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公開番号2025118485
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-13
出願番号2024135378
出願日2024-08-14
発明の名称絶縁層形成用液体組成物、収容容器、電極、電極の製造装置、電極の製造方法、及び蓄電デバイス
出願人株式会社リコー
代理人弁理士法人ITOH
主分類H01M 4/139 20100101AFI20250805BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】吐出性、連続吐出性、及び再分散性に優れるとともに、強度に優れた絶縁層を得ることができる絶縁層形成用液体組成物の提供。
【解決手段】
絶縁性無機粒子と、
カルボキシル基又は酸無水物基を有する分散剤と、
バインダと、を含有する絶縁層形成用液体組成物であって、
前記バインダの重量平均分子量が25,000以上80,000以下であることを特徴とする絶縁層形成用液体組成物である。
【選択図】なし

特許請求の範囲【請求項１】
絶縁性無機粒子と、
カルボキシル基又は酸無水物基を有する分散剤と、
バインダと、を含有する絶縁層形成用液体組成物であって、
前記バインダの重量平均分子量が、２５，０００以上８０，０００以下であることを特徴とする絶縁層形成用液体組成物。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記バインダは、フルオロエチレン基及びビニルエーテル基を有する、請求項１に記載の絶縁層形成用液体組成物。
【請求項３】
前記分散剤は、下記一般式（１）で表される構造単位、下記一般式（２）で表される構造単位、及び下記一般式（３）で表される構造単位から選ばれる少なくともいずれかを含む、請求項１又は２に記載の絶縁層形成用液体組成物。
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（一般式（１）～（３）中、＊は隣接する主鎖構造単位との結合部位を表し、Ｍは、アンモニウム塩を表す。）
【請求項４】
ｅ型粘度計を用いて１００ｒｐｍの条件で測定したときの粘度を粘度Ａとし、ｅ型粘度計を用いて１０ｒｐｍの条件で測定したときの粘度を粘度Ｂとしたとき、粘度Ａに対する粘度Ｂの比率［Ｂ／Ａ］が０．９５以上１．０５以下である、請求項１又は２に記載の絶縁層形成用液体組成物。
【請求項５】
前記絶縁性無機粒子が、α－アルミナ又はベーマイトである、請求項１又は２に記載の絶縁層形成用液体組成物。
【請求項６】
前記絶縁性無機粒子のメジアン径が、２００ｎｍ以上１，０００ｎｍ未満である、請求項１又は２に記載の絶縁層形成用液体組成物。
【請求項７】
請求項１又は２に記載の絶縁層形成用液体組成物が収容されることを特徴とする収容容器。
【請求項８】
請求項１又は２に記載の絶縁層形成用液体組成物が収容された収容容器と、
前記絶縁層形成用液体組成物を基体上に付与する絶縁層形成用液体組成物付与手段と、を有することを特徴とする電極の製造装置。
【請求項９】
前記絶縁層形成用液体組成物付与手段は、インクジェットである、請求項８に記載の電極の製造装置。
【請求項１０】
基体と、
前記基体上の一部に設けられた電極合材層と、
前記基体が露出した露出部と前記電極合材層との境界部を覆う絶縁層と、を有する電極であって、
前記絶縁層は、絶縁性無機粒子、分散剤、及びバインダを含み、
前記分散剤は、下記一般式（１）で表される構造単位、下記一般式（２）で表される構造単位、及び下記一般式（３）で表される構造単位から選ばれる少なくともいずれかを含み、
前記バインダの重量平均分子量は、２５，０００以上８０，０００以下であることを特徴とする電極。
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（一般式（１）～（３）中、＊は隣接する主鎖構造単位との結合部位を表し、Ｍは、アンモニウム塩を表す。）
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁層形成用液体組成物、収容容器、電極及びその製造装置、並びに蓄電デバイスに関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、リチウムイオン二次電池、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ、レドックスキャパシタ等の蓄電デバイスにおいては、正極と負極との短絡を防止することを目的として、紙、不織布、及び多孔質フィルム等がセパレータとして使用されている。
過熱によってセパレータの溶融や収縮が生じると、内部短絡が発生する場合がある。このとき、瞬時に発生する短絡反応熱によってセパレータが更に収縮する。すると、短絡部が拡大して異常加熱が促進され、電池が熱暴走して発火に至る場合がある。このような短絡反応を防止する目的で、内部短絡が生じやすい箇所に絶縁層を設ける技術が提案されている。
【０００３】
例えば、異物混入による内部短絡後の電池温度の上昇を抑制する目的で、集電体が露出した（活物質層が形成されていない）露出部と活物質層との境界部とを覆う保護層を有し、保護層は、硬化性樹脂及び無機粒子を含む非水電解質二次電池が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、絶縁層の強度の向上、電池特性の維持、及び良好な安定性等の目的で、バインダとして末端に水酸基を有する化合物や、分散剤としてカルボキシル基を有する化合物を含む絶縁層を備えた電気化学素子又は電極が提案されている（例えば、特許文献２～３参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、吐出性、連続吐出性、及び再分散性に優れるとともに、強度に優れた絶縁層を得ることができる絶縁層形成用液体組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
課題を解決するための手段としての本発明の絶縁層形成用液体組成物は、
絶縁性無機粒子と、
カルボキシル基又は酸無水物基を有する分散剤と、
バインダと、を含有する絶縁層形成用液体組成物であって、
バインダの重量平均分子量が、２５，０００以上８０，０００以下である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、吐出性、連続吐出性、及び再分散性に優れるとともに、強度に優れた絶縁層を得ることができる絶縁層形成用液体組成物を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本発明の一実施形態に係る電極を示す概略断面図である。
本発明の他の実施形態に係る電極を示す概略断面図である。
本発明の他の実施形態に係る電極を示す概略断面図である。
本発明の他の実施形態に係る電極を示す概略断面図である。
本発明の他の実施形態に係る電極を示す概略断面図である。
本発明の一実施形態に係る電極の製造装置を示す概略図である。
本発明の一実施形態に係る電気化学素子を示す概略図である。
本発明の一実施形態に係る蓄電デバイスを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
特許文献１に記載の非水電解質二次電池のように、ロールＴｏロールの生産プロセスで形成された活物質層及び基体に対して、位置精度よく、薄く、かつ均一に絶縁層形成用液体組成物を付与する手段としては、インクジェットが好ましい。インクジェット印刷は、各ノズルのＯＮ／ＯＦＦ制御により、集電体露出部と活物質層との境界部を検知しながら、適切な位置に絶縁層形成用液体組成物を付与することができ、また各ノズル孔から吐出される液滴量を調整することで塗工量を制御することができる。
一般的に、絶縁層形成用液体組成物は、固形成分（無機粒子、バインダ、及び分散剤）を溶媒に均一分散させて得られる。従来（特許文献１に記載の発明を含む）、絶縁層形成用液体組成物のバインダとして、ポリフッ化ビニリデン等の高分子フッ素化合物、硬化性樹脂、及び変性ゴム等が用いられているが、これらの材料は分子量が高いことから液滴を形成させにくく、インクジェットによる吐出には不向きであった。また、分子量が低いバインダを用いた場合でも、チクソトロピー性が高くなる傾向にあり、インクジェットによる安定的な連続吐出が困難であるという課題があった。
【０００９】
特許文献２～３に記載される電気化学素子又は電極は、ロールＴｏロールの生産プロセスにおいて、乾燥後、ロールに巻き付けた時点での絶縁層の膜強度が十分ではなく、巻き付け中に発生する摩擦等によって無機粒子の一部が剥離し、電解液内に不純物として混入するという懸念点があった。
【００１０】
本発明の絶縁層形成用液体組成物は、従来技術における各種懸念事項を十分に解消することができる。より具体的には、吐出性、及び連続吐出性に優れるとともに、強度に優れた絶縁層を得ることができる絶縁層形成用液体組成物を実現することができる。また、基本性能である、再分散性にも優れた絶縁層形成用液体組成物をも実現することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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