二次ポリマー電池&リチウムイオンキャパシタ用電解液〔キシダ化学社製、商品名:電解質 LiPF6、モル濃度 1mol/L、溶媒 EC:DEC(3:7)V/V%〕を用いた耐薬品性試験の前後で測定した。測定は、温度23℃±2℃、相対湿度50RH±5%RHの環境下で測定した。 The carbon paper used was a SIGRACET Gas Diffusion Media type GDL24B (manufactured by SGL. GROUP, product name). The resistance meter used was a Milliohm HiTester 3540 (manufactured by Hioki E.E. Corporation, product name). The through-thickness resistance (Rc) was measured before and after a chemical resistance test using a conductive resin film and an electrolyte for lithium primary and secondary polymer batteries and lithium ion capacitors (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., product name: electrolyte LiPF6, molar concentration 1 mol/L, solvent EC:DEC (3:7) V/V%). Measurements were taken in an environment with a temperature of 23°C ± 2°C and a relative humidity of 50 RH ± 5% RH.
〔実施例2〕
粉砕した実施例1の見掛けの溶融粘度が異なる第1、第2のPEEK樹脂の組成質量比率を表1に示すように変更し、実施例1と同様にPEEK樹脂組成物を調製した。PEEK樹脂組成物を調製したら、このPEEK樹脂組成物と炭素系導電材料である多層カーボンナノチューブとを表1に示す質量比率となるように計量し、その後、PEEK樹脂と多層カーボンナノチューブを混合機に投入して攪拌混合物を調製した。攪拌混合物を調製したら、実施例1と同様の方法によりペレット形の成形材料を調製した。
Example 2
The composition mass ratio of the pulverized first and second PEEK resins of Example 1, which had different apparent melt viscosities, was changed as shown in Table 1, and PEEK resin compositions were prepared in the same manner as in Example 1. After the PEEK resin composition was prepared, this PEEK resin composition and multi-walled carbon nanotubes, which are carbon-based conductive materials, were weighed out to achieve the mass ratio shown in Table 1, and then the PEEK resin and multi-walled carbon nanotubes were charged into a mixer to prepare a stirred mixture. After preparing the stirred mixture, a pellet-shaped molding material was prepared in the same manner as in Example 1.
溶融混練時の温度は、ダイスから押し出した直後の溶融状態の成形材料の温度を測定することとし、測定したところ375℃であった。多層カーボンナノチューブは、実施例1で使用したNC7000を使用した。成形材料を調製したら、この成形材料の見掛けの溶融粘度を実施例1と同様の方法により測定した。 The temperature during melt-kneading was measured by measuring the temperature of the molten molding material immediately after extrusion from the die, and was found to be 375°C. The multi-walled carbon nanotubes used were the NC7000 used in Example 1. Once the molding material was prepared, the apparent melt viscosity of this molding material was measured using the same method as in Example 1.
次いで、調製した成形材料を用い、実施例1と同様の方法で集電体用導電性樹脂フィルムを帯形に成形した。Tダイス入口の樹脂温度から溶融した成形材料の温度を測定したところ、398℃であった。集電体用導電性樹脂フィルムを成形したら、実施例1と同様の方法で集電体用導電性樹脂フィルムを製造し、この集電体用導電性樹脂フィルム製造中の目ヤニの発生、この集電体用導電性樹脂フィルムの厚さ、比重、相対結晶化度、機械的特性、耐薬品性、導電性をそれぞれ評価して表1にまとめた。 Next, the prepared molding material was used to mold a conductive resin film for a current collector into a strip shape in the same manner as in Example 1. The temperature of the molten molding material was measured from the resin temperature at the entrance of the T-die and was found to be 398°C. After molding, the conductive resin film for a current collector was manufactured in the same manner as in Example 1, and the generation of die buildup during the manufacturing of this conductive resin film for a current collector, as well as the thickness, specific gravity, relative crystallinity, mechanical properties, chemical resistance, and conductivity of this conductive resin film for a current collector were evaluated and the results are summarized in Table 1.
〔実施例3〕
基本的には実施例1と同様であるが、PEEK樹脂組成物として、実施例1で使用したPEEK樹脂である90Gを予め冷凍粉砕法で粉砕したVictrex Granules 151G〔ビクトレックス社;製品名 以下、「151G」略称する〕に変更した。151Gと実施例1で使用した381Gを表1に示す組成質量比率で計量し、攪拌混合機に投入し、攪拌混合することにより見掛けの溶融粘度が異なるPEEK樹脂組成物を調製した。151Gの見掛けの溶融粘度を実施例1と同様の方法により測定したところ、192Pa・sであった。
Example 3
The procedure was basically the same as in Example 1, except that the PEEK resin composition was changed to Victrex Granules 151G (product name of Victrex Corporation; hereinafter abbreviated as "151G"), which was prepared by pre-freezing and grinding the 90G PEEK resin used in Example 1. 151G and the 381G used in Example 1 were weighed out in the composition mass ratio shown in Table 1, charged into a stirring mixer, and stirred and mixed to prepare PEEK resin compositions with different apparent melt viscosities. The apparent melt viscosity of 151G was measured using the same method as in Example 1 and was found to be 192 Pa s.
PEEK樹脂組成物を調製したら、このPEEK樹脂組成物と炭素系導電材料である多層カーボンナノチューブとを表1に示す質量比率となるように計量し、その後、PEEK樹脂と多層カーボンナノチューブを混合機に投入して攪拌混合物を調製した。多層カーボンナノチューブは、実施例1で使用したNC7000を使用した。成形材料を調製したら、この成形材料の見掛けの溶融粘度を実施例1と同様の方法により測定した。 After preparing the PEEK resin composition, the PEEK resin composition and multi-walled carbon nanotubes, a carbon-based conductive material, were weighed out to obtain the mass ratio shown in Table 1. The PEEK resin and multi-walled carbon nanotubes were then placed in a mixer to prepare a stirred mixture. The multi-walled carbon nanotubes used were the NC7000 used in Example 1. After preparing the molding material, the apparent melt viscosity of the molding material was measured using the same method as in Example 1.
次いで、実施例1と同様の方法により成形材料を調製した。溶融混練時の温度は、ダイスから押し出した直後の溶融状態の成形材料の温度を測定することとし、測定したところ、375℃であった。 Next, a molding material was prepared using the same method as in Example 1. The temperature during melt-kneading was measured by measuring the temperature of the molten molding material immediately after extrusion from the die, and was found to be 375°C.
次いで、調製した成形材料を用い、実施例1と同様の方法で集電体用導電性樹脂フィルムを帯形に成形した。Tダイス入口の樹脂温度から溶融した成形材料の温度を測定したところ、398℃であった。集電体用導電性樹脂フィルムを成形したら、実施例1と同様の方法で集電体用導電性樹脂フィルムを製造し、集電体用導電性樹脂フィルム製造中の目ヤニの発生、この集電体用導電性樹脂フィルムの厚さ、比重、相対結晶化度、機械的特性、耐薬品性、導電性をそれぞれ評価して表1にまとめた。 Next, the prepared molding material was used to mold a conductive resin film for a current collector into a strip shape in the same manner as in Example 1. The temperature of the molten molding material was measured from the resin temperature at the entrance of the T-die and was found to be 398°C. After molding, the conductive resin film for a current collector was manufactured in the same manner as in Example 1, and the generation of die buildup during the manufacturing of the conductive resin film for a current collector, as well as the thickness, specific gravity, relative crystallinity, mechanical properties, chemical resistance, and conductivity of the conductive resin film for a current collector were evaluated and the results are summarized in Table 1.
〔実施例4〕
基本的には実施例1と同様であるが、実施例3で使用したPEEK樹脂である151Gと実施例1で使用した381Gを表1に示す組成質量比率で計量し、攪拌混合機に投入し、攪拌混合することにより見掛けの溶融粘度が異なるPEEK樹脂組成物を調製した。
Example 4
The process was basically the same as in Example 1, but PEEK resin compositions with different apparent melt viscosities were prepared by weighing out 151G, which was the PEEK resin used in Example 3, and 381G, which was used in Example 1, in the composition mass ratios shown in Table 1, charging them into a stirring mixer, and stirring and mixing them.
PEEK樹脂組成物を調製したら、このPEEK樹脂組成物と炭素系導電材料である多層カーボンナノチューブとを表1に示す質量比率となるように計量し、その後、PEEK樹脂と多層カーボンナノチューブを混合機に投入して攪拌混合物を調製した。実施例1で使用した多層カーボンナノチューブは、実施例1のNC7000からFloTube 9000〔CNano Technology社製;製品名、以下「9000」と略称する〕変更した。PEEK樹脂組成物と多層カーボンナノチューブは、表1に示す組成質量比率となるように計量し、攪拌混合物を調製した。 After preparing the PEEK resin composition, the PEEK resin composition and multi-walled carbon nanotubes, a carbon-based conductive material, were weighed out to achieve the mass ratio shown in Table 1. The PEEK resin and multi-walled carbon nanotubes were then placed in a mixer to prepare a stirred mixture. The multi-walled carbon nanotubes used in Example 1 were changed from NC7000 to FloTube 9000 (manufactured by CNano Technology, Inc.; product name, hereinafter abbreviated as "9000"). The PEEK resin composition and multi-walled carbon nanotubes were weighed out to achieve the composition mass ratio shown in Table 1, and a stirred mixture was prepared.
次いで、実施例1と同様の方法で成形材料を調製した。溶融混練時の温度は、ダイスから押し出した直後の溶融状態の成形材料の温度を測定することとし、測定したところ、380℃であった。成形材料を調製したら、この成形材料の見掛けの溶融粘度を実施例1と同様の方法により測定した。 Next, a molding material was prepared in the same manner as in Example 1. The temperature during melt-kneading was measured by measuring the temperature of the molten molding material immediately after extrusion from the die, and was found to be 380°C. Once the molding material was prepared, the apparent melt viscosity of this molding material was measured in the same manner as in Example 1.
次いで、調製した成形材料を用い、実施例1と同様の方法で集電体用導電性樹脂フィルムを帯形に成形した。Tダイス入口の樹脂温度から溶融した成形材料の温度を測定したところ、400℃であった。集電体用導電性樹脂フィルムを成形したら、実施例1と同様の方法で集電体用導電性樹脂フィルムを製造し、集電体用導電性樹脂フィルム製造中の目ヤニの発生、この集電体用導電性樹脂フィルムの厚さ、比重、相対結晶化度、機械的特性、耐薬品性、導電性をそれぞれ評価して表1にまとめた。 Next, the prepared molding material was used to mold a conductive resin film for a current collector into a strip shape in the same manner as in Example 1. The temperature of the molten molding material was measured from the resin temperature at the entrance of the T-die and was found to be 400°C. After molding, the conductive resin film for a current collector was manufactured in the same manner as in Example 1, and the generation of die buildup during the manufacturing of the conductive resin film for a current collector, as well as the thickness, specific gravity, relative crystallinity, mechanical properties, chemical resistance, and conductivity of the conductive resin film for a current collector were evaluated and the results are summarized in Table 1.
〔実施例5〕
基本的には実施例1と同様であるが、実施例1で使用したPEEK樹脂である381Gを予め冷凍粉砕したVictrex Granules 450G〔ビクトレックス社;製品名 以下、「450」と略す〕に変更し、実施例1で使用した90Gと表2に示す組成質量比率となるように計量し、攪拌混合機に投入して攪拌混合することにより見掛けの溶融粘度が異なるPEEK樹脂組成物を調製した。450Gの見掛けの溶融粘度は、実施例1と同様の方法で測定した結果、1067Pa・sであった。
Example 5
The process was basically the same as in Example 1, except that the PEEK resin 381G used in Example 1 was replaced with pre-frozen and crushed Victrex Granules 450G (product name by Victrex, hereinafter abbreviated as "450"), which was weighed out to achieve the composition mass ratio shown in Table 2 with the 90G used in Example 1, and then charged into a stirring mixer and stirred and mixed to prepare PEEK resin compositions with different apparent melt viscosities. The apparent melt viscosity of 450G was measured in the same manner as in Example 1 and was found to be 1067 Pa s.
PEEK樹脂組成物を調製したら、このPEEK樹脂組成物と炭素系導電材料である多層カーボンナノチューブとを表2に示す質量比率となるように計量し、その後、PEEK樹脂と多層カーボンナノチューブを混合機に投入して攪拌混合物を調製した。多層カーボンナノチューブは、実施例1で使用したNC7000を使用した。 Once the PEEK resin composition was prepared, the PEEK resin composition and multi-walled carbon nanotubes, a carbon-based conductive material, were weighed out to the mass ratio shown in Table 2. The PEEK resin and multi-walled carbon nanotubes were then placed in a mixer to prepare a stirred mixture. The multi-walled carbon nanotubes used were the NC7000 used in Example 1.
次いで、実施例1と同様の方法で成形材料を調製した。溶融混練時の温度は、ダイスから押し出した直後の溶融状態の成形材料の温度を測定することとし、測定したところ、375℃であった。成形材料を調製したら、この成形材料の見掛けの溶融粘度を実施例1と同様の方法により測定した。 Next, a molding material was prepared in the same manner as in Example 1. The temperature during melt-kneading was measured by measuring the temperature of the molten molding material immediately after extrusion from the die, and was found to be 375°C. Once the molding material was prepared, the apparent melt viscosity of this molding material was measured in the same manner as in Example 1.
次いで、調製した成形材料を用い、実施例1と同様の方法で集電体用導電性樹脂フィルムを帯形に成形した。Tダイス入口の樹脂温度から溶融した成形材料の温度を測定したところ、395℃であった。集電体用導電性樹脂フィルムを成形したら、実施例1と同様の方法で集電体用導電性樹脂フィルムを製造し、集電体用導電性樹脂フィルム製造中の目ヤニの発生、集電体用導電性樹脂フィルムの厚さ、比重、相対結晶化度、機械的特性、耐薬品性、導電性をそれぞれ評価して表2に記載した。 Next, the prepared molding material was used to mold a conductive resin film for a current collector into a strip shape in the same manner as in Example 1. The temperature of the molten molding material was measured from the resin temperature at the entrance of the T-die and was found to be 395°C. After molding, the conductive resin film for a current collector was manufactured in the same manner as in Example 1, and the generation of die buildup during the manufacturing of the conductive resin film for a current collector, as well as the thickness, specific gravity, relative crystallinity, mechanical properties, chemical resistance, and conductivity of the conductive resin film for a current collector were evaluated and are listed in Table 2.
〔実施例6〕
基本的には実施例1と同様であるが、実施例1で使用した90Gと実施例5で使用した450Gとを表2に示す組成質量比率となるように計量し、攪拌混合機に投入して攪拌混合することにより見掛けの溶融粘度が異なるPEEK樹脂組成物を調製した。PEEK樹脂組成物を調製したら、このPEEK樹脂組成物と炭素系導電材料である多層カーボンナノチューブとを表2に示す質量比率となるように計量し、その後、PEEK樹脂と多層カーボンナノチューブを混合機に投入して攪拌混合物を調製した。多層カーボンナノチューブは、実施例1で使用したNC7000を使用した。
Example 6
The process was basically the same as in Example 1, but the 90G used in Example 1 and the 450G used in Example 5 were weighed out to achieve the composition mass ratio shown in Table 2, and then charged into a stirring mixer and stirred and mixed to prepare PEEK resin compositions with different apparent melt viscosities. After preparing the PEEK resin composition, this PEEK resin composition and multi-walled carbon nanotubes, which are a carbon-based conductive material, were weighed out to achieve the mass ratio shown in Table 2, and then the PEEK resin and multi-walled carbon nanotubes were charged into the mixer to prepare a stirred mixture. The multi-walled carbon nanotubes used were NC7000, the same as in Example 1.
次いで、実施例1と同様の方法で成形材料を調製した。溶融混練時の温度は、ダイスから押し出した直後の溶融状態の成形材料の温度を測定することとし、測定したところ、375℃であった。成形材料を調製したら、この成形材料の見掛けの溶融粘度を実施例1と同様の方法により測定した。 Next, a molding material was prepared in the same manner as in Example 1. The temperature during melt-kneading was measured by measuring the temperature of the molten molding material immediately after extrusion from the die, and was found to be 375°C. Once the molding material was prepared, the apparent melt viscosity of this molding material was measured in the same manner as in Example 1.
次いで、調製した成形材料を用い、実施例1と同様の方法で集電体用導電性樹脂フィルムを帯形に成形した。Tダイス入口の樹脂温度から溶融した成形材料の温度を測定したところ、395℃であった。集電体用導電性樹脂フィルムを成形したら、実施例1と同様の方法で集電体用導電性樹脂フィルムを製造し、集電体用導電性樹脂フィルム製造中の目ヤニの発生、集電体用導電性樹脂フィルムの厚さ、比重、相対結晶化度、機械的特性、耐薬品性、導電性をそれぞれ評価して表2に記載した。 Next, the prepared molding material was used to mold a conductive resin film for a current collector into a strip shape in the same manner as in Example 1. The temperature of the molten molding material was measured from the resin temperature at the entrance of the T-die and was found to be 395°C. After molding, the conductive resin film for a current collector was manufactured in the same manner as in Example 1, and the generation of die buildup during the manufacturing of the conductive resin film for a current collector, as well as the thickness, specific gravity, relative crystallinity, mechanical properties, chemical resistance, and conductivity of the conductive resin film for a current collector were evaluated and are listed in Table 2.
〔実施例7〕
基本的には実施例1と同様であるが、実施例3で使用した151Gと実施例5で使用した450Gとを表2に示す組成質量比率となるように計量し、攪拌混合機に投入して攪拌混合することにより見掛けの溶融粘度が異なるPEEK樹脂組成物を調製した。PEEK樹脂組成物を調製したら、このPEEK樹脂組成物と炭素系導電材料である多層カーボンナノチューブとを表2に示す質量比率となるように計量し、その後、PEEK樹脂と多層カーボンナノチューブを混合機に投入して攪拌混合物を調製した。多層カーボンナノチューブは、実施例4で使用した9000を使用した。
Example 7
The process was basically the same as in Example 1, but the 151G used in Example 3 and the 450G used in Example 5 were weighed out to achieve the composition mass ratio shown in Table 2, and then charged into a stirring mixer and stirred and mixed to prepare PEEK resin compositions with different apparent melt viscosities. After preparing the PEEK resin composition, this PEEK resin composition and multi-walled carbon nanotubes, which are a carbon-based conductive material, were weighed out to achieve the mass ratio shown in Table 2, and then the PEEK resin and multi-walled carbon nanotubes were charged into the mixer to prepare a stirred mixture. The 9000 multi-walled carbon nanotubes used in Example 4 were used.
次いで、実施例1と同様の方法で成形材料を調製した。溶融混練時の温度は、ダイスから押し出した直後の溶融状態の成形材料の温度を測定することとし、測定したところ、376℃であった。成形材料を調製したら、この成形材料の見掛けの溶融粘度を実施例1と同様の方法により測定した。 The molding material was then prepared in the same manner as in Example 1. The temperature during melt-kneading was measured by measuring the temperature of the molten molding material immediately after extrusion from the die, and was found to be 376°C. Once the molding material was prepared, the apparent melt viscosity of this molding material was measured in the same manner as in Example 1.
次いで、調製した成形材料を用い、実施例1と同様の方法で集電体用導電性樹脂フィルムを帯形に成形した。Tダイス入口の樹脂温度から溶融した成形材料の温度を測定したところ、398℃であった。集電体用導電性樹脂フィルムを成形したら、実施例1と同様の方法で集電体用導電性樹脂フィルムを製造し、集電体用導電性樹脂フィルム製造中の目ヤニの発生、集電体用導電性樹脂フィルムの厚さ、比重、相対結晶化度、機械的特性、耐薬品性、導電性をそれぞれ評価して表2に記載した。 Next, the prepared molding material was used to mold a conductive resin film for a current collector into a strip shape in the same manner as in Example 1. The temperature of the molten molding material was measured from the resin temperature at the entrance of the T-die and was found to be 398°C. After molding, the conductive resin film for a current collector was manufactured in the same manner as in Example 1, and the generation of die buildup during the manufacturing of the conductive resin film for a current collector, as well as the thickness, specific gravity, relative crystallinity, mechanical properties, chemical resistance, and conductivity of the conductive resin film for a current collector were evaluated and are listed in Table 2.
〔実施例8〕
基本的には実施例1と同様であるが、実施例3で使用した151Gと実施例5で使用した450Gとを表2に示す組成質量比率となるように計量し、攪拌混合機に投入し、攪拌混合することにより見掛けの溶融粘度が異なるPEEK樹脂組成物を調製した。PEEK樹脂組成物を調製したら、このPEEK樹脂組成物と炭素系導電材料である多層カーボンナノチューブとを表2に示す質量比率となるように計量し、その後、PEEK樹脂と多層カーボンナノチューブを混合機に投入して攪拌混合物を調製した。多層カーボンナノチューブは、実施例4で使用した9000を使用した。成形材料を調製したら、この成形材料の見掛けの溶融粘度を実施例1と同様の方法により測定した。
Example 8
The process was basically the same as in Example 1, except that the 151G used in Example 3 and the 450G used in Example 5 were weighed out to achieve the composition mass ratio shown in Table 2, charged into a stirring mixer, and stirred and mixed to prepare PEEK resin compositions with different apparent melt viscosities. After preparing the PEEK resin composition, this PEEK resin composition and multi-walled carbon nanotubes, a carbon-based conductive material, were weighed out to achieve the mass ratio shown in Table 2, and then the PEEK resin and multi-walled carbon nanotubes were charged into a mixer to prepare a stirred mixture. The 9000 multi-walled carbon nanotubes used in Example 4 were used. After preparing the molding material, the apparent melt viscosity of this molding material was measured using the same method as in Example 1.
次いで、実施例1と同様の方法で成形材料を調製した。溶融混練時の温度は、ダイスから押し出した直後の溶融状態の成形材料の温度を測定することとし、測定したところ、380℃であった。 Next, a molding material was prepared in the same manner as in Example 1. The temperature during melt-kneading was measured by measuring the temperature of the molten molding material immediately after extrusion from the die, and was found to be 380°C.
次いで、調製した成形材料を用い、実施例1と同様の方法で集電体用導電性樹脂フィルムを帯形に成形した。Tダイス入口の樹脂温度から溶融した成形材料の温度を測定したところ、395℃であった。集電体用導電性樹脂フィルムを成形したら、実施例1と同様の方法で集電体用導電性樹脂フィルムを製造し、集電体用導電性樹脂フィルム製造中の目ヤニの発生、集電体用導電性樹脂フィルムの厚さ、比重、相対結晶化度、機械的特性、耐薬品性、導電性をそれぞれ評価して表2に記載した。 Next, the prepared molding material was used to mold a conductive resin film for a current collector into a strip shape in the same manner as in Example 1. The temperature of the molten molding material was measured from the resin temperature at the entrance of the T-die and was found to be 395°C. After molding, the conductive resin film for a current collector was manufactured in the same manner as in Example 1, and the generation of die buildup during the manufacturing of the conductive resin film for a current collector, as well as the thickness, specific gravity, relative crystallinity, mechanical properties, chemical resistance, and conductivity of the conductive resin film for a current collector were evaluated and are listed in Table 2.
〔比較例1〕
基本的には実施例1と同様であるが、実施例1で使用した見掛けの溶融粘度が異なる第1、第2のPEEK樹脂を表3に示す本発明の範囲外の組成質量比率で計量し、攪拌混合機に投入して攪拌混合することにより見掛けの溶融粘度が異なる複数のPEEK樹脂組成物を調製した。
Comparative Example 1
The process was basically the same as in Example 1, but the first and second PEEK resins used in Example 1, which had different apparent melt viscosities, were weighed out at composition mass ratios outside the range of the present invention shown in Table 3, and then charged into a stirring mixer and stirred and mixed to prepare a plurality of PEEK resin compositions having different apparent melt viscosities.
次いで、PEEK樹脂組成物を実施例1と同様の方法により成形材料に調製した。すなわち、PEEK樹脂組成物と多層カーボンナノチューブとを表3に示す組成質量比率で計量し、攪拌混合機に投入して攪拌混合物を調製し、この攪拌混合物を実施例1と同様にペレット形の成形材料に調製した。溶融混練時の温度は、ダイスから押し出した直後の溶融状態の成形材料の温度を測定することとし、測定したところ、376℃であった。成形材料を調製したら、この成形材料の見掛けの溶融粘度を実施例1と同様の方法により測定した。 Next, the PEEK resin composition was prepared into a molding material using the same method as in Example 1. That is, the PEEK resin composition and multi-walled carbon nanotubes were weighed out in the composition mass ratio shown in Table 3 and charged into a stirring mixer to prepare a stirred mixture. This stirred mixture was then prepared into a pellet-shaped molding material in the same manner as in Example 1. The temperature during melt-kneading was measured by measuring the temperature of the molten molding material immediately after extrusion from the die, and was found to be 376°C. Once the molding material was prepared, the apparent melt viscosity of this molding material was measured using the same method as in Example 1.
次いで、調製した成形材料を用い、実施例1と同様の方法で相対結晶化度が100%の集電体用導電性樹脂フィルムを帯形に成形した。Tダイス入口の樹脂温度から溶融した成形材料の温度を測定したところ、398℃であった。集電体用導電性樹脂フィルムを成形したら、実施例1と同様の方法で集電体用導電性樹脂フィルムを製造し、集電体用導電性樹脂フィルム製造中の目ヤニの発生、この集電体用導電性樹脂フィルムの厚さ、比重、相対結晶化度、機械的特性、耐薬品性、導電性をそれぞれ評価して表3にまとめた。 Next, using the prepared molding material, a conductive resin film for a current collector with a relative crystallinity of 100% was molded into a strip shape using the same method as in Example 1. The temperature of the molten molding material was measured from the resin temperature at the entrance of the T-die and was found to be 398°C. After molding, the conductive resin film for a current collector was manufactured using the same method as in Example 1, and the generation of die buildup during the manufacturing of the conductive resin film for a current collector, as well as the thickness, specific gravity, relative crystallinity, mechanical properties, chemical resistance, and conductivity of this conductive resin film for a current collector were evaluated and the results are summarized in Table 3.
〔比較例2〕
先ず、実施例3で使用したPEEK樹脂と実施例1で使用したPEEK樹脂とを表3に示す本発明の範囲外の組成質量比率で計量し、攪拌混合機に投入して攪拌混合することにより見掛けの溶融粘度が異なる複数のPEEK樹脂組成物を調製するとともに、このPEEK樹脂組成物と多層カーボンナノチューブとを表3に示す組成質量比率で計量し、攪拌混合機に投入して攪拌混合物を調製し、この攪拌混合物を実施例1と同様の方法によりペレット形の成形材料に調製した。
Comparative Example 2
First, the PEEK resin used in Example 3 and the PEEK resin used in Example 1 were weighed out in a composition mass ratio outside the range of the present invention shown in Table 3, and then charged into a stirring mixer and stirred and mixed to prepare a plurality of PEEK resin compositions with different apparent melt viscosities. At the same time, this PEEK resin composition and multi-walled carbon nanotubes were weighed out in the composition mass ratio shown in Table 3 and charged into a stirring mixer to prepare a stirred mixture, and this stirred mixture was prepared into a pellet-shaped molding material by the same method as in Example 1.
溶融混練時の温度は、ダイスから押し出した直後の溶融状態の成形材料の温度を測定することとし、測定したところ、375℃であった。成形材料を調製したら、この成形材料の見掛けの溶融粘度を実施例1と同様の方法により測定した。 The temperature during melt-kneading was measured by measuring the temperature of the molten molding material immediately after extrusion from the die, and was found to be 375°C. Once the molding material was prepared, the apparent melt viscosity of this molding material was measured using the same method as in Example 1.
次いで、調製した成形材料を用い、実施例1と同様の方法で集電体用導電性樹脂フィルムを帯形に成形した。Tダイス入口の樹脂温度から溶融した成形材料の温度を測定したところ、397℃であった。集電体用導電性樹脂フィルムを成形したら、実施例1と同様の方法で集電体用導電性樹脂フィルムを製造し、集電体用導電性樹脂フィルム製造中の目ヤニの発生、集電体用導電性樹脂フィルムの厚さ、比重、相対結晶化度、機械的特性、耐薬品性、導電性をそれぞれ評価して表3にまとめた。 Next, the prepared molding material was used to mold a conductive resin film for a current collector into a strip shape in the same manner as in Example 1. The temperature of the molten molding material was measured from the resin temperature at the entrance of the T-die and was found to be 397°C. After molding, the conductive resin film for a current collector was manufactured in the same manner as in Example 1, and the generation of die buildup during the manufacturing of the conductive resin film for a current collector, as well as the thickness, specific gravity, relative crystallinity, mechanical properties, chemical resistance, and conductivity of the conductive resin film for a current collector were evaluated and the results are summarized in Table 3.
〔比較例3〕
実施例5で使用したPEEK樹脂組成物と実施例1で使用した多層カーボンナノチューブとを表3に示す本発明の範囲外の組成物質量比率で計量し、攪拌混合機に投入して攪拌混合物を調製し、この攪拌混合物を実施例1と同様の方法によりペレット形の成形材料に調製した。溶融混練時の温度は、ダイスから押し出した直後の溶融状態の成形材料の温度を測定することとし、測定したところ、375℃であった。成形材料を調製したら、この成形材料の見掛けの溶融粘度を実施例1と同様の方法により測定した。
Comparative Example 3
The PEEK resin composition used in Example 5 and the multi-walled carbon nanotubes used in Example 1 were weighed out in a composition mass ratio outside the range of the present invention shown in Table 3 and charged into a stirring mixer to prepare a stirred mixture, and this stirred mixture was prepared into a pellet-shaped molding material by the same method as in Example 1. The temperature during melt kneading was measured by measuring the temperature of the molten molding material immediately after extrusion from the die, and was measured to be 375°C. After the molding material was prepared, the apparent melt viscosity of this molding material was measured by the same method as in Example 1.
次いで、調製した成形材料を用い、実施例1と同様の方法で集電体用導電性樹脂フィルムを帯形に成形した。Tダイス入口の樹脂温度から溶融した成形材料の温度を測定したところ、396℃であった。集電体用導電性樹脂フィルムを成形したら、実施例1と同様の方法で集電体用導電性樹脂フィルムを製造し、集電体用導電性樹脂フィルム製造中の目ヤニの発生、集電体用導電性樹脂フィルムの厚さ、比重、相対結晶化度、機械的特性、耐薬品性、導電性をそれぞれ評価して表3にまとめた。 Next, the prepared molding material was used to mold a conductive resin film for a current collector into a strip shape in the same manner as in Example 1. The temperature of the molten molding material was measured from the resin temperature at the entrance of the T-die and was found to be 396°C. After molding, the conductive resin film for a current collector was manufactured in the same manner as in Example 1, and the generation of die buildup during the manufacturing of the conductive resin film for a current collector, as well as the thickness, specific gravity, relative crystallinity, mechanical properties, chemical resistance, and conductivity of the conductive resin film for a current collector were evaluated and the results are summarized in Table 3.
〔比較例4〕
実施例7で使用したPEEK樹脂組成物と実施例4で使用した多層カーボンナノチューブとを表3に示す本発明の範囲外の組成質量比率で計量し、攪拌混合機に投入して攪拌混合物を調製し、この攪拌混合物を実施例1と同様の方法によりペレット形の成形材料に調製した。溶融混練時の温度は、ダイスから押し出した直後の溶融状態の成形材料の温度を測定することとし、測定したところ、381℃であった。成形材料を調製したら、この成形材料の見掛けの溶融粘度を実施例1と同様の方法により測定した。
Comparative Example 4
The PEEK resin composition used in Example 7 and the multi-walled carbon nanotubes used in Example 4 were weighed out in a composition mass ratio outside the range of the present invention shown in Table 3 and charged into a stirring mixer to prepare a stirred mixture, and this stirred mixture was prepared into a pellet-shaped molding material by the same method as in Example 1. The temperature during melt kneading was measured by measuring the temperature of the molten molding material immediately after extrusion from the die, and was measured to be 381°C. After the molding material was prepared, the apparent melt viscosity of this molding material was measured by the same method as in Example 1.
次いで、調製した成形材料を用い、実施例1と同様の方法で集電体用導電性樹脂フィルムを帯形に成形した。Tダイス入口の樹脂温度から溶融した成形材料の温度を測定したところ、396℃であった。集電体用導電性樹脂フィルムを成形したら、実施例1と同様の方法で集電体用導電性樹脂フィルムを製造し、集電体用導電性樹脂フィルム製造中の目ヤニの発生、集電体用導電性樹脂フィルムの厚さ、比重、相対結晶化度、機械的特性、耐薬品性、導電性をそれぞれ評価して表3にまとめた。 Next, the prepared molding material was used to mold a conductive resin film for a current collector into a strip shape in the same manner as in Example 1. The temperature of the molten molding material was measured from the resin temperature at the entrance of the T-die and was found to be 396°C. After molding, the conductive resin film for a current collector was manufactured in the same manner as in Example 1, and the generation of die buildup during the manufacturing of the conductive resin film for a current collector, as well as the thickness, specific gravity, relative crystallinity, mechanical properties, chemical resistance, and conductivity of the conductive resin film for a current collector were evaluated and the results are summarized in Table 3.
〔比較例5〕
実施例1で使用したポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物と多層カーボンナノチューブとからなる成形材料を使用して相対結晶化度が35%の集電体用導電性樹脂フィルムを成形した。集電体用導電性樹脂フィルムの成形は、実施例1と同様の方法により実施した。但し、圧着ロールと冷却ロールの温度は、実施例1では圧着ロール220℃、冷却ロール210℃としたが、この比較例5では圧着ロール100℃、冷却ロール100℃に変更して集電体用導電性樹脂フィルムを帯形に成形した。Tダイス入口の樹脂温度から溶融した成形材料の温度を測定したところ、398℃であった。
Comparative Example 5
A conductive resin film for a current collector having a relative crystallinity of 35% was molded using a molding material comprising the polyether ether ketone resin composition and multi-walled carbon nanotubes used in Example 1. The molding of the conductive resin film for a current collector was carried out in the same manner as in Example 1. However, the temperatures of the pressure roll and the chill roll were changed from 220°C for the pressure roll and 210°C for the chill roll in Example 1 to 100°C for the pressure roll and 100°C for the chill roll in Comparative Example 5, and the conductive resin film for a current collector was molded into a strip shape. The temperature of the molten molding material was measured from the resin temperature at the entrance of the T-die and was found to be 398°C.
集電体用導電性樹脂フィルムを成形したら、この集電体用導電性樹脂フィルム製造中の目ヤニの発生、集電体用導電性樹脂フィルムの厚さ、比重、相対結晶化度、機械的特性、耐薬品性、導電性をそれぞれ評価して表3に記載した。 Once the conductive resin film for the current collector was formed, the generation of die deposits during the production of the conductive resin film for the current collector, as well as the thickness, specific gravity, relative crystallinity, mechanical properties, chemical resistance, and conductivity of the conductive resin film for the current collector were evaluated and the results are listed in Table 3.
〔評 価〕
実施例1~7の場合、集電体用導電性樹脂フィルムの機械的特性、耐薬品性、導電性に関し、良好な結果を得ることができた。実施例8の場合、集電体用導電性樹脂フィルムの耐薬品性がやや低下したが、実用上充分な結果を得ることができた。
〔evaluation〕
In Examples 1 to 7, good results were obtained in terms of the mechanical properties, chemical resistance, and conductivity of the conductive resin film for current collector. In Example 8, the chemical resistance of the conductive resin film for current collector was slightly reduced, but practically sufficient results were obtained.
これに対し、比較例1の場合、第1のPEEK樹脂の組成質量比率が本発明の範囲外なので、集電体用導電性樹脂フィルムの導電性がきわめて悪化した。また、比較例2の場合、第2のPEEK樹脂の組成質量比率が本発明の範囲外なので、集電体用導電性樹脂フィルムの引張破断時伸びがきわめて悪化した。比較例3の場合、炭素系導電材料の添加量が本発明の範囲外なので、集電体用導電性樹脂フィルムの導電性がきわめて悪化した。また、比較例4の場合、炭素系導電材料の添加量が本発明の範囲外なので、集電体用導電性樹脂フィルムの引張破断時伸びの他、耐薬品性が悪化した。さらに、比較例5の場合、相対結晶化度が本発明の範囲外なので、集電体用導電性樹脂フィルムの耐薬品性が大幅に悪化し、実用上の疑義が生じた。 In contrast, in Comparative Example 1, the composition mass ratio of the first PEEK resin was outside the range of the present invention, resulting in a significant deterioration in the conductivity of the conductive resin film for the current collector. Furthermore, in Comparative Example 2, the composition mass ratio of the second PEEK resin was outside the range of the present invention, resulting in a significant deterioration in the tensile elongation at break of the conductive resin film for the current collector. In Comparative Example 3, the amount of carbon-based conductive material added was outside the range of the present invention, resulting in a significant deterioration in the conductivity of the conductive resin film for the current collector. Furthermore, in Comparative Example 4, the amount of carbon-based conductive material added was outside the range of the present invention, resulting in a deterioration in the chemical resistance as well as the tensile elongation at break of the conductive resin film for the current collector. Furthermore, in Comparative Example 5, the relative crystallinity was outside the range of the present invention, resulting in a significant deterioration in the chemical resistance of the conductive resin film for the current collector, raising doubts about its practical utility.
本発明に係る二次電池の集電体用導電性樹脂フィルム及びその製造方法は、ニッケル‐カドミウム蓄電池、ニッケル‐水素蓄電池、ニッケル‐亜鉛蓄電池、リチウムイオン二次電池、及び全固体電池等からなる二次電池の製造分野で使用される。 The conductive resin film for a current collector of a secondary battery and its manufacturing method according to the present invention are used in the manufacturing of secondary batteries, including nickel-cadmium batteries, nickel-metal hydride batteries, nickel-zinc batteries, lithium-ion secondary batteries, and all-solid-state batteries.
1 成形材料
2 ポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物
3 第1のポリエーテルエーテルケトン樹脂
4 第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂
5 炭素系導電材料
6 集電体用導電性樹脂フィルム
10 溶融混練機
20 溶融混練機
30 溶融押出成形機
33 ダイス
36 圧着ロール
37 冷却ロール
38 巻取管
39 巻取機
REFERENCE SIGNS LIST 1 Molding material 2 Polyether ether ketone resin composition 3 First polyether ether ketone resin 4 Second polyether ether ketone resin 5 Carbon-based conductive material 6 Conductive resin film for current collector 10 Melt kneader 20 Melt kneader 30 Melt extrusion molding machine 33 Die 36 Pressure roll 37 Cooling roll 38 Winding tube 39 Winding machine
Claims (5)
第1のポリエーテルエーテルケトン樹脂は、温度375℃、荷重50kgfの条件下で見掛けの溶融粘度が50Pa・s以上500Pa・s以下であり、
第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂は、温度375℃、荷重50kgfの条件下で見掛けの溶融粘度が500Pa・sを越え2500Pa・s以下である請求項1又は2記載の二次電池の集電体用導電性樹脂フィルム。 the plurality of polyether ether ketone resins include first and second polyether ether ketone resins, and the composition mass ratios of the first and second polyether ether ketone resins are 5% by mass or more and 60% by mass or less for the first polyether ether ketone resin and 40% by mass or more and 95% by mass or less for the second polyether ether ketone resin;
the first polyether ether ketone resin has an apparent melt viscosity of 50 Pa s or more and 500 Pa s or less under conditions of a temperature of 375°C and a load of 50 kgf;
3. The conductive resin film for a current collector of a secondary battery according to claim 1, wherein the second polyether ether ketone resin has an apparent melt viscosity of more than 500 Pa·s and not more than 2500 Pa·s under conditions of a temperature of 375°C and a load of 50 kgf.
第2のポリエーテルエーテルケトン樹脂の見掛けの溶融粘度/第1のポリエーテルエーテルケトン樹脂の見掛けの溶融粘度=3/1以上15/1以下である請求項3記載の二次電池の集電体用導電性樹脂フィルム。 The apparent melt viscosity ratio of the first and second polyether ether ketone resins under the conditions of a temperature of 375°C and a load of 50 kgf is:
4. The conductive resin film for a current collector of a secondary battery according to claim 3, wherein the apparent melt viscosity of the second polyether ether ketone resin/the apparent melt viscosity of the first polyether ether ketone resin is equal to or greater than 3/1 and equal to or less than 15/1.
少なくとも互いに見掛けの溶融粘度が異なる複数のポリエーテルエーテルケトン樹脂含有のポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物100質量部と、炭素系導電材料5質量部以上30質量部以下とからなる成形材料を溶融混練し、
成形材料をダイスにより集電体用導電性樹脂フィルムに押出成形して温度が共にポリエーテルエーテルケトン樹脂のガラス転移点温度以上ポリエーテルエーテルケトン樹脂の融点未満の圧着ロールと冷却ロールの間に挟んで冷却することにより、集電体用導電性樹脂フィルムの相対結晶化度を80%以上とすることを特徴とする二次電池の集電体用導電性樹脂フィルムの製造方法。 A method for producing the conductive resin film for a current collector of a secondary battery according to claim 1 or 2, comprising:
A molding material comprising 100 parts by mass of a polyether ether ketone resin composition containing at least a plurality of polyether ether ketone resins having different apparent melt viscosities from each other and 5 parts by mass or more and 30 parts by mass or less of a carbon-based conductive material is melt-kneaded;
A method for producing a conductive resin film for a current collector of a secondary battery, comprising extruding a molding material through a die into a conductive resin film for a current collector, and then cooling the film by sandwiching the film between a pressure roll and a cooling roll, both of which have temperatures equal to or higher than the glass transition temperature of the polyether ether ketone resin but lower than the melting point of the polyether ether ketone resin, to thereby produce a conductive resin film for a current collector having a relative crystallinity of 80% or higher.
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