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導(dǎo)電性碳材料分散劑以及導(dǎo)電性碳材料分散液的制作方法_5

文檔序號(hào):9712736閱讀:來(lái)源:國(guó)知局
聚物,不能得到 均勻的分散液。
[0215] 從以上的結(jié)果可以看出,在實(shí)施例的導(dǎo)電性碳材料分散液中不會(huì)產(chǎn)生凝聚物,這 些分散液是均勻的,與此相對(duì),雖然在使用聚乙烯基吡咯烷酮作為分散劑的情況下可得到 不含凝聚物的導(dǎo)電性碳材料分散液,但在使用聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉或者聚丙 烯酸銨的情況下,產(chǎn)生凝聚物,不能得到均勻的導(dǎo)電性碳材料分散液。
[0216] 從以上可以看出,^惡唑啉聚合物作為用于將導(dǎo)電性碳材料分散到水中的分散劑 可有效地起作用。
[0217] [2]導(dǎo)電性薄膜的制造
[0218]分別使用在成為均勻的導(dǎo)電性碳材料分散液的實(shí)施例1 一 1~1 一 11和比較例1 一 1 ~1 一 2中調(diào)制的分散液,嘗試制造導(dǎo)電性薄膜。
[0219][實(shí)施例2 - 1]
[0220]將實(shí)施例1 一 1的導(dǎo)電性碳材料分散液在鋁箱(厚度20μπι)上用線棒涂布機(jī)(Select 滾筒:0SP - 30、濕膜厚30μπι)均勻展開(kāi)后,將其在120°C干燥20分鐘,制造導(dǎo)電性薄膜。
[0221] [實(shí)施例2 - 2~2 - 11]
[0222] 分別使用實(shí)施例1 一 2~1 一 11中調(diào)制的各導(dǎo)電性碳材料分散液代替實(shí)施例1 一 1的 導(dǎo)電性碳材料分散液,除此之外,采用與實(shí)施例2 - 1同樣的方法制造導(dǎo)電性薄膜。
[0223] [實(shí)施例2 -12]
[0224] 將實(shí)施例1 一 12的導(dǎo)電性碳材料分散液L在銅箱(厚度20μπι)上用線棒涂布機(jī) (Select滾筒:0SP - 30、濕膜厚30μπι)均勻展開(kāi)后,將其在120°C干燥20分鐘,再在150°C干燥 20分鐘,進(jìn)而在真空下干燥,制造導(dǎo)電性薄膜。
[0225] [實(shí)施例2 - 13~2 -14]
[0226] 使用實(shí)施例1 一 13~1 一 14中調(diào)制的各導(dǎo)電性碳材料分散液代替實(shí)施例1 一 1的導(dǎo) 電性碳材料分散液,在150°C干燥20分鐘代替在120°C干燥20分鐘,除此之外,各自采用與實(shí) 施例2 - 1同樣的方法制造導(dǎo)電性薄膜。
[0227] 予以說(shuō)明,將以上得到的鋁箱或銅箱與導(dǎo)電性薄膜的疊層體制成以鋁箱為集電基 板、以導(dǎo)電性薄膜為粘結(jié)層的復(fù)合集電體(實(shí)施例2 - 1~2 - 9、2- 13~2 -14的復(fù)合集電 體),或者制成以銅箱為集電基板、以導(dǎo)電性薄膜為粘結(jié)層的復(fù)合集電體(實(shí)施例2 -12的復(fù) 合集電體),用于后述的實(shí)施例中。
[0228] [比較例2 - 1、2 -2]
[0229]分別將比較例1 一 1、1 一2中調(diào)制的各導(dǎo)電性碳材料分散液在鋁箱(厚度20μπι)上用 線棒涂布機(jī)(Select滾筒:0SP - 30、濕膜厚30μηι)均勾展開(kāi),將其干燥,嘗試制造導(dǎo)電性薄 膜,但任一種分散液均被鋁排斥,不能均勻地展開(kāi),因此不能制造導(dǎo)電性薄膜。
[0230] 從以上的結(jié)果可以看出,實(shí)施例的分散液均可在鋁、銅等金屬上均勻展開(kāi),可以在 鋁上制造導(dǎo)電性薄膜,而比較例的分散液則被鋁排斥,不能形成薄膜。
[0231] 從以上結(jié)果看出,含有?#唑啉聚合物作為分散劑的導(dǎo)電性碳材料分散液,在鋁等 金屬上具有優(yōu)異的成膜性。
[0232] 含有CNT的導(dǎo)電性薄膜大多數(shù)都是形成于金屬上來(lái)使用,而且,由于最近的脫有機(jī) 溶劑化的潮流,要求使用以水作為溶劑的材料,本發(fā)明的含有挫啉聚合物的水系導(dǎo)電性 碳材料分散液,可以說(shuō)是能夠滿足這些要求的適宜的材料。
[0233] [3]密合性和耐溶劑性評(píng)價(jià)
[0234] 對(duì)于實(shí)施例2 - 1~2 -14中制作的導(dǎo)電性薄膜,采用下述的方法,評(píng)價(jià)與作為集電 基板的鋁或銅的密合性以及耐溶劑性。結(jié)果示于表1。
[0235] <密合性試驗(yàn)>
[0236] 將導(dǎo)電性薄膜分別在縱向和橫向上按1mm間隔十字切割,形成100個(gè)1mm見(jiàn)方的格 子。然后,在該十字切割部分粘貼膠粘帶(Nichiban(株)制、CT 一 12S2P),將該膠粘帶剝離, 由此進(jìn)行密合性試驗(yàn)。此時(shí),將全部都未剝離的情況評(píng)價(jià)為"〇",將一部分或者全部剝離的 情況評(píng)價(jià)為"X"。
[0237] <耐溶劑性試驗(yàn)>
[0238] 使浸漬有下述各溶劑的棉棒與導(dǎo)電性粘結(jié)層來(lái)回接觸,進(jìn)行耐溶劑性試驗(yàn)。此時(shí), 將導(dǎo)電性粘結(jié)層未剝落的情況評(píng)價(jià)為"〇",將部分剝落的情況評(píng)價(jià)為"Λ",將全部剝落的 情況評(píng)價(jià)為"X"。
[0239] 1、蒸餾水
[0240] 2、二乙基碳酸酯(DEC)
[0241 ] 3、碳酸亞乙酯(EC)和碳酸二乙酯(DEC)的混合溶劑(EC/DEC = 1 /1 (v/v))
[0242] 4、碳酸亞丙酯(PC)
[0243] 5、二甲亞砜(DMS0)(關(guān)東化學(xué)(株)制)
[0244] 6、四氫咲喃(THF)(關(guān)東化學(xué)(株)制)
[0245] 7、N-甲基吡咯烷酮(NMP)(純正化學(xué)(株)制)
[0246] [表1]
[0247]
123 可以看出,由不含添加劑(基質(zhì)聚合物和交聯(lián)劑)的實(shí)施例1一1、1一2中調(diào)制的分 散液制作的導(dǎo)電性粘結(jié)層,雖然對(duì)鋁的密合性良好,但耐溶劑性差(實(shí)施例2 -1、2 - 2)。 [0249 ]與此相反,由添加有PAA-Na的實(shí)施例1 一 3中調(diào)制的分散液制作的導(dǎo)電性粘結(jié)層, 2 其耐溶劑性得到改善(實(shí)施例2 - 3)。由于P惡唑啉基不引起與PAA - Na的交聯(lián)反應(yīng),因此推 測(cè),PAA-Na作為基質(zhì)聚合物發(fā)揮功能,由此耐溶劑性得到改善。 3 另外,分別由添加有PAA-NH4的實(shí)施例1 一4、添加有PAA-Na和PAA的實(shí)施例1 一5、 1一7~1一11、添加有PAA-Na和PAA-NH4的實(shí)施例1一6、添加有PAA - NH4和海藻酸NH4的實(shí) 施例1 一 12、添加有PPA-NH4和海藻酸Na的實(shí)施例1 一 13~1 一 14中調(diào)制的分散液制作的導(dǎo) 電性粘結(jié)層,耐溶劑性得到進(jìn)一步改善(實(shí)施例2 - 4~2 - 11、2 - 13~14)。
[0251] PAA-NH4和海藻酸NH4通過(guò)加熱而使氨脫離,變成與i#唑啉具有高反應(yīng)性的PAA和 海藻酸,而且,由于PAA-Na和海藻酸Na在酸催化劑(PAA)的存在下能夠與.唑啉發(fā)生反應(yīng), 因此可以推測(cè),這些化合物與#惡脞啉基所參與的交聯(lián)使耐溶劑性進(jìn)一步得到改善。
[0252] 如上所述,在剝離試驗(yàn)中,使用r惡唑啉聚合物制作的導(dǎo)電性粘結(jié)層顯示出與作為 集電基板的鋁箱和銅箱的高的密合性,完全沒(méi)有剝離。由此可以看出,通過(guò)使用本發(fā)明的導(dǎo) 電性碳材料分散劑,能夠制造出在集電基板上形成的薄膜難以脫落的、耐久性?xún)?yōu)異的電極。
[0253] 另一方面,在耐溶劑性試驗(yàn)中,通過(guò)向使用^惡唑啉聚合物制作的導(dǎo)電性粘結(jié)層中 添加適當(dāng)?shù)幕|(zhì)聚合物和交聯(lián)劑,能夠提高其對(duì)電極漿液的分散介質(zhì)和電解液的耐久性。 由此,能夠抑制導(dǎo)電性粘結(jié)層在電極漿液和電解液中發(fā)生溶出、溶脹、脫落等的劣化,其結(jié) 果,能夠在不引起電池電壓降低的條件下取出電流,同時(shí),能夠制作循環(huán)壽命長(zhǎng)、安全性高 的二次電池,而且,能夠制作安全性高的雙電層電容器。
[0254] [4]電極的制作
[0255] [實(shí)施例3 - 1]
[0256] 將作為活性物質(zhì)的磷酸鐵鋰(LFP、TATUNG FINE CHEMICALS制、17.3g)、作為粘合 劑的PVdF的NMP溶液(12質(zhì)量%、12.8g)、作為導(dǎo)電助劑的乙炔黑(AB、電氣化學(xué)工業(yè)(株)制、 Denka black、0.384g)以及NMP(9.54g)混合,使用TIR0B0MIX(帶有勻質(zhì)器2.5型(Φ32)) (Primix(株)制),以3,500rpm的轉(zhuǎn)速進(jìn)行1分鐘處理。接著,使用薄膜旋轉(zhuǎn)型高速攪拌器 FILMIX40型(Primix(株)制),以周速:20m/秒進(jìn)行30秒鐘的混合處理,進(jìn)而使用自轉(zhuǎn)?公轉(zhuǎn) 攪拌器,以lOOOrpm的轉(zhuǎn)速進(jìn)行2分鐘脫泡,由此制作電極漿液(固體成分濃度48質(zhì)量%、 LFP:PVdF:AB = 8:90:2(質(zhì)量比))。
[0257] 采用刮刀涂布法,在實(shí)施例2 - 1的集電體的粘結(jié)層上將事先調(diào)制的電極漿液均勻 (濕膜厚200μπι)展開(kāi)后,在80°C干燥30分鐘,接著在120°C干燥30分鐘,在導(dǎo)電性粘結(jié)層上形 成活性物質(zhì)層,將其用輥壓機(jī)壓合,制作電極(膜厚55μπι)。
[0258] [實(shí)施例3 - 2~3 - 9]
[0259] 除了分別使用實(shí)施例2 - 2~2 - 9的復(fù)合集電體代替實(shí)施例2 - 1的復(fù)合集電體以 外,其余采用與實(shí)施例3 - 1同樣的方法制作電極。
[0260] [比較例 3 -1]
[0261] 除了僅使用作為集電基板的鋁箱(厚度20μπι)代替實(shí)施例2 - 1的復(fù)合集電體以外, 其余采用與實(shí)施例3 - 1同樣的方法制作電極。
[0262] [實(shí)施例3 -10]
[0263] 將作為活性物質(zhì)的硅(Si、(株)高純度化學(xué)研究所制、SIE23PB、8.89g)、作為粘合 劑的聚酰胺酸(PI、4,4 ' 一二氨基二苯基醚與3,3 ',4,4 ' 一聯(lián)苯基四羧酸二酐的反應(yīng)物)的 匪P溶液(15質(zhì)量%、12.5g)、作為導(dǎo)電助劑的乙炔黑(AB、電氣化學(xué)工業(yè)(株)制、Denka 1313^0.9368)、以及麗?(7.698)混合,使用1\1(.1?08011乂(帶有勻質(zhì)器2.5型((})32)) (Primix(株)制),以8,000rpm的轉(zhuǎn)速進(jìn)行1分鐘處理。接著,使用薄膜旋轉(zhuǎn)型高速攪拌器,以 周速:20m/秒進(jìn)行60秒鐘的混合處理,進(jìn)而使用自轉(zhuǎn)?公轉(zhuǎn)攪拌器,以lOOOrpm的轉(zhuǎn)速進(jìn)行2 分鐘脫泡,由此制作電極漿液(固體成分濃度39質(zhì)量%、Si : PI: AB = 76:16:8(質(zhì)量比))。
[0264] 采用刮刀涂布法,在實(shí)施例2 - 12的復(fù)合集電體的粘結(jié)層上將事先調(diào)制的電極漿 液均勻(濕膜厚50μπι)展開(kāi)后,在80°C干燥30分鐘,接著在120°C干燥30分鐘,在導(dǎo)電性粘結(jié) 層上形成活性物質(zhì)層,將其用輥壓機(jī)壓合,進(jìn)而在真空、350°C焙燒40分鐘,制作電極。
[0265] [比較例3 -2]
[0266] 除了僅使用作為集電基板的銅箱(厚度20μπι)代替實(shí)施例2 -12的復(fù)合集電體以 外,其余采用與實(shí)施例3 -10同樣的方法制作電極。
[0267] [實(shí)施例3 -11]
[0268] 將作為電極材的活性炭(Kuraraychemcal (株)制、ΥΡ-50F) 11.83g、作為粘合劑的 羧甲基纖維素的銨鹽(CMC-NH4、Daice 1化學(xué)工業(yè)(株)制、Daice 1 CMC DN800H)的水溶液(1 質(zhì)量%)27.58、作為導(dǎo)電助劑的乙炔黑(六8、電氣化學(xué)工業(yè)(株)制、〇6111?1131 &(^)0.698、蒸 餾水13.02g以及含有苯乙烯一丁二烯共聚物(SBR)的水系乳液溶液(JSR(株)制、固體成分 48.5質(zhì)量%、了1^2001)1.96混合,使用1'.1(.1^01以(帶有勻質(zhì)器2.5型((})32))(?^11^(株) 制),以5,000rpm的轉(zhuǎn)速進(jìn)行3分鐘處理。接著,使用薄膜旋轉(zhuǎn)型高速攪拌器FILMIX40型 (Primix(株)制),以周速:20m/秒進(jìn)行60秒鐘的混合處理,進(jìn)而使用自轉(zhuǎn)?公轉(zhuǎn)攪拌器,以 lOOOrpm的轉(zhuǎn)速進(jìn)行2分鐘脫泡,由此制作電極漿液(固體成分濃度25質(zhì)量%、活性炭:CMC- NH4:AB:SBR = 86:2:5:7(質(zhì)量比))。
[0269] 采用刮刀涂布法,在實(shí)施例2 - 13的復(fù)合集電體的粘結(jié)層上將事先調(diào)制的電極漿 液均勻(濕膜厚300μπι)展開(kāi)后,在80°C干燥30分鐘,接著在120°C干燥30分鐘,在導(dǎo)電性粘結(jié) 層上形成活性物質(zhì)層,將其用輥壓機(jī)壓合,制作電極(膜厚120μπι)。
[0270] [實(shí)施例3 -12]
[0271] 除了使用實(shí)施例2 -14的復(fù)合集電體代替實(shí)施例2 -13的復(fù)合集電體以外,其余采 用與實(shí)施例3 -11同樣的方法制作電極。
[0272] [比較例3 -3]
[0273] 除了僅使用作為集電基板的鋁箱(厚度20μπι)代替實(shí)施例2 -13的復(fù)合集電體以 外,其余采用與實(shí)施例3 -11同樣的方法制作電極。
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