[go: up one dir, main page]

RU2836819C2 - Polytetrafluoroethylene powder, electrode binder, electrode mixture, electrode and secondary storage battery - Google Patents

Polytetrafluoroethylene powder, electrode binder, electrode mixture, electrode and secondary storage battery Download PDF

Info

Publication number
RU2836819C2
RU2836819C2 RU2024111367A RU2024111367A RU2836819C2 RU 2836819 C2 RU2836819 C2 RU 2836819C2 RU 2024111367 A RU2024111367 A RU 2024111367A RU 2024111367 A RU2024111367 A RU 2024111367A RU 2836819 C2 RU2836819 C2 RU 2836819C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
less
electrode
ptfe
mass
polymerization
Prior art date
Application number
RU2024111367A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2024111367A (en
Inventor
Такето КАТО
Такая ЯМАДА
Кохей ЯСУДА
Таку ЯМАНАКА
Дзунпей ТЕРАДА
Масахико ЯМАДА
Риота УСАМИ
Хироюки САТО
Еми ЯМАМОТО
Кента НИСИМУРА
Original Assignee
Дайкин Индастриз, Лтд.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дайкин Индастриз, Лтд. filed Critical Дайкин Индастриз, Лтд.
Publication of RU2024111367A publication Critical patent/RU2024111367A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2836819C2 publication Critical patent/RU2836819C2/en

Links

Abstract

FIELD: electric elements.
SUBSTANCE: invention relates to polytetrafluoroethylene powders, electrode binder, electrode mixtures, electrodes and secondary storage batteries. Invention provides polytetrafluoroethylene powder intended for use as electrode binder, wherein polytetrafluoroethylene powder is characterized by standard specific gravity of 2.200 or less and does not contain water.
EFFECT: reduction or prevention of gas release inside the battery element, improved characteristics of the battery, increased strength of the electrode.
10 cl, 5 tbl, 11 ex

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИAREA OF TECHNOLOGY

[0001] Изобретение относится к политетрафторэтиленовым порошкам, электродным связующим, электродным смесям, электродам и вторичным аккумуляторным батареям.[0001] The invention relates to polytetrafluoroethylene powders, electrode binders, electrode mixtures, electrodes and secondary batteries.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИLEVEL OF TECHNOLOGY

[0002] Вторичные аккумуляторные батареи, такие как литий-ионные аккумуляторы, используют в небольших и портативных электрических и электронных устройствах, таких как ноутбуки, сотовые телефоны, смартфоны, планшетные ПК и ультрабуки, они также представлены на рынке как самые разнообразные источники питания, включая источники питания для автомобилей и т.п., а также мощные стационарные источники питания. Причина состоит в том, что вторичные аккумуляторные батареи - это высоковольтные аккумуляторы с высокой плотностью отдаваемой энергии, низким саморязрядом, низким эффектом памяти, которые могут быть очень легкими. В настоящее время востребованы вторичные аккумуляторные батареи с еще большей плотностью энергии, желательно улучшение и других параметров.[0002] Secondary batteries such as lithium-ion batteries are used in small and portable electrical and electronic devices such as laptops, cell phones, smart phones, tablet PCs and ultrabooks, and they are also presented in the market as a variety of power sources, including power supplies for cars and the like, as well as high-power stationary power supplies. The reason is that secondary batteries are high-voltage batteries with high energy density, low self-discharge, low memory effect, and can be very light. At present, secondary batteries with even greater energy density are in demand, and improvement in other parameters is also desirable.

[0003] В Патентном документе 1 описано устройство накопления энергии, в котором, по меньшей мере, катод или анод содержит политетрафторэтиленовый композитный связующий материал.[0003] Patent Document 1 describes an energy storage device in which at least a cathode or an anode comprises a polytetrafluoroethylene composite binder.

[0004] В каждом из Патентных документов 2 и 3 описано применение водной дисперсии политетрафторэтилена в качестве связующего для батарей.[0004] Each of Patent Documents 2 and 3 describes the use of an aqueous dispersion of polytetrafluoroethylene as a binder for batteries.

Перечень цитируемой литературыList of references

Патентная литератураPatent literature

[0005][0005]

Патентный документ 1: JP 2017-517862 T.Patent Document 1: JP 2017-517862 T.

Патентный документ 2: JP 2004-31179 A.Patent Document 2: JP 2004-31179 A.

Патентный документ 3: JP H11-343317 A.Patent Document 3: JP H11-343317 A.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯESSENCE OF THE INVENTION

Техническая задачаTechnical task

[0006] Задачей настоящего изобретения является обеспечение политетрафторэтиленового порошка для электродного связующего, который способен не только уменьшить или предотвратить выделение газа внутри элемента батареи и ухудшение характеристик батареи, но и повысить прочность электрода; электродного связующего, электродной смеси, электрода и вторичной аккумуляторной батареи.[0006] An object of the present invention is to provide a polytetrafluoroethylene powder for an electrode binder, which is capable of not only reducing or preventing gas evolution inside a battery element and deterioration of battery performance, but also increasing the strength of the electrode; electrode binder, electrode mixture, electrode and secondary storage battery.

Решение поставленной задачиSolution of the given problem

[0007] В пункте (1) раскрытия изобретения им обеспечивается политетрафторэтиленовый порошок, предназначенный для использования в качестве электродного связующего, при этом политетрафторэтиленовый порошок характеризуется стандартным удельным весом 2,200 или менее и, по существу, не содержит воду.[0007] In paragraph (1) of the disclosure, there is provided a polytetrafluoroethylene powder for use as an electrode binder, wherein the polytetrafluoroethylene powder has a standard specific gravity of 2.200 or less and is substantially free of water.

[0008] В пункте (2) изобретением обеспечивается электродное связующее, состоящее, по существу, из политетрафторэтиленового порошка, при этом политетрафторэтиленовый порошок характеризуется стандартным удельным весом 2,200 или менее и, по существу, не содержит воду.[0008] In paragraph (2), the invention provides an electrode binder consisting essentially of a polytetrafluoroethylene powder, wherein the polytetrafluoroethylene powder has a standard specific gravity of 2.200 or less and is essentially free of water.

[0009] В пункте (3) изобретение относится к электродному связующему пункта (2), в котором политетрафторэтиленовый порошок содержит воду в количестве 0,050% масс. или менее.[0009] In paragraph (3), the invention relates to an electrode binder of paragraph (2), in which the polytetrafluoroethylene powder contains water in an amount of 0.050% by weight or less.

[0010] В пункте (4) изобретение относится к электродному связующему по пункту (2) или (3), в котором политетрафторэтиленовый порошок характеризуется давлением экструзии при коэффициенте сжатия 100 10 МПа или более.[0010] In paragraph (4), the invention relates to an electrode binder according to paragraph (2) or (3), wherein the polytetrafluoroethylene powder is characterized by an extrusion pressure at a compression ratio of 100 10 MPa or more.

[0011] В пункте (5) изобретение относится к электродному связующему в любом сочетании с любым пунктом (2) - (4), в котором политетрафторэтиленовый порошок является расширяемым.[0011] In paragraph (5), the invention relates to an electrode binder in any combination with any of paragraphs (2) to (4), in which the polytetrafluoroethylene powder is expandable.

[0012] В пункте (6) изобретение относится к электродному связующему в любом сочетании с любым пунктом (2) - (5), в котором политетрафторэтилен включает звено тетрафторэтилена и звено модифицирующего мономера, при этом модифицирующий мономер способен к сополимеризации с тетрафторэтиленом.[0012] In paragraph (6), the invention relates to an electrode binder in any combination with any of paragraphs (2) to (5), in which the polytetrafluoroethylene comprises a tetrafluoroethylene unit and a modifying monomer unit, wherein the modifying monomer is capable of copolymerization with the tetrafluoroethylene.

[0013] В пункте (7) изобретение относится к электродному связующему по пункту (6), в котором модифицирующий мономер включает, по меньшей мере, один мономер, выбранный из группы, состоящей из перфтор(метилвинилового эфира) и гексафторпропилена.[0013] In paragraph (7), the invention relates to an electrode binder according to paragraph (6), wherein the modifying monomer comprises at least one monomer selected from the group consisting of perfluoro(methyl vinyl ether) and hexafluoropropylene.

[0014] В пункте (8) изобретение относится к электродному связующему в любом сочетании с любым пунктом (2) - (7), в котором политетрафторэтиленовый порошок характеризуется средним размером первичных частиц от 100 до 350 нм.[0014] In paragraph (8), the invention relates to an electrode binder in any combination with any of paragraphs (2) to (7), wherein the polytetrafluoroethylene powder is characterized by an average primary particle size of from 100 to 350 nm.

[0015] В пункте (9) изобретение относится к электродной смеси, содержащей: политетрафторэтиленовый порошок пункта (1) или электродное связующее в любом сочетании с любым пунктом (2) - (8); и активный материал электрода.[0015] In paragraph (9), the invention relates to an electrode mixture comprising: polytetrafluoroethylene powder of paragraph (1) or an electrode binder in any combination with any of paragraphs (2) to (8); and an active electrode material.

[0016] В пункте (10) изобретением обеспечивается электрод, включающий: политетрафторэтиленовый порошок пункта (1) или электродное связующее в любом сочетании с любым пунктом (2) - (8); активный материал электрода; и токосниматель.[0016] In paragraph (10), the invention provides an electrode comprising: polytetrafluoroethylene powder of paragraph (1) or an electrode binder in any combination with any of paragraphs (2) to (8); an active electrode material; and a current collector.

[0017] В пункте (11) изобретением обеспечивается вторичная аккумуляторная батарея, включающая электрод пункта (10).[0017] In paragraph (11), the invention provides a secondary storage battery comprising an electrode of paragraph (10).

Преимущества изобретенияAdvantages of the invention

[0018] Настоящим изобретением обеспечивается политетрафторэтиленовый порошок для электродного связующего, способный не только уменьшить или предотвратить выделение газа внутри элемента батареи и ухудшение характеристик батареи, но и повысить прочность электрода; электродное связующее, электродная смесь, электрод и вторичная аккумуляторная батарея.[0018] The present invention provides a polytetrafluoroethylene powder for an electrode binder capable of not only reducing or preventing gas generation inside a battery element and deterioration of battery performance, but also improving the strength of an electrode; an electrode binder, an electrode mixture, an electrode, and a secondary storage battery.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯDESCRIPTION OF EMBODIMENTS OF THE INVENTION

[0019] Далее изобретение описано подробно.[0019] The invention is now described in detail.

[0020] Изобретением обеспечивается политетрафторэтиленовый (polytetrafluoroethylene, PTFE) порошок, предназначенный для использования в качестве электродного связующего, при этом PTFE порошок характеризуется стандартным удельным весом 2,200 или менее и, по существу, не содержит воду.[0020] The invention provides a polytetrafluoroethylene (PTFE) powder intended for use as an electrode binder, wherein the PTFE powder has a standard specific gravity of 2.200 or less and is substantially free of water.

PTFE порошок настоящего изобретения, соответствующий указанному выше, при использовании в качестве электродного связующего способен уменьшить или предотвратить выделение газа внутри элемента батареи и ухудшение характеристик батареи (например, уменьшение емкости во время хранения при высокой температуре) и повысить прочность электрода. Поскольку PTFE порошок настоящего изобретения, по существу, не содержит воду, активный материал электрода, используемый в сочетании с ним, может быть выбран из широкого диапазона материалов, обладающих преимуществами с точки зрения технологии производства. PTFE порошок настоящего изобретения может быть смешан с активным материалом электрода как есть, поэтому не нужно использовать органические растворители, благодаря чему упрощается процесс и исключаются затраты на органические растворители. Кроме этого, PTFE порошок настоящего изобретения обладает очень высокой силой сцепления с активными материалами, поэтому можно использовать меньшее количество PTFE порошка.The PTFE powder of the present invention corresponding to the above, when used as an electrode binder, can reduce or prevent gas evolution inside a battery element and deterioration of battery characteristics (for example, a decrease in capacity during storage at a high temperature) and improve the strength of the electrode. Since the PTFE powder of the present invention substantially does not contain water, the active material of the electrode used in combination with it can be selected from a wide range of materials having advantages in terms of production technology. The PTFE powder of the present invention can be mixed with the active material of the electrode as is, so there is no need to use organic solvents, thereby simplifying the process and eliminating the cost of organic solvents. In addition, the PTFE powder of the present invention has a very high adhesive force with active materials, so a smaller amount of PTFE powder can be used.

[0021] PTFE порошок настоящего изобретения характеризуется стандартным удельным весом (standard specific gravity, SSG) 2,200 или менее. PTFE порошок с SSG в указанном диапазоне способен дополнительно снижать или предотвращать выделение газа внутри элемента батареи и ухудшение характеристик батареи и увеличивать прочность электрода.[0021] The PTFE powder of the present invention has a standard specific gravity (SSG) of 2.200 or less. The PTFE powder with an SSG in the specified range is capable of further reducing or preventing gas generation inside a battery element and deterioration of battery performance, and increasing the strength of an electrode.

SSG составляет, предпочтительно, 2,180 или менее, более предпочтительно, 2,170 или менее, еще более предпочтительно, 2,160 или менее, еще более предпочтительно, 2,150 или менее, еще более предпочтительно, 2,145 или менее, особенно предпочтительно, 2,140 или менее.The SSG is preferably 2.180 or less, more preferably 2.170 or less, still more preferably 2.160 or less, still more preferably 2.150 or less, still more preferably 2.145 or less, particularly preferably 2.140 or less.

Предпочтительно, SSG составляет 2,130 или более.Preferably, the SSG is 2.130 or more.

SSG определяют методом вытеснения воды в соответствии с ASTM D792 с использованием образца, отлитого в соответствии с ASTM D4895.SSG is determined by the water displacement method in accordance with ASTM D792 using a specimen cast in accordance with ASTM D4895.

[0022] PTFE порошок настоящего изобретения, предпочтительно, характеризуется средним размером первичных частиц от 100 до 350 нм. При среднем размере первичных частиц в указанном диапазоне, PTFE обладает высоким молекулярным весом, что обеспечивает большую силу сцепления и повышенную гибкость электрода.[0022] The PTFE powder of the present invention is preferably characterized by an average primary particle size of 100 to 350 nm. With an average primary particle size in the specified range, PTFE has a high molecular weight, which provides a high adhesive force and increased flexibility of the electrode.

Средний размер первичных частиц составляет, более предпочтительно, 330 нм или менее, еще более предпочтительно, 320 нм или менее, еще более предпочтительно, 300 нм или менее, еще более предпочтительно, 280 нм или менее, особенно предпочтительно, 250 нм или менее, при этом, более предпочтительно, 150 нм или более, еще более предпочтительно, 170 нм или более, еще более предпочтительно, 200 нм или более.The average particle size of the primary particles is more preferably 330 nm or less, even more preferably 320 nm or less, even more preferably 300 nm or less, even more preferably 280 nm or less, particularly preferably 250 nm or less, while more preferably 150 nm or more, even more preferably 170 nm or more, even more preferably 200 nm or more.

Средний размер первичных частиц измеряют следующим методом.The average size of primary particles is measured by the following method.

Водную дисперсию PTFE разбавляют водой до концентрации твердой фазы 0,15% масс. Измеряют пропускание света с длиной волны 550 нм единицей длины разбавленной дисперсии. На изображении, полученном при помощи просвечивающего электронного микроскопа, измеряют диаметры Фере и на их основании определяют численный усредненный по длине размер частиц. Эти величины используют для построения калибровочной кривой. При помощи калибровочной кривой на основании измеренного для каждого образца пропускания падающего света с длиной волны 550 нм определяют среднечисловой размер частиц, который принимают за средний размер первичных частиц.An aqueous dispersion of PTFE is diluted with water to a solid phase concentration of 0.15% by weight. The transmission of light with a wavelength of 550 nm per unit length of the diluted dispersion is measured. Feret diameters are measured on the image obtained using a transmission electron microscope and the numerical average particle size by length is determined based on them. These values are used to plot a calibration curve. Using the calibration curve, based on the transmission of incident light with a wavelength of 550 nm measured for each sample, the average numerical particle size is determined, which is taken as the average size of the primary particles.

[0023] PTFE порошок настоящего изобретения может характеризоваться средним размером вторичных частиц 350 мкм или более, предпочтительно, 400 мкм или более, более предпочтительно, 450 мкм или более, еще более предпочтительно, 500 мкм или более, еще более предпочтительно, 550 мкм или более, особенно предпочтительно, 600 мкм или более, кроме того, предпочтительно, 1000 мкм или менее, более предпочтительно, 900 мкм или менее, еще более предпочтительно, 800 мкм или менее, еще более предпочтительно, 700 мкм или менее.[0023] The PTFE powder of the present invention may have an average secondary particle size of 350 μm or more, preferably 400 μm or more, more preferably 450 μm or more, still more preferably 500 μm or more, still more preferably 550 μm or more, particularly preferably 600 μm or more, further preferably 1000 μm or less, more preferably 900 μm or less, still more preferably 800 μm or less, still more preferably 700 μm or less.

Средний размер вторичных частиц измеряют в соответствии с JIS K 6891.The average size of secondary particles is measured in accordance with JIS K 6891.

[0024] Ввиду дополнительного уменьшения или предотвращения выделения газа и ухудшения характеристик батареи, а также для обеспечения большей силы сцепления, прочности и гибкости электрода, PTFE порошок настоящего изобретения, предпочтительно, характеризуется давлением экструзии при коэффициенте сжатия (reduction ratio, RR) 100 10 МПа или более, более предпочтительно, 12 МПа или более, еще более предпочтительно, 15 МПа или более, еще более предпочтительно, 16 МПа или более, особенно предпочтительно, 17 МПа или более.[0024] In view of further reducing or preventing gas evolution and deterioration of battery performance, and also to provide greater adhesive force, strength and flexibility of the electrode, the PTFE powder of the present invention is preferably characterized by an extrusion pressure at a reduction ratio (RR) of 100 10 MPa or more, more preferably 12 MPa or more, even more preferably 15 MPa or more, even more preferably 16 MPa or more, particularly preferably 17 MPa or more.

С точки зрения большей технологичности давление экструзии при RR 100 составляет, предпочтительно, 50 МПа или менее, более предпочтительно, 40 МПа или менее, еще более предпочтительно, 35 МПа или менее, еще более предпочтительно, 30 МПа или менее, еще более предпочтительно, 25 МПа или менее, еще более предпочтительно, 21 МПа или менее, особенно предпочтительно, 20 МПа или менее.From the viewpoint of greater processability, the extrusion pressure at RR 100 is preferably 50 MPa or less, more preferably 40 MPa or less, still more preferably 35 MPa or less, still more preferably 30 MPa or less, still more preferably 25 MPa or less, still more preferably 21 MPa or less, particularly preferably 20 MPa or less.

[0025] Ввиду дополнительного уменьшения или предотвращения выделения газа и ухудшения характеристик батареи, а также для обеспечения большей силы сцепления, прочности и гибкости электрода, PTFE порошок настоящего изобретения, предпочтительно, характеризуется давлением экструзии при RR 300, предпочтительно, 18 МПа или более, более предпочтительно, 23 МПа или более, еще более предпочтительно, 25 МПа или более, еще более предпочтительно, 28 МПа или более, еще более предпочтительно, 30 МПа или более, особенно предпочтительно, 32 МПа или более.[0025] In view of further reducing or preventing gas evolution and deterioration of battery performance, and also to provide greater adhesive force, strength and flexibility of the electrode, the PTFE powder of the present invention preferably has an extrusion pressure at RR 300 of preferably 18 MPa or more, more preferably 23 MPa or more, even more preferably 25 MPa or more, even more preferably 28 MPa or more, even more preferably 30 MPa or more, particularly preferably 32 MPa or more.

С точки зрения большей технологичности давление экструзии при RR 300 составляет, предпочтительно, 45 МПа или менее, более предпочтительно, 40 МПа или менее.From the viewpoint of greater processability, the extrusion pressure at RR 300 is preferably 45 MPa or less, more preferably 40 MPa or less.

[0026] Давление экструзии при RR 100 измеряют следующим методом.[0026] The extrusion pressure at RR 100 is measured by the following method.

Пятьдесят граммов PTFE порошка и 10,25 г углеводородного масла (торговой марки Isopar-E, производства ExxonMobil Corporation) в качестве вещества, способствующего экструзии, перемешивают три минуты в полиэтиленовом контейнере. Цилиндр экструдера заполняют полученной смесью при комнатной температуре (25±2°C). К поршню, вставленному в цилиндр, прикладывают нагрузку 0,47 МПа и сохраняют ее одну минуту. Затем смесь экструдируют через головку экструдера при скорости движения поршня 18 мм/мин. Отношение площади поперечного сечения цилиндра к площади поперечного сечения головки экструдера (коэффициент сжатия) равен 100. Величину, полученную путем деления нагрузки (N), при которой давление во второй половине операции экструзии уравновешивается, на площадь поперечного сечения экструдера, принимают за давление экструзии (МПа).Fifty grams of PTFE powder and 10.25 g of hydrocarbon oil (Isopar-E, ExxonMobil Corporation) as an extrusion aid are mixed for three minutes in a polyethylene container. The extruder barrel is filled with the mixture at room temperature (25±2°C). A load of 0.47 MPa is applied to the piston inserted into the barrel and maintained for one minute. The mixture is then extruded through the extruder head at a piston speed of 18 mm/min. The ratio of the cross-sectional area of the barrel to the cross-sectional area of the extruder head (compression ratio) is 100. The value obtained by dividing the load (N) at which the pressure in the second half of the extrusion operation is balanced by the cross-sectional area of the extruder is taken as the extrusion pressure (MPa).

[0027] Давление экструзии при RR 300 измеряют следующим методом.[0027] The extrusion pressure at RR 300 is measured by the following method.

Пятьдесят граммов PTFE порошка и 11,00 г углеводородного масла (торговой марки Isopar-E, производства ExxonMobil Corporation) в качестве вещества, способствующего экструзии, перемешивают три минуты в полиэтиленовом контейнере. Цилиндр экструдера заполняют полученной смесью при комнатной температуре (25±2°C). К поршню, вставленному в цилиндр, прикладывают нагрузку 0,47 МПа и сохраняют ее одну минуту. Затем смесь экструдируют через головку экструдера при скорости движения поршня 18 мм/мин. Отношение площади поперечного сечения цилиндра к площади поперечного сечения головки экструдера (коэффициент сжатия) равен 300. Величину, полученную путем деления нагрузки (N), при которой давление во второй половине операции экструзии уравновешивается, на площадь поперечного сечения экструдера, принимают за давление экструзии (МПа).Fifty grams of PTFE powder and 11.00 g of hydrocarbon oil (Isopar-E, ExxonMobil Corporation) as an extrusion aid are mixed for three minutes in a polyethylene container. The extruder barrel is filled with the mixture at room temperature (25±2°C). A load of 0.47 MPa is applied to the piston inserted into the barrel and maintained for one minute. The mixture is then extruded through the extruder head at a piston speed of 18 mm/min. The ratio of the cross-sectional area of the barrel to the cross-sectional area of the extruder head (compression ratio) is 300. The value obtained by dividing the load (N) at which the pressure in the second half of the extrusion operation is balanced by the cross-sectional area of the extruder is taken as the extrusion pressure (MPa).

[0028] Ввиду дополнительного уменьшения или предотвращения выделения газа и ухудшения характеристик батареи, а также для обеспечения большей силы сцепления, прочности и гибкости электрода, PTFE порошок настоящего изобретения, предпочтительно, является расширяемым.[0028] In view of further reducing or preventing gas evolution and deterioration of battery performance, and also to provide greater adhesive force, strength and flexibility of the electrode, the PTFE powder of the present invention is preferably expandable.

Термин «расширяемый» означает, что в ходе описанного ниже теста на расширение может быть получено расширенное изделие.The term "expandable" means that an expanded product can be obtained by the expansion test described below.

Пруток, полученный путем экструзии пасты при описанном выше RR, равном 100, сушат при 230ºС 30 мин для удаления скользящего вещества. Высушенный пруток нарезают на куски надлежащей длины и помещают в печь, нагретую до 300ºС. В печи куски подвергают расширению со скоростью 100%/с.The rod obtained by extrusion of the paste at the RR of 100 described above is dried at 230°C for 30 min to remove the slip. The dried rod is cut into pieces of the appropriate length and placed in an oven heated to 300°C. In the oven, the pieces are subjected to expansion at a rate of 100%/sec.

[0029] Ввиду дополнительного уменьшения или предотвращения выделения газа и ухудшения характеристик батареи, а также для обеспечения большей силы сцепления, прочности и гибкости электрода, PTFE порошок настоящего изобретения, предпочтительно, расширяется с увеличением размера в 25 раз.[0029] In view of further reducing or preventing gas evolution and deterioration of battery performance, and also to provide greater adhesive force, strength and flexibility of the electrode, the PTFE powder of the present invention is preferably expanded to increase in size by 25 times.

Обладает ли он способностью расширяться в 25 раз или нет, может быть определено при помощи следующего испытания на расширение.Whether it has the ability to expand 25 times or not can be determined by the following expansion test.

Пруток, полученный путем экструзии пасты при RR, равном 100, как описано выше, сушат при 230ºС 30 мин для удаления скользящего вещества. Высушенный пруток нарезают на куски надлежащей длины и помещают в печь, нагретую до 300ºС. В печи куски подвергают расширению со скоростью 100%/с до тех пор, пока их длина не увеличится в 25 раз по сравнению с длиной до испытания на расширение. Если во время расширения не происходит разрушения, то пруток считают способным расширяться с увеличением размера в 25 раз.The rod obtained by extruding the paste at RR equal to 100 as described above is dried at 230°C for 30 min to remove the slip. The dried rod is cut into pieces of the appropriate length and placed in an oven heated to 300°C. In the oven, the pieces are expanded at a rate of 100%/s until their length increases to 25 times their length before the expansion test. If no fracture occurs during the expansion, the rod is considered capable of expanding to 25 times its size.

[0030] С точки зрения удобообрабатываемости аспектное отношение PTFE порошка настоящего изобретения может составлять 2,0 или менее, предпочтительно, 1,8 или менее, более предпочтительно, 1,7 или менее, еще более предпочтительно, 1,6 или менее, еще более предпочтительно, 1,5 или менее, еще более предпочтительно, 1,4 или менее, еще более предпочтительно, 1,3 или менее, особенно предпочтительно, 1,2 или менее, наиболее предпочтительно, 1,1 или менее. Среднее аспектное отношение также может составлять 1,0 или более.[0030] From the viewpoint of processability, the aspect ratio of the PTFE powder of the present invention may be 2.0 or less, preferably 1.8 or less, more preferably 1.7 or less, still more preferably 1.6 or less, still more preferably 1.5 or less, still more preferably 1.4 or less, still more preferably 1.3 or less, particularly preferably 1.2 or less, most preferably 1.1 or less. The average aspect ratio may also be 1.0 or more.

Среднее аспектное отношение определяют следующим образом. PTFE порошок или водную дисперсию PTFE порошка, разбавленную до концентрации твердой фазы около 1% масс., исследуют при помощи сканирующего электронного микроскопа (scanning electron microscope, SEM) и получают изображение 200 или более произвольно выбранных частиц. Определяют среднее отношение большей оси к меньшей оси этих частиц и принимают его за среднее аспектное отношение.The average aspect ratio is determined as follows. PTFE powder or an aqueous dispersion of PTFE powder diluted to a solid phase concentration of about 1% by weight is examined using a scanning electron microscope (SEM) and an image of 200 or more randomly selected particles is obtained. The average ratio of the major axis to the minor axis of these particles is determined and taken as the average aspect ratio.

[0031] С точки зрения удобообрабатываемости кажущаяся плотность PTFE порошка настоящего изобретения, предпочтительно, составляет 0,40 г/мл или более, более предпочтительно, 0,43 г/мл или более, еще более предпочтительно, 0,45 г/мл или более, еще более предпочтительно, 0,48 г/мл или более, особенно предпочтительно, 0,50 г/мл или более. Верхний предел не имеет ограничений и может составлять 0,70 г/мл.[0031] From the viewpoint of workability, the apparent density of the PTFE powder of the present invention is preferably 0.40 g/ml or more, more preferably 0.43 g/ml or more, still more preferably 0.45 g/ml or more, still more preferably 0.48 g/ml or more, particularly preferably 0.50 g/ml or more. The upper limit is not limited and may be 0.70 g/ml.

Кажущуюся плотность определяют в соответствии с JIS K 6892.The apparent density is determined in accordance with JIS K 6892.

[0032] PTFE порошок настоящего изобретения, предпочтительно, пригоден для вторичной переработки без плавления. Пригодность для вторичной переработки без плавления означает свойство полимера, выражающееся в том, что скорость течения расплава при температуре, превышающей температуру плавления, нельзя измерить в соответствии с ASTM D1238 и D2116, другими словами, полимер не обладает достаточной текучестью даже при температуре в диапазоне плавления.[0032] The PTFE powder of the present invention is preferably recyclable without melting. Recyclable without melting means a property of the polymer that the melt flow rate at a temperature higher than the melting point cannot be measured in accordance with ASTM D1238 and D2116, in other words, the polymer does not have sufficient flowability even at a temperature in the melting range.

[0033] PTFE может представлять собой гомополимер тетрафторэтилена (TFE) или модифицированный PTFE, включающий полимеризованное звено на основе TFE (звено TFE) и полимеризованное звено на основе модифицирующего мономера (далее также именуемое «звено модифицирующего мономера»). Модифицированный PTFE может содержать 99,0% масс. или более звеньев TFE и 1,0% масс. или более звеньев модифицирующего мономера. Модифицированный PTFE может состоять из звеньев TFE и звеньев модифицирующего мономера.[0033] PTFE may be a homopolymer of tetrafluoroethylene (TFE) or a modified PTFE comprising a polymerized TFE-based unit (TFE unit) and a polymerized modifying monomer-based unit (hereinafter also referred to as a "modifying monomer unit"). The modified PTFE may contain 99.0% by weight or more TFE units and 1.0% by weight or more modifying monomer units. The modified PTFE may consist of TFE units and modifying monomer units.

Ввиду дополнительного уменьшения или предотвращения выделения газа и ухудшения характеристик батареи, а также для обеспечения большей силы сцепления, прочности и гибкости электрода, PTFE, предпочтительно, представляет собой модифицированный PTFE.In view of further reducing or preventing gas evolution and deterioration of battery performance, and to provide greater adhesive force, strength and flexibility of the electrode, the PTFE is preferably modified PTFE.

[0034] Ввиду дополнительного уменьшения или предотвращения выделения газа и ухудшения характеристик батареи, а также для обеспечения большей силы сцепления, прочности и гибкости электрода, PTFE, предпочтительно, содержит звенья модифицирующего мономера в количестве, лежащем в диапазоне от 0,00001 до 1,0% масс. относительно всех полимеризованных звеньев. Нижний предел количества звеньев модифицирующего мономера составляет, более предпочтительно, 0,0001% масс., еще более предпочтительно, 0,001% масс., еще более предпочтительно, 0,005% масс., еще более предпочтительно, 0,010% масс. Верхний предел количества звеньев модифицирующего мономера составляет, предпочтительно, 0,90% масс., более предпочтительно, 0,80% масс., еще более предпочтительно, 0,50% масс., еще более предпочтительно, 0,40% масс., еще более предпочтительно, 0,30% масс., еще более предпочтительно, 0,20% масс., еще более предпочтительно, 0,15% масс., еще более предпочтительно, 0,10% масс., еще более предпочтительно, 0,08% масс., особенно предпочтительно, 0,05% масс., наиболее предпочтительно, 0,03% масс.[0034] In view of further reducing or preventing gas evolution and deterioration of battery performance, and to provide greater adhesive force, strength and flexibility of the electrode, PTFE preferably contains modifying monomer units in an amount ranging from 0.00001 to 1.0 mass % relative to all polymerized units. The lower limit of the amount of modifying monomer units is more preferably 0.0001 mass %, even more preferably 0.001 mass %, even more preferably 0.005 mass %, even more preferably 0.010 mass %. The upper limit of the amount of units of the modifying monomer is preferably 0.90% by mass, more preferably 0.80% by mass, even more preferably 0.50% by mass, even more preferably 0.40% by mass, even more preferably 0.30% by mass, even more preferably 0.20% by mass, even more preferably 0.15% by mass, even more preferably 0.10% by mass, even more preferably 0.08% by mass, particularly preferably 0.05% by mass, most preferably 0.03% by mass.

При этом под звеньями модифицирующего мономера понимается часть молекулярной структуры PTFE, образовавшаяся из модифицирующего мономера.In this case, the links of the modifying monomer are understood to be the part of the PTFE molecular structure formed from the modifying monomer.

[0035] Указанные выше количества полимеризованных звеньев могут быть установлены при помощи любого сочетания методов ЯМР, ИК-спектроскопии с Фурье-преобразованием, элементного анализа и рентгенофлуоресцентного анализа в соответствии с типами мономеров.[0035] The above amounts of polymerized units can be determined by any combination of NMR, FTIR, elemental analysis and X-ray fluorescence analysis methods according to the types of monomers.

[0036] Модифицирующим мономером может являться любой мономер, способный к сополимеризации с TFE. Его примерами являются перфторолефины, такие как гексафторпропилен (HFP); водородсодержащие фторолефины, такие как трифторэтилен и винилиденфторид (VDF); пергалогенолефины, такие как хлортрифторэтилен; перфторвиниловый эфир; перфтораллиловый эфир; (перфторалкил)этилен; и этилен. Эти модифицирующие мономеры могут быть использованы по отдельности или в сочетании.[0036] The modifying monomer may be any monomer capable of copolymerization with TFE. Examples thereof are perfluoroolefins such as hexafluoropropylene (HFP); hydrogen-containing fluoroolefins such as trifluoroethylene and vinylidene fluoride (VDF); perhaloolefins such as chlorotrifluoroethylene; perfluorovinyl ether; perfluoroallyl ether; (perfluoroalkyl)ethylene; and ethylene. These modifying monomers may be used alone or in combination.

[0037] Перфторвиниловый эфир может представлять собой, помимо прочего, ненасыщенное перфторсоединение, соответствующее следующей формуле (А):[0037] The perfluorovinyl ether may be, inter alia, an unsaturated perfluoro compound corresponding to the following formula (A):

CF2=CF-ORf (A) CF2 =CF-ORf (A)

где Rf означает перфторорганическую группу. При этом термин «перфторорганическая группа» относится к органической группе, в которой все атомы водорода, связанные с любым атомом углерода, замещены атомами фтора. Перфторорганическая группа может включать эфирный кислород.where Rf denotes a perfluoroorganic group. The term "perfluoroorganic group" refers to an organic group in which all hydrogen atoms bonded to any carbon atom are replaced by fluorine atoms. The perfluoroorganic group may include ether oxygen.

[0038] Одним из примеров перфторвинилового эфира является перфтор(алкилвиниловый эфир) (PAVE), соответствующей формуле (A), в которой Rf означает перфторалкильную группу С1-С10. Перфторалкильная группа, предпочтительно, включает от 1 до 5 атомов углерода.[0038] One example of a perfluorovinyl ether is perfluoro(alkyl vinyl ether) (PAVE) corresponding to formula (A), in which Rf is a C1-C10 perfluoroalkyl group. The perfluoroalkyl group preferably includes from 1 to 5 carbon atoms.

[0039] Примерами перфторалкильной группы в PAVE являются перфторметильная группа, перфторэтильная группа, перфторпропильная группа, перфторбутильная группа, перфторпентильная группа и перфторгексильная группа.[0039] Examples of the perfluoroalkyl group in PAVE are perfluoromethyl group, perfluoroethyl group, perfluoropropyl group, perfluorobutyl group, perfluoropentyl group, and perfluorohexyl group.

[0040] Примерами перфторвинилового эфира также являются:[0040] Examples of perfluorovinyl ether also include:

соединения формулы (А), в которой Rf означает перфтор(алкоксиалкильную) группу;compounds of formula (A) in which Rf is a perfluoro(alkoxyalkyl) group;

соединения формулы (А), в которой Rf означает группу, соответствующую следующей формуле:compounds of formula (A) in which Rf is a group corresponding to the following formula:

[0041] Схема 1[0041] Scheme 1

[0042] где m равно нулю или целому числу от 1 до 4; и[0042] where m is zero or an integer from 1 to 4; and

соединения формулы (А), в которой Rf означает группу, соответствующую следующей формуле:compounds of formula (A) in which Rf is a group corresponding to the following formula:

[0043] Схема 2[0043] Scheme 2

[0044] где n является целым числом от 1 до 4.[0044] where n is an integer from 1 to 4.

[0045] Примерами (перфторалкил)этилена (PFAE) являются, помимо прочего, (перфторбутил)этилен (PFBE) и (перфотргексил)этилен.[0045] Examples of (perfluoroalkyl)ethylene (PFAE) include, but are not limited to, (perfluorobutyl)ethylene (PFBE) and (perfluorohexyl)ethylene.

[0046] Примером перфтораллилового эфира является фтормономер, соответствующий следующей формуле (В):[0046] An example of a perfluoroallyl ether is a fluoromonomer corresponding to the following formula (B):

CF2=CF-CF2-ORf1 (B) CF2 =CF- CF2 - ORf1 (B)

где Rf1 означает перфторорганическую группу.where Rf 1 denotes a perfluoroorganic group.

[0047] Rf1, предпочтительно, представляет собой перфторалкильную группу С1-С10 или перфторалкоксиалкильную группу С1-С10. Перфтораллиловый эфир, предпочтительно, включает, по меньшей мере, одно соединение, выбранное из группы, состоящей из CF2=CF-CF2-O-CF3, CF2=CF-CF2-O-C2F5, CF2=CF-CF2-O-C3F7 и CF2=CF-CF2-O-C4F9, более предпочтительно, включает, по меньшей мере, одно соединение, выбранное из группы, состоящей из CF2=CF-CF2-O-C2F5, CF2=CF-CF2-O-C3F7 и CF2=CF-CF2-O-C4F9, еще более предпочтительно, представляет собой CF2=CF-CF2-O-CF2CF2CF3.[0047] Rf 1 is preferably a C1-C10 perfluoroalkyl group or a C1-C10 perfluoroalkoxyalkyl group. The perfluoroallyl ether preferably comprises at least one compound selected from the group consisting of CF2 =CF- CF2 -O- CF3 , CF2= CF -CF2 - OC2F5 , CF2 =CF- CF2 - OC3F7 and CF2 =CF- CF2 - OC4F9 , more preferably comprises at least one compound selected from the group consisting of CF2 =CF- CF2 - OC2F5 , CF2 =CF- CF2 - OC3F7 and CF2 = CF- CF2 - OC4F9 , even more preferably is CF2 =CF - CF2 - O - CF2CF2CF3 .

[0048] Ввиду обеспечения повышенной расширяемости, большей силы сцепления и улучшенной гибкости электрода, модифицирующий мономер, предпочтительно, включает, по меньшей мере, одно соединение, выбранное из группы, состоящей из PAVE и HFP, более предпочтительно, по меньшей мере, одно соединение, выбранное из группы, состоящей из перфор(метилвинилового эфира) (PMVE) и HFP.[0048] In view of providing increased expandability, greater adhesive strength and improved flexibility of the electrode, the modifying monomer preferably comprises at least one compound selected from the group consisting of PAVE and HFP, more preferably at least one compound selected from the group consisting of perfor(methyl vinyl ether) (PMVE) and HFP.

[0049] Для создания листа электродной смеси еще большей прочности, другой модифицирующий мономер, предпочтительно, включает, по меньшей мере, одно соединение, выбранное из группы, состоящей из VDF, HFP, CTFE и PAVE, более предпочтительно, по меньшей мере, одно соединение, выбранное из группы, состоящей из VDF, HFP и CTFE.[0049] To create an electrode mixture sheet of even greater strength, the other modifying monomer preferably comprises at least one compound selected from the group consisting of VDF, HFP, CTFE and PAVE, more preferably at least one compound selected from the group consisting of VDF, HFP and CTFE.

Ввиду обеспечения повышенной теплостойкости, в одном из предпочтительных вариантов осуществления PTFE включает звено TFE, звено VDF и звено HFP, при этом общее количество звеньев VDF и HFP составляет 1,0% масс. или менее относительно всех полимеризованных звеньев.In view of providing improved heat resistance, in one preferred embodiment, PTFE comprises a TFE unit, a VDF unit and an HFP unit, wherein the total amount of VDF and HFP units is 1.0 mass% or less relative to all polymerized units.

[0050] PTFE может иметь структуру «ядро-оболочка». Одним из примеров PTFE со структурой «ядро-оболочка» является модифицированный PTFE, включающий ядро частицы из высокомолекулярного PTFE и оболочку из низкомолекулярного PTFE или модифицированного PTFE. Одним из примеров подобного модифицированного PTFE является PTFE, описанный в документе JP 2005-527652 T.[0050] PTFE may have a core-shell structure. One example of PTFE with a core-shell structure is a modified PTFE comprising a particle core of high-molecular PTFE and a shell of low-molecular PTFE or modified PTFE. One example of such a modified PTFE is the PTFE described in JP 2005-527652 T.

[0051] Ввиду создания листа электродной смеси еще большей прочности, PTFE, предпочтительно, характеризуется эндотермическим пиком температуры 320ºС или выше, более предпочтительно, 325ºС или выше, еще более предпочтительно, 330ºС или выше, еще более предпочтительно, 335ºС или выше, еще более предпочтительно, 340ºС или выше, еще более предпочтительно, 342ºС или выше, особенно предпочтительно, 344ºС или выше. Эндотермический пик температуры составляет, предпочтительно, 350ºС или ниже.[0051] In view of creating an electrode mixture sheet of even greater strength, PTFE preferably has an endothermic peak temperature of 320°C or higher, more preferably 325°C or higher, even more preferably 330°C or higher, even more preferably 335°C or higher, even more preferably 340°C or higher, even more preferably 342°C or higher, particularly preferably 344°C or higher. The endothermic peak temperature is preferably 350°C or lower.

Эндотермический пик температуры соответствует температуре в точке минимума на кривой теплоты плавления, полученной в процессе дифференциальной сканирующей калориметрии (differential scanning calorimetry, DSC) при скорости увеличения температуры 10ºС/мин в отношении фторкаучука, который до этого никогда не нагревали, до температуры 300ºС или выше. Если в одном пике плавления имеется две или более точек минимума, эндотермическими пиками температуры считают температуры, соответствующие эти точкам.The endothermic peak temperature corresponds to the temperature at the minimum point on the heat of fusion curve obtained by differential scanning calorimetry (DSC) at a temperature increase rate of 10 °C/min for fluororubber that has never been heated before, to a temperature of 300 °C or higher. If there are two or more minimum points in one melting peak, the temperatures corresponding to these points are considered to be endothermic peak temperatures.

[0052] Предпочтительно, PTFE характеризуется, по меньшей мере, одним эндотермическим пиком в диапазоне от 333ºС до 347ºС на кривой теплоты плавления, полученной при увеличении температуры со скоростью 10ºС/мин при помощи дифференциального сканирующего калориметра (DSC), и рассчитанной на основании кривой теплоты плавления энтальпией плавления 62 мДж/мг или выше при температуре от 290ºС до 350ºС.[0052] Preferably, the PTFE is characterized by at least one endothermic peak in the range from 333°C to 347°C in a heat of fusion curve obtained by increasing the temperature at a rate of 10°C/min using a differential scanning calorimeter (DSC), and an enthalpy of fusion calculated from the heat of fusion curve of 62 mJ/mg or higher at a temperature from 290°C to 350°C.

[0053] Ввиду создания листа электродной смеси еще большей прочности, PTFE, предпочтительно, характеризуется среднечисловым молекулярным весом (Mn) 3,0×106 или более, более предпочтительно, 3,2×106 или более, еще более предпочтительно, 3,5×106 или более, еще более предпочтительно, 3,7×106 или более, особенно предпочтительно, 4,0×106 или более. Среднечисловой молекулярный вес составляет, предпочтительно, 7,0×106 или менее, более предпочтительно, 6,5×106 или менее, еще более предпочтительно, 6,0×106 или менее, еще более предпочтительно, 5,5×106 или менее, особенно предпочтительно, 5,0×106 или менее.[0053] In view of creating an electrode mixture sheet of even greater strength, PTFE preferably has a number average molecular weight (Mn) of 3.0×10 6 or more, more preferably 3.2×10 6 or more, still more preferably 3.5×10 6 or more, still more preferably 3.7×10 6 or more, particularly preferably 4.0×10 6 or more. The number average molecular weight is preferably 7.0×10 6 or less, more preferably 6.5×10 6 or less, still more preferably 6.0×10 6 or less, still more preferably 5.5×10 6 or less, particularly preferably 5.0×10 6 or less.

Среднечисловой молекулярный вес - это молекулярный вес, определенный методом, описанным в указанной ниже статье, на основании тепла кристаллизации, оцениваемой путем измерения падения температуры при помощи DSC в отношении расплавленного фторкаучука. Измерения проводят пять раз и используют среднюю величину трех измерений, исключая максимальное и минимальное значения.The number average molecular weight is the molecular weight determined by the method described in the article below, based on the heat of crystallization estimated by measuring the temperature drop using DSC on molten fluororubber. The measurements are carried out five times and the average value of three measurements is used, excluding the maximum and minimum values.

Статья: Suwa, T.; Takehisa, M.; Machi, S., J. Appl. Polym. Sci. vol. 17, pp. 3253 (1973).Article: Suwa, T.; Takehisa, M.; Machi, S., J. Appl. Polym. Sci. vol. 17, pp. 3253 (1973).

[0054] PTFE порошок настоящего изобретения, по существу, не содержит воду. Такой PTFE порошок способен дополнительно уменьшать или предотвращать выделение газа и ухудшение характеристик батареи и увеличивать прочность электрода. Кроме этого, активный материал электрода, используемый в сочетании с ним, может быть выбран из широкого диапазона материалов, обладающих преимуществами с точки зрения технологии производства. Выражение «по существу, не содержит воду» означает, что водосодержание PTFE порошка меньше 0,050% масс.[0054] The PTFE powder of the present invention substantially does not contain water. Such PTFE powder can further reduce or prevent gas emission and deterioration of battery performance and increase the strength of the electrode. In addition, the active material of the electrode used in combination therewith can be selected from a wide range of materials having advantages in terms of production technology. The expression "substantially does not contain water" means that the water content of the PTFE powder is less than 0.050% by mass.

Водосодержание составляет, предпочтительно, 0,040% масс. или менее, более предпочтительно, 0,020% масс. или менее, еще более предпочтительно, 0,010% масс. или менее, еще более предпочтительно, 0,005% масс. или менее, особенно предпочтительно, 0,002% масс. или менее.The water content is preferably 0.040% by mass or less, more preferably 0.020% by mass or less, still more preferably 0.010% by mass or less, still more preferably 0.005% by mass or less, particularly preferably 0.002% by mass or less.

Водосодержание определяют следующим методом.Water content is determined by the following method.

PTFE порошок взвешивают до и после нагревания при 150ºС в течение двух часов и рассчитывают водосодержание по нижеследующей формуле. Образец порошка отбирают три раза, расчет проводят для каждого образца и усредняют полученные величины.PTFE powder is weighed before and after heating at 150ºC for two hours and the water content is calculated using the following formula. A powder sample is taken three times, the calculation is carried out for each sample and the obtained values are averaged.

Водосодержание (% масс.)=[(масса (г) PTFE порошка до нагревания)-(масса (г) PTFE порошка после нагревания)]/(масса (г) PTFE порошка до нагревания)×100Water content (% by mass) = [(mass (g) of PTFE powder before heating) - (mass (g) of PTFE powder after heating)] / (mass (g) of PTFE powder before heating) × 100

[0055] PTFE порошок настоящего изобретения, предпочтительно, по существу, не содержит фторсодержащих соединений с молекулярным весом 1000 или менее. Выражение «по существу, не содержит фторсодержащих соединений» означает, что количество фторсодержащего соединения в PTFE порошке составляет 25 массовых частей на миллиард или менее.[0055] The PTFE powder of the present invention preferably substantially does not contain fluorine-containing compounds with a molecular weight of 1,000 or less. The expression "substantially does not contain fluorine-containing compounds" means that the amount of the fluorine-containing compound in the PTFE powder is 25 parts per billion by mass or less.

Количество фторсодержащего соединения составляет, более предпочтительно, менее 25 массовых частей на миллиард, еще более предпочтительно, 10 массовых частей на миллиард или менее, еще более предпочтительно, 5 массовых частей на миллиард или менее, особенно предпочтительно, 3 массовых части на миллиард или менее, еще более предпочтительно, 1 массовую часть на миллиард или менее. Нижний предел не ограничен, это может быть количество меньше предела обнаружения.The amount of the fluorine-containing compound is more preferably less than 25 parts per billion by mass, even more preferably 10 parts per billion by mass or less, even more preferably 5 parts per billion by mass or less, particularly preferably 3 parts per billion by mass or less, even more preferably 1 part per billion by mass or less. The lower limit is not limited, it may be an amount less than the detection limit.

[0056] Количество фторсодержащего соединения с молекулярным весом 1000 или менее измеряют следующим методом.[0056] The amount of a fluorine-containing compound with a molecular weight of 1000 or less is measured by the following method.

К 1 г отвешенного образца добавляют 10 г (12,6 мл) метанола, затем проводят обработку ультразвуком 60 минут, тем самым, получая экстракт. Концентрацию этого экстракта надлежащим образом повышают путем продувки азотом и подвергают фторсодержащее соединение в концентрированном экстракте исследованию при помощи жидкостного хроматографа/масс-спектрометра (Liquid Chromatograph/Mass Spectrometer, LC/MS). На основании информации о молекулярном весе, установленной по полученному LC/MS спектру, проверяют совместимость со структурными формулами возможных фторсодержащих соединений. Подготавливают водные растворы с пятью или более разными концентрациями стандартного вещества и проводят LC/MS анализ этих водных растворов. Строят график зависимости соотношения между количеством и площадью от количества и получают калибровочную кривую. На основании полученной калибровочной кривой преобразуют площадь пика фторсодержащего соединения на LC/MS хроматограмме экстракта в количество фторсодержащего соединения.To 1 g of the weighed sample, 10 g (12.6 ml) of methanol are added, followed by sonication for 60 minutes, thereby obtaining an extract. The concentration of this extract is appropriately increased by purging with nitrogen, and the fluorine-containing compound in the concentrated extract is analyzed by a liquid chromatograph/mass spectrometer (LC/MS). Based on the molecular weight information determined from the obtained LC/MS spectrum, the compatibility with the structural formulas of possible fluorine-containing compounds is checked. Aqueous solutions with five or more different concentrations of the standard substance are prepared, and LC/MS analysis of these aqueous solutions is carried out. A plot of the ratio between amount and area versus amount is plotted, and a calibration curve is obtained. Based on the obtained calibration curve, the peak area of the fluorine-containing compound in the LC/MS chromatogram of the extract is converted into the amount of the fluorine-containing compound.

Нижний предел обнаружения в этом методе измерения составляет 10 массовых частей на миллиард.The lower detection limit of this measurement method is 10 parts per billion by mass.

[0057] Количество фторсодержащего соединения с молекулярным весом 1000 или менее также может быть измерено следующим методом.[0057] The amount of a fluorine-containing compound with a molecular weight of 1000 or less can also be measured by the following method.

К 1 г отвешенного образца добавляют 10 г (12,6 мл) метанола, затем проводят обработку ультразвуком в течение 2 часов, выдерживают при комнатной температуре, удаляют твердую фазу, тем самым, получая экстракт. Концентрацию этого экстракта надлежащим образом повышают путем продувки азотом и подвергают фторсодержащее соединение в концентрированном экстракте исследованию при помощи LC/MS. На основании информации о молекулярном весе, установленной по полученному LC/MS спектру, проверяют совместимость со структурными формулами возможных фторсодержащих соединений. Подготавливают стандартные растворы в метаноле с пятью известными концентрациями фторсодержащего соединения и проводят анализ на LC/MS. Путем аппроксимации первого порядка на основании концентрации стандартных растворов в метаноле и интегральных величин пиков в каждом диапазоне концентрации строят калибровочную кривую. По калибровочной кривой определяют количество фторсодержащего соединения в экстракте и преобразуют в количество фторсодержащего соединения в образце.To 1 g of the weighed sample, 10 g (12.6 ml) of methanol are added, then sonicated for 2 hours, kept at room temperature, and the solid phase is removed, thereby obtaining an extract. The concentration of this extract is appropriately increased by purging with nitrogen, and the fluorine-containing compound in the concentrated extract is subjected to LC/MS analysis. Based on the molecular weight information established from the obtained LC/MS spectrum, compatibility with structural formulas of possible fluorine-containing compounds is checked. Standard solutions in methanol with five known concentrations of the fluorine-containing compound are prepared and analyzed by LC/MS. A calibration curve is constructed by first-order approximation based on the concentration of the standard solutions in methanol and the integral values of the peaks in each concentration range. The amount of fluorine-containing compound in the extract is determined from the calibration curve and converted into the amount of fluorine-containing compound in the sample.

Нижний предел обнаружения в этом методе измерения равен 1 массовая часть на миллиард.The lower detection limit of this measurement method is 1 part per billion by mass.

[0058] Примером фторсодержащего соединения с молекулярным весом 1000 или менее является фторсодержащее соединение, включающее гидрофильную группу и имеющее молекулярный вес 1000 г/моль или менее. Молекулярный вес этого фторсодержащего соединения составляет, предпочтительно, 800 или менее, более предпочтительно, 500 или менее.[0058] An example of a fluorine-containing compound having a molecular weight of 1,000 or less is a fluorine-containing compound including a hydrophilic group and having a molecular weight of 1,000 g/mol or less. The molecular weight of this fluorine-containing compound is preferably 800 or less, more preferably 500 or less.

Полимеризованные частицы, полученные путем полимеризации в присутствии фторсодержащего поверхностно-активного вещества (ПАВ), обычно помимо PTFE включают фторсодержащее ПАВ. В данном случае фторсодержащее ПАВ используют при полимеризации.Polymerized particles obtained by polymerization in the presence of a fluorinated surfactant usually include a fluorinated surfactant in addition to PTFE. In this case, the fluorinated surfactant is used in the polymerization.

Фторсодержащее соединение с молекулярным весом 1000 или менее может представлять собой соединение, которое не добавляют при полимеризации, например, соединение, образующееся при полимеризации в качестве побочного продукта.The fluorine-containing compound having a molecular weight of 1,000 or less may be a compound that is not added during polymerization, such as a compound formed as a by-product during polymerization.

Когда фторсодержащее соединение включает анионную часть и катионную часть, фторсодержащее соединение с молекулярным весом 1000 или менее называют фторсодержащим соединением, в котором анионная часть обладает молекулярным весом 1000 или менее. Фторсодержащее соединение с молекулярным весом 1000 или менее не включает PTFE.When the fluorine-containing compound includes an anionic part and a cationic part, the fluorine-containing compound with a molecular weight of 1,000 or less is called a fluorine-containing compound in which the anionic part has a molecular weight of 1,000 or less. The fluorine-containing compound with a molecular weight of 1,000 or less does not include PTFE.

[0059] Гидрофильная группа может представлять собой, например, -COOM, -SO2M или -SO3M, ее примерами являются анионные группы, такие как -COOM и -SO3M, в которых M означает H, атом металла, NR1 4, имидазол, возможно замещенный, пиридин, возможно замещенный, или фосфоний, возможно замещенный; R1 означает Н или органическую группу.[0059] The hydrophilic group may be, for example, -COOM, -SO 2 M or -SO 3 M, examples thereof are anionic groups such as -COOM and -SO 3 M, in which M is H, a metal atom, NR 1 4 , imidazole, optionally substituted, pyridine, optionally substituted, or phosphonium, optionally substituted; R 1 is H or an organic group.

[0060] Фторсодержащее ПАВ также может являться фторсодержащим ПАВ, в котором анионная часть обладает молекулярным весом 1000 или менее (анионное фторсодержащее ПАВ). «Анионная часть» означает часть фторсодержащего ПАВ без катиона. Например, в случае F(CF2)n1COOM анионной называют часть «F(CF2)n1COO».[0060] The fluorosurfactant may also be a fluorosurfactant in which the anionic portion has a molecular weight of 1000 or less (anionic fluorosurfactant). The "anionic portion" means a portion of the fluorosurfactant without a cation. For example, in the case of F(CF 2 ) n1 COOM, the anionic portion is called "F(CF 2 ) n1 COO".

Одним из примеров фторсодержащего анионного ПАВ является соединение, соответствующее следующей формуле (N0):One example of a fluorinated anionic surfactant is a compound corresponding to the following formula (N 0 ):

Xn0-Rfn0-Y0 (N0)X n0 -Rf n0 -Y 0 (N 0 )

где Xn0 означает H, Cl и/или F; Rfn0 означает линейную, разветвленную или циклическую алкиленовую группу C3-C20, в которой часть или все атомы Н замещены атомами F, алкиленовую группу, возможно, включающую одну или несколько эфирных связей с одним или несколькими атомами Н, возможно, замещенными Cl; Y0 означает анионную группу.where X n0 is H, Cl and/or F; Rf n0 is a linear, branched or cyclic alkylene group C3-C20 in which part or all of the H atoms are replaced by F atoms, the alkylene group possibly comprising one or more ether linkages with one or more H atoms optionally replaced by Cl; Y 0 is an anionic group.

Анионная группа Y0 может представлять собой -COOM, -SO2M или -SO3M, и может быть -COOM или -SO3M.The anionic group Y0 may be -COOM, -SO2M , or -SO3M , and may be -COOM or -SO3M .

M означает H, атом металла, NR1 4, имидазол, возможно замещенный, пиридин, возможно замещенный, или фосфоний, возможно замещенный; R1 означает Н или органическую группу.M is H, a metal atom, NR 1 4 , imidazole, optionally substituted, pyridine, optionally substituted, or phosphonium, optionally substituted; R 1 is H or an organic group.

Примерами атома металла являются щелочной металл (1 группа) и щелочноземельный металл (2 группа), например, Na, K и Li.Examples of metal atom are alkali metal (Group 1) and alkaline earth metal (Group 2), such as Na, K and Li.

R1 может представлять собой H или органическую группу С1-С10, может быть Н или органической группой С1-С4, может быть Н или алкильной группой С1-С4.R 1 may be H or an organic group C1-C10, may be H or an organic group C1-C4, may be H or an alkyl group C1-C4.

M может представлять собой H, атом металла или NR1 4, может быть H, щелочным металлом (1 группа), щелочноземельным металлом (2 группа) или NR1 4, и может быть H, Na, K, Li, NH4.M may be H, a metal atom, or NR 1 4 , may be H, an alkali metal (Group 1), an alkaline earth metal (Group 2), or NR 1 4 , and may be H, Na, K, Li, NH 4 .

В Rfn0 50% или более атомов Н могут быть замещены фтором.In Rf n0 50% or more of the H atoms can be replaced by fluorine.

[0061] Фторсодержащее ПАВ может представлять собой отдельное фторсодержащее ПАВ или смесь двух или более фторсодержащих ПАВ.[0061] The fluorosurfactant may be a single fluorosurfactant or a mixture of two or more fluorosurfactants.

[0062] Примерами фторсодержащих ПАВ являются соединения, соответствующие нижеследующим формулам. Фторсодержащее ПАВ может являться смесью этих соединений:[0062] Examples of fluorinated surfactants are compounds corresponding to the following formulas. A fluorinated surfactant may be a mixture of these compounds:

F(CF2)7COOM,F( CF2 ) 7COOM ,

F(CF2)5COOM,F( CF2 ) 5COOM ,

H(CF2)6COOM,H( CF2 ) 6COOM ,

H(CF2)7COOM,H( CF2 ) 7COOM ,

CF3O(CF2)3OCHFCF2COOM,CF 3 O(CF 2 ) 3 OCHFCF 2 COOM,

C3F7OCF(CF3)CF2OCF(CF3)COOM,C 3 F 7 OCF(CF 3 )CF 2 OCF(CF 3 )COOM,

CF3CF2CF2OCF(CF3)COOM,CF 3 CF 2 CF 2 OCF(CF 3 )COOM,

CF3CF2OCF2CF2OCF2COOM,CF 3 CF 2 OCF 2 CF 2 OCF 2 COOM,

C2F5OCF(CF3)CF2OCF(CF3)COOM,C 2 F 5 OCF(CF 3 )CF 2 OCF(CF 3 )COOM,

CF3OCF(CF3)CF2OCF(CF3)COOM,CF 3 OCF(CF 3 )CF 2 OCF(CF 3 )COOM,

CF2ClCF2CF2OCF(CF3)CF2OCF2COOM,CF 2 ClCF 2 CF 2 OCF(CF 3 )CF 2 OCF 2 COOM,

CF2ClCF2CF2OCF2CF(CF3)OCF2COOM,CF 2 ClCF 2 CF 2 OCF 2 CF(CF 3 )OCF 2 COOM,

CF2ClCF(CF3)OCF(CF3)CF2OCF2COOM,CF 2 ClCF(CF 3 )OCF(CF 3 )CF 2 OCF 2 COOM,

CF2ClCF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2COOM иCF 2 ClCF(CF 3 )OCF 2 CF(CF 3 )OCF 2 COOM and

Схема 3Scheme 3

В каждой из формул М означает H, атом металла, NR1 4, имидазол, возможно замещенный, пиридин, возможно замещенный, или фосфоний, возможно замещенный; R1 означает Н или органическую группу.In each of the formulas, M represents H, a metal atom, NR 1 4 , imidazole, optionally substituted, pyridine, optionally substituted, or phosphonium, optionally substituted; R 1 represents H or an organic group.

PTFE порошок настоящего изобретения, предпочтительно, по существу, не содержит никакое из фторсодержащих соединений, соответствующих представленным выше формулам.The PTFE powder of the present invention preferably substantially does not contain any of the fluorine-containing compounds corresponding to the above formulae.

[0063] В каждой из приведенных выше формул М может являться Н, атомом металла или NR1 4, может быть H, щелочным металлом (1 группа), щелочноземельным металлом (2 группа) или NR1 4, или может быть H, Na, K, Li, NH4.[0063] In each of the above formulas, M may be H, a metal atom, or NR 1 4 , may be H, an alkali metal (Group 1), an alkaline earth metal (Group 2), or NR 1 4 , or may be H, Na, K, Li, NH 4 .

R1 может представлять собой H или органическую группу С1-С10, может быть Н или органической группой С1-С4, может быть Н или алкильной группой С1-С4.R 1 may be H or an organic group C1-C10, may be H or an organic group C1-C4, may be H or an alkyl group C1-C4.

[0064] PTFE порошок настоящего изобретения, по существу, не содержащий никакое из фторсодержащих соединений, соответствующих приведенным выше формулам, способен дополнительно уменьшать или предотвращать выделение газа и ухудшение характеристик батареи и увеличивать прочность электрода.[0064] The PTFE powder of the present invention, substantially free from any of the fluorine-containing compounds corresponding to the above formulas, is capable of further reducing or preventing gas emission and deterioration of battery performance and increasing the strength of the electrode.

Выражение «по существу, не содержащий никакое из фторсодержащих соединений, соответствующих приведенным выше формулам» означает, что количество любого из этих фторсодержащих соединений в PTFE порошке составляет 25 массовых частей на миллиард или менее.The expression "substantially free of any of the fluorine-containing compounds corresponding to the above formulas" means that the amount of any of these fluorine-containing compounds in the PTFE powder is 25 parts per billion by weight or less.

Количество любого из этих фторсодержащих соединений, предпочтительно, меньше 25 массовых частей на миллиард, более предпочтительно, составляет 10 массовых частей на миллиард или менее, еще более предпочтительно, 5 массовых частей на миллиард или менее, особенно предпочтительно, 3 массовых части на миллиард или менее, еще более предпочтительно, 1 массовую часть на миллиард или менее. Нижний предел не имеет ограничений и может быть меньше предела обнаружения.The amount of any of these fluorine-containing compounds is preferably less than 25 parts per billion by weight, more preferably 10 parts per billion by weight or less, even more preferably 5 parts per billion by weight or less, particularly preferably 3 parts per billion by weight or less, still more preferably 1 part per billion by weight or less. The lower limit is not limited and may be less than the detection limit.

[0065] PTFE порошок настоящего изобретения также, предпочтительно, по существу, не включает фторсодержащее соединение, соответствующее следующей формуле:[0065] The PTFE powder of the present invention also preferably substantially does not include a fluorine-containing compound corresponding to the following formula:

[Cn-1F2n-1COO-]M+ [C n-1 F 2n-1 COO - ]M +

где n является целым числом от 9 до 14, предпочтительно, от 9 до 12; М+ означает катион. Такой PTFE порошок способен дополнительно уменьшать или предотвращать выделение газа и ухудшение характеристик батареи и увеличивать прочность электрода.where n is an integer from 9 to 14, preferably from 9 to 12; M + is a cation. Such PTFE powder is capable of further reducing or preventing gas emission and deterioration of battery performance and increasing the strength of the electrode.

М, образующий катион М+ в этой формуле, аналогичен М, описанному выше.The M that forms the M + cation in this formula is similar to the M described above.

Выражение «по существу, не включает фторсодержащее соединение, соответствующее формуле» означает, что количество этого фторсодержащего соединения в PTFE порошке составляет 25 массовых частей на миллиард или менее.The expression “substantially does not include a fluorine-containing compound corresponding to the formula” means that the amount of this fluorine-containing compound in the PTFE powder is 25 parts per billion by weight or less.

Количество фторсодержащего соединения составляет, предпочтительно, менее 25 массовых частей на миллиард, более предпочтительно, 10 массовых частей на миллиард или менее, еще более предпочтительно, 5 массовых частей на миллиард или менее, особенно предпочтительно, 3 массовых части на миллиард или менее, еще более предпочтительно, менее 1 массовую частей на миллиард или менее. Нижний предел не ограничен, это может быть количество меньше предела обнаружения.The amount of the fluorine-containing compound is preferably less than 25 parts per billion by mass, more preferably 10 parts per billion by mass or less, even more preferably 5 parts per billion by mass or less, particularly preferably 3 parts per billion by mass or less, still more preferably less than 1 parts per billion by mass or less. The lower limit is not limited, it may be an amount less than the detection limit.

[0066] PTFE порошок настоящего изобретения может быть изготовлен, например, способом, включающим следующие стадии, на которых: (А) готовят водную дисперсию PTFE; (В) осуществляют коагуляцию водной дисперсии с получением влажного порошка PTFE; и (С) сушат влажный порошок.[0066] The PTFE powder of the present invention can be produced, for example, by a method comprising the following steps: (A) preparing an aqueous dispersion of PTFE; (B) coagulating the aqueous dispersion to obtain a wet PTFE powder; and (C) drying the wet powder.

[0067] На стадии (А) водная дисперсия может быть получена, например, путем эмульсионной полимеризации.[0067] In step (A), the aqueous dispersion can be obtained, for example, by emulsion polymerization.

[0068] Эмульсионная полимеризация может быть осуществлена известным способом. Например, эмульсионную полимеризацию мономеров, необходимых для образования PTFE, проводят в присутствии фторсодержащего анионного ПАВ и инициатора полимеризации в водной среде, тем самым, может быть получена водная дисперсия, содержащая частицы PTFE (первичные частицы). При эмульсионной полимеризации, если нужно, могут быть использованы такие добавки, как агент передачи цепи, буфер, регулятор рН, вспомогательный стабилизатор, стабилизатор дисперсии или акцептор радикалов.[0068] Emulsion polymerization can be carried out by a known method. For example, emulsion polymerization of monomers required for forming PTFE is carried out in the presence of a fluorine-containing anionic surfactant and a polymerization initiator in an aqueous medium, thereby an aqueous dispersion containing PTFE particles (primary particles) can be obtained. In the emulsion polymerization, additives such as a chain transfer agent, a buffer, a pH adjuster, an auxiliary stabilizer, a dispersion stabilizer, or a radical scavenger can be used if necessary.

Путем надлежащего выбора условий эмульсионной полимеризации можно обеспечить SSG, соответствующий указанному выше диапазону.By properly selecting the emulsion polymerization conditions, it is possible to achieve SSG within the above range.

[0069] Стадия (А) может представлять собой стадию эмульсионной полимеризации TFE и, если нужно, модифицирующего мономера.[0069] Step (A) may be a step of emulsion polymerization of TFE and, if desired, a modifying monomer.

[0070] Эмульсионная полимеризация может быть проведена, например, в водной среде в присутствии фторсодержащего анионного ПАВ и инициатора полимеризации.[0070] Emulsion polymerization can be carried out, for example, in an aqueous medium in the presence of a fluorine-containing anionic surfactant and a polymerization initiator.

Эмульсионная полимеризация может быть проведена, например, путем загрузки в реактор полимеризации водной среды, фторсодержащего анионного ПАВ, мономера, если нужно, других добавок, перемешивания содержимого реактора, поддержания в реакторе заданной температуры полимеризации и, затем, добавления заданного количества инициатора полимеризации для запуска реакции полимеризации. В зависимости от потребностей, после начала реакции полимеризации могут быть добавлены мономер, инициатор полимеризации, агент передачи цепи, ПАВ и т.п. Emulsion polymerization can be carried out, for example, by loading an aqueous medium, a fluorine-containing anionic surfactant, a monomer, and, if necessary, other additives into a polymerization reactor, stirring the contents of the reactor, maintaining a predetermined polymerization temperature in the reactor, and then adding a predetermined amount of a polymerization initiator to start the polymerization reaction. Depending on the needs, after the polymerization reaction has started, a monomer, a polymerization initiator, a chain transfer agent, a surfactant, etc. can be added.

[0071] Инициатором полимеризации может быть любой инициатор полимеризации, способный генерировать радикалы при температуре полимеризации; может быть использован любой известный маслорастворимый и/или водорастворимый инициатор полимеризации. Кроме этого, для запуска полимеризации инициатор может сочетаться с восстановителем, например, в форме окислительно-восстановительного агента. Концентрацию инициатора полимеризации определяют надлежащим образом в соответствии с типом мономера, целевым молекулярным весом PTFE и скоростью реакции.[0071] The polymerization initiator may be any polymerization initiator capable of generating radicals at the polymerization temperature; any known oil-soluble and/or water-soluble polymerization initiator may be used. In addition, the initiator may be combined with a reducing agent, for example in the form of an oxidation-reduction agent, to initiate the polymerization. The concentration of the polymerization initiator is appropriately determined in accordance with the type of monomer, the target molecular weight of PTFE and the reaction rate.

[0072] Используемый инициатор полимеризации может представлять собой маслорастворимый инициатор радикальной полимеризации или водорастворимый инициатор радикальной полимеризации.[0072] The polymerization initiator used may be an oil-soluble radical polymerization initiator or a water-soluble radical polymerization initiator.

[0073] Маслорастворимый инициатор радикальной полимеризации может представлять собой известный маслорастворимый пероксид. Его типичными примерами являются диалкилпероксикарбонаты, такие как диизопропилпероксидикарбонат и ди-втор-бутилпероксидикарбонат, пероксиэфиры, такие как трет-бутилпероксиизобутират и трет-бутилпероксипивалат, диалкилпероксиды, такие как ди-трет-бутилпероксид, а также ди(перфторацил) или ди(фторхлор)ацилпероксиды, такие как ди(ω-гидрододекафторгептаноил)пероксид, ди(ω-гидротетрадекафторгептаноил)пероксид, ди(ω-гидрогексадекафторнонаноил)пероксид, ди(перфторбутирил)пероксид, ди(перфторвалерил)пероксид, ди(перфторгексаноил)пероксид, ди(перфторгептаноил)пероксид, ди(перфтороктаноил)пероксид, ди(перфторнонаноил)пероксид, ди(ω-хролгексафторбутирил)пероксид, ди(ω-хлордекафторгексаноил)пероксид, ди(ω-хлортетрадекафтороктаноил)пероксид, ω-гидрододекафторгептаноил-ω-гидрогексадекафторнонаноил-пероксид, ω-хлоргексафторбутирил-ω-хлордекафторгексаноил-пероксид, ω-гидрододекафторгептаноил-перфторбутирил-пероксид, ди(дихлорпентафторбутаноил)пероксид, ди(трихлороктафторгексаноил)пероксид, ди(тетрахлорундекафтороктаноил)пероксид, ди(пентахлортетрадекафтордеканоил)пероксид и ди(ундекахлордотриаконтафтордокосаноил)пероксид.[0073] The oil-soluble radical polymerization initiator may be a known oil-soluble peroxide. Typical examples thereof are dialkyl peroxycarbonates such as diisopropyl peroxydicarbonate and di-sec-butyl peroxydicarbonate, peroxyesters such as tert-butyl peroxyisobutyrate and tert-butyl peroxypivalate, dialkyl peroxides such as di-tert-butyl peroxide, and di(perfluoroacyl) or di(fluorochloro)acyl peroxides such as di(ω-hydrododecafluoroheptanoyl) peroxide, di(ω-hydrotetradecafluoroheptanoyl) peroxide, di(ω-hydrohexadecafluorononanoyl) peroxide, di(perfluorobutyryl) peroxide, di(perfluorovaleryl) peroxide, di(perfluorohexanoyl) peroxide, di(perfluoroheptanoyl) peroxide, di(perfluorooctanoyl) peroxide, di(perfluorononanoyl) peroxide, Di(ω-chlorohexafluorobutyryl)peroxide, di(ω-chlorodecafluorohexanoyl)peroxide, di(ω-chlorotetradecafluorooctanoyl)peroxide, ω-hydrododecafluoroheptanoyl-ω-hydrohexadecafluorononanoyl peroxide, ω-chlorohexafluorobutyryl-ω-chlorodecafluorohexanoyl peroxide, ω-hydrododecafluoroheptanoyl-perfluorobutyryl peroxide, di(dichloropentafluorobutanoyl)peroxide, di(trichlorooctafluorohexanoyl)peroxide, di(tetrachloroundecafluorooctanoyl)peroxide, di(pentachlorotetradecafluorodecanoyl)peroxide and di(undecachlorotriacontafluorodocosanoyl)peroxide.

[0074] Водорастворимый инициатор радикальной полимеризации может представлять собой известный водорастворимый пероксид. Его примерами являются соли аммония, калия и натрия и любой из следующих кислот: персерной кислоты, перборной кислоты, перхлорной кислоты, перфосфорной кислоты и перкарбоновой кислоты, трет-бутилпермалеат, трет-бутилгидропероксид и пероксид диянтарной кислоты. Из них предпочтительны персульфат аммония и пероксид диянтарной кислоты. Инициатор также может включать восстановитель, такой как сульфит или соль сернистой кислоты. Его количество может быть кратно 0,1-20 количества пероксида.[0074] The water-soluble radical polymerization initiator may be a known water-soluble peroxide. Examples thereof are ammonium, potassium and sodium salts and any of the following acids: persulfuric acid, perboric acid, perchloric acid, perphosphoric acid and percarboxylic acid, tert-butyl permaleate, tert-butyl hydroperoxide and disuccinic acid peroxide. Of these, ammonium persulfate and disuccinic acid peroxide are preferred. The initiator may also include a reducing agent such as sulfite or a salt of sulfurous acid. Its amount may be a multiple of 0.1 to 20 of the amount of peroxide.

[0075] Водорастворимый инициатор радикальной полимеризации может быть добавлен в любом количестве. Например, он может быть добавлен в количестве, которое не приводит к значительному снижению скорости полимеризации (например, в концентрации несколько частей на миллион относительно количества воды), или более единовременно на начальной стадии полимеризации или периодически или непрерывно. Верхний предел этого количества соответствует диапазону, в котором температура реакции может увеличиваться, пока тепло, выделяющееся в ходе реакции полимеризации, отводится через поверхности устройства. Более предпочтительно, верхний предел соответствует диапазону, в котором тепло реакции полимеризации может быть отведено через поверхности устройства.[0075] The water-soluble radical polymerization initiator can be added in any amount. For example, it can be added in an amount that does not lead to a significant decrease in the polymerization rate (for example, in a concentration of several parts per million relative to the amount of water), or more at one time at the initial stage of polymerization or periodically or continuously. The upper limit of this amount corresponds to the range in which the reaction temperature can increase until the heat released during the polymerization reaction is removed through the surfaces of the device. More preferably, the upper limit corresponds to the range in which the heat of the polymerization reaction can be removed through the surfaces of the device.

Чтобы без труда обеспечить физические условия, описанные выше, добавляемое количество инициатора полимеризации, предпочтительно, эквивалентно 0,1 части на миллион или более, более предпочтительно, эквивалентно 1,0 части на миллион или более, и, при этом, предпочтительно, эквивалентно 100 частям на миллион или менее, более предпочтительно, эквивалентно 10 частям на миллион или менее относительно водной среды.In order to easily ensure the physical conditions described above, the added amount of the polymerization initiator is preferably equivalent to 0.1 ppm or more, more preferably equivalent to 1.0 ppm or more, and, further, preferably equivalent to 100 ppm or less, more preferably equivalent to 10 ppm or less, relative to an aqueous medium.

[0076] Например, в случае полимеризации при низкой температуре 30ºС или менее, используемый инициатор полимеризации, предпочтительно, представляет собой окислительно-восстановительный инициатор, являющийся сочетанием окислителя и восстановителя. Примерами окислителя являются персульфат, органический пероксид, перманганат калия, триацетат марганца, нитрат и бромат церия-аммония. Примерами восстановителя являются сульфит, бисульфит, бромат, диимин и щавелевая кислота. Примерами персульфата являются персульфат аммония и персульфат калия. Примерами сульфита являются сульфит натрия и сульфит аммония. Для увеличения скорости разложения инициатора к сочетанию окислительно-восстановительного инициатора также, предпочтительно, добавляют соль меди или соль железа. Примером соли меди является сульфат меди (II), примером соли железа является сульфат железа (II).[0076] For example, in the case of polymerization at a low temperature of 30°C or less, the polymerization initiator used is preferably a redox initiator which is a combination of an oxidizing agent and a reducing agent. Examples of the oxidizing agent are persulfate, organic peroxide, potassium permanganate, manganese triacetate, cerium ammonium nitrate and bromate. Examples of the reducing agent are sulfite, bisulfite, bromate, diimine and oxalic acid. Examples of the persulfate are ammonium persulfate and potassium persulfate. Examples of the sulfite are sodium sulfite and ammonium sulfite. In order to increase the decomposition rate of the initiator, a copper salt or an iron salt is also preferably added to the combination of the redox initiator. An example of the copper salt is copper (II) sulfate, and an example of the iron salt is iron (II) sulfate.

[0077] Окислитель окислительно-восстановительного инициатора, предпочтительно, представляет собой пермарганцевую кислоту или ее соль, персульфат, триацетат марганца, соль церия (IV), бромноватую кислоту или ее соль. Восстановитель окислительно-восстановительного инициатора, предпочтительно, представляет собой дикарбоновую кислоту или ее соль или диамин.[0077] The oxidizing agent of the redox initiator is preferably permanganic acid or its salt, persulfate, manganese triacetate, cerium (IV) salt, bromic acid or its salt. The reducing agent of the redox initiator is preferably a dicarboxylic acid or its salt, or a diamine.

Более предпочтительно, окислителем является пермарганцевая кислота или ее соль, персульфат или бромноватая кислота или ее соль, а восстановителем является дикарбоновая кислота или ее соль.More preferably, the oxidizing agent is permanganic acid or its salt, persulfate, or bromic acid or its salt, and the reducing agent is a dicarboxylic acid or its salt.

[0078] Примерами окислительно-восстановительного инициатора являются сочетания перманганат калия/щавелевая кислота, перманганат калия/оксалат аммония, триацетат марганца/щавелевая кислота, триацетат марганца/оксалат аммония, нитрат аммония-церия/щавелевая кислота и нитрат аммония-церия/оксалат аммония.[0078] Examples of a redox initiator include combinations of potassium permanganate/oxalic acid, potassium permanganate/ammonium oxalate, manganese triacetate/oxalic acid, manganese triacetate/ammonium oxalate, ammonium cerium nitrate/oxalic acid, and ammonium cerium nitrate/ammonium oxalate.

В случае использования окислительно-восстановительного инициатора в реактор полимеризации может быть заранее загружен окислитель или восстановитель, затем к нему непрерывно или периодически может быть добавлено остальное, что позволяет запустить полимеризацию. Например, в случае использования сочетания перманганат калия/оксалат аммония, предпочтительно, в реактор полимеризации загружают оксалат аммония и к нему непрерывно добавляют перманганат калия.In the case of using a redox initiator, the polymerization reactor may be pre-loaded with an oxidizer or a reductant, and then the rest may be added continuously or periodically to it, which allows the polymerization to start. For example, in the case of using a potassium permanganate/ammonium oxalate combination, it is preferable to load ammonium oxalate into the polymerization reactor and continuously add potassium permanganate to it.

При этом в отношении окислительно-восстановительного инициатора «перманганат калия/оксалат аммония» означает сочетание перманганата калия и оксалата аммония. То же относится к другим соединениям.In this case, in relation to the oxidation-reduction initiator, "potassium permanganate/ammonium oxalate" means a combination of potassium permanganate and ammonium oxalate. The same applies to other compounds.

[0079] Особенно предпочтительно, окислительно-восстановительный инициатор является сочетанием окислителя в форме соли и восстановителя в форме соли.[0079] Particularly preferably, the redox initiator is a combination of an oxidizing agent in the form of a salt and a reducing agent in the form of a salt.

Например, окислитель в форме соли, более предпочтительно, включает, по меньшей мере, одну соль, выбранную из группы, состоящей из персульфатов, перманганатов, солей церия (IV), броматов, еще более предпочтительно, является перманганатом, особенно предпочтительно, перманганатом калия.For example, the oxidizing agent in the form of a salt more preferably comprises at least one salt selected from the group consisting of persulfates, permanganates, cerium (IV) salts, bromates, even more preferably, it is permanganate, particularly preferably potassium permanganate.

Восстановитель в форме соли, более предпочтительно, включает, по меньшей мере, одну соль, выбранную из группы, состоящей из оксалатов, малонатов, сукцинатов, глутаратов и броматов, еще более предпочтительно, является оксалатом, особенно предпочтительно, оксалатом аммония.The reducing agent in the form of a salt more preferably comprises at least one salt selected from the group consisting of oxalates, malonates, succinates, glutarates and bromates, even more preferably it is an oxalate, particularly preferably ammonium oxalate.

[0080] Более конкретно, окислительно-восстановительный инициатор, предпочтительно, включает, по меньшей мере, одно сочетание, выбранное из группы, состоящей из перманганат калия/щавелевая кислота, перманганат калия/оксалат аммония, бромат калия/сульфит аммония, триацетат марганца/оксалат аммония и нитрат аммония-церия/оксалат аммония, более предпочтительно, по меньшей мере, одно сочетание, выбранное из группы, состоящей из перманганат калия/щавелевая кислота, перманганат калия/оксалат аммония, бромат калия/сульфит аммония и нитрат аммония-церия/оксалат аммония, еще более предпочтительно, перманганат калия/щавелевая кислота.[0080] More specifically, the redox initiator preferably comprises at least one combination selected from the group consisting of potassium permanganate/oxalic acid, potassium permanganate/ammonium oxalate, potassium bromate/ammonium sulfite, manganese triacetate/ammonium oxalate and ammonium cerium nitrate/ammonium oxalate, more preferably at least one combination selected from the group consisting of potassium permanganate/oxalic acid, potassium permanganate/ammonium oxalate, potassium bromate/ammonium sulfite and ammonium cerium nitrate/ammonium oxalate, even more preferably potassium permanganate/oxalic acid.

[0081] При использовании окислительно-восстановительного инициатора окислитель и восстановитель могут быть добавлены сразу на начальной стадии полимеризации, либо восстановитель может быть добавлен сразу на начальной стадии полимеризации, а окислитель - добавляться непрерывно. В качестве альтернативы, окислитель может быть добавлен сразу на начальной стадии полимеризации, а восстановитель - добавляться непрерывно, либо и окислитель, и восстановитель могут добавляться непрерывно.[0081] When using a redox initiator, the oxidizing agent and the reducing agent may be added simultaneously at the initial stage of the polymerization, or the reducing agent may be added simultaneously at the initial stage of the polymerization and the oxidizing agent may be added continuously. Alternatively, the oxidizing agent may be added simultaneously at the initial stage of the polymerization and the reducing agent may be added continuously, or both the oxidizing agent and the reducing agent may be added continuously.

[0082] Когда один компонент окислительно-восстановительного инициатора добавляют на начальной стадии полимеризации, а другой добавляют непрерывно, является предпочтительным постепенно уменьшать скорость добавления, чтобы получить PTFE с малым SSG. Кроме этого, добавление, предпочтительно, прекращают в середине полимеризации. Добавление, предпочтительно, прекращают до расходования 20% - 40% масс. всего TFE, предназначенного для реакции полимеризации.[0082] When one component of the redox initiator is added at the initial stage of polymerization and the other is added continuously, it is preferable to gradually decrease the addition rate in order to obtain PTFE with a low SSG. In addition, the addition is preferably stopped in the middle of the polymerization. The addition is preferably stopped before 20% - 40% by weight of the total TFE intended for the polymerization reaction is consumed.

[0083] При использовании в качестве инициатора полимеризации окислительно-восстановительного инициатора, добавляемое количество окислителя составляет, предпочтительно, 0,1 части на миллион или более, более предпочтительно, 0,3 части на миллион или более, еще более предпочтительно, 0,5 части на миллион или более, еще более предпочтительно, 1,0 часть на миллион или более, особенно предпочтительно, 5 частей на миллион или более, еще более предпочтительно, 10 частей на миллион или более, и при этом, предпочтительно, 10000 частей на миллион или менее, более предпочтительно, 1000 частей на миллион или менее, еще более предпочтительно, 100 частей на миллион или менее, еще более предпочтительно, 10 частей на миллион или менее относительно водной среды.[0083] When using a redox initiator as the polymerization initiator, the added amount of the oxidizing agent is preferably 0.1 ppm or more, more preferably 0.3 ppm or more, even more preferably 0.5 ppm or more, even more preferably 1.0 ppm or more, particularly preferably 5 ppm or more, even more preferably 10 ppm or more, and wherein it is preferably 10,000 ppm or less, more preferably 1,000 ppm or less, even more preferably 100 ppm or less, even more preferably 10 ppm or less, with respect to the aqueous medium.

Добавляемое количество восстановителя составляет, предпочтительно, 0,1 части на миллион или более, более предпочтительно, 3 части на миллион или более, еще более предпочтительно, 5 частей на миллион или более, особенно предпочтительно, 10 частей на миллион или более, и при этом, предпочтительно, 10000 частей на миллион или менее, более предпочтительно, 1000 частей на миллион или менее, еще более предпочтительно, 100 частей на миллион или менее, еще более предпочтительно, 10 частей на миллион или менее.The amount of the reducing agent added is preferably 0.1 ppm or more, more preferably 3 ppm or more, even more preferably 5 ppm or more, particularly preferably 10 ppm or more, and further preferably 10,000 ppm or less, more preferably 1,000 ppm or less, even more preferably 100 ppm or less, even more preferably 10 ppm or less.

При использовании для эмульсионной полимеризации окислительно-восстановительного инициатора температура полимеризации составляет, предпочтительно, 100ºС или менее, более предпочтительно, 95ºС или менее, еще более предпочтительно, 90ºС или менее, и при этом, предпочтительно, 10ºС или более, более предпочтительно, 20ºС или более, еще более предпочтительно, 30ºС или более, еще более.When using a redox initiator for emulsion polymerization, the polymerization temperature is preferably 100°C or less, more preferably 95°C or less, even more preferably 90°C or less, and further preferably 10°C or more, more preferably 20°C or more, even more preferably 30°C or more, even more.

[0084] В целях обеспечения большей силы сцепления, прочности и гибкости электрода, предпочтительные примеры инициатора полимеризации включают водорастворимый инициатор радикальной полимеризации и окислительно-восстановительный инициатор.[0084] In order to provide greater adhesive force, strength and flexibility of the electrode, preferred examples of the polymerization initiator include a water-soluble radical polymerization initiator and a redox initiator.

[0085] Водная среда является реакционной средой для проведения полимеризации и представляет собой жидкость, содержащую воду. Водная среда может быть любой средой, содержащей воду, и может содержать воду и, например, бесфторный органический растворитель, такой как спирт, эфир или кетон, и/или фторсодержащий органический растворитель с температурой кипения 40ºС или менее.[0085] The aqueous medium is a reaction medium for carrying out the polymerization and is a liquid containing water. The aqueous medium may be any medium containing water and may contain water and, for example, a fluorine-free organic solvent such as an alcohol, ether or ketone, and/or a fluorine-containing organic solvent with a boiling point of 40°C or less.

[0086] При необходимости, в ходе эмульсионной полимеризации могут быть использованы добавки, такие как зародышеобразователь, агент передачи цепи, буфер, регулятор рН, вспомогательный стабилизатор, стабилизатор дисперсии, акцептор радикалов, вещество для разложения инициатора полимеризации или дикарбоновая кислота.[0086] If necessary, additives such as a nucleating agent, a chain transfer agent, a buffer, a pH regulator, an auxiliary stabilizer, a dispersion stabilizer, a radical scavenger, a polymerization initiator decomposer, or a dicarboxylic acid can be used during the emulsion polymerization.

[0087] Для регулирования размера частиц в ходе эмульсионной полимеризации, предпочтительно, вводят зародышеобразователь. Предпочтительно, зародышеобразователь добавляют до начала реакции полимеризации.[0087] To control the particle size during emulsion polymerization, a nucleating agent is preferably added. Preferably, the nucleating agent is added before the polymerization reaction begins.

Зародышеобразователем может быть один из известных. Зародышеобразователь, предпочтительно, включает, по меньшей мере, одно вещество, выбранное из группы, состоящей из фторполиэфиров, неионогенных ПАВ и агентов передачи цепи, более предпочтительно, это неионогенное ПАВ.The nucleating agent may be one of those known. The nucleating agent preferably comprises at least one substance selected from the group consisting of fluoropolyethers, nonionic surfactants and chain transfer agents, more preferably a nonionic surfactant.

[0088] Фторполиэфир может представлять собой, например, перфторполиэфирную (perfluoropolyether, PFPE) кислоту или ее соль.[0088] The fluoropolyether may be, for example, perfluoropolyether (PFPE) acid or a salt thereof.

PFPE кислота или ее соль может иметь любую структуру цепи, в которой атомы кислорода основной цепи молекулы разделены насыщенными фторуглеродными группами, включающими от 1 до 3 атомов углерода. Кроме этого, в молекуле может присутствовать два или более типов фторуглеродных групп. Типичная структура включает повторяющиеся звенья, соответствующие любой из следующих формул:PFPE acid or its salt may have any chain structure in which the oxygen atoms of the main chain of the molecule are separated by saturated fluorocarbon groups comprising from 1 to 3 carbon atoms. In addition, two or more types of fluorocarbon groups may be present in the molecule. A typical structure includes repeating units corresponding to any of the following formulas:

(-CFCF3-CF2-O-)n,(-CFCF 3 -CF 2 -O-) n ,

(-CF2-CF2-CF2-O-)n,( -CF2 - CF2 - CF2- O-) n ,

(-CF2-CF2-O-)n-(-CF2-O-)m и(-CF 2 -CF 2 -O-) n -(-CF 2 -O-) m and

(-CF2-CFCF3-O-)n-(-CF2-O-)m.(-CF 2 -CFCF 3 -O-) n -(-CF 2 -O-) m .

[0089] Эти структуры описаны Kasai в журнале J. Appl. Polymer Sci. 57, 797 (1995). В соответствии с этой публикацией, PFPE кислота или ее соль может включать группу карбоновой кислоты или ее соли на одном конце или на каждом конце. PFPE кислота или ее соль также может включать группу сульфокислоты или фосфоновой кислоты или их соли на одном конце или на каждом конце. Кроме этого, PFPE кислота или ее соль может включать разные группы на каждом конце. В случае однофункциональной PFPE другой конец молекулы обычно является перфторированным, но также может включать атом водорода или хлора. PFPE кислота или ее соль включает, по меньшей мере, два эфирных кислорода, предпочтительно, по меньшей мере, четыре эфирных кислорода, более предпочтительно, по меньшей мере, шесть атомов эфирного кислорода. Предпочтительно, по меньшей мере, одна из фторуглеродных групп, разделяющая атомы эфирного кислорода, более предпочтительно, по меньшей мере, две из таких фторуглеродных групп включают два или три атома углерода. Еще более предпочтительно, по меньшей мере, 50% фторуглеродных групп, разделяющих атомы эфирного кислорода, включают два или три атома углерода. Предпочтительно, PFPE кислота или ее соль в целом включает, по меньшей мере, 15 атомов углерода и, например, предпочтительная минимальная величина n или n+m в структуре повторяющихся звеньев равна, по меньшей мере, 5. В способе производства, соответствующем изобретению, может быть использовано две или более PFPE кислот или их солей, имеющих кислотную группу на одном конце или на каждом конце. PFPE кислота или ее соль, предпочтительно, характеризуется среднечисловым молекулярным весом менее 6000 г/моль.[0089] These structures are described by Kasai in J. Appl. Polymer Sci. 57, 797 (1995). According to this publication, the PFPE acid or salt thereof may include a carboxylic acid group or a salt thereof at one end or at each end. The PFPE acid or salt thereof may also include a sulfonic acid or phosphonic acid group or a salt thereof at one end or at each end. In addition, the PFPE acid or salt thereof may include different groups at each end. In the case of a single-functional PFPE, the other end of the molecule is typically perfluorinated, but may also include a hydrogen or chlorine atom. The PFPE acid or salt thereof includes at least two ether oxygens, preferably at least four ether oxygens, more preferably at least six ether oxygen atoms. Preferably, at least one of the fluorocarbon groups separating the ether oxygen atoms, more preferably at least two of such fluorocarbon groups comprise two or three carbon atoms. Even more preferably, at least 50% of the fluorocarbon groups separating the ether oxygen atoms comprise two or three carbon atoms. Preferably, the PFPE acid or salt thereof comprises at least 15 carbon atoms in total and, for example, the preferred minimum value of n or n+m in the repeat unit structure is at least 5. In the production method according to the invention, two or more PFPE acids or salts thereof having an acid group at one end or at each end can be used. The PFPE acid or salt thereof preferably has a number average molecular weight of less than 6000 g/mol.

[0090] Для дополнительного увеличения молекулярного веса PTFE и повышения прочности листа электродной смеси, в ходе эмульсионной полимеризации, предпочтительно, добавляют акцептор радикалов или вещество для разложения инициатора полимеризации. Акцептор радикалов или вещество для разложения инициатора полимеризации добавляют после начала реакции полимеризации, предпочтительно, до полимеризации 10% масс., предпочтительно, 20% масс. всего TFE, который должен быть израсходован в реакции полимеризации, и, предпочтительно, до полимеризации 50% масс., предпочтительно, 40% масс. всего TFE, который должен быть израсходован в реакции полимеризации. Акцептор радикалов или вещество для разложения инициатора полимеризации добавляют, предпочтительно, после описываемых далее сброса давления и восстановления давления, если их проводят.[0090] In order to further increase the molecular weight of PTFE and increase the strength of the electrode mixture sheet, a radical scavenger or a polymerization initiator decomposition agent is preferably added during the emulsion polymerization. The radical scavenger or the polymerization initiator decomposition agent is added after the start of the polymerization reaction, preferably before the polymerization of 10% by weight, preferably 20% by weight of the total TFE to be consumed in the polymerization reaction, and preferably before the polymerization of 50% by weight, preferably 40% by weight of the total TFE to be consumed in the polymerization reaction. The radical scavenger or the polymerization initiator decomposition agent is preferably added after the pressure release and pressure recovery described below, if they are carried out.

[0091] Используемый акцептор радикалов представляет собой соединение, не обладающее способностью повторного инициирования после добавления или способностью передачи цепи свободным радикалам в системе полимеризации. Более конкретно, используется соединение, выполняющее функцию инициирования реакции передачи цепи с первичным радикалом или растущим макрорадикалом с последующим образованием стабильного радикала, не вступающего в реакцию с мономером или соединением, выполняющим функцию инициирования реакции соединения с первичным радикалом или растущим макрорадикалом с последующим образованием стабильного радикала.[0091] The radical scavenger used is a compound that does not have the ability to be reinitiated after addition or the ability to transfer a chain to free radicals in a polymerization system. More specifically, a compound that performs the function of initiating a chain transfer reaction with a primary radical or a growing macroradical followed by the formation of a stable radical that does not react with the monomer or a compound that performs the function of initiating a reaction of a compound with a primary radical or a growing macroradical followed by the formation of a stable radical is used.

Вообще, так называемые агенты передачи цепи отличаются активностью, описываемой константой передачи цепи и эффективностью повторного инициирования, а те из них, которые характеризуются эффективностью повторного инициирования 0%, называются акцепторами радикалов.In general, the so-called chain transfer agents are distinguished by their activity, described by the chain transfer constant and the reinitiation efficiency, and those characterized by a reinitiation efficiency of 0% are called radical scavengers.

Акцептор радикалов также может быть описан, например, как соединение, для которого константа передачи цепи к TFE при температуре полимеризации больше, чем константа скорости полимеризации, и которое характеризуется эффективностью повторного инициирования, по существу, равной 0%. Выражение «эффективность повторного инициирования, по существу, равная 0%» означает, что образующиеся радикалы превращают акцептор радикалов в стабильный радикал.A radical scavenger may also be described, for example, as a compound for which the chain transfer constant to TFE at the polymerization temperature is greater than the polymerization rate constant and which is characterized by a reinitiation efficiency of substantially 0%. The expression "reinitiation efficiency of substantially 0%" means that the radicals formed convert the radical scavenger into a stable radical.

Предпочтительно, акцептор радикалов представляет собой соединение, характеризующееся константой передачи цепи (Cs) (=константа скорости передачи цепи(kc)/константа скорости полимеризации (kp)) к TFE при температуре полимеризации более 0,1. Это соединение характеризуется Cs, более предпочтительно, 0,5 или более, еще более предпочтительно, 1,0 или более, еще более предпочтительно, 5,0 или более, особенно предпочтительно, 10 или более.Preferably, the radical scavenger is a compound characterized by a chain transfer constant (Cs) (=chain transfer rate constant (kc)/polymerization rate constant (kp)) to TFE at a polymerization temperature of more than 0.1. This compound is characterized by a Cs of more preferably 0.5 or more, even more preferably 1.0 or more, even more preferably 5.0 or more, particularly preferably 10 or more.

[0092] Акцептор радикалов, предпочтительно, включает, например, по меньшей мере, одно соединение, выбранное из группы, состоящей из ароматических гидроксисоединений, ароматических аминов, н,н-диэтилгидроксиамина, хиноновых соединений, терпенов, тиоцианалов и хлорида меди (CuCl2).[0092] The radical scavenger preferably comprises, for example, at least one compound selected from the group consisting of aromatic hydroxy compounds, aromatic amines, n,n-diethylhydroxyamine, quinone compounds, terpenes, thiocyanates and copper chloride (CuCl 2 ).

Примерами ароматических гидроксисоединений являются незамещенные фенолы, многоатомные фенолы, салициловая кислота, м- или п-салициловая кислота, галловая кислота и нафтол.Examples of aromatic hydroxy compounds are unsubstituted phenols, polyhydric phenols, salicylic acid, m- or p-salicylic acid, gallic acid and naphthol.

Примерами незамещенных фенолов являются о-, м- или п-нитрофенол, о-, м- или п-аминофенол и п-нитрозофенол. Примерами многоатомных фенолов являются катехол, резорцинол, гидрохинон, пирогаллол, флюроглюцин и нафтрезорцинол.Examples of unsubstituted phenols are o-, m-, or p-nitrophenol, o-, m-, or p-aminophenol, and p-nitrosophenol. Examples of polyhydric phenols are catechol, resorcinol, hydroquinone, pyrogallol, fluoroglucinol, and naphtresorcinol.

Примерами ароматических аминов являются о-, м- или п-фенилендиамин и бензидин.Examples of aromatic amines are o-, m-, or p-phenylenediamine and benzidine.

Примерами хинонов являются о-, м- или п-бензохинон, 1,4-нафтохинон и ализарин.Examples of quinones are o-, m-, or p-benzoquinone, 1,4-naphthoquinone, and alizarin.

Примерами тиоцианатов являются тиоцианат аммония (NH4SCN), тиоцианат калия (KSCN) и тиоцианат натрия (NaSCN).Examples of thiocyanates are ammonium thiocyanate (NH 4 SCN), potassium thiocyanate (KSCN), and sodium thiocyanate (NaSCN).

Из этих соединений предпочтительным акцептором радикалов является ароматическое гидроксисоединение, более предпочтительно, незамещенный фенол или многоатомный фенол, еще более предпочтительно, гидрохинон.Of these compounds, a preferred radical scavenger is an aromatic hydroxy compound, more preferably an unsubstituted phenol or a polyhydric phenol, even more preferably hydroquinone.

[0093] С точки зрения мягкого уменьшения стандартного удельного веса, добавляемое количество акцептора радикалов, предпочтительно, эквивалентно 3% - 500% (в молярном выражении) концентрации инициатора полимеризации. Нижний предел, предпочтительно, составляет 10% (в молярном выражении), еще более предпочтительно, 15% (в молярном выражении). Верхний предел, более предпочтительно, равен 400% (в молярном выражении), еще более предпочтительно, 300% (в молярном выражении).[0093] From the viewpoint of mildly reducing the standard specific gravity, the addition amount of the radical scavenger is preferably equivalent to 3% - 500% (in molar terms) of the concentration of the polymerization initiator. The lower limit is preferably 10% (in molar terms), still more preferably 15% (in molar terms). The upper limit is more preferably 400% (in molar terms), still more preferably 300% (in molar terms).

[0094] Веществом для разложения инициатора полимеризации может служить любое соединение, способное разлагать используемый инициатор полимеризации, и включает, например, по меньшей мере, одно соединение, выбранное из группы, состоящей из сульфитов, бисульфитов, броматов, дииминов, солей дииминов, щавелевой кислоты, оксалатов, солей меди и солей железа. Примерами сульфитов являются сульфит натрия и сульфит аммония. Примером соли меди является сульфат меди (II), примером соли железа является сульфат железа (II).[0094] The substance for decomposing the polymerization initiator can be any compound capable of decomposing the polymerization initiator used, and includes, for example, at least one compound selected from the group consisting of sulfites, bisulfites, bromates, diimines, diimine salts, oxalic acid, oxalates, copper salts and iron salts. Examples of sulfites are sodium sulfite and ammonium sulfite. An example of a copper salt is copper (II) sulfate, an example of an iron salt is iron (II) sulfate.

С точки зрения мягкого уменьшения стандартного удельного веса, добавляемое количество вещества для разложения, предпочтительно, эквивалентно 3% - 500% (в молярном выражении) концентрации инициатора полимеризации. Нижний предел, более предпочтительно, составляет 10% (в молярном выражении), еще более предпочтительно, 15% (в молярном выражении). Верхний предел, более предпочтительно, равен 400% (в молярном выражении), еще более предпочтительно, 300% (в молярном выражении).From the viewpoint of softly reducing the standard specific gravity, the added amount of the decomposing agent is preferably equivalent to 3% - 500% (in molar terms) of the concentration of the polymerization initiator. The lower limit is more preferably 10% (in molar terms), still more preferably 15% (in molar terms). The upper limit is more preferably 400% (in molar terms), still more preferably 300% (in molar terms).

[0095] Для уменьшения количества сгустков, образующихся во время полимеризации, эмульсионная полимеризация может быть проведена в присутствии дикарбоновой кислоты в количестве от 5 до 500 частей на миллион, предпочтительно, от 10 до 200 частей на миллион в водной среде. Если количество дикарбоновой кислоты слишком невелико относительно водной среды, нельзя достичь желаемого эффекта. И наоборот, если количество слишком большое, вероятна реакция передачи цепи, и получаемый полимер может иметь низкий молекулярный вес. Количество дикарбоновой кислоты составляет, более предпочтительно, 150 частей на миллион или менее. Дикарбоновая кислота может быть введена до начала реакции полимеризации или может добавляться во время полимеризации.[0095] In order to reduce the amount of lumps formed during polymerization, emulsion polymerization can be carried out in the presence of a dicarboxylic acid in an amount of 5 to 500 parts per million, preferably 10 to 200 parts per million in an aqueous medium. If the amount of the dicarboxylic acid is too small relative to the aqueous medium, the desired effect cannot be achieved. Conversely, if the amount is too large, a chain transfer reaction is likely, and the resulting polymer may have a low molecular weight. The amount of the dicarboxylic acid is more preferably 150 parts per million or less. The dicarboxylic acid can be introduced before the polymerization reaction or can be added during the polymerization.

[0096] Дикарбоновая кислота, предпочтительно, соответствует формуле HOOCRCOOH (где R означает алкиленовую группу С1-С5), более предпочтительно, является янтарной кислотой, малоновой кислотой, глутаровой кислотой, адипиновой кислотой или пимелиновой кислотой, еще более предпочтительно, янтарной кислотой.[0096] The dicarboxylic acid preferably corresponds to the formula HOOCRCOOH (where R is a C1-C5 alkylene group), more preferably it is succinic acid, malonic acid, glutaric acid, adipic acid or pimelic acid, even more preferably succinic acid.

[0097] При проведении эмульсионной полимеризации температуру и давление полимеризации выбирают надлежащим образом в соответствии с типом используемого мономера, целевым молекулярным весом PTFE и скоростью реакции. Обычно температура полимеризации составляет от 5ºС до 150ºС. Предпочтительно, температура полимеризации составляет 10ºС или выше, более предпочтительно, 30ºС или выше, еще более предпочтительно, 50ºС или выше, при этом, более предпочтительно, 120ºС или ниже, еще более предпочтительно, 100ºС или ниже.[0097] When carrying out emulsion polymerization, the polymerization temperature and pressure are appropriately selected according to the type of monomer used, the target molecular weight of PTFE and the reaction rate. Generally, the polymerization temperature is 5°C to 150°C. Preferably, the polymerization temperature is 10°C or higher, more preferably 30°C or higher, still more preferably 50°C or higher, while more preferably 120°C or lower, still more preferably 100°C or lower.

Давление полимеризации лежит в диапазоне от 0,05 до 10 МПа изб. Давление полимеризации составляет, более предпочтительно, 0,3 МПа изб. или выше, еще более предпочтительно, 0,5 МПа изб. или выше, при этом, более предпочтительно, 5,0 МПа изб. или ниже, еще более предпочтительно, 3,0 МПа изб. или ниже.The polymerization pressure is in the range of 0.05 to 10 MPaG. The polymerization pressure is more preferably 0.3 MPaG or higher, still more preferably 0.5 MPaG or higher, wherein it is more preferably 5.0 MPaG or lower, still more preferably 3.0 MPaG or lower.

[0098] Когда в качестве модифицирующего мономера для эмульсионной полимеризации используют VDF, для достижения описанных выше физических свойств концентрацию VDF в находящемся в реакторе газе во время запуска полимеризации (при добавлении инициатора), предпочтительно, устанавливают равной 0,001% мол. или выше, более предпочтительно, 0,01% мол. или выше. Концентрация VDF может составлять 15% мол. или ниже, более предпочтительно, 6,0% мол. или ниже, еще более предпочтительно, 5,0% мол. или ниже, еще более предпочтительно, 3,0% мол. или ниже, особенно предпочтительно, 1,0% мол. или ниже. После этого концентрация VDF может поддерживаться до конца реакции полимеризации, либо в ходе процесса может быть осуществлен сброс давления. Предпочтительно, VDF добавляют сразу полностью до начала полимеризации. Однако также после начала полимеризации непрерывно или периодически может быть введена его часть.[0098] When VDF is used as a modifying monomer for emulsion polymerization, in order to achieve the physical properties described above, the concentration of VDF in the gas present in the reactor at the time of starting the polymerization (when adding the initiator) is preferably set to 0.001 mol% or higher, more preferably 0.01 mol% or higher. The concentration of VDF may be 15 mol% or lower, more preferably 6.0 mol% or lower, still more preferably 5.0 mol% or lower, still more preferably 3.0 mol% or lower, particularly preferably 1.0 mol% or lower. After this, the concentration of VDF may be maintained until the end of the polymerization reaction, or the pressure may be released during the process. Preferably, VDF is added all at once before the start of polymerization. However, a part of it may be continuously or intermittently added also after the start of polymerization.

[0099] Когда в качестве модифицирующего мономера для эмульсионной полимеризации используют VDF, сброс давления, предпочтительно, не проводят, пока не завершится полимеризация после добавления VDF в реактор полимеризации. Благодаря этому VDF остается в системе до окончания полимеризации и позволяет достичь еще большей прочности листа электродной смеси, содержащей PTFE.[0099] When VDF is used as a modifying monomer for emulsion polymerization, depressurization is preferably not performed until polymerization is completed after adding VDF to the polymerization reactor. Due to this, VDF remains in the system until polymerization is completed and makes it possible to achieve even greater strength of the electrode mixture sheet containing PTFE.

[0100] Когда в качестве модифицирующего мономера для эмульсионной полимеризации используют HFP, для достижения описанных выше физических свойств концентрацию HFP в находящемся в реакторе газе во время запуска полимеризации (при добавлении инициатора), предпочтительно, устанавливают равной от 0,01 до 3,0% мол. Кроме этого, концентрация HFP в находящемся в реакторе газе в то время, когда полимеризовалось 40% масс. TFE, который должен израсходоваться в реакции полимеризации, предпочтительно, больше 0% мол. и составляет 0,2% мол. или менее. После этого концентрацию HFP, предпочтительно, поддерживают до конца реакции полимеризации. HFP может быть добавлен сразу полностью до начала полимеризации, либо его часть может быть введена до начала полимеризации, а остальное - добавляться непрерывно или периодически после начала полимеризации. Благодаря тому, что TFE остается в реакторе до окончания реакции полимеризации, снижается давление экструзии, хотя получаемый в дальнейшем лист электродной смеси, содержащей PTFE, характеризуется высокой прочностью.[0100] When HFP is used as a modifying monomer for emulsion polymerization, in order to achieve the above-described physical properties, the concentration of HFP in the gas in the reactor at the time of starting the polymerization (when adding the initiator) is preferably set to 0.01 to 3.0 mol%. In addition, the concentration of HFP in the gas in the reactor at the time when 40 mass% of TFE to be consumed in the polymerization reaction has been polymerized is preferably greater than 0 mol% and 0.2 mol% or less. After that, the concentration of HFP is preferably maintained until the end of the polymerization reaction. HFP may be added all at once before the start of the polymerization, or a part of it may be introduced before the start of the polymerization and the rest may be added continuously or intermittently after the start of the polymerization. By keeping TFE in the reactor until the end of the polymerization reaction, the extrusion pressure is reduced, although the subsequently obtained sheet of electrode mixture containing PTFE has high strength.

[0101] Когда в качестве модифицирующего мономера для эмульсионной полимеризации используют HFP, для достижения более высокой прочности получаемого в дальнейшем листа электродной смеси, содержащей PTFE, предпочтительно, до полимеризации от 5% до 40% масс. всего TFE, который должен израсходоваться в ходе реакции полимеризации, проводят сброс давления и последующее восстановление давления только TFE.[0101] When HFP is used as a modifying monomer for emulsion polymerization, in order to achieve higher strength of the subsequently obtained sheet of electrode mixture containing PTFE, it is preferable to depressurize and then restore the pressure of only TFE before polymerization of 5% to 40% by weight of the total TFE that is to be consumed in the polymerization reaction.

Сброс давления, предпочтительно, осуществляют так, чтобы давление в реакторе составляло 0,2 МПа изб. или менее, более предпочтительно, 0,1 МПа изб. или менее, еще более предпочтительно, 0,05 МПа изб. или менее. Сброс давления, предпочтительно, осуществляют так, чтобы давление в реакторе составляло 0,0 МПа изб. или более.The pressure release is preferably carried out so that the pressure in the reactor is 0.2 MPaG or less, more preferably 0.1 MPaG or less, even more preferably 0.05 MPaG or less. The pressure release is preferably carried out so that the pressure in the reactor is 0.0 MPaG or more.

Сброс и восстановление давления могут проводиться многократно. Сброс давления до разрежения может осуществляться при помощи вакуумного насоса.Pressure relief and restoration can be performed multiple times. Pressure relief to vacuum can be performed using a vacuum pump.

[0102] Когда в качестве модифицирующего мономера для эмульсионной полимеризации используют CTFE, для достижения описанных выше физических свойств концентрацию CTFE в находящемся в реакторе газе во время запуска полимеризации (при добавлении инициатора), предпочтительно, устанавливают равной 0,001% мол. или выше, более предпочтительно, 0,01% мол. или выше. Концентрация CTFE может составлять, предпочтительно, 0,3% мол. или ниже, более предпочтительно, 1,0% мол. или ниже. После этого концентрация CTFE может поддерживаться до конца реакции полимеризации, либо в ходе реакции полимеризации может быть осуществлен сброс давления. Предпочтительно, CTFE добавляют сразу полностью до начала полимеризации. Однако также после начала полимеризации непрерывно или периодически может быть введена его часть.[0102] When CTFE is used as a modifying monomer for emulsion polymerization, in order to achieve the above-described physical properties, the concentration of CTFE in the gas in the reactor at the time of starting the polymerization (when adding the initiator) is preferably set to 0.001 mol% or higher, more preferably 0.01 mol% or higher. The concentration of CTFE may be preferably 0.3 mol% or lower, more preferably 1.0 mol% or lower. Thereafter, the concentration of CTFE may be maintained until the end of the polymerization reaction, or the pressure may be released during the polymerization reaction. Preferably, CTFE is added all at once before the start of polymerization. However, a part of it may also be continuously or intermittently added after the start of polymerization.

[0103] Когда в качестве модифицирующего мономера для эмульсионной полимеризации используют CTFE, сброс давления, предпочтительно, не проводят, пока не завершится полимеризация после добавления CTFE в реактор полимеризации. Благодаря этому CTFE остается в системе до окончания полимеризации и позволяет достичь еще большей прочности листа электродной смеси, содержащей PTFE.[0103] When CTFE is used as a modifying monomer for emulsion polymerization, depressurization is preferably not performed until polymerization is completed after adding CTFE to the polymerization reactor. Due to this, CTFE remains in the system until polymerization is completed and makes it possible to achieve even greater strength of the electrode mixture sheet containing PTFE.

[0104] Коагуляция на стадии (В) может быть осуществлена известным способом.[0104] Coagulation in step (B) can be carried out in a known manner.

[0105] Сушку на стадии (С) обычно проводят с использованием вакуума, высокочастотного излучения или горячего воздуха; в это время влажный порошок находится в состоянии, препятствующем течению, предпочтительно, в стационарном состоянии. Трение между частицами порошка, в частности, при высокой температуре, как правило оказывает на тонкодисперсный PTFE порошок неблагоприятное воздействие. Причина в том, что частицы PTFE этого типа легко поддаются фибрилляции даже при небольшом напряжении сдвига и теряют исходную стабильную структуру частиц.[0105] Drying in step (C) is usually carried out using a vacuum, high-frequency radiation or hot air; at this time, the wet powder is in a state that prevents flow, preferably in a stationary state. Friction between powder particles, especially at high temperature, usually has an adverse effect on fine PTFE powder. The reason is that PTFE particles of this type are easily fibrillated even under low shear stress and lose the original stable particle structure.

С точки зрения уменьшения давления экструзии температура сушки составляет, предпочтительно, 300ºС или менее, более предпочтительно, 250ºС или менее, еще более предпочтительно, 230ºС или менее, еще более предпочтительно, 210ºС или менее, еще более предпочтительно, 190ºС или менее, особенно предпочтительно, 170ºС или менее. С точки зрения повышения предела прочности при растяжении, температура сушки составляет, предпочтительно, 10ºС или выше, более предпочтительно, 100ºС или выше, еще более предпочтительно, 150ºС или выше, еще более предпочтительно, 170ºС или выше, еще более предпочтительно, 190ºС или выше, особенно предпочтительно, 210ºС или выше. С точки зрения дополнительного увеличения коэффициента прочности, температуру сушки, предпочтительно, регулируют надлежащим образом в указанном диапазоне.From the viewpoint of reducing the extrusion pressure, the drying temperature is preferably 300°C or less, more preferably 250°C or less, still more preferably 230°C or less, still more preferably 210°C or less, still more preferably 190°C or less, particularly preferably 170°C or less. From the viewpoint of increasing the tensile strength, the drying temperature is preferably 10°C or higher, more preferably 100°C or higher, still more preferably 150°C or higher, still more preferably 170°C or higher, still more preferably 190°C or higher, particularly preferably 210°C or higher. From the viewpoint of further increasing the strength coefficient, the drying temperature is preferably appropriately adjusted in the above range.

[0106] Стадия (С) сушки, предпочтительно, включает размещение влажного порошка, полученного на стадии (В), в контейнере с проницаемым для воздуха дном и/или стенками и нагревание порошка до температуры от 130ºС до 300ºС с выдерживанием в течение двух часов или более. Тепловая обработка в крайне ограниченных условиях, описанных выше, позволяет эффективным образом удалить воду и фторсодержащее соединение с молекулярным весом 1000 или менее так, чтобы количества фторсодержащего соединения и воды соответствовали указанным выше диапазонам.[0106] The drying step (C) preferably comprises placing the wet powder obtained in step (B) in a container with an air-permeable bottom and/or walls and heating the powder to a temperature of 130°C to 300°C for two hours or more. The heat treatment under the extremely limited conditions described above makes it possible to effectively remove water and a fluorine-containing compound with a molecular weight of 1000 or less so that the amounts of the fluorine-containing compound and water correspond to the ranges specified above.

[0107] Ввиду повышения эффективности удаления воды и фторсодержащего соединения, температура тепловой обработки на стадии (С) составляет, предпочтительно, 140ºС или более, более предпочтительно, 150ºС или более, еще более предпочтительно, 160ºС или более, еще более предпочтительно, 180ºС или более, еще более предпочтительно, 200ºС или более, особенно предпочтительно, 220ºС или более, и при этом, предпочтительно, 280ºС или менее, более предпочтительно, 250ºС или менее.[0107] In view of improving the efficiency of removing water and the fluorine-containing compound, the heat treatment temperature in step (C) is preferably 140°C or more, more preferably 150°C or more, even more preferably 160°C or more, even more preferably 180°C or more, even more preferably 200°C or more, particularly preferably 220°C or more, and further preferably 280°C or less, more preferably 250°C or less.

[0108] Ввиду повышения эффективности удаления воды и фторсодержащего соединения, длительность тепловой обработки на стадии (С) составляет, предпочтительно, 5 часов или более, более предпочтительно, 10 часов или более, еще более предпочтительно, 15 часов или более. Верхний предел не ограничен. Однако он составляет, предпочтительно, 100 часов или менее, более предпочтительно, 50 часов или менее, еще более предпочтительно, например, 30 часов.[0108] In view of improving the efficiency of removing water and the fluorine-containing compound, the duration of the heat treatment in step (C) is preferably 5 hours or more, more preferably 10 hours or more, still more preferably 15 hours or more. The upper limit is not limited. However, it is preferably 100 hours or less, more preferably 50 hours or less, still more preferably 30 hours, for example.

[0109] Ввиду повышения эффективности удаления воды и фторсодержащего соединения, скорость потока на стадии (С) составляет, предпочтительно, 0,01 м/с или более, более предпочтительно, 0,03 м/с или более, еще более предпочтительно, 0,05 м/с или более, еще более предпочтительно, 0,1 м/с или более. Для уменьшения или предотвращения рассеивания порошка скорость потока составляет, предпочтительно, 50 м/с или менее, более предпочтительно, 30 м/с или менее, еще более предпочтительно, 10 м/с или менее.[0109] In view of improving the efficiency of removing water and the fluorine-containing compound, the flow velocity in step (C) is preferably 0.01 m/s or more, more preferably 0.03 m/s or more, still more preferably 0.05 m/s or more, still more preferably 0.1 m/s or more. In order to reduce or prevent dispersion of the powder, the flow velocity is preferably 50 m/s or less, more preferably 30 m/s or less, still more preferably 10 m/s or less.

[0110] Тепловая обработка на стадии (С) может быть осуществлена с использованием электрической или паровой печи. Например, тепловая обработка может быть проведена в такой электрической печи, как прямоточная камерная электропечь, вентилируемая камерная электропечь, вентилируемая конвейерная электропечь, ленточная электропечь, радиационная конвейерная электропечь, электропечь с псевдоожиженным слоем, вакуумная электропечь, электропечь с мешалкой, конвекционная электропечь или электропечь с циркулирующим горячим воздухом; или в паровой печи, соответствующей любой из упомянутых электрических печей (в устройстве, тип которого описывается путем замены «электропечь» в названии электропечей в приведенном перечне на «паровая печь»). Для более эффективного удаления воды предпочтительны прямоточная камерная электропечь, вентилируемая камерная электропечь, вентилируемая конвейерная электропечь, ленточная электропечь, электропечь с псевдоожиженным слоем, электропечь с циркулирующим горячим воздухом или соответствующие паровые печи (устройства, тип которых описывается путем замены «электропечь» в названии электропечей в приведенном перечне на «паровая печь»).[0110] The heat treatment in step (C) may be carried out using an electric furnace or a steam furnace. For example, the heat treatment may be carried out in an electric furnace such as a direct-flow chamber furnace, a ventilated chamber furnace, a ventilated belt furnace, a belt furnace, a radiation belt furnace, a fluidized bed furnace, a vacuum furnace, a stirred furnace, a convection furnace, or a circulating hot air furnace; or in a steam furnace corresponding to any of the mentioned electric furnaces (in a device of the type described by replacing "electric furnace" in the name of the electric furnaces in the given list with "steam furnace"). For more efficient removal of water, a straight-through chamber furnace, a ventilated chamber furnace, a ventilated conveyor furnace, a belt furnace, a fluidized bed furnace, a circulating hot air furnace or corresponding steam furnaces (devices whose type is described by replacing “electric furnace” in the name of the electric furnaces in the above list with “steam furnace”) are preferable.

[0111] Для тепловой обработки на стадии (С) влажный порошок помещают в контейнер с проницаемым для воздуха дном и/или стенками. В качестве контейнера с воздухопроницаемым дном и/или станками может быть использован любой контейнер, способный выдерживать температуру тепловой обработки. Предпочтительно, контейнер изготовлен из металла, такого как нержавеющая сталь.[0111] For the heat treatment in step (C), the wet powder is placed in a container with an air-permeable bottom and/or walls. Any container capable of withstanding the heat treatment temperature can be used as a container with an air-permeable bottom and/or walls. Preferably, the container is made of a metal such as stainless steel.

Контейнер с воздухопроницаемым дном и/или станками, предпочтительно, представляет собой поднос с воздухопроницаемым дном и/или станками, более предпочтительно, поднос (решетчатый поднос) с дном и/или станками, изготовленными из решетки.The container with an air-permeable bottom and/or machines is preferably a tray with an air-permeable bottom and/or machines, more preferably a tray (lattice tray) with a bottom and/or machines made of a lattice.

Решетка представляет собой, предпочтительно, либо плетеную сетку, либо перфорированный металл.The grating is preferably either woven mesh or perforated metal.

Размер ячейки составляет, предпочтительно, 2000 мкм или менее, (меш №10 или более по ASTM), более предпочтительно, 595 мкм или менее (меш №30 или более), еще более предпочтительно, 297 мкм или менее (меш №50 или более), еще более предпочтительно, 177 мкм или менее (меш №80 или более), еще более предпочтительно, 149 мкм или менее (меш №100 или более), особенно предпочтительно, 74 мкм или менее (меш №200 или более). Размер ячейки составляет, предпочтительно, 25 мкм или более, (меш №500 или менее).The mesh size is preferably 2000 μm or less (No. 10 mesh or more according to ASTM), more preferably 595 μm or less (No. 30 mesh or more), still more preferably 297 μm or less (No. 50 mesh or more), still more preferably 177 μm or less (No. 80 mesh or more), still more preferably 149 μm or less (No. 100 mesh or more), particularly preferably 74 μm or less (No. 200 mesh or more). The mesh size is preferably 25 μm or less (No. 500 mesh or less).

Когда решетка выполнена как плетеная сетка, это может быть, например, галунная сетка, сетка саржевого плетения, сетка простого голландского плетения или саржевого голландского плетения.When the lattice is made as a woven mesh, it can be, for example, a braid mesh, a twill mesh, a plain Dutch mesh or a twill Dutch mesh.

Когда решетка выполнена как перфорированный металл, пористость составляет, предпочтительно, 10% или более, более предпочтительно, 20% или более, еще более предпочтительно, 30% или более и, при этом, предпочтительно, 95% или менее.When the grating is formed as a perforated metal, the porosity is preferably 10% or more, more preferably 20% or more, even more preferably 30% or more, and, in this case, preferably 95% or less.

[0112] Ввиду более эффективного удаления воды и фторсодержащего соединения, количество влажного порошка, обрабатываемого на стадии (С), составляет, предпочтительно, 10 г/см2 или менее, более предпочтительно, 8 г/см2 или менее, еще более предпочтительно, 5 г/см2 или менее, еще более предпочтительно, 3 г/см2 или менее и при этом, предпочтительно, 0,01 г/см2 или более, более предпочтительно, 0,1 г/см2 или более.[0112] In view of more efficient removal of water and a fluorine-containing compound, the amount of wet powder processed in step (C) is preferably 10 g/ cm2 or less, more preferably 8 g/ cm2 or less, even more preferably 5 g/ cm2 or less, even more preferably 3 g/ cm2 or less, and further preferably 0.01 g/ cm2 or more, more preferably 0.1 g/ cm2 or more.

[0113] Ввиду более эффективного удаления воды и фторсодержащего соединения, водосодержание влажного порошка, подлежащего нагреванию на стадии (С), составляет, предпочтительно, 10% масс. или более, более предпочтительно, 20% масс. или более, еще более предпочтительно, 30% масс. или более и при этом, предпочтительно, 150% масс. или менее, более предпочтительно, 100% масс. или менее относительно массы влажного порошка.[0113] In view of more efficient removal of water and a fluorine-containing compound, the water content of the wet powder to be heated in step (C) is preferably 10 mass% or more, more preferably 20 mass% or more, even more preferably 30 mass% or more, and further preferably 150 mass% or less, more preferably 100 mass% or less, relative to the weight of the wet powder.

[0114] PTFE порошок настоящего изобретения предназначен для использования в электродном связующем. В электродном связующем PTFE порошок настоящего изобретения может быть использован индивидуально или в смеси с другими материалами (например, полимерами, отличными от PTFE). Однако является предпочтительным использовать PTFE порошок настоящего изобретения, по существу, индивидуально, более предпочтительно, индивидуально. Выражение «PTFE порошок настоящего изобретения используют, по существу, индивидуально» означает, что используемое количество PTFE порошка в электродном связующем соответствует диапазону, описанному ниже.[0114] The PTFE powder of the present invention is intended for use in an electrode binder. In the electrode binder, the PTFE powder of the present invention may be used alone or in a mixture with other materials (for example, polymers other than PTFE). However, it is preferable to use the PTFE powder of the present invention substantially alone, more preferably, individually. The expression "the PTFE powder of the present invention is used substantially alone" means that the amount of PTFE powder used in the electrode binder corresponds to the range described below.

[0115] Изобретением также обеспечивается электродное связующее, состоящее, по существу, из PTFE порошка, при этом PTFE порошок характеризуется стандартным удельным весом 2,200 или менее и, по существу, не содержит воду.[0115] The invention also provides an electrode binder consisting essentially of PTFE powder, wherein the PTFE powder has a standard specific gravity of 2.200 or less and is substantially free of water.

Связующее настоящего изобретения, содержащее особый PTFE порошок, способно уменьшить или предотвратить выделение газа внутри элемента батареи и ухудшение характеристик батареи (например, уменьшение емкости во время хранения при высокой температуре), а также повысить прочность электрода. Поскольку связующее настоящего изобретения, по существу, не содержит воду, активный материал электрода, используемый в сочетании с ним, может быть выбран из широкого диапазона материалов, обладающих преимуществами с точки зрения технологии производства. Связующее настоящего изобретения в порошкообразной форме может быть смешано с активным материалом электрода как есть, поэтому не нужно использовать органические растворители, благодаря чему упрощается процесс и исключаются затраты на органические растворители. Кроме этого, связующее настоящего изобретения обладает очень высокой силой сцепления с активными материалами, поэтому можно использовать меньшее количество связующего.The binder of the present invention containing a special PTFE powder is capable of reducing or preventing gas evolution inside a battery element and deterioration of battery characteristics (for example, a decrease in capacity during storage at a high temperature), and also increasing the strength of the electrode. Since the binder of the present invention essentially does not contain water, the active material of the electrode used in combination with it can be selected from a wide range of materials having advantages in terms of production technology. The binder of the present invention in powder form can be mixed with the active material of the electrode as is, so there is no need to use organic solvents, thereby simplifying the process and eliminating the cost of organic solvents. In addition, the binder of the present invention has a very high adhesive force with active materials, so a smaller amount of the binder can be used.

[0116] PTFE порошок в связующем настоящего изобретения может являться тем же PTFE порошком, что и PTFE порошок, описанный выше, и предпочтительными являются те же варианты осуществления.[0116] The PTFE powder in the binder of the present invention may be the same PTFE powder as the PTFE powder described above, and the same embodiments are preferable.

[0117] Связующее настоящего изобретения содержит, по существу, PTFE порошок. Благодаря этому ярко проявляется эффект, приписываемый PTFE порошку. Выражение «состоит, по существу, из PTFE порошка» означает, что количество PTFE порошка составляет 95,0% масс. или более относительно массы связующего.[0117] The binder of the present invention essentially contains PTFE powder. Due to this, the effect attributed to the PTFE powder is clearly demonstrated. The expression "essentially consists of PTFE powder" means that the amount of PTFE powder is 95.0 mass% or more relative to the mass of the binder.

Количество PTFE порошка составляет, предпочтительно, 98,0% масс. или более, более предпочтительно, 99,0% масс. или более, еще более предпочтительно, 99,5% масс. или более, особенно предпочтительно, 99,9% масс. или более, наиболее предпочтительно, 99,95% масс. или более относительно массы связующего.The amount of PTFE powder is preferably 98.0% by mass or more, more preferably 99.0% by mass or more, even more preferably 99.5% by mass or more, particularly preferably 99.9% by mass or more, most preferably 99.95% by mass or more relative to the mass of the binder.

Связующее настоящего изобретения, предпочтительно, состоит из PTFE порошка.The binder of the present invention preferably consists of PTFE powder.

[0118] Предпочтительно, связующее настоящего изобретения, по существу, не содержит органические растворители. Благодаря этому упрощается процесс и исключаются затраты на органические растворители. Выражение «по существу, не содержит органические растворители» означает, что содержание органического растворителя в связующем составляет 5% масс. или менее.[0118] Preferably, the binder of the present invention is substantially free of organic solvents. This simplifies the process and eliminates the cost of organic solvents. The expression "substantially free of organic solvents" means that the content of the organic solvent in the binder is 5% by mass or less.

Содержание органического растворителя составляет, предпочтительно, 3% масс. или менее, более предпочтительно, 1% масс. или менее, еще более предпочтительно, 0,1% масс. или менее, еще более предпочтительно, 0,01% масс. или менее, особенно предпочтительно, 0,001% масс. или менее.The content of the organic solvent is preferably 3% by mass or less, more preferably 1% by mass or less, still more preferably 0.1% by mass or less, still more preferably 0.01% by mass or less, particularly preferably 0.001% by mass or less.

[0119] Связующее настоящего изобретения, предпочтительно, имеет форму порошка.[0119] The binder of the present invention is preferably in powder form.

[0120] Связующее настоящего изобретения может быть надлежащим образом использовано в качестве электродного связующего для вторичных аккумуляторных батарей, таких как литий-ионный аккумуляторы.[0120] The binder of the present invention can be suitably used as an electrode binder for secondary batteries such as lithium-ion batteries.

[0121] Настоящим изобретением также обеспечивается электродная смесь, содержащая PTFE порошок настоящего изобретения или электродное связующее настоящего изобретения и активный материал электрода. С использованием электродной смеси настоящего изобретения может быть получен электрод, способный уменьшить или предотвратить выделение газа внутри элемента батареи и ухудшение характеристик батареи (например, уменьшение емкости во время хранения при высокой температуре). Кроме этого, может быть повышена прочность электрода. Кроме этого, активный материал электрода может прочно удерживаться даже при небольшом количестве связующего.[0121] The present invention also provides an electrode mixture containing the PTFE powder of the present invention or the electrode binder of the present invention and an active electrode material. Using the electrode mixture of the present invention, an electrode can be obtained that can reduce or prevent gas generation inside a battery element and deterioration of battery characteristics (for example, a decrease in capacity during storage at a high temperature). In addition, the strength of the electrode can be increased. In addition, the active electrode material can be firmly held even with a small amount of the binder.

[0122] Примерами активного материала электрода являются активный материал положительного электрода и активный материал отрицательного электрода.[0122] Examples of an active electrode material are a positive electrode active material and a negative electrode active material.

[0123] Активный материал положительного электрода может представлять собой любой материал, способный электрохимически поглощать и выделять ионы щелочного металла. Вместе с тем, материалом положительного электрода, предпочтительно, является, например, материал, содержащий щелочной металл и, по меньшей мере, один переходный металл. Конкретными примерами являются сложные оксиды переходного металла, содержащие щелочной металл, фосфатные соединения переходного металла, содержащие щелочной металл, и электропроводные полимеры. Из них для использования в качестве активного материала положительного электрода особенно предпочтительны сложные оксиды переходного металла, содержащие щелочной металл, которые генерируют высокое напряжение. Примерами ионов щелочных металлов являются ионы лития, ионы натрия и ионы калия. В одном из предпочтительных вариантов осуществления ионами щелочных металлов могут являться ионы лития. То есть, в этом варианте осуществления ионно-щелочная вторичная аккумуляторная батарея представляет собой литий-ионную вторичную аккумуляторную батарею.[0123] The positive electrode active material may be any material capable of electrochemically absorbing and releasing alkali metal ions. However, the positive electrode material is preferably, for example, a material containing an alkali metal and at least one transition metal. Specific examples are complex oxides of a transition metal containing an alkali metal, phosphate compounds of a transition metal containing an alkali metal, and conductive polymers. Of these, complex oxides of a transition metal containing an alkali metal that generate a high voltage are particularly preferable for use as the positive electrode active material. Examples of alkali metal ions are lithium ions, sodium ions, and potassium ions. In one preferred embodiment, the alkali metal ions may be lithium ions. That is, in this embodiment, the alkali ion secondary battery is a lithium-ion secondary battery.

[0124] Примерами сложных оксидов переходного металла, содержащих щелочной металл, являются сложные оксиды типа литий-марганцевой шпинели, соответствующие формуле:[0124] Examples of complex transition metal oxides containing an alkali metal are complex oxides of the lithium-manganese spinel type, corresponding to the formula:

MaMn2-bM1 bO4 M a Mn 2-b M 1 b O 4

где M включает, по меньшей мере, один металл, выбранный из группы, состоящей из Li, Na и K; 0,9 ≤ a; 0 ≤ b ≤ 1,5; и M1 включает, по меньшей мере, один металл, выбранный из группы, состоящей из Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Sn, Cr, V, Ti, Mg, Ca, Sr, B, Ga, In, Si и Ge;where M comprises at least one metal selected from the group consisting of Li, Na and K; 0.9 ≤ a; 0 ≤ b ≤ 1.5; and M 1 comprises at least one metal selected from the group consisting of Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Sn, Cr, V, Ti, Mg, Ca, Sr, B, Ga, In, Si and Ge;

сложные оксиды лития-никеля, соответствующие формуле:complex lithium-nickel oxides corresponding to the formula:

MNi1-cM2 cO2 MNi 1-c M 2 c O 2

где M включает, по меньшей мере, один металл, выбранный из группы, состоящей из Li, Na и K; 0 ≤ c ≤ 0,5; и M2 включает, по меньшей мере, один металл, выбранный из группы, состоящей из Fe, Co, Mn, Cu, Zn, Al, Sn, Cr, V, Ti, Mg, Ca, Sr, B, Ga, In, Si и Ge); иwhere M comprises at least one metal selected from the group consisting of Li, Na and K; 0 ≤ c ≤ 0.5; and M 2 comprises at least one metal selected from the group consisting of Fe, Co, Mn, Cu, Zn, Al, Sn, Cr, V, Ti, Mg, Ca, Sr, B, Ga, In, Si and Ge); and

сложные оксиды лития-кобальта, соответствующие формуле:complex lithium-cobalt oxides corresponding to the formula:

MCo1-dM3 dO2 MCo 1-d M 3 d O 2

где M включает, по меньшей мере, один металл, выбранный из группы, состоящей из Li, Na и K; 0 ≤ d ≤ 0,5; и M3 включает, по меньшей мере, один металл, выбранный из группы, состоящей из Fe, Ni, Mn, Cu, Zn, Al, Sn, Cr, V, Ti, Mg, Ca, Sr, B, Ga, In, Si и Ge). В приведенных выше формулах M, предпочтительно, означает металл, выбранный из группы, состоящей из Li, Na и K, более предпочтительно, Li или Na, еще более предпочтительно, Li.where M comprises at least one metal selected from the group consisting of Li, Na and K; 0 ≤ d ≤ 0.5; and M 3 comprises at least one metal selected from the group consisting of Fe, Ni, Mn, Cu, Zn, Al, Sn, Cr, V, Ti, Mg, Ca, Sr, B, Ga, In, Si and Ge). In the above formulas, M preferably represents a metal selected from the group consisting of Li, Na and K, more preferably Li or Na, even more preferably Li.

[0125] С точки зрения создания вторичных аккумуляторных батарей, характеризующихся высокой плотностью энергии и большой емкостью, предпочтительными из указанных соединений являются MCoO2, MMnO2, MNiO2, MMn2O4, MNi0,8Co0,15Al0,05O2 и MNi1/3Co1/3Mn1/3O2, а также предпочтительно соединение, соответствующее формуле (3):[0125] From the viewpoint of creating secondary batteries characterized by high energy density and high capacity, preferred compounds among these are MCoO 2 , MMnO 2 , MNiO 2 , MMn 2 O 4 , MNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 and MNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 , and also preferred is a compound corresponding to formula (3):

MNihCoiMnjM5 kO2 (3)MNi h Co i Mn j M 5 k O 2 (3)

где M включает, по меньшей мере, один металл, выбранный из группы, состоящей из Li, Na и K; M5 включает, по меньшей мере, один металл, выбранный из группы, состоящей из Fe, Cu, Zn, Al, Sn, Cr, V, Ti, Mg, Ca, Sr, B, Ga, In, Si и Ge; и (h+i+j+k)=1,0, 0 ≤ h ≤ 1,0, 0 ≤ i ≤ 1,0, 0 ≤ j ≤ 1,5 и 0 ≤ k ≤ 0,2.where M comprises at least one metal selected from the group consisting of Li, Na and K; M 5 comprises at least one metal selected from the group consisting of Fe, Cu, Zn, Al, Sn, Cr, V, Ti, Mg, Ca, Sr, B, Ga, In, Si and Ge; and (h+i+j+k)=1.0, 0 ≤ h ≤ 1.0, 0 ≤ i ≤ 1.0, 0 ≤ j ≤ 1.5 and 0 ≤ k ≤ 0.2.

[0126] Примерами фосфатных соединений переходного металла, содержащих щелочной металл, являются соединения, соответствующие следующей формуле (4):[0126] Examples of alkali metal-containing transition metal phosphate compounds are compounds corresponding to the following formula (4):

MeM4 f(PO4)g (4)M e M 4 f (PO 4 ) g (4)

где M включает, по меньшей мере, один металл, выбранный из группы, состоящей из Li, Na и K; M4 включает, по меньшей мере, один металл, выбранный из группы, состоящей из V, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni и Cu; и 0,5 ≤ e ≤ 3, 1 ≤ f ≤ 2 и 1 ≤ g ≤ 3. В этой формуле M, предпочтительно, означает металл, выбранный из группы, состоящей из Li, Na и K, более предпочтительно, Li или Na, еще более предпочтительно, Li.where M comprises at least one metal selected from the group consisting of Li, Na and K; M 4 comprises at least one metal selected from the group consisting of V, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni and Cu; and 0.5 ≤ e ≤ 3, 1 ≤ f ≤ 2 and 1 ≤ g ≤ 3. In this formula, M preferably denotes a metal selected from the group consisting of Li, Na and K, more preferably Li or Na, even more preferably Li.

[0127] Переходным металлом в фосфатном соединении переходного металла, содержащем литий, является, предпочтительно, V, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu и т.п. Конкретными примерами являются фосфат железа в составе LiFePO4, Li3Fe2(PO4)3 и LiFeP2O7, фосфаты кобальта, например, LiCoPO4, и полученные путем замещения некоторых атомов переходного металла, являющихся основными компонентами фосфатных соединений лития и переходного металла, другими элементами, например, Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Li, Ni, Cu, Zn, Mg, Ga, Zr, Nb или Si. Предпочтительно, фосфатное соединение переходного металла, содержащее литий, имеет структуру оливина.[0127] The transition metal in the lithium-containing transition metal phosphate compound is preferably V, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, etc. Specific examples are iron phosphate such as LiFePO 4 , Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 and LiFeP 2 O 7 , cobalt phosphates such as LiCoPO 4 , and those obtained by replacing some transition metal atoms that are the main components of lithium and transition metal phosphate compounds with other elements such as Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Li, Ni, Cu, Zn, Mg, Ga, Zr, Nb or Si. Preferably, the lithium-containing transition metal phosphate compound has an olivine structure.

[0128] Другими примерами активного материала положительного электрода являются MFePO4, MNi0,8Co0,2O2, M1,2Fe0,4Mn0,4O2, MNi0,5Mn1,5O2, MV3O6 и M2MnO3. В частности, предпочтительны такие активные материалы положительного электрода, как M2MnO3 или MNi0,5Mn1,5O2, поскольку их кристаллическая структура не разрушается даже при работе вторичной аккумуляторной батареи при напряжении более 4,4 В или при напряжении 4,6 В или более. Электрохимическое устройство, такое как вторичная аккумуляторная батарея, с активным материалом положительного электрода, включающим активный материал приведенных выше примеров, является предпочтительным по следующим причинам. Менее вероятно уменьшение остаточной емкости или изменение скорости увеличения сопротивления даже после хранения при высокой температуре, и характеристики батареи не ухудшаются даже в случае эксплуатации устройства при высоком напряжении.[0128] Other examples of the positive electrode active material include MFePO 4 , MNi 0.8 Co 0.2 O 2 , M 1.2 Fe 0.4 Mn 0.4 O 2 , MNi 0.5 Mn 1.5 O 2 , MV 3 O 6 and M 2 MnO 3 . In particular, positive electrode active materials such as M 2 MnO 3 or MNi 0.5 Mn 1.5 O 2 are preferable because their crystal structure is not destroyed even when the secondary battery is operated at a voltage of more than 4.4 V or at a voltage of 4.6 V or more. An electrochemical device such as a secondary battery with a positive electrode active material including the active material of the above examples is preferable for the following reasons. It is less likely to have a decrease in residual capacity or a change in the resistance increase rate even after storage at high temperature, and the battery performance will not deteriorate even if the device is operated at high voltage.

[0129] Другими примерами активного материала положительного электрода являются материалы, представляющие собой твердые растворы M2MnO3 и MM6O2 (где M включает, по меньшей мере, один металл, выбранный из группы, состоящей из Li, Na и K; и M6 означает переходный металл, такой как Co, Ni, Mn или Fe).[0129] Other examples of the positive electrode active material include materials that are solid solutions of M 2 MnO 3 and MM 6 O 2 (where M comprises at least one metal selected from the group consisting of Li, Na and K; and M 6 is a transition metal such as Co, Ni, Mn or Fe).

[0130] Твердым раствором является, например, оксид марганца и щелочного металла, соответствующий формуле Mx[Mn(1-y)M7 y]Oz. В этой формуле M включает, по меньшей мере, один металл, выбранный из группы, состоящей из Li, Na и K; и M7 означает, по меньшей мере, один металлический элемент, отличный от M или Mn, включающий, например, один или несколько элементов, выбранных из группы, состоящей из Co, Ni, Fe, Ti, Mo, W, Cr, Zr и Sn. Величины x, y, z в этой формуле лежат в диапазонах 1 < x < 2, 0 ≤ y < 1 и 1,5 < z < 3, соответственно. В частности, предпочтителен содержащий марганец твердый раствор, в котором LiNiO2 или LiCoO2 растворен в Li2MnO3 основе, например, Li1,2Mn0,5Co0,14Ni0,14O2, поскольку включающая его ионно-щелочная вторичная аккумуляторная батарея обладает высокой плотностью энергии.[0130] The solid solution is, for example, an oxide of manganese and an alkali metal corresponding to the formula Mx[Mn (1-y) M 7 y ]O z . In this formula, M comprises at least one metal selected from the group consisting of Li, Na and K; and M 7 means at least one metallic element other than M or Mn, including, for example, one or more elements selected from the group consisting of Co, Ni, Fe, Ti, Mo, W, Cr, Zr and Sn. The values of x, y, z in this formula lie in the ranges 1 < x < 2, 0 ≤ y < 1 and 1.5 < z < 3, respectively. In particular, a manganese-containing solid solution in which LiNiO 2 or LiCoO 2 is dissolved in a Li 2 MnO 3 base, for example, Li 1.2 Mn 0.5 Co 0.14 Ni 0.14 O 2 , is preferable, since the alkaline ion secondary battery including it has a high energy density.

[0131] С точки зрения сохранения зарядных характеристик предпочтителен активный материал положительного электрода, содержащий фосфат лития. Фосфат лития может быть введен любым способом, предпочтительно использовать его в форме примеси к активному материалу положительного электрода. Нижний предел используемого количества фосфата лития составляет, предпочтительно, 0,1% масс. или более, более предпочтительно, 0,3% масс. или более, еще более предпочтительно, 0,5% масс. или более относительно общей массы активного материала положительного электрода и фосфата лития. Верхний предел составляет, предпочтительно, 10% масс. или менее, более предпочтительно, 8% масс. или менее, еще более предпочтительно, 5% масс. или менее.[0131] From the viewpoint of maintaining charging characteristics, a positive electrode active material containing lithium phosphate is preferable. Lithium phosphate may be introduced by any method, and it is preferable to use it in the form of an impurity to the positive electrode active material. The lower limit of the amount of lithium phosphate to be used is preferably 0.1 mass% or more, more preferably 0.3 mass% or more, still more preferably 0.5 mass% or more, relative to the total mass of the positive electrode active material and lithium phosphate. The upper limit is preferably 10 mass% or less, more preferably 8 mass% or less, still more preferably 5 mass% or less.

[0132] Примерами электропроводных полимеров являются полимеры, легированные акцепторной примесью, и полимеры, легированные донорной примесью. Примерами электропроводных полимеров являются полимеры на основе полиацетилена, полимеры на основе полифенилена, гетероциклические полимеры, ионные полимеры, лестничные полимеры и сетчатые полимеры.[0132] Examples of conductive polymers include acceptor dopant-doped polymers and donor dopant-doped polymers. Examples of conductive polymers include polyacetylene-based polymers, polyphenylene-based polymers, heterocyclic polymers, ionic polymers, ladder polymers, and network polymers.

[0133] С поверхностью активного материала положительного электрода может быть связано вещество, отличное от активного материала положительного электрода. Примерами вещества, соединенного с поверхностью активного материала положительного электрода, являются оксиды, такие как оксид алюминия, оксид кремния, оксид титана, оксид циркония, оксид магния, оксид кальция, оксид бора, оксид сурьмы и оксид висмута; сульфаты, такие как сульфат лития, сульфат натрия, сульфат калия, сульфат магния, сульфат кальция и сульфат алюминия; карбонаты, такие как карбонат лития, карбонат кальция, карбонат магния; и углерод.[0133] A substance other than the positive electrode active material may be bonded to the surface of the positive electrode active material. Examples of the substance bonded to the surface of the positive electrode active material are oxides such as aluminum oxide, silicon oxide, titanium oxide, zirconium oxide, magnesium oxide, calcium oxide, boron oxide, antimony oxide, and bismuth oxide; sulfates such as lithium sulfate, sodium sulfate, potassium sulfate, magnesium sulfate, calcium sulfate, and aluminum sulfate; carbonates such as lithium carbonate, calcium carbonate, magnesium carbonate; and carbon.

[0134] Эти вещества могут быть нанесены на поверхность активного материала положительного электрода, например, путем растворения или суспендирования вещества в растворителе, пропитки активного материала положительного электрода раствором или суспензией и сушки пропитанного материала; путем растворения или суспендирования прекурсора заданного вещества в растворителе, пропитки активного материала положительного электрода раствором или суспензией, нагревания материала и прекурсора и, тем самым, проведения реакции между ними; или путем добавления вещества к прекурсору активного материала положительного электрода с одновременным спеканием этих материалов. В том случае, когда присоединяемым веществом является углерод, на поверхность впоследствии может быть нанесен, например, углеродистый материал в форме активированного угля.[0134] These substances can be applied to the surface of the active material of the positive electrode, for example, by dissolving or suspending the substance in a solvent, impregnating the active material of the positive electrode with the solution or suspension and drying the impregnated material; by dissolving or suspending a precursor of a given substance in a solvent, impregnating the active material of the positive electrode with the solution or suspension, heating the material and the precursor and thereby carrying out a reaction between them; or by adding the substance to the precursor of the active material of the positive electrode while simultaneously sintering these materials. In the case where the substance to be attached is carbon, a carbonaceous material in the form of activated carbon, for example, can subsequently be applied to the surface.

[0135] Что касается количества вещества, соединенного с поверхностью, выраженного как масса, относительно количества активного материала положительного электрода, нижний предел этого количества составляет, предпочтительно, 0,1 части на миллион или более, более предпочтительно, 1 часть на миллион или более, еще более предпочтительно, 10 частей на миллион или более, тогда как верхний предел этого количества составляет, предпочтительно, 20% или менее, более предпочтительно, 10% или менее, еще более предпочтительно, 5% или менее. Вещество, соединенное с поверхностью, предохраняет раствор электролита на поверхности активного материала положительного электрода от окисления, тем самым, увеличивая срок службы аккумулятора. Если указанное количество слишком мало, этот эффект может быть недостаточным. Если же оно слишком велико, то может осложняться вход-выход ионов лития, из-за чего увеличивается сопротивление.[0135] Regarding the amount of the substance bonded to the surface, expressed as a mass relative to the amount of the positive electrode active material, the lower limit of the amount is preferably 0.1 ppm or more, more preferably 1 ppm or more, even more preferably 10 ppm or more, while the upper limit of the amount is preferably 20% or less, more preferably 10% or less, even more preferably 5% or less. The substance bonded to the surface prevents the electrolyte solution on the surface of the positive electrode active material from being oxidized, thereby increasing the service life of the battery. If the said amount is too small, this effect may be insufficient. If it is too large, the entry/exit of lithium ions may be difficult, causing the resistance to increase.

[0136] Форма частиц активного материала положительного электрода может быть любой из обычно используемых, например, объемной, полиэдрической, сферической, эллипсоидной, пластинчатой, игольчатой или столбчатой. Первичные частицы могут объединяться во вторичные частицы.[0136] The shape of the particles of the active material of the positive electrode may be any of those commonly used, such as volumetric, polyhedral, spherical, ellipsoidal, plate-shaped, needle-shaped, or columnar. Primary particles may be combined into secondary particles.

[0137] Активный материал положительного электрода характеризуется плотностью после утряски, предпочтительно, 0,5 г/см3 или более, более предпочтительно, 0,8 г/см3 или более, еще более предпочтительно, 1,0 г/см3 или более. Если плотность после утряски активного материала положительного электрода меньше нижнего предела, для создания слоя активного материала положительного электрода может потребоваться большее количество дисперсионной среды и большее количество электропроводного материала и связующего, это также может привести к ограничению упаковочного коэффициента активного материала положительного электрода в слое, и, следовательно, к ограничению емкости аккумулятора. Если порошкообразный сложный оксид имеет большую плотность после утряски, из него может быть создан очень плотный слой активного материала положительного электрода. Плотность после утряски, предпочтительно, настолько велика, насколько это возможно, и, вообще, не имеет ограничений. Однако при слишком большой плотности после утряски диффузия ионов лития в слое активного материала положительного электрода с электролитом в качестве диффузионной среды может стать стадией, определяющей скорость процесса, что заметно ухудшает нагрузочные характеристики. Таким образом, верхний предел плотности после утряски составляет, предпочтительно, 4,0 г/см3 или менее, более предпочтительно, 3,7 г/см3 или менее, еще более предпочтительно, 3,5 г/см3 или менее.[0137] The positive electrode active material has a tapped density of preferably 0.5 g/cm 3 or more, more preferably 0.8 g/cm 3 or more, even more preferably 1.0 g/cm 3 or more. If the tapped density of the positive electrode active material is less than the lower limit, a larger amount of dispersion medium and a larger amount of conductive material and binder may be required to form the positive electrode active material layer, which may also limit the packing coefficient of the positive electrode active material in the layer, and thus limit the capacity of the battery. If the powdered complex oxide has a large tapped density, a very dense positive electrode active material layer can be formed from it. The tapped density is preferably as large as possible and is generally not limited. However, when the density after tapping is too large, the diffusion of lithium ions in the positive electrode active material layer with the electrolyte as the diffusion medium may become a process speed determining step, which significantly deteriorates the loading characteristics. Therefore, the upper limit of the density after tapping is preferably 4.0 g/cm 3 or less, more preferably 3.7 g/cm 3 or less, still more preferably 3.5 g/cm 3 or less.

Плотность после утряски определяют как плотность порошка в г/см3 после того, как 5-50 г порошкообразного активного материала положительного электрода помещают в стеклянный градуированный цилиндр объемом 10 мл и постукивают цилиндром 200 раз с ходом около 20 мм.The tapped density is defined as the density of the powder in g/ cm3 after 5-50 g of the powdered positive electrode active material is placed in a 10 ml graduated glass cylinder and the cylinder is tapped 200 times with a stroke of about 20 mm.

[0138] Частицы активного материала положительного электрода характеризуются медианным размером d50 (или размером вторичных частиц, когда первичные частицы объединяются с образованием вторичных частиц), предпочтительно, 0,3 мкм или более, более предпочтительно, 0,5 мкм или более, еще более предпочтительно, 0,8 мкм или более, наиболее предпочтительно, 1,0 мкм или более и при этом, предпочтительно, 30 мкм или менее, более предпочтительно, 27 мкм или менее, еще более предпочтительно, 25 мкм или менее, наиболее предпочтительно, 22 мкм или менее. Если медианный размер частицы меньше нижнего предела, трудно получить продукт с большой плотностью после утряски. Если медианный размер частиц больше верхнего предела, диффузия лития в частицах может быть продолжительной, что ухудшает характеристики батареи, а при формировании положительного электрода (например, когда активный материал и такие компоненты, как электропроводный материал и связующее, смешивают с растворителем, получая суспензию, и формируют из суспензии пленку) могут возникать полосы. Смешивание двух и более активных материалов положительного электрода с разным медианным размером d50 может улучшить упаковку при формировании положительного электрода.[0138] The positive electrode active material particles have a median particle size d50 (or a secondary particle size when the primary particles are combined to form secondary particles) of preferably 0.3 μm or more, more preferably 0.5 μm or more, even more preferably 0.8 μm or more, most preferably 1.0 μm or more, and further preferably 30 μm or less, more preferably 27 μm or less, even more preferably 25 μm or less, most preferably 22 μm or less. If the median particle size is less than the lower limit, it is difficult to obtain a product with a high density after tapping. If the median particle size is greater than the upper limit, the diffusion of lithium in the particles may be prolonged, which deteriorates the performance of the battery, and stripes may occur when forming the positive electrode (for example, when the active material and components such as a conductive material and a binder are mixed with a solvent to form a slurry and a film is formed from the slurry). Mixing two or more positive electrode active materials with different median d50 size can improve the packing when forming the positive electrode.

[0139] Медианный размер d50 определяют при помощи известного лазерного дифракционного анализатора размера частиц. В случае использования в качестве анализатора гранулометрического состава LA-920 (Horiba, Ltd.), дисперсионной средой, применяемой при измерении, является водный раствор 0,1% масс. гексаметафосфата натрия, коэффициент преломления после 5 мин ультразвукового диспергирования устанавливают равным 1,24.[0139] The median size d50 is determined using a known laser diffraction particle size analyzer. In the case of using LA-920 (Horiba, Ltd.) as the particle size analyzer, the dispersion medium used in the measurement is an aqueous solution of 0.1% by mass of sodium hexametaphosphate, and the refractive index after 5 min of ultrasonic dispersion is set to be 1.24.

[0140] Когда первичные частицы объединяются с образованием вторичных частиц, средний размер первичных частиц активного материала положительного электрода составляет, предпочтительно, 0,05 мкм или более, более предпочтительно, 0,1 мкм или более, еще более предпочтительно, 0,2 мкм или более. Верхний предел составляет, предпочтительно, 5 мкм или менее, более предпочтительно, 4 мкм или менее, еще более предпочтительно, 3 мкм или менее, наиболее предпочтительно, 2 мкм или менее. Первичные частицы со средним размером первичных частиц, превышающим указанный верхний предел, могут плохо образовывать сферические вторичные частицы, что неблагоприятно для упаковки порошка. Кроме этого, такие первичные частицы могут иметь значительно меньшую удельную площадь поверхности, что чрезвычайно сильно ухудшает эксплуатационные характеристики аккумулятора, такие как выходные характеристики. Напротив, первичные частицы со средним размером первичных частиц менее указанного нижнего предела обычно представляют собой недостаточно выросшие кристаллы, что вызывает, например, ухудшение обратимости зарядки и разрядки.[0140] When the primary particles are combined to form secondary particles, the average primary particle size of the positive electrode active material is preferably 0.05 μm or more, more preferably 0.1 μm or more, even more preferably 0.2 μm or more. The upper limit is preferably 5 μm or less, more preferably 4 μm or less, even more preferably 3 μm or less, most preferably 2 μm or less. Primary particles with an average primary particle size exceeding the said upper limit may poorly form spherical secondary particles, which is unfavorable for powder packaging. In addition, such primary particles may have a significantly smaller specific surface area, which greatly deteriorates battery performance such as output characteristics. In contrast, primary particles with an average primary particle size smaller than the said lower limit are usually insufficiently grown crystals, which causes, for example, deterioration in charge and discharge reversibility.

Размер первичных частиц измеряют при помощи SEM. А именно, размер первичных частиц определяют следующим образом. Сначала получают изображение с увеличением 10000х. Выбирают любые 50 первичных частиц и измеряют по горизонтали максимальное расстояние между линиями левой и правой границ каждой первичной частицы. Затем рассчитывают среднюю максимальную длину, которую принимают за размер первичной частицы.The size of primary particles is measured using SEM. Specifically, the size of primary particles is determined as follows. First, an image is obtained with a magnification of 10,000x. Any 50 primary particles are selected and the maximum distance between the left and right boundary lines of each primary particle is measured horizontally. Then, the average maximum length is calculated, which is taken as the size of the primary particle.

[0141] Активный материал положительного электрода характеризуется удельной площадью поверхности по ВЕТ (по методу Брунауэра-Эммета-Теллера), предпочтительно, 0,1 м2/г или более, более предпочтительно, 0,2 м2/г или более, еще более предпочтительно, 0,3 м2/г или более. Верхний предел этой величины составляет, предпочтительно, 50 м2/г или менее, более предпочтительно, 40 м2/г или менее, еще более предпочтительно, 30 м2/г или менее. Использовании активного материала положительного электрода с удельной площадью поверхности по ВЕТ менее указанного диапазона может привести к ухудшению эксплуатационных характеристик аккумулятора. Активный материал положительного электрода с удельной площадью поверхности по ВЕТ более указанного диапазона может не обладать достаточной плотностью после утряски, что вызывает трудности в нанесении материала при создании слоя активного материала положительного электрода.[0141] The positive electrode active material has a BET (Brunauer-Emmett-Teller) specific surface area of preferably 0.1 m2 /g or more, more preferably 0.2 m2 /g or more, even more preferably 0.3 m2 /g or more. The upper limit of this value is preferably 50 m2 /g or less, more preferably 40 m2 /g or less, still more preferably 30 m2 /g or less. Using a positive electrode active material with a BET specific surface area less than the specified range may result in deterioration in battery performance. A positive electrode active material with a BET specific surface area greater than the specified range may not have sufficient density after tapping, which causes difficulty in applying the material when forming a positive electrode active material layer.

Удельная площадь поверхности по ВЕТ соответствует величине, полученной одноточечным методом адсорбции азота в потоке газа с использованием анализатора площади поверхности по ВЕТ (например, полностью автоматического устройства для измерения площади поверхности Ohkura Riken Co., Ltd.) для образца, предварительно высушенного в потоке азота при 150ºС 30 мин, с использованием газообразной смеси азота и гелия с давлением азота относительно атмосферного давления, точно равным 0,3.The specific surface area according to BET corresponds to the value obtained by the single-point nitrogen adsorption method in a gas flow using a BET surface area analyzer (e.g., a fully automatic surface area measuring device of Ohkura Riken Co., Ltd.) for a sample pre-dried in a nitrogen flow at 150°C for 30 min, using a gaseous mixture of nitrogen and helium with a nitrogen pressure relative to the atmospheric pressure exactly equal to 0.3.

[0142] Когда вторичную аккумуляторную батарею настоящего изобретения используют в качестве крупногабаритного аккумулятора для автомобилей с гибридным приводом или в системе распределенных источников генерации электроэнергии, он должен обладать высокой выходной мощностью. Поэтому частицы активного материала положительного электрода, предпочтительно, представляют собой, главным образом, вторичные частицы. Вторичные частицы активного материала положительного электрода включают от 0,5 до 0,7% об. мелкодисперсных частиц со средним размером частицы 40 мкм или менее и средним размером первичных частиц 1 мкм или менее. Наличие тонкодисперсных частиц со средним размером первичных частиц 1 мкм или менее позволяет увеличить площадь контакта с раствором электролита и обеспечивает более быструю диффузию ионов лития между электродной смесью и раствором электролита, тем самым, повышая выходные характеристики аккумулятора.[0142] When the secondary battery of the present invention is used as a large-scale battery for a hybrid vehicle or in a distributed power generation system, it is required to have a high output power. Therefore, the positive electrode active material particles are preferably mainly secondary particles. The secondary particles of the positive electrode active material include 0.5 to 0.7 vol.% of fine particles with an average particle size of 40 μm or less and an average primary particle size of 1 μm or less. The presence of fine particles with an average primary particle size of 1 μm or less makes it possible to increase the contact area with the electrolyte solution and ensures faster diffusion of lithium ions between the electrode mixture and the electrolyte solution, thereby improving the output characteristics of the battery.

[0143] Активный материал положительного электрода может быть изготовлен любым известным способом производства неорганического соединения. В частности, сферические или эллипсоидные частицы активного материала могут быть изготовлены различными способами. Например, соединение переходного металла растворяют или размалывают и диспергируют в растворителе, таком как вода, при перемешивании корректируют рН раствора или дисперсии, получая сферический прекурсор. Прекурсор извлекают и, если нужно, сушат. Затем к нему добавляют источник Li, например, LiOH, Li2CO3 или LiNO3, смесь спекают при высокой температуре, тем самым, получая активный материал.[0143] The active material of the positive electrode can be produced by any known method for producing an inorganic compound. In particular, spherical or ellipsoidal particles of the active material can be produced by various methods. For example, a transition metal compound is dissolved or ground and dispersed in a solvent such as water, the pH of the solution or dispersion is adjusted with stirring to obtain a spherical precursor. The precursor is recovered and, if necessary, dried. Then, a Li source such as LiOH, Li 2 CO 3 or LiNO 3 is added thereto, the mixture is sintered at a high temperature, thereby obtaining the active material.

[0144] Для производства положительного электрода один из указанных выше материалов положительного электрода может быть использован индивидуально, либо два или более материала из указанных разного состава могут быть использованы в любом сочетании и любом соотношении. Предпочтительными примерами сочетаний в этом случае являются: сочетание LiCoO2 с тройной системой, например, LiNi0,33Co0,33Mn0,33O2, сочетание LiCoO2 либо с LiMn2O4, либо с LiMn2O4, в которых один или несколько атомов Mn замещены другим переходным металлом, и сочетание LiFePO4 либо с LiCoO2, либо с LiCoO2, в которых один или несколько атомов Со замещены другим переходным металлом.[0144] For the production of the positive electrode, one of the above-mentioned positive electrode materials may be used individually, or two or more of the above-mentioned materials of different composition may be used in any combination and in any ratio. Preferred examples of combinations in this case are: a combination of LiCoO 2 with a ternary system, for example, LiNi 0.33 Co 0.33 Mn 0.33 O 2 , a combination of LiCoO 2 with either LiMn 2 O 4 or LiMn 2 O 4 , in which one or more Mn atoms are replaced by another transition metal, and a combination of LiFePO 4 with either LiCoO 2 or LiCoO 2 , in which one or more Co atoms are replaced by another transition metal.

[0145] С точки зрения обеспечения большой емкости аккумулятора, количество активного материала положительного электрода составляет, предпочтительно, от 50 до 99,5% масс., более предпочтительно, от 80 до 99% масс. относительно электродной смеси положительного электрода. Количество активного материала положительного электрода в слое активного материала положительного электрода составляет, предпочтительно, 80% масс. или более, более предпочтительно, 82% масс. или более, особенно предпочтительно, 84% масс. или более. Верхний предел этого количества составляет, предпочтительно, 99% масс. или менее, более предпочтительно, 98% масс. или менее. В случае слишком малого количества активного материала положительного электрода в слое активного материала положительного электрода может наблюдаться недостаточная электрическая емкость. Напротив, слишком большое количество может быть причиной недостаточной прочности положительного электрода.[0145] From the viewpoint of ensuring a high capacity of the battery, the amount of the positive electrode active material is preferably 50 to 99.5 mass %, more preferably 80 to 99 mass %, relative to the positive electrode electrode mixture. The amount of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer is preferably 80 mass % or more, more preferably 82 mass % or more, particularly preferably 84 mass % or more. The upper limit of this amount is preferably 99 mass % or less, more preferably 98 mass % or less. If the amount of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer is too small, insufficient electrical capacity may be observed. On the contrary, too large an amount may cause insufficient strength of the positive electrode.

[0146] Активный материал отрицательного электрода не имеет ограничений; это может быть, например, любой материал, выбранный из следующих: металлический литий; материал, содержащий такой углеродистый материал, как искусственный графит, графитированное углеволокно, углерод, спеченный со смолой, пироуглерод, выращенный из газовой фазы, кокс, мезоуглеродные микробусины (mesocarbon microbeads, MCMB), углерод, спеченный со смолой на основе фурилового спирта, полиацен, углеродное волокно на основе пека, углеродное волокно, выращенное из газовой фазы, природный графит или неграфитизируемый углерод; кремнийсодержащее соединение, такое как кремний или кремниевый сплав; и Li4Ti5O12 или смесь двух или более из них. Из этих материалов, в частности, может быть с успехом использован материал, содержащий, по меньшей мере отчасти, углеродистый материал, или кремнийсодержащее соединение.[0146] The active material of the negative electrode is not limited; it may be, for example, any material selected from the following: metallic lithium; a material containing a carbonaceous material such as artificial graphite, graphitized carbon fiber, carbon sintered with resin, pyrolytic carbon grown from the gas phase, coke, mesocarbon microbeads (MCMB), carbon sintered with furyl alcohol resin, polyacene, pitch-based carbon fiber, carbon fiber grown from the gas phase, natural graphite or non-graphitizable carbon; a silicon-containing compound such as silicon or a silicon alloy; and Li 4 Ti 5 O 12 or a mixture of two or more of them. Of these materials, a material containing, at least in part, a carbonaceous material or a silicon-containing compound may be advantageously used in particular.

[0147] Используемый в контексте изобретения активный материал отрицательного электрода, предпочтительно, содержит в качестве своего компонента кремний. Использование активного материала отрицательного электрода, содержащего в качестве компонента кремний, позволяет изготовить аккумулятор большой емкости.[0147] The active material of the negative electrode used in the context of the invention preferably contains silicon as its component. The use of an active material of the negative electrode containing silicon as a component makes it possible to produce a high-capacity battery.

[0148] Предпочтительными материалами, содержащими кремний, являются кремниевые частицы, частицы, в структуре которых тонкодисперсные кремниевые частицы распределены в соединении на основе кремния, частицы оксида кремния, соответствующие формуле SiOx (0,5 ≤ x ≤ 1,6), и их смеси. С использованием любого из этих материалов получают электродную смесь отрицательного электрода для литий-ионных аккумуляторов с более высокой исходной эффективностью зарядки/разрядки, высокой емкостью и превосходной циклируемостью.[0148] Preferred silicon-containing materials are silicon particles, particles in the structure of which finely dispersed silicon particles are distributed in a silicon-based compound, silicon oxide particles corresponding to the formula SiOx (0.5 ≤ x ≤ 1.6), and mixtures thereof. Using any of these materials, an electrode mixture of a negative electrode for lithium-ion batteries with higher initial charge/discharge efficiency, high capacity, and excellent cyclability is obtained.

[0149] В настоящем контексте «оксид кремния» используется как собирательный термин для обозначения аморфного оксида кремния, и оксид кремния до диспропорционирования соответствует формуле SiOx (0,5 ≤ x ≤ 1,6). В этой формуле x, предпочтительно, удовлетворяет соотношению 0,8 ≤ x < 1,6, более предпочтительно, 0,8 ≤ x < 1,3. Такой оксид кремния может быть получен, например, путем охлаждения и осаждения газообразного монооксида кремния, образовавшегося в результате нагревания смеси диоксида кремния и металлического кремния.[0149] In the present context, "silicon oxide" is used as a collective term for amorphous silicon oxide, and silicon oxide before disproportionation corresponds to the formula SiOx (0.5 ≤ x ≤ 1.6). In this formula, x preferably satisfies the relationship 0.8 ≤ x < 1.6, more preferably 0.8 ≤ x < 1.3. Such silicon oxide can be obtained, for example, by cooling and precipitating gaseous silicon monoxide formed by heating a mixture of silicon dioxide and metallic silicon.

[0150] Частицы со структурой, в которой тонкодисперсные кремниевые частицы распределены в соединении на основе кремния, могут быть получены, например, способом, включающим спекание смеси тонкодисперсных кремниевых частиц с соединением на основе кремния, или путем нагревания частиц оксида кремния до диспропорционирования, соответствующего формуле SiOx, до температуры 400ºС или более, например, от 800ºС до 1100ºС в инертной, неокисляющей атмосфере, например, в атмосфере аргона, с целью проведения реакции диспропорционирования. Материал, полученный последним способом, подходит особенно хорошо, так как отличается равномерно распределенными кремниевыми микрокристаллами. Упомянутая выше реакция диспропорционирования позволяет скорректировать размер кремниевых наночастиц до 1-10 нм. Оксид кремния в составе частиц, в структуре которых кремниевые наночастицы распределены в оксиде кремния, предпочтительно, является диоксидом кремния. Диспергирование кремниевых наночастиц (кристаллов) в аморфном оксиде кремния может быть подтверждено при помощи просвечивающего электронного микроскопа.[0150] Particles with a structure in which finely dispersed silicon particles are distributed in a silicon-based compound can be obtained, for example, by a method comprising sintering a mixture of finely dispersed silicon particles with a silicon-based compound, or by heating silicon oxide particles to disproportionation corresponding to the formula SiOx to a temperature of 400 °C or more, for example from 800 °C to 1100 °C in an inert, non-oxidizing atmosphere, for example in an argon atmosphere, in order to carry out a disproportionation reaction. The material obtained by the latter method is particularly suitable, since it is characterized by uniformly distributed silicon microcrystals. The above-mentioned disproportionation reaction makes it possible to adjust the size of silicon nanoparticles to 1-10 nm. The silicon oxide in the particle structure in which silicon nanoparticles are distributed in silicon oxide is preferably silicon dioxide. The dispersion of silicon nanoparticles (crystals) in amorphous silicon oxide can be confirmed using a transmission electron microscope.

[0151] Физические свойства кремнийсодержащих частиц могут быть надлежащим образом установлены в соответствии со свойствами целевых составных частиц. Например, средний размер частицы составляет, предпочтительно, от 0,1 до 50 мкм. Нижний предел составляет, более предпочтительно, 0,2 мкм или более, еще более предпочтительно, 0,5 мкм или более. Верхний предел составляет, более предпочтительно, 30 мкм или менее, еще более предпочтительно, 20 мкм или менее. Средний размер частиц выражают как средневесовой размер частиц, определяемый путем измерения гранулометрического состава методом лазерной дифракции.[0151] The physical properties of the silicon-containing particles can be appropriately set according to the properties of the target composite particles. For example, the average particle size is preferably 0.1 to 50 μm. The lower limit is more preferably 0.2 μm or more, even more preferably 0.5 μm or more. The upper limit is more preferably 30 μm or less, even more preferably 20 μm or less. The average particle size is expressed as the weight average particle size determined by measuring the particle size distribution by a laser diffraction method.

[0152] Удельная площадь поверхности по ВЕТ составляет, предпочтительно, от 0,5 до 100 м2/г, более предпочтительно, от 1 до 20 м2/г. При удельной площади поверхности по ВЕТ 0,5 м2/г или более может быть исключен риск ухудшения характеристик аккумулятора вследствие плохой адгезии активного материала отрицательного электрода при нанесении на электрод. При удельной площади поверхности по ВЕТ 100 м2/г или менее увеличивается доля диоксида кремния на поверхности частицы, благодаря чему исключается риск уменьшения емкости аккумулятора при использовании тонкодисперсных кремниевых частиц в качестве материала отрицательного электрода литий-ионных вторичных аккумуляторных батарей.[0152] The specific surface area according to BET is preferably 0.5 to 100 m2 /g, more preferably 1 to 20 m2 /g. With a specific surface area according to BET of 0.5 m2 /g or more, the risk of deterioration of battery performance due to poor adhesion of the active material of the negative electrode when applied to the electrode can be eliminated. With a specific surface area according to BET of 100 m2 /g or less, the proportion of silicon dioxide on the surface of the particle increases, thereby eliminating the risk of decreasing the battery capacity when using fine silicon particles as a material of the negative electrode of lithium-ion secondary batteries.

[0153] Нанесение на кремнийсодержащие частицы углерода придает им электропроводность, тем самым, улучшая характеристики аккумулятора. Примерами способов придания электропроводности являются смешивание кремнийсодержащих частиц с электропроводными частицами, такими как графитовые частицы, нанесение углеродных пленок на поверхность кремнийсодержащих частиц и сочетание этих способов. Предпочтительным является способ нанесения углеродных пленок на поверхность кремнийсодержащих частиц, более предпочтителен способ химического осаждения из паровой фазы (chemical vapor deposition, CVD).[0153] Applying carbon to silicon-containing particles imparts electrical conductivity to them, thereby improving battery performance. Examples of methods for imparting electrical conductivity include mixing silicon-containing particles with electrically conductive particles such as graphite particles, applying carbon films to the surface of silicon-containing particles, and a combination of these methods. A method of applying carbon films to the surface of silicon-containing particles is preferred, and a chemical vapor deposition (CVD) method is more preferred.

[0154] Ввиду увеличения емкости получаемой электродной смеси, количество активного материала отрицательного электрода в электродной смеси составляет, предпочтительно, 40% масс. или более, более предпочтительно, 50% масс. или более, особенно предпочтительно, 60% масс. или более. Верхний предел составляет, предпочтительно, 99% масс. или менее, более предпочтительно, 98% масс. или менее.[0154] In view of increasing the capacity of the obtained electrode mixture, the amount of the active material of the negative electrode in the electrode mixture is preferably 40 mass% or more, more preferably 50 mass% or more, particularly preferably 60 mass% or more. The upper limit is preferably 99 mass% or less, more preferably 98 mass% or less.

[0155] Электродная смесь настоящего изобретения, предпочтительно, также содержит электропроводную добавку.[0155] The electrode mixture of the present invention preferably also contains an electrically conductive additive.

В качестве электропроводной добавки может быть использован любой известный электропроводный материал. Ее конкретными примерами являются металлические материалы, такие как медь и никель, и углеродные материалы, такие как содержащие графит природный графит и искусственный графит, сажа, в том числе, ацетиленовая сажа, Ketjenblack, канальная сажа, печная сажа, ламповая сажа и термическая сажа, аморфный углерод, в том числе, игольчатый кокс, углеродные нанотрубки, фуллерены и углеродные волокна, выращенные из паров (VGCF). Один из этих материалов может быть использован индивидуально; либо два или более материалов могут использоваться в любом сочетании и любом соотношении.Any known conductive material may be used as the conductive additive. Specific examples thereof are metallic materials such as copper and nickel, and carbon materials such as graphite-containing natural graphite and artificial graphite, carbon black including acetylene black, Ketjenblack, channel black, furnace black, lamp black and thermal black, amorphous carbon including needle coke, carbon nanotubes, fullerenes and vapor-grown carbon fibers (VGCF). One of these materials may be used individually; or two or more materials may be used in any combination and in any ratio.

[0156] Электропроводную добавку используют в электродной смеси в количестве, обычно, 0,01% масс. или более, предпочтительно, 0,1% масс. или более, более предпочтительно, 1% масс. или более, при этом, как правило, 50% масс. или менее, предпочтительно, 30% масс. или менее, более предпочтительно, 15% масс. или менее. Если количество электропроводной добавки меньше указанного диапазона, электропроводность может быть недостаточной. Напротив, если количество электропроводной добавки больше указанного диапазона, возможно снижение емкости аккумулятора.[0156] The conductive additive is used in the electrode mixture in an amount of usually 0.01 mass% or more, preferably 0.1 mass% or more, more preferably 1 mass% or more, wherein it is usually 50 mass% or less, preferably 30 mass% or less, more preferably 15 mass% or less. If the amount of the conductive additive is less than the specified range, the conductivity may be insufficient. On the contrary, if the amount of the conductive additive is greater than the specified range, the capacity of the battery may decrease.

[0157] Электродная смесь настоящего изобретения может также включать термопластичную смолу. Примерами термопластичных смол являются поливинилиденфторид, полипропилен, полиэтилен, полистирол, полиэтилентерефталат и полиэтиленоксид. Одна термопластичная смола может быть использована индивидуально, две или более термопластичных смол могут использоваться в любом сочетании и любом соотношении.[0157] The electrode mixture of the present invention may also include a thermoplastic resin. Examples of thermoplastic resins are polyvinylidene fluoride, polypropylene, polyethylene, polystyrene, polyethylene terephthalate and polyethylene oxide. One thermoplastic resin may be used individually, two or more thermoplastic resins may be used in any combination and any ratio.

[0158] Доля термопластичной смолы относительно активного материала электрода обычно составляет 0,01% масс. или более, предпочтительно, 0,05% масс. или более, более предпочтительно, 0,10% масс. или более, при этом, обычно, 3,0% масс. или менее, предпочтительно, 2,5% масс. или менее, более предпочтительно, 2,0% масс. или менее. Введение термопластичной смолы позволяет повысить механическую прочность электрода. Если доля термопластичной смолы превышает указанный диапазон, может сокращаться доля активного материала электрода в электродной смеси, что приводит к уменьшению емкости аккумулятора и увеличению сопротивления между активными материалами.[0158] The proportion of the thermoplastic resin relative to the active material of the electrode is usually 0.01 mass% or more, preferably 0.05 mass% or more, more preferably 0.10 mass% or more, wherein it is usually 3.0 mass% or less, preferably 2.5 mass% or less, more preferably 2.0 mass% or less. The introduction of the thermoplastic resin makes it possible to increase the mechanical strength of the electrode. If the proportion of the thermoplastic resin exceeds the specified range, the proportion of the active material of the electrode in the electrode mixture may decrease, which results in a decrease in the capacity of the battery and an increase in the resistance between the active materials.

[0159] Количество связующего в электродной смеси настоящего изобретения может составлять 0,1% масс. или более, предпочтительно, 0,2% масс. или более, более предпочтительно, 0,5% масс. или более относительно массы электродной смеси. Это количество может составлять 50% масс. или менее, предпочтительно, 40% масс. или менее, более предпочтительно, 30% масс. или менее, еще более предпочтительно, 10% масс. или менее, особенно предпочтительно, 5% масс. или менее, наиболее предпочтительно, 3% масс. или менее относительно массы электродной смеси. При слишком малой доле связующего закрепление активного материала электродной смеси может быть недостаточным, что является причиной низкой механической прочности листа электродной смеси, отрицательно влияющей на характеристики аккумулятора, такие как циклируемость. Слишком большая доля связующего может приводить к снижению емкости аккумулятора и электропроводности. Поскольку связующее настоящего изобретения обладает превосходной силой сцепления, активный материал электрода может быть надежно закреплен даже при низком содержании связующего.[0159] The amount of the binder in the electrode mixture of the present invention may be 0.1% by mass or more, preferably 0.2% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more relative to the weight of the electrode mixture. This amount may be 50% by mass or less, preferably 40% by mass or less, more preferably 30% by mass or less, even more preferably 10% by mass or less, particularly preferably 5% by mass or less, most preferably 3% by mass or less relative to the weight of the electrode mixture. When the proportion of the binder is too small, the fixation of the active material of the electrode mixture may be insufficient, causing low mechanical strength of the electrode mixture sheet, adversely affecting battery characteristics such as cyclability. Too large a proportion of the binder may result in a decrease in battery capacity and electrical conductivity. Since the binder of the present invention has excellent adhesive force, the active material of the electrode can be reliably fixed even with a low binder content.

[0160] В электродной смеси настоящего изобретения являющийся связующим компонент, предпочтительно, состоит, по существу, из PTFE порошка, более предпочтительно, состоит из PTFE порошка. Выражение «являющийся связующим компонент состоит, по существу, из PTFE порошка» означает, что количество PTFE порошка в связующем, входящем в электродную смесь, составляет 95,0% масс. или более относительно массы связующего. Количество PTFE порошка составляет, предпочтительно, 98,0% масс. или более, более предпочтительно, 99,0% масс. или более, еще более предпочтительно, 99,5% масс. или более, особенно предпочтительно, 99,9% масс. или более, наиболее предпочтительно, 99,95% масс. или более относительно массы связующего.[0160] In the electrode mixture of the present invention, the binder component preferably consists essentially of PTFE powder, more preferably consists of PTFE powder. The expression "the binder component consists essentially of PTFE powder" means that the amount of PTFE powder in the binder included in the electrode mixture is 95.0 mass% or more relative to the mass of the binder. The amount of PTFE powder is preferably 98.0 mass% or more, more preferably 99.0 mass% or more, still more preferably 99.5 mass% or more, particularly preferably 99.9 mass% or more, most preferably 99.95 mass% or more relative to the mass of the binder.

[0161] Электродная смесь настоящего изобретения, предпочтительно, имеет форму листа.[0161] The electrode mixture of the present invention is preferably in the form of a sheet.

[0162] Электродная смесь настоящего изобретения может быть надлежащим образом использована в качестве электродной смеси для вторичной аккумуляторной батареи. В частности, электродная смесь настоящего изобретения пригодна для литий-ионных вторичных аккумуляторных батарей. Во вторичной аккумуляторной батарее электродную смесь настоящего изобретения обычно используют в форме листа.[0162] The electrode mixture of the present invention can be suitably used as an electrode mixture for a secondary storage battery. In particular, the electrode mixture of the present invention is suitable for lithium-ion secondary storage batteries. In the secondary storage battery, the electrode mixture of the present invention is usually used in the form of a sheet.

[0163] Ниже описан один из примеров конкретного способа производства листа электродной смеси, включающего электродную смесь настоящего изобретения. Лист электродной смеси может быть получен способом производства, включающим стадии, на которых: (1) смешивают исходную композицию материалов, содержащую активный материал электрода, связующее и, если нужно, электропроводную добавку; (2) придают исходной композиции материалов, полученной на стадии (1), объемную форму; и (3) раскатывают объемную исходную композицию материалов, полученную на стадии (2), придавая ей форму листа.[0163] An example of a specific method for producing a sheet of electrode mixture comprising the electrode mixture of the present invention is described below. The sheet of electrode mixture can be produced by a production method comprising the steps of: (1) mixing a starting material composition comprising an active electrode material, a binder and, if necessary, an electrically conductive additive; (2) giving the starting material composition obtained in step (1) a three-dimensional shape; and (3) rolling the three-dimensional starting material composition obtained in step (2) to form a sheet.

[0164] В исходной композиции материалов, смешанной на стадии (1), материалы, такие как активный материал электрода, связующее и т.д., просто смешаны друг с другом и не имеют зафиксированной формы. Конкретными примерами способов смешивания являются перемешивание при помощи W-образной мешалки, V-образной мешалки, барабанной мешалки, ленточно-спиральной мешалки, конического шнекового смесителя, одношнекового смесителя, двухшнекового смесителя, смесительных бегунов, механической мешалки или планетарной мешалки.[0164] In the initial material composition mixed in step (1), materials such as the electrode active material, the binder, etc. are simply mixed with each other and do not have a fixed shape. Specific examples of mixing methods include mixing using a W-shaped stirrer, a V-shaped stirrer, a drum stirrer, a ribbon-spiral stirrer, a conical screw mixer, a single-screw mixer, a twin-screw mixer, mixing runners, a mechanical stirrer, or a planetary stirrer.

[0165] Что касается условий перемешивания связующего на стадии (1), число оборотов составляет, предпочтительно, 1000 об/мин или менее. Число оборотов составляет, предпочтительно, 10 об/мин или более, более предпочтительно, 15 об/мин или более, еще более предпочтительно, 20 об/мин или более и при этом, предпочтительно, 900 об/мин или менее, более предпочтительно, 800 об/мин или менее, еще более предпочтительно, 700 об/мин или менее. Если скорость вращения меньше указанного диапазона, увеличивается время перемешивания, что отрицательно сказывается на производительности. Если скорость вращения превышает указанный диапазон, вероятна чрезмерная фибрилляция, из-за чего лист электродной смеси может быть непрочным и недостаточно гибким.[0165] Regarding the mixing conditions of the binder in step (1), the rotational speed is preferably 1000 rpm or less. The rotational speed is preferably 10 rpm or more, more preferably 15 rpm or more, even more preferably 20 rpm or more, and further preferably 900 rpm or less, more preferably 800 rpm or less, even more preferably 700 rpm or less. If the rotational speed is less than the specified range, the mixing time increases, which adversely affects the productivity. If the rotational speed exceeds the specified range, excessive fibrillation is likely to occur, which may cause the electrode mixture sheet to be weak and insufficiently flexible.

[0166] Придание исходной композиции материалов объемной формы на стадии (2) означает превращение исходной композиции материалов в единую массу. Конкретными примерами способов придания объемной формы являются экструзионное формование и прессование. Термин «объемный» не подразумевает конкретной формы и означает любое состояние единой массы, в том числе, в форме стержня, листа, сферы, куба и т.п.[0166] Giving the initial composition of materials a three-dimensional form in step (2) means transforming the initial composition of materials into a single mass. Specific examples of methods for giving a three-dimensional form are extrusion molding and pressing. The term "three-dimensional" does not imply a specific form and means any state of a single mass, including in the form of a rod, sheet, sphere, cube, etc.

[0167] Конкретным примером способа раскатывания на стадии (3) является способ раскатывания объемной исходной композиции материалов при помощи, например, вальцового пресса, плоского пресса или плющильного валика.[0167] A specific example of the rolling method in step (3) is a method of rolling a bulk initial material composition using, for example, a roller press, a flat press or a flattening roller.

[0168] После стадии (3), предпочтительно, проводят стадию (4) приложения к полученному раскатанному листу большей нагрузки с целью получения более тонкого продукта. Также является предпочтительным повторение стадии (4). Таким образом, большей гибкости достигают не однократным уменьшением толщины листа, а путем пошагового раскатывания. Количество повторений стадии (4) составляет, предпочтительно, два или более и 10 или менее, более предпочтительно, три или более и девять или менее. Конкретным примером способа раскатывания является способ с использованием двух или множества вращающихся валов, между которыми пропускают раскатываемый лист с целью получения более тонколистового продукта.[0168] After step (3), step (4) of applying a greater load to the obtained rolled sheet is preferably carried out in order to obtain a thinner product. It is also preferable to repeat step (4). In this way, greater flexibility is achieved not by a single reduction in the sheet thickness, but by stepwise rolling. The number of repetitions of step (4) is preferably two or more and 10 or less, more preferably three or more and nine or less. A specific example of a rolling method is a method using two or a plurality of rotating shafts between which the rolled sheet is passed in order to obtain a thinner sheet product.

[0169] Для регулирования степени фибрилляции после стадии (3) или стадии (4), предпочтительно, также проводят стадию (5) грубого измельчения раскатанного листа, повторного придания грубо измельченному продукту объемной формы и раскатывания объемного продукта с получением листового продукта. Также предпочтительно повторения стадии (5). Количество повторений стадии (5) составляет, предпочтительно, один или более и 12 или менее, более предпочтительно, два или более и 11 или менее.[0169] In order to control the degree of fibrillation, after the step (3) or the step (4), a step (5) of coarsely crushing the rolled sheet, re-shaping the coarsely crushed product into a three-dimensional shape, and rolling the three-dimensional product to obtain a sheet product is preferably also carried out. Repeating the step (5) is also preferable. The number of repetitions of the step (5) is preferably one or more and 12 or less, more preferably two or more and 11 or less.

[0170] Конкретными примерами грубого измельчения раскатанного листа и повторного придания грубо измельченному продукту объемной формы на стадии (5) являются способ складывания листа, способ придания листу формы стержня или тонкого листа и способ разделения листа на мелкие кусочки. Термин «грубое измельчение» в настоящем контексте означает изменение формы раскатанного листа, полученного на стадии (3) или стадии (4), с получением продукта другой формы, который на следующей стадии раскатывают до листовой формы, и охватывает также просто складывание раскатанного листа.[0170] Specific examples of coarsely crushing the rolled sheet and re-shaping the coarsely crushed product into a three-dimensional shape in step (5) include a method of folding the sheet, a method of shaping the sheet into a rod or thin sheet, and a method of dividing the sheet into small pieces. The term "coarsely crushing" in the present context means changing the shape of the rolled sheet obtained in step (3) or step (4) to obtain a product of a different shape, which is rolled into a sheet shape in a subsequent step, and also includes simply folding the rolled sheet.

[0171] За стадией (5) может следовать стадия (4); либо стадия (5) может повторяться. На любой из стадий (2), (3), (4) и (5) может быть выполнено одноосное или двухосное растяжение. Также может быть скорректирована степень фибрилляции в соответствии с интенсивностью грубого измельчения на стадии (5).[0171] Step (5) may be followed by step (4); or step (5) may be repeated. Uniaxial or biaxial stretching may be performed in any of steps (2), (3), (4) and (5). The degree of fibrillation may also be adjusted according to the intensity of coarse grinding in step (5).

[0172] На стадии (3), (4) или (5) выраженная в процентах степень раскатывания составляет, предпочтительно, 10% или более, более предпочтительно, 20% или более и при этом, предпочтительно, 80% или менее, более предпочтительно, 65% или менее, еще более предпочтительно, 50% или менее. Если степень раскатывания меньше указанного диапазона, может потребоваться большее число операций раскатывания с большей длительностью, что неблагоприятно с точки зрения производительности. Если степень раскатывания превышает указанный диапазон, возможна чрезмерная фибрилляция, приводящая к тому, что лист электродной смеси будет недостаточно прочным и недостаточно гибким. В настоящем контексте «степень раскатывания» означает уменьшение толщины образца после раскатывания относительно толщины до раскатывания. Образец до раскатывания может представлять собой объемную исходную композицию материалов или листовую исходную композицию материалов. Толщина образца - это толщина в направлении приложения нагрузки во время раскатывания.[0172] In step (3), (4) or (5), the rolling ratio expressed as a percentage is preferably 10% or more, more preferably 20% or more, and preferably 80% or less, more preferably 65% or less, still more preferably 50% or less. If the rolling ratio is less than the specified range, a greater number of rolling operations with a longer duration may be required, which is unfavorable from the viewpoint of productivity. If the rolling ratio exceeds the specified range, excessive fibrillation may occur, resulting in the electrode mixture sheet being insufficiently strong and insufficiently flexible. In the present context, the "rolling ratio" means a decrease in the thickness of the sample after rolling relative to the thickness before rolling. The sample before rolling may be a bulk raw material composition or a sheet raw material composition. The thickness of the sample is the thickness in the direction of application of the load during rolling.

[0173] Лист электродной смеси может быть надлежащим образом произведен также способом, включающим стадии, на которых:[0173] The electrode mixture sheet may also be suitably produced by a method comprising the steps of:

(а) смешивают порошкообразный компонент и связующее с получением электродной смеси; и(a) mixing the powder component and the binder to obtain an electrode mixture; and

(b) проводят каландрование или экструзионное формование электродной смеси с получением листа,(b) calendering or extrusion forming the electrode mixture to form a sheet,

при этом смешивание на стадии (а) включает: (а1) гомогенизацию порошкообразного компонента и связующего до порошка; и (а2) перемешивание порошка, полученного на стадии (а1), с образованием электродной смеси.wherein the mixing in step (a) comprises: (a1) homogenizing the powder component and the binder to a powder; and (a2) mixing the powder obtained in step (a1) to form an electrode mixture.

[0174] Например, PTFE характеризуется двумя значениями температуры перехода, примерно 19ºС и примерно 30ºС. При температуре менее 19ºС PTFE выдерживает перемешивание без потери формы. Однако при температуре более 19ºС структура частиц PTFE разрыхляется и становится более чувствительной к механическому сдвигу. При температуре более 30ºС происходит более значительная фибрилляция.[0174] For example, PTFE has two transition temperatures, approximately 19°C and approximately 30°C. At temperatures below 19°C, PTFE can withstand agitation without losing its shape. However, at temperatures above 19°C, the structure of PTFE particles loosens and becomes more sensitive to mechanical shear. At temperatures above 30°C, more significant fibrillation occurs.

[0175] Таким образом, гомогенизацию на стадии (а1) проводят, предпочтительно, при 19ºС или менее, предпочтительно, при температуре от 0ºС до 19ºС.[0175] Thus, the homogenization in step (a1) is carried out preferably at 19°C or less, preferably at a temperature of from 0°C to 19°C.

Другими словами, стадию (а1), предпочтительно, проводят так, чтобы материалы перемешивались и, тем самым, гомогенизировались, но при небольшой фибрилляции.In other words, step (a1) is preferably carried out so that the materials are mixed and thereby homogenized, but with little fibrillation.

Перемешивание на следующей стадии (а2), предпочтительно, проводят при температуре 30ºС или более, чтобы усилить фибрилляцию.The stirring in the next step (a2) is preferably carried out at a temperature of 30°C or more to enhance fibrillation.

[0176] Стадию (а2) осуществляют, предпочтительно, при температуре от 30ºС до 150ºС, более предпочтительно, от 35ºС до 120ºС, еще более предпочтительно, от 40ºС до 80ºС.[0176] Step (a2) is carried out preferably at a temperature of from 30°C to 150°C, more preferably from 35°C to 120°C, even more preferably from 40°C to 80°C.

В одном из вариантов осуществления изобретения каландрование или экструзионное формование на стадии (b) проводят при температуре от 30ºС до 150ºС, предпочтительно, от 35ºС до 120ºС, более предпочтительно, от 40ºС до 100ºС.In one embodiment of the invention, the calendering or extrusion moulding in step (b) is carried out at a temperature of from 30°C to 150°C, preferably from 35°C to 120°C, more preferably from 40°C to 100°C.

[0177] Смешивание на стадии (а) проводят, предпочтительно, путем приложения сдвигового усилия.[0177] Mixing in step (a) is preferably carried out by applying shear force.

Конкретными примерами способов смешивания являются перемешивание при помощи W-образной мешалки, V-образной мешалки, барабанной мешалки, ленточно-спиральной мешалки, конического шнекового смесителя, одношнекового смесителя, двухшнекового смесителя, смесительных бегунов, механической мешалки, планетарной мешалки, мешалки Хенкеля или высокоскоростной мешалки.Specific examples of mixing methods include mixing using a W-type mixer, V-type mixer, drum mixer, ribbon-spiral mixer, conical screw mixer, single screw mixer, twin screw mixer, mixing runners, mechanical mixer, planetary mixer, Henkel mixer, or high-speed mixer.

[0178] Что касается условий смешивания, число оборотов и время смешивания выбирают надлежащим образом. Например, число оборотов составляет 15000 об/мин или менее, предпочтительно, 10 об/мин или более, более предпочтительно, 1000 об/мин или более, еще более предпочтительно, 3000 об/мин или более и при этом, предпочтительно, 12000 об/мин или менее, более предпочтительно, 11000 об/мин или менее, еще более предпочтительно, 10000 об/мин или менее. Если скорость вращения меньше указанного диапазона, увеличивается время перемешивания, что отрицательно сказывается на производительности. Если скорость вращения превышает указанный диапазон, вероятна чрезмерная фибрилляция, из-за чего лист электродной смеси может быть непрочным.[0178] Regarding the mixing conditions, the rotation speed and the mixing time are appropriately selected. For example, the rotation speed is 15,000 rpm or less, preferably 10 rpm or more, more preferably 1,000 rpm or more, even more preferably 3,000 rpm or more, and further preferably 12,000 rpm or less, more preferably 11,000 rpm or less, even more preferably 10,000 rpm or less. If the rotation speed is less than the specified range, the mixing time increases, which adversely affects the productivity. If the rotation speed exceeds the specified range, excessive fibrillation is likely to occur, which may cause the electrode mixture sheet to be weak.

Стадию (а1) осуществляют, предпочтительно, при меньшем сдвиговом усилии, чем на стадии (а2).Step (a1) is preferably carried out at a lower shear force than in step (a2).

[0179] На стадии (а2) исходная композиция материалов, предпочтительно, не содержит жидкого растворителя, однако может быть использовано небольшое количество смазочной добавки. Другими словами, в порошкообразную исходную композицию материалов, полученную на стадии (а1), может быть введена смазочная добавка с получением, тем самым, пасты.[0179] In step (a2), the starting material composition preferably does not contain a liquid solvent, but a small amount of a lubricating additive may be used. In other words, a lubricating additive may be added to the powder starting material composition obtained in step (a1), thereby obtaining a paste.

[0180] Примерами смазочной добавки являются, помимо прочего, вода, эфирные соединения, спирты, ионогенные жидкости, карбонаты, алифатические углеводороды (например, слабополярные растворители, такие как гептан и ксилол), изопарафиновые углеводороды, нефтяные дистилляты (например, бензин (С4-С10), нафта (С4-С11), керосин/парафин (С10-С16) и любые их смеси).[0180] Examples of a lubricating additive include, but are not limited to, water, ether compounds, alcohols, ionic liquids, carbonates, aliphatic hydrocarbons (e.g., weakly polar solvents such as heptane and xylene), isoparaffinic hydrocarbons, petroleum distillates (e.g., gasoline (C4-C10), naphtha (C4-C11), kerosene/paraffin (C10-C16), and any mixtures thereof).

[0181] Смазочная добавка характеризуется водосодержанием, предпочтительно, 1000 частей на миллион или менее.[0181] The lubricating additive is characterized by a water content of preferably 1000 ppm or less.

Водосодержание 1000 частей на миллион или менее является предпочтительным ввиду предотвращения порчи электрохимического устройства. Более предпочтительно, водосодержание составляет 500 частей на миллион или менее.A water content of 1000 ppm or less is preferable in view of preventing deterioration of the electrochemical device. More preferably, the water content is 500 ppm or less.

[0182] Предпочтительно, смазочная добавка, если ее используют, представляет собой малополярный растворитель, такой как гептан или ксилол, или ионогенную жидкость.[0182] Preferably, the lubricating additive, if used, is a low polar solvent such as heptane or xylene, or an ionic liquid.

[0183] Количество смазочной добавки, если ее используют, составляет от 5,0 до 35,0 вес. частей, предпочтительно, от 10,0 до 30,0 вес. частей, более предпочтительно, от 15,0 до 25,0 вес. частей относительно общего веса композиции, подаваемой на стадию (а1).[0183] The amount of the lubricating additive, if used, is from 5.0 to 35.0 parts by weight, preferably from 10.0 to 30.0 parts by weight, more preferably from 15.0 to 25.0 parts by weight, relative to the total weight of the composition supplied to step (a1).

[0184] Предпочтительно, исходная композиция материалов, по существу, не содержит жидкого растворителя. В соответствии с традиционным способом производства электродной смеси, для получения суспензии, содержащий компонент электродной смеси в форме диспергированного порошка, обычно используют растворитель с растворенным в нем связующим, суспензию наносят на плоскость и сушат, получая лист электродной смеси. В этом случае для растворения связующего применяют растворитель. Однако растворитель, способный растворять связующее, обычно используемое в традиционных случаях, выбирают из ограниченного числа растворителей; например, используют бутилбутират. Растворители вступают в реакцию с твердым электролитом, ухудшают его качество и могут привести к снижению эксплуатационных характеристик аккумулятора. Кроме этого, малополярные растворители, такие как гептан, могут растворять очень немногие типы связующих и характеризуются низкой температурой вспышки, что может осложнить обращение с ними.[0184] Preferably, the starting material composition substantially does not contain a liquid solvent. According to a conventional method for producing an electrode mixture, a solvent with a binder dissolved therein is usually used to obtain a suspension containing an electrode mixture component in the form of a dispersed powder, the suspension is applied to a plane and dried, obtaining a sheet of the electrode mixture. In this case, a solvent is used to dissolve the binder. However, a solvent capable of dissolving the binder usually used in conventional cases is selected from a limited number of solvents; for example, butyl butyrate is used. Solvents react with a solid electrolyte, deteriorate its quality and can lead to a decrease in the performance characteristics of the battery. In addition, low-polarity solvents such as heptane can dissolve very few types of binders and are characterized by a low flash point, which can complicate their handling.

[0185] Отказ от использования растворителя и применение порошкообразного связующего с меньшим водосодержанием при создании листа электродной смеси позволяет изготовить аккумулятор, отличающийся меньшей вероятностью повреждения твердого электролита. Описанным выше способом производства получают лист электродной смеси со связующим, имеющим тонковолокнистую структуру, при этом производственный процесс упрощается за счет исключения стадии изготовления суспензии.[0185] Eliminating the use of a solvent and using a powdered binder with a lower water content when creating a sheet of electrode mixture makes it possible to produce a battery that is less likely to damage the solid electrolyte. The above-described production method produces a sheet of electrode mixture with a binder having a fine-fiber structure, while the production process is simplified by eliminating the stage of making the suspension.

[0186] Стадия (b) включает каландрование или экструзию. Каландрование и экструзия могут осуществляться известными способами. Таким образом материалу может быть придана форма листа электродной смеси.[0186] Step (b) comprises calendering or extrusion. Calendering and extrusion can be carried out by known methods. In this way, the material can be given the form of a sheet of electrode mixture.

Стадия (b), предпочтительно, включает (b1) придание электродной смеси, полученной на стадии (а), объемной формы и (b2) каландрование или экструзионное формование объемной электродной смеси.Step (b) preferably comprises (b1) giving the electrode mixture obtained in step (a) a bulk form and (b2) calendering or extrusion forming the bulk electrode mixture.

[0187] Придание электродной смеси объемной формы означает формирование из электродной смеси единой массы.[0187] Giving the electrode mixture a volumetric form means forming a single mass from the electrode mixture.

Конкретными примерами способов формирования единой массы являются экструзионное формование и прессование.Specific examples of methods for forming a single mass are extrusion molding and pressing.

Термин «объемный» не подразумевает конкретной формы и означает любое состояние единой массы, в том числе, в форме стержня, листа, сферы, куба и т.п. Что касается ее размера, диаметр или минимальная сторона поперечного сечения составляет, предпочтительно, 10000 мкм или более, более предпочтительно, 20000 мкм или более.The term "bulk" does not imply a specific shape and means any state of a single mass, including in the form of a rod, sheet, sphere, cube, etc. As for its size, the diameter or minimum side of the cross-section is preferably 10,000 μm or more, more preferably 20,000 μm or more.

[0188] Одним из конкретных примеров каландрования или экструзионного формования на стадии (b2) является способ раскатывания электродной смеси при помощи вальцового пресса или плющильного валика.[0188] One specific example of calendering or extrusion molding in step (b2) is the method of rolling the electrode mixture using a roller press or a flattening roller.

[0189] Стадию (b) проводят, предпочтительно, при температуре от 30ºС до 150ºС. Как указано выше, PTFE характеризуется температурой стеклования примерно 30ºС, и при температуре 30ºС и более претерпевает значительную фибрилляцию. Следовательно, стадию (b), предпочтительно, проводят при указанной температуре.[0189] Step (b) is preferably carried out at a temperature of from 30°C to 150°C. As indicated above, PTFE has a glass transition temperature of about 30°C, and at a temperature of 30°C or more, it undergoes significant fibrillation. Therefore, step (b) is preferably carried out at the indicated temperature.

[0190] При каландровании или экструзионном формовании происходит приложение сдвигового усилия, в результате чего происходит фибрилляция PTFE и придание ему формы.[0190] During calendering or extrusion molding, a shear force is applied, causing the PTFE to fibrillate and be shaped.

[0191] После стадии (b), предпочтительно, может быть проведена стадия (с) на которой к полученному раскатанному листу прикладывают большую нагрузку с целью получения более тонколистового продукта. Также предпочтительно повторение стадии (с). Как указано выше, большей гибкости можно достичь не однократным уменьшением толщины листа, а путем пошагового раскатывания.[0191] After step (b), step (c) can preferably be carried out in which a greater load is applied to the obtained rolled sheet in order to obtain a thinner sheet product. It is also preferable to repeat step (c). As indicated above, greater flexibility can be achieved not by a single reduction in the sheet thickness, but by stepwise rolling.

Количество повторений стадии (с) составляет, предпочтительно, два или более и 10 или менее, более предпочтительно, три или более и девять или менее.The number of repetitions of step (c) is preferably two or more and 10 or less, more preferably three or more and nine or less.

Конкретным примером способа раскатывания является способ с использованием двух или множества вращающихся вальцов, между которыми пропускают раскатываемый лист с целью получения более тонколистового продукта.A specific example of a rolling method is a method using two or more rotating rollers between which the sheet being rolled is passed in order to obtain a thinner sheet product.

[0192] Для регулирования прочности листа после стадии (b) или стадии (с), предпочтительно, также проводят стадию (d) грубого измельчения раскатанного листа, повторного придания грубо измельченному продукту объемной формы и раскатывания объемного продукта с получением листового продукта. Также предпочтительно повторения стадии (d). Количество повторений стадии (d) составляет, предпочтительно, один или более и 12 или менее, более предпочтительно, два или более и 11 или менее.[0192] In order to adjust the strength of the sheet, after the step (b) or the step (c), it is preferable to also perform the step (d) of roughly crushing the rolled sheet, re-shaping the roughly crushed product into a three-dimensional shape, and rolling the three-dimensional product to obtain a sheet product. It is also preferable to repeat the step (d). The number of repetitions of the step (d) is preferably one or more and 12 or less, more preferably two or more and 11 or less.

[0193] Конкретными примерами грубого измельчения раскатанного листа и повторного придания грубо измельченному продукту объемной формы на стадии (d) являются способ складывания листа, способ придания листу формы стержня или тонколистового продукта и способ разделения листа на мелкие кусочки. Термин «грубое измельчение» в настоящем контексте означает изменение формы раскатанного листа, полученного на стадии (b) или стадии (с), с получением продукта другой формы, который на следующей стадии раскатывают до листовой формы, и охватывает также просто складывание раскатанного листа.[0193] Specific examples of coarsely grinding the rolled sheet and re-shaping the coarsely ground product into a three-dimensional form in step (d) are a method of folding the sheet, a method of shaping the sheet into a rod or thin sheet product, and a method of dividing the sheet into small pieces. The term "coarsely grinding" in the present context means changing the shape of the rolled sheet obtained in step (b) or step (c) to obtain a product of a different shape, which is rolled into a sheet form in a subsequent step, and also covers simply folding the rolled sheet.

[0194] Стадия (d) может сопровождаться стадией (с) или может быть повторена.[0194] Step (d) may be followed by step (c) or may be repeated.

На любой из стадий (а), (b), (с) и (d) может быть выполнено одноосное или двухосное растяжение.At any of stages (a), (b), (c) and (d) uniaxial or biaxial tension may be performed.

Также может быть скорректирована прочность листа в соответствии с интенсивностью грубого измельчения на стадии (d).The sheet strength can also be adjusted according to the intensity of coarse grinding in step (d).

[0195] На стадии (b), (с) или (d) выраженная в процентах степень раскатывания составляет, предпочтительно, 10% или более, более предпочтительно, 20% или более и при этом, предпочтительно, 80% или менее, более предпочтительно, 65% или менее, еще более предпочтительно, 50% или менее. Если степень раскатывания меньше указанного диапазона, может потребоваться большее число операций раскатывания с большей длительностью, что неблагоприятно с точки зрения производительности. Если степень раскатывания превышает указанный диапазон, возможна чрезмерная фибрилляция, приводящая к тому, что лист электродной смеси будет недостаточно прочным и недостаточно гибким.[0195] In step (b), (c) or (d), the rolling ratio expressed as a percentage is preferably 10% or more, more preferably 20% or more, and preferably 80% or less, more preferably 65% or less, still more preferably 50% or less. If the rolling ratio is less than the specified range, a greater number of rolling operations with a longer duration may be required, which is unfavorable from the viewpoint of productivity. If the rolling ratio exceeds the specified range, excessive fibrillation may occur, causing the electrode mixture sheet to be insufficiently strong and insufficiently flexible.

В настоящем контексте «степень раскатывания» означает уменьшение толщины образца после раскатывания относительно толщины до раскатывания. Образец до раскатывания может представлять собой объемную композицию материалов или листовую композицию материалов. Толщина образца - это толщина в направлении приложения нагрузки во время раскатывания.In the present context, "degree of rolling" means the decrease in the thickness of the specimen after rolling relative to the thickness before rolling. The specimen before rolling may be a bulk material composition or a sheet material composition. The thickness of the specimen is the thickness in the direction of application of the load during rolling.

Стадии (с) и (d) проводят при температуре, предпочтительно, 30ºС или более, более предпочтительно, 60ºС или более и при этом, предпочтительно, 150ºС или менее.Steps (c) and (d) are carried out at a temperature of preferably 30°C or more, more preferably 60°C or more, and preferably 150°C or less.

[0196] Лист электродной смеси может быть использован в качестве листа электродной смеси для вторичной аккумуляторной батареи и может служить либо отрицательным электродом, либо положительным электродом. В частности, лист электродной смеси пригоден для литий-ионного аккумулятора.[0196] The electrode mixture sheet can be used as an electrode mixture sheet for a secondary storage battery and can serve as either a negative electrode or a positive electrode. In particular, the electrode mixture sheet is suitable for a lithium-ion battery.

[0197] Настоящим изобретением также обеспечивается электрод, содержащий PTFE порошок настоящего изобретения или электродное связующее настоящего изобретения, активный материал электрода и токосниматель. Электрод настоящего изобретения способен уменьшать или предотвращать выделение газа внутри элемента батареи и ухудшение характеристик батареи (например, уменьшение емкости во время хранения при высокой температуре). Электрод настоящего изобретения также обладает высокой прочностью.[0197] The present invention also provides an electrode comprising the PTFE powder of the present invention or the electrode binder of the present invention, an electrode active material and a current collector. The electrode of the present invention is capable of reducing or preventing gas evolution inside a battery cell and deterioration of battery performance (e.g., capacity reduction during storage at high temperature). The electrode of the present invention also has high strength.

[0198] Электрод настоящего изобретения может включать описанную выше электродную смесь настоящего изобретения (предпочтительно, лист электродной смеси) и токосниматель.[0198] The electrode of the present invention may comprise the above-described electrode mixture of the present invention (preferably, a sheet of electrode mixture) and a current collector.

[0199] Электрод настоящего изобретения может являться положительным электродом или отрицательным электродом.[0199] The electrode of the present invention may be a positive electrode or a negative electrode.

[0200] Положительный электрод, предпочтительно, образован токоснимателем и листом электродной смеси, содержащей активный материал положительного электрода. Примеры материала токоснимателя положительного электрода включают металлические материалы, такие как алюминий, титан, тантал, нержавеющую сталь и никель, а также их сплавы; и углеродные материалы, такие как углеродная ткань и углеродная бумага. Предпочтителен любой металлический материал, особенно алюминий или его сплав.[0200] The positive electrode is preferably formed by a current collector and a sheet of electrode mixture containing an active material of the positive electrode. Examples of the material of the positive electrode current collector include metallic materials such as aluminum, titanium, tantalum, stainless steel and nickel, as well as their alloys; and carbon materials such as carbon cloth and carbon paper. Any metallic material is preferable, especially aluminum or its alloy.

[0201] В случае изготовления из металлического материала токосниматель может иметь форму металлической фольги, металлического цилиндра, металлической спирали, металлической пластины, просечно-вытяжного металлического листа, перфорированного металлического листа, вспененного металла и т.п. В случае углеродного материала он может иметь форму углеродной пластины, углеродной пленки, углеродного цилиндра и т.п. Наиболее предпочтительной из указанных является форма металлической фольги. Если уместно, металлическая фольга может быть сетчатой. Металлическая фольга может иметь любую толщину, ее толщина обычно составляет 1 мкм или более, предпочтительно, 3 мкм или более, более предпочтительно, 5 мкм или более и при этом, обычно, 1 мм или менее, предпочтительно, 100 мкм или менее, более предпочтительно, 50 мкм или менее. Если толщина металлической фольги меньше указанного диапазона, токосниматель может быть недостаточно прочным. Напротив, металлическая фольга большей толщины, чем указанный диапазон, может быть неудобна в обработке.[0201] When made of a metal material, the current collector may have the form of a metal foil, a metal cylinder, a metal spiral, a metal plate, an expanded metal sheet, a perforated metal sheet, a foamed metal, etc. In the case of a carbon material, it may have the form of a carbon plate, a carbon film, a carbon cylinder, etc. Of these, the most preferable is the form of a metal foil. If appropriate, the metal foil may be a mesh. The metal foil may have any thickness, the thickness thereof is usually 1 μm or more, preferably 3 μm or more, more preferably 5 μm or more, and wherein it is usually 1 mm or less, preferably 100 μm or less, more preferably 50 μm or less. If the thickness of the metal foil is less than the specified range, the current collector may not be strong enough. On the contrary, a metal foil of a greater thickness than the specified range may be inconvenient to process.

[0202] Для уменьшения сопротивления электрического контакта между токоснимателем и слоем активного материала положительного электрода на поверхность токоснимателя, предпочтительно, наносят электропроводную добавку. Примерами электропроводной добавки являются углерода и благородные металлы, такие как золото, платина и серебро.[0202] In order to reduce the resistance of the electrical contact between the current collector and the active material layer of the positive electrode, an electrically conductive additive is preferably applied to the surface of the current collector. Examples of the electrically conductive additive are carbon and noble metals such as gold, platinum and silver.

[0203] Отношение толщин токоснимателя и слоя электродной смеси положительного электрода может быть любым; величина отношения {(толщина слоя электродной смеси положительного электрода на одной стороне непосредственно перед введением раствора электролита)/(толщина токоснимателя)} составляет, предпочтительно, 20 или менее, более предпочтительно, 15 или менее, наиболее предпочтительно, 10 или менее. Это отношение также составляет, предпочтительно, 0,5 или более, более предпочтительно, 0,8 или более, наиболее предпочтительно, 1 или более. Если соотношение толщин токоснимателя и электродной смеси положительного электрода больше указанного диапазона, токосниматель может нагреваться джоулевым теплом во время зарядки/разрядки при высокой плотности тока. Если соотношение толщин токоснимателя и электродной смеси положительного электрода меньше указанного диапазона, объем токоснимателя может быть слишком велик относительно активного материала положительного электрода, из-за чего уменьшается емкость аккумулятора.[0203] The ratio of the thicknesses of the current collector and the positive electrode electrode mixture layer may be any; the value of the ratio {(thickness of the positive electrode electrode mixture layer on one side immediately before the introduction of the electrolyte solution)/(thickness of the current collector)} is preferably 20 or less, more preferably 15 or less, most preferably 10 or less. This ratio is also preferably 0.5 or more, more preferably 0.8 or more, most preferably 1 or more. If the ratio of the thicknesses of the current collector and the positive electrode electrode mixture is greater than the specified range, the current collector may be heated by Joule heating during charging/discharging at a high current density. If the ratio of the thicknesses of the current collector and the positive electrode electrode mixture is less than the specified range, the volume of the current collector may be too large relative to the active material of the positive electrode, thereby reducing the capacity of the battery.

[0204] Положительный электрод может быть изготовлен традиционным способом. В одном из примеров способа изготовления лист электродной смеси и токосниматель наслаивают друг на друга при помощи адгезива, после чего проводят вакуумную сушку.[0204] The positive electrode can be manufactured in a conventional manner. In one example of a manufacturing method, a sheet of electrode mixture and a current collector are layered on top of each other using an adhesive, after which vacuum drying is performed.

[0205] Плотность листа смеси положительного электрода составляет, предпочтительно, 3,00 г/см3 или более, более предпочтительно, 3,10 г/см3 или более, еще более предпочтительно, 3,20 г/см3 или более и при этом, предпочтительно, 3,80 г/см3 или менее, более предпочтительно, 3,75 г/см3 или менее, еще более предпочтительно, 3,70 г/см3 или менее. Лист смеси положительного электрода большей плотности, чем указано выше, может затруднять проникновение раствора электролита к границе раздела между токоснимателем и активным материалом и быть причиной ненадлежащих зарядно-разрядных характеристик, особенно при большой плотности тока, не обеспечивая высокую выходную мощность. Лист смеси положительного электрода меньшей плотности, чем указано выше, может быть причиной недостаточной электропроводности между активными материалами и увеличения сопротивления батареи, не обеспечивая высокую выходную мощность.[0205] The density of the positive electrode composite sheet is preferably 3.00 g/cm 3 or more, more preferably 3.10 g/cm 3 or more, even more preferably 3.20 g/cm 3 or more, and further preferably 3.80 g/cm 3 or less, more preferably 3.75 g/cm 3 or less, still more preferably 3.70 g/cm 3 or less. A positive electrode composite sheet of a higher density than the above may make it difficult for the electrolyte solution to penetrate to the interface between the current collector and the active material and cause inadequate charge and discharge characteristics, especially at a high current density, without ensuring a high output power. A positive electrode composite sheet of a lower density than the above may cause insufficient electrical conductivity between the active materials and an increase in the resistance of the battery, without ensuring a high output power.

[0206] Для повышения стабильности при высокой выходной мощности и высокой температуре площадь листа смеси положительного электрода, предпочтительно, больше площади наружной поверхности наружного корпуса аккумулятора. А именно, общая площадь смеси положительного электрода, предпочтительно, в 15 раз больше, более предпочтительно, в 40 раз больше площади поверхности наружного корпуса вторичной аккумуляторной батареи. В случае замкнутых корпусов квадратного сечения, площадь наружной поверхности наружного корпуса аккумулятора представляет собой общую площадь, рассчитанную на основании размеров, включающих длину, ширину и толщину части корпуса, в которой размещен энергогенерирующий элемент, за исключением выступающей части вывода. В случае замкнутых цилиндрических корпусов, площадь наружной поверхности наружного корпуса аккумулятора представляет собой геометрическую площадь поверхности приблизительно цилиндрической формы части корпуса, в которой размещен энергогенерирующий элемент, за исключением выступающей части вывода. При этом общая площадь смеси положительного электрода представляет собой геометрическую площадь поверхности слоя смеси положительного электрода, противолежащего слою смеси, содержащей активный материал отрицательного электрода. В конструкциях, предусматривающих наличие токоснимателя в форме фольги и слоев смеси положительного электрода на обеих сторонах токоснимателя, общая площадь положительного электрода равна сумме площадей, рассчитанных для соответствующих сторон.[0206] In order to improve the stability at a high output power and a high temperature, the area of the positive electrode mixture sheet is preferably larger than the area of the outer surface of the battery outer case. Namely, the total area of the positive electrode mixture is preferably 15 times larger, more preferably 40 times larger than the surface area of the outer case of the secondary battery. In the case of closed square-section cases, the outer surface area of the battery outer case is the total area calculated based on dimensions including the length, width and thickness of the case portion in which the energy generating element is accommodated, excluding the protruding portion of the terminal. In the case of closed cylindrical cases, the outer surface area of the battery outer case is the geometric surface area of the approximately cylindrical shape of the case portion in which the energy generating element is accommodated, excluding the protruding portion of the terminal. Here, the total area of the positive electrode mixture is the geometric surface area of the positive electrode mixture layer opposite the mixture layer containing the active material of the negative electrode. In designs that include a foil-shaped current collector and layers of positive electrode mixture on both sides of the current collector, the total area of the positive electrode is equal to the sum of the areas calculated for the corresponding sides.

[0207] Положительный электрод может иметь любую толщину. Ввиду достижения большой емкости и высокой выходной мощности, нижний предел величины толщины слоя смеси на одной стороне токоснимателя за исключением толщины металлической фольги токоснимателя составляет, предпочтительно, 10 мкм или более, более предпочтительно, 20 мкм или более и при этом, предпочтительно, 500 мкм или менее, более предпочтительно, 450 мкм или менее.[0207] The positive electrode may have any thickness. In view of achieving a large capacity and a high output power, the lower limit of the thickness of the mixture layer on one side of the current collector excluding the thickness of the metal foil of the current collector is preferably 10 μm or more, more preferably 20 μm or more, and further preferably 500 μm or less, more preferably 450 μm or less.

[0208] С поверхностью положительного электрода может быть связано вещество, отличное от состава положительного электрода. Примерами вещества, соединенного с поверхностью, являются оксиды, такие как оксид алюминия, оксид кремния, оксид титана, оксид циркония, оксид магния, оксид кальция, оксид бора, оксид сурьмы и оксид висмута; сульфаты, такие как сульфат лития, сульфат натрия, сульфат калия, сульфат магния, сульфат кальция и сульфат алюминия; карбонаты, такие как карбонат лития, карбонат кальция, карбонат магния; и углерод.[0208] A substance other than the composition of the positive electrode may be bonded to the surface of the positive electrode. Examples of the substance bonded to the surface are oxides such as aluminum oxide, silicon oxide, titanium oxide, zirconium oxide, magnesium oxide, calcium oxide, boron oxide, antimony oxide, and bismuth oxide; sulfates such as lithium sulfate, sodium sulfate, potassium sulfate, magnesium sulfate, calcium sulfate, and aluminum sulfate; carbonates such as lithium carbonate, calcium carbonate, magnesium carbonate; and carbon.

[0209] Отрицательный электрод, предпочтительно, образован токоснимателем и листом электродной смеси, содержащей активный материал отрицательного электрода. Примеры материала токоснимателя отрицательного электрода включают металлические материалы, такие как медь, никель, титан, тантал и нержавеющую сталь, а также их сплавы; и углеродные материалы, такие как углеродная ткань и углеродная бумага. Предпочтителен любой металлический материал, особенно медь, никель или их сплав.[0209] The negative electrode is preferably formed by a current collector and a sheet of electrode mixture containing a negative electrode active material. Examples of the negative electrode current collector material include metallic materials such as copper, nickel, titanium, tantalum and stainless steel, as well as their alloys; and carbon materials such as carbon cloth and carbon paper. Any metallic material is preferable, especially copper, nickel or their alloy.

[0210] В случае изготовления из металлического материала токосниматель может иметь форму металлической фольги, металлического цилиндра, металлической спирали, металлической пластины, просечно-вытяжного металлического листа, перфорированного металлического листа, вспененного металла и т.п. В случае углеродного материала он может иметь форму углеродной пластины, углеродной пленки, углеродного цилиндра и т.п. Наиболее предпочтительной из указанных является форма металлической фольги. Если уместно, металлическая фольга может быть сетчатой. Металлическая фольга может иметь любую толщину, ее толщина обычно составляет 1 мкм или более, предпочтительно, 3 мкм или более, более предпочтительно, 5 мкм или более и при этом, обычно, 1 мм или менее, предпочтительно, 100 мкм или менее, более предпочтительно, 50 мкм или менее. Если толщина металлической фольги меньше указанного диапазона, токосниматель может быть недостаточно прочным. Напротив, металлическая фольга большей толщины, чем указанный диапазон, может быть неудобна в обработке.[0210] When made of a metal material, the current collector may have the form of a metal foil, a metal cylinder, a metal spiral, a metal plate, an expanded metal sheet, a perforated metal sheet, a foamed metal, etc. In the case of a carbon material, it may have the form of a carbon plate, a carbon film, a carbon cylinder, etc. The most preferable of these is the form of a metal foil. If appropriate, the metal foil may be a mesh. The metal foil may have any thickness, the thickness thereof is usually 1 μm or more, preferably 3 μm or more, more preferably 5 μm or more, and herein, usually 1 mm or less, preferably 100 μm or less, more preferably 50 μm or less. If the thickness of the metal foil is less than the specified range, the current collector may not be strong enough. On the contrary, a metal foil of a greater thickness than the specified range may be inconvenient to process.

[0211] Отрицательный электрод может быть изготовлен традиционным способом. В одном из примеров способа изготовления лист электродной смеси и токосниматель наслаивают друг на друга при помощи адгезива, после чего проводят вакуумную сушку.[0211] The negative electrode can be manufactured in a conventional manner. In one example of a manufacturing method, a sheet of electrode mixture and a current collector are layered on top of each other using an adhesive, after which vacuum drying is performed.

[0212] Плотность смеси отрицательного электрода составляет, предпочтительно, 1,3 г/см3 или более, более предпочтительно, 1,4 г/см3 или более, еще более предпочтительно, 1,5 г/см3 или более и при этом, предпочтительно, 2,0 г/см3 или менее, более предпочтительно, 1,9 г/см3 или менее, еще более предпочтительно, 1,8 г/см3 или менее. Смесь отрицательного электрода большей плотности, чем указано выше, может затруднять проникновение раствора электролита к границе раздела между токоснимателем и активным материалом и быть причиной ненадлежащих зарядно-разрядных характеристик, особенно при большой плотности тока, не обеспечивая высокую выходную мощность. Смесь отрицательного электрода большей плотности, чем указано выше, может быть причиной недостаточной электропроводности между активными материалами и увеличения сопротивления батареи, не обеспечивая высокую выходную мощность.[0212] The density of the negative electrode mixture is preferably 1.3 g/cm 3 or more, more preferably 1.4 g/cm 3 or more, even more preferably 1.5 g/cm 3 or more, and further preferably 2.0 g/cm 3 or less, more preferably 1.9 g/cm 3 or less, still more preferably 1.8 g/cm 3 or less. A negative electrode mixture of a higher density than the above may make it difficult for the electrolyte solution to penetrate to the interface between the current collector and the active material and cause inadequate charge and discharge characteristics, especially at a high current density, without ensuring a high output power. A negative electrode mixture of a higher density than the above may cause insufficient electrical conductivity between the active materials and an increase in the resistance of the battery, without ensuring a high output power.

[0213] Отрицательный электрод может иметь любую толщину. Ввиду достижения большой емкости и высокой выходной мощности, нижний предел величины толщины слоя смеси на одной стороне токоснимателя за исключением толщины металлической фольги токоснимателя составляет, предпочтительно, 10 мкм или более, более предпочтительно, 20 мкм или более и при этом, предпочтительно, 500 мкм или менее, более предпочтительно, 450 мкм или менее.[0213] The negative electrode may have any thickness. In view of achieving a large capacity and a high output power, the lower limit of the thickness of the mixture layer on one side of the current collector excluding the thickness of the metal foil of the current collector is preferably 10 μm or more, more preferably 20 μm or more, and further preferably 500 μm or less, more preferably 450 μm or less.

[0214] Настоящим изобретением обеспечивается вторичная аккумуляторная батарея, включающая описанный выше электрод настоящего изобретения.[0214] The present invention provides a secondary storage battery including the above-described electrode of the present invention.

[0215] Вторичная аккумуляторная батарея настоящего изобретения может представлять собой аккумулятор с жидким электролитом или с твердым электролитом.[0215] The secondary battery of the present invention may be a battery with a liquid electrolyte or a solid electrolyte.

[0216] Аккумулятор с жидким электролитом может быть получен с использованием обычных компонентов вторичной аккумуляторной батареи, таких как раствор электролита и разделитель. Далее это поясняется подробно.[0216] A liquid electrolyte battery can be obtained by using conventional components of a secondary battery, such as an electrolyte solution and a separator. This is explained in detail below.

[0217] В качестве раствора электролита используют, предпочтительно, неводный раствор электролита. Используемый неводный раствор электролита может представлять собой раствор, получаемый путем растворения известной соли-электролита в известном органическом растворителе.[0217] Preferably, a non-aqueous electrolyte solution is used as the electrolyte solution. The non-aqueous electrolyte solution used may be a solution obtained by dissolving a known electrolyte salt in a known organic solvent.

[0218] Для растворения соли-электролита может быть использован любой органический растворитель. Может быть использован один или несколько известных углеводородных растворителей, например, пропиленкарбонат, этиленкарбонат, бутиленкарбонат, γ-бутиролактон, 1,2-диметоксиэтан, 1,2-диэтоксиэтан, диметилкарбонат, диэтилкарбонат и этилметилкарбонат; и фторсодержащие растворителие, например, фторэтиленкарбонат, фторзамещенный простой эфир и фторированный карбонат.[0218] Any organic solvent can be used to dissolve the electrolyte salt. One or more known hydrocarbon solvents can be used, for example, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, γ-butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, dimethyl carbonate, diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate; and fluorine-containing solvents, for example, fluoroethylene carbonate, fluoroether and fluorinated carbonate.

[0219] Примерами соли-электролита являются LiClO4, LiAsF6, LiBF4, LiPF6, LiN(SO2CF3)2 и LiN(SO2C2F5)2. С точки зрения достижения выгодных параметров циклируемости особенно предпочтительны LiPF6, LiBF4, LiN(SO2CF3)2, LiN(SO2C2F5)2 и любое их сочетание.[0219] Examples of the electrolyte salt are LiClO 4 , LiAsF 6 , LiBF 4 , LiPF 6 , LiN(SO 2 CF 3 ) 2 and LiN(SO 2 C 2 F 5 ) 2 . From the standpoint of achieving favorable cycling parameters, LiPF 6 , LiBF 4 , LiN(SO 2 CF 3 ) 2 , LiN(SO 2 C 2 F 5 ) 2 and any combination thereof are particularly preferred.

[0220] Концентрация соли-электролита составляет, предпочтительно, 0,8 моль/л или более, более предпочтительно, 1,0 моль/л или более. Верхний предел обычно составляет 1,5 моль/л, однако он зависит от того, какой органический растворитель использован для растворения соли-электролита.[0220] The concentration of the electrolyte salt is preferably 0.8 mol/L or more, more preferably 1.0 mol/L or more. The upper limit is usually 1.5 mol/L, but it depends on what organic solvent is used to dissolve the electrolyte salt.

[0221] Вторичная аккумуляторная батарея, получаемая с использованием раствора электролита, предпочтительно, также включает разделитель. Разделитель может быть выполнен из любого известного материала и может иметь любую известную форму при условии, что этот разделитель устойчив в растворе электролита и обладает достаточной способностью удерживать жидкость. Предпочтительно, разделитель имеет форму пористого листа или нетканого полотна, изготовленного из материала, устойчивого к раствору электролита, такого как полимер, стекловолокно или неорганический материал, и обладающего достаточной способностью удерживать жидкость.[0221] The secondary battery obtained using the electrolyte solution preferably also includes a separator. The separator may be made of any known material and may have any known shape, provided that the separator is stable in the electrolyte solution and has sufficient liquid retention capacity. Preferably, the separator has the form of a porous sheet or non-woven fabric made of a material that is stable in the electrolyte solution, such as a polymer, fiberglass, or inorganic material, and has sufficient liquid retention capacity.

[0222] Примерами материала для изготовления разделителя из полимера или стекловолокна являются полиолефины, такие как полиэтилен и полипропилен, ароматический полиамид, политетрафторэтилен, полиэфирсульфон и стекловолокно. Один из этих материалов может быть использован индивидуально; либо два или более из них могут быть использованы в любом сочетании и любом соотношении, например, в форме двухслойной пленки полипропилен/полиэтилен или трехслойной пленки полипропилен/полиэтилен/полипропилен. Ввиду обеспечения надлежащего проникновения раствора электролита и достаточного эффекта разграничения разделитель, предпочтительно, имеет форму пористого листа или нетканого полотна, выполненного из полиолефина, например, полиэтилена или полипропилена.[0222] Examples of the material for producing the separator made of polymer or glass fiber include polyolefins such as polyethylene and polypropylene, aromatic polyamide, polytetrafluoroethylene, polyethersulfone, and glass fiber. One of these materials may be used alone; or two or more of them may be used in any combination and any ratio, for example, in the form of a two-layer polypropylene/polyethylene film or a three-layer polypropylene/polyethylene/polypropylene film. In view of ensuring proper penetration of the electrolyte solution and a sufficient separating effect, the separator is preferably in the form of a porous sheet or a non-woven fabric made of a polyolefin such as polyethylene or polypropylene.

[0223] Разделитель может иметь любую толщину, обычно толщина составляет 1 мкм или более, предпочтительно, 5 мкм или более, более предпочтительно, 8 мкм или более и при этом обычно 50 мкм или менее, предпочтительно, 40 мкм или менее, более предпочтительно, 30 мкм или менее. Разделитель с толщиной меньше указанного диапазона может обладать недостаточной изоляционной способностью и механической прочностью. Разделитель с толщиной больше указанного диапазона может быть причиной не только низких эксплуатационных характеристик аккумулятора, таких как номинальные параметры, но и низкой плотности энергии аккумулятора в целом.[0223] The separator may have any thickness, usually the thickness is 1 μm or more, preferably 5 μm or more, more preferably 8 μm or more, and usually 50 μm or less, preferably 40 μm or less, more preferably 30 μm or less. A separator with a thickness less than the specified range may have insufficient insulating ability and mechanical strength. A separator with a thickness greater than the specified range may cause not only low battery performance such as rated parameters, but also low energy density of the battery as a whole.

[0224] Пористый разделитель, такой как пористый лист или нетканое полотно, может иметь любую пористость. Обычно пористость составляет 20% или более, предпочтительно, 35% или более, более предпочтительно, 45% или более и при этом обычно 90% или менее, предпочтительно, 85% или менее, более предпочтительно, 75% или менее. Разделитель с пористостью менее указанного диапазона обычно характеризуется высоким сопротивлением пленки, из-за чего ухудшаются номинальные параметры. Если пористость разделителя больше указанного диапазона, он обладает недостаточной механической прочностью и, следовательно, плохой изоляционной способностью.[0224] A porous separator such as a porous sheet or a non-woven fabric may have any porosity. Typically, the porosity is 20% or more, preferably 35% or more, more preferably 45% or more, and typically 90% or less, preferably 85% or less, more preferably 75% or less. A separator with a porosity less than the specified range is usually characterized by high film resistance, which deteriorates the performance. If the porosity of the separator is greater than the specified range, it has insufficient mechanical strength and therefore poor insulating ability.

[0225] Разделитель также может характеризоваться любым средним размером пор. Средний размер пор обычно составляет 0,5 мкм или менее, предпочтительно, 0,2 мкм или менее при этом обычно 0,05 мкм или более. Разделитель со средним размером пор больше указанного диапазона может вызывать короткое замыкание. Разделитель со средним размером пор меньше указанного диапазона может характеризоваться высоким сопротивлением пленки, из-за чего ухудшаются номинальные параметры.[0225] The separator may also be characterized by any average pore size. The average pore size is typically 0.5 μm or less, preferably 0.2 μm or less, with typically 0.05 μm or more. A separator with an average pore size greater than the specified range may cause a short circuit. A separator with an average pore size less than the specified range may have high film resistance, causing deterioration in performance.

[0226] Примерами неорганического материала являются оксиды, такие как оксид алюминия и диоксид кремния, нитриды, такие как нитрид алюминия и нитрид кремния, и сульфаты, такие как сульфат бария и сульфат кальция, при этом каждый из них может иметь форму частиц или волокон.[0226] Examples of inorganic material include oxides such as aluminum oxide and silicon dioxide, nitrides such as aluminum nitride and silicon nitride, and sulfates such as barium sulfate and calcium sulfate, each of which may be in the form of particles or fibers.

[0227] Разделитель имеет форму тонкой пленки, например, представляет собой нетканое полотно, тканое полотно или микропористую пленку. Выгодно, чтобы тонкая пленка включала поры размером от 0,01 до 1 мкм и имела толщину от 5 до 50 мкм. Вместо описанной выше отдельной тонкой пленки разделитель может иметь структуру, в которой на поверхность одного из электродов или каждого - положительного и отрицательного электрода при помощи полимерного связующего нанесен составной пористый слой, содержащий частицы указанного неорганического материала. Например, на соответствующие поверхности положительного электрода при помощи фторкаучука в качестве связующего могут быть нанесены частицы оксида алюминия, включающие 90% частиц размером менее 1 мкм, с получением пористого слоя.[0227] The separator has the form of a thin film, for example, a non-woven fabric, a woven fabric or a microporous film. It is advantageous that the thin film includes pores of a size from 0.01 to 1 μm and has a thickness of from 5 to 50 μm. Instead of the separate thin film described above, the separator can have a structure in which a composite porous layer containing particles of the said inorganic material is applied to the surface of one of the electrodes or each of the positive and negative electrodes using a polymer binder. For example, aluminum oxide particles including 90% of particles smaller than 1 μm in size can be applied to the corresponding surfaces of the positive electrode using fluororubber as a binder to obtain a porous layer.

[0228] Функциональная группа с электродной смесью может иметь либо слоистую структуру, включающую описанные выше положительный и отрицательный электроды и расположенный между ними разделитель, либо структуру, полученную намоткой, включающую намотанные спиралью описанные выше положительный и отрицательный электроды и расположенный между ними разделитель. Доля внутреннего объема аккумулятора, занимаемая функциональной группой с электродной смесью (далее именуемая доля функциональной группы с электродной смесью), обычно составляет 40% или более, предпочтительно, 50% или более и при этом обычно 90% или менее, предпочтительно, 80% или менее.[0228] The functional group with the electrode mixture may have either a layered structure including the above-described positive and negative electrodes and a separator located therebetween, or a structure obtained by winding including the above-described positive and negative electrodes wound in a spiral and a separator located therebetween. The proportion of the internal volume of the battery occupied by the functional group with the electrode mixture (hereinafter referred to as the proportion of the functional group with the electrode mixture) is usually 40% or more, preferably 50% or more, and usually 90% or less, preferably 80% or less.

[0229] Если доля функциональной группы с электродной смесью меньше приведенного диапазона, емкость аккумулятора может быть низкой. Если доля функциональной группы с электродной смесью больше приведенного диапазона, может быть недостаточным свободный объем внутри аккумулятора. То есть, если температура аккумулятора сильно повышается, в результате чего компоненты разбухают, и из-за повышения давления паров жидкой фракции раствора электролита внутреннее давление увеличивается, ухудшаются такие характеристики аккумулятора, как воспроизводимость зарядки и разрядки и пригодность для хранения при высокой температуре, и может сработать клапан сброса газа, предназначенный для снижения внутреннего давления.[0229] If the proportion of the functional group with the electrode mixture is less than the specified range, the capacity of the battery may be low. If the proportion of the functional group with the electrode mixture is greater than the specified range, the free volume inside the battery may be insufficient. That is, if the temperature of the battery rises greatly, causing the components to swell, and the internal pressure increases due to the increase in the vapor pressure of the liquid fraction of the electrolyte solution, the battery performance such as charge and discharge reproducibility and suitability for storage at high temperatures deteriorates, and the gas relief valve designed to reduce the internal pressure may operate.

[0230] Токосниматель может иметь любую конструкцию. Ввиду повышения эффективности раствора электролита в процессе зарядки и разрядки при высокой плотности тока, конструкция токоснимателя, предпочтительно, позволяет уменьшить сопротивление на участках проводки и соединений. Такое уменьшение внутреннего сопротивления может особенно благоприятно повлиять на эффекты, достигаемые при использовании раствора электролита.[0230] The current collector may have any design. In view of the increase in the efficiency of the electrolyte solution in the process of charging and discharging at a high current density, the design of the current collector preferably allows for a decrease in the resistance in the wiring and connection sections. Such a decrease in the internal resistance can particularly favorably influence the effects achieved when using the electrolyte solution.

[0231] В функциональной группе с электродной смесью, имеющей слоистую структуру, элементы металлической основы соответствующих слоев электродной смеси, предпочтительно, соединены в пучок и приварены к выводу. Если электродная смесь имеет большую площадь, внутреннее сопротивление высокое. Поэтому, предпочтительно, в электродной смеси выполняют множество выводов с целью уменьшения сопротивления. В функциональной группе с электродной смесью, имеющей структуру, полученную намоткой, на положительном и отрицательном электродах может быть выполнено множество выводов, сведенных в пучок у одного общего вывода. Благодаря этому уменьшается внутреннее сопротивление.[0231] In a functional group with an electrode mixture having a layered structure, the metal base elements of the respective layers of the electrode mixture are preferably bundled and welded to a terminal. If the electrode mixture has a large area, the internal resistance is high. Therefore, it is preferable to form a plurality of terminals in the electrode mixture in order to reduce the resistance. In a functional group with an electrode mixture having a structure obtained by winding, a plurality of terminals may be formed on the positive and negative electrodes, brought together in a bundle at one common terminal. Due to this, the internal resistance is reduced.

[0232] Наружный корпус может быть изготовлен из любого материала, устойчивого к раствору электролита. Его конкретными примерами являются металлы, такие как пластины из никелированной стали, нержавеющая сталь, алюминий и алюминиевые сплавы и сплавы магния, и многослойная (слоистая) пленка из полимера и алюминиевой фольги. Ввиду сокращения веса предпочтительно использовать металл, такой как алюминий или алюминиевый сплав, или многослойную пленку.[0232] The outer casing may be made of any material that is resistant to the electrolyte solution. Specific examples thereof are metals such as nickel-plated steel plates, stainless steel, aluminum and aluminum alloys and magnesium alloys, and a multilayer (laminated) film of a polymer and aluminum foil. In view of the reduction in weight, it is preferable to use a metal such as aluminum or an aluminum alloy, or a multilayer film.

[0233] Наружный корпус, изготовленный из металла, может иметь герметичную конструкцию, полученную путем сварки металла способом лазерной сварки, контактной сварки или ультразвуковой сварки; или уплотняемую конструкцию с полимерной прокладкой между металлическими частями. Наружный корпус, изготовленный из многослойной пленки, может иметь герметичную конструкцию, полученную путем термоплавки полимерных слоев. Для повышения герметичности между полимерными слоями может быть размещен полимер, отличный от входящего в состав многослойной пленки. В частности, в случае создания герметичной структуры путем термоплавки полимерных слоев с выводами токоснимателя между ними, нужно соединить металл и полимер. Поэтому полимер, размещаемый между полимерными слоями, предпочтительно, представляет собой полимер включающий полярную группу, или модифицированный полимер, в который введена полярная группа.[0233] The outer casing made of metal may have a hermetic structure obtained by welding metal using a laser welding method, contact welding or ultrasonic welding; or a sealable structure with a polymer gasket between metal parts. The outer casing made of a multilayer film may have a hermetic structure obtained by thermally fusing the polymer layers. To improve the hermeticity, a polymer different from that included in the multilayer film may be placed between the polymer layers. In particular, in the case of creating a hermetic structure by thermally fusing the polymer layers with the current collector leads between them, it is necessary to connect the metal and the polymer. Therefore, the polymer placed between the polymer layers is preferably a polymer including a polar group, or a modified polymer into which a polar group is introduced.

[0234] Литий-ионная вторичная аккумуляторная батарея, предусматривающая использование раствора электролита, может иметь любую форму, например, цилиндрическую, квадратную, многослойную, форму монеты или крупногабаритную. Формы и конструкции положительного электрода, отрицательного электрода и разделителя могут быть изменены в соответствии с формой аккумулятора.[0234] The lithium-ion secondary battery using the electrolyte solution may have any shape, such as cylindrical, square, multi-layer, coin-shaped, or large-sized. The shapes and structures of the positive electrode, the negative electrode, and the separator may be changed according to the shape of the battery.

[0235] Вторичная аккумуляторная батарея с твердым электролитом, предпочтительно, представляет собой полностью твердотельную вторичную аккумуляторную батарею. Твердотельная вторичная аккумуляторная батарея, предпочтительно, является литий-ионным аккумулятором или, предпочтительно, полностью твердотельной вторичной аккумуляторной батареей на сульфидной основе.[0235] The secondary battery with a solid electrolyte is preferably a fully solid-state secondary battery. The solid-state secondary battery is preferably a lithium-ion battery or, preferably, a fully solid-state sulfide-based secondary battery.

Твердотельная вторичная аккумуляторная батарея, предпочтительно, включает положительный электрод, отрицательный электрод и слой твердого электролита между положительным электродом и отрицательным электродом.The solid-state secondary battery preferably includes a positive electrode, a negative electrode, and a solid electrolyte layer between the positive electrode and the negative electrode.

[0236] Твердый электролит, используемый в твердотельной смеси вторичной аккумуляторной батареи, может представлять собой твердый электролит на сульфидной основе или твердый электролит на оксидной основе. В частности, когда применяют твердый электролит на сульфидной основе, твердотельная смесь вторичной аккумуляторной батареи является выгодным образом гибкой.[0236] The solid electrolyte used in the solid-state mixture of the secondary storage battery may be a sulfide-based solid electrolyte or an oxide-based solid electrolyte. In particular, when a sulfide-based solid electrolyte is used, the solid-state mixture of the secondary storage battery is advantageously flexible.

[0237] Твердый электролит на сульфидной основе не имеет определенных ограничений. Используемый твердый электролит на сульфидной основе может быть любым электролитом, выбранным из следующих: Li2S-P2S5, Li2S-P2S3, Li2S-P2S3-P2S5, Li2S-SiS2, LiI-Li2S-SiS2, LiI-Li2S-P2S5, LiI-Li2S-P2O5, LiI-Li3PO4-P2S5, LiI-Li2S-SiS2-P2S5, Li2S-SiS2-Li4SiO4, Li2S-SiS2-Li3PO4, Li3PS4-Li4GeS4, Li3,4P0,6Si0,4S4, Li3,25P0,25Ge0,76S4, Li4-xGe1-xPxS4 (X=от 0,6 до 0,8), Li4+yGe1-yGayS4 (y=от 0,2 до 0,3), LiPSCl, LiCl, Li7-x-2yPS6-x-yClx (0,8 ≤ x ≤ 1,7, 0 < y ≤ -0,25x+0,5) или смесь двух и более из них.[0237] The sulfide-based solid electrolyte has no specific limitations. The sulfide-based solid electrolyte used may be any electrolyte selected from the following: Li 2 SP 2 S 5 , Li 2 SP 2 S 3 , Li 2 SP 2 S 3 -P 2 S 5 , Li 2 S-SiS 2 , LiI-Li 2 S-SiS 2 , LiI-Li 2 SP 2 S 5 , LiI-Li 2 SP 2 O 5 , LiI-Li 3 PO 4 -P 2 S 5 , LiI-Li 2 S-SiS 2 -P 2 S 5 , Li 2 S-SiS 2 -Li 4 SiO 4 , Li 2 S-SiS 2 -Li 3 PO 4 , Li 3 PS 4 -Li 4 GeS 4 , Li 3.4 P 0.6 Si 0.4 S 4 , Li 3.25 P 0.25 Ge 0.76 S 4 , Li 4-x Ge 1-x P x S 4 (X=from 0.6 to 0.8), Li 4+y Ge 1-y Ga y S 4 (y=from 0.2 to 0.3), LiPSCl, LiCl, Li 7-x-2y PS 6-xy Cl x (0.8 ≤ x ≤ 1.7, 0 < y ≤ -0.25x+0.5) or a mixture of two or more of them.

[0238] Предпочтительно, твердый электролит на сульфидной основе содержит литий. Твердые электролиты на сульфидной основе, содержащие литий, применяют в тех твердотельных аккумуляторах, где носителями являются ионы лития, они являются особенно предпочтительными из-за того, что позволяют создать электрохимические устройства, характеризующиеся высокой плотностью тока.[0238] Preferably, the sulfide-based solid electrolyte contains lithium. Lithium-containing sulfide-based solid electrolytes are used in those solid-state batteries where the carriers are lithium ions, and are particularly preferred because they make it possible to create electrochemical devices characterized by a high current density.

[0239] Твердый электролит на оксидной основе, предпочтительно, является соединением, включающим атом кислорода (О), обладает способностью проводить ионы металла 1 группы или 2 группы Периодической системы элементов и электроизоляционными свойствами.[0239] The solid oxide-based electrolyte is preferably a compound comprising an oxygen atom (O), has the ability to conduct ions of a metal of Group 1 or Group 2 of the Periodic Table of Elements and electrical insulating properties.

[0240] Конкретными примерами такого соединения являются LixaLayaTiO3 (xa=от 0,3 дo 0,7, ya=от 0,3 дo 0,7) (LLT), LixbLaybZrzbMbb mbOnb (где Mbb включает, по меньшей мере, один элемент, выбранный из следующих: Al, Mg, Ca, Sr, V, Nb, Ta, Ti, Ge, In и Sn; xb удовлетворяет соотношению 5 ≤ xb ≤ 10; yb удовлетворяет соотношению 1 ≤ yb ≤ 4; zb удовлетворяет соотношению 1 ≤ zb ≤ 4; mb удовлетворяет соотношению 0 ≤ mb ≤ 2; и nb удовлетворяет соотношению 5 ≤ nb ≤ 20), LixcBycMcc zcOnc (где Mcc включает, по меньшей мере, один элемент, выбранный из следующих: C, S, Al, Si, Ga, Ge, In и Sn; xc удовлетворяет соотношению 0 ≤ xc ≤ 5; yc удовлетворяет соотношению 0 ≤ yc ≤ 1; zc удовлетворяет соотношению 0 ≤ zc ≤ 1; и nc удовлетворяет соотношению 0 ≤ nc ≤ 6), Lixd(Al, Ga)yd(Ti, Ge)zdSiadPmdOnd (1 ≤ xd ≤ 3, 0 ≤ yd ≤ 2, 0 ≤ zd ≤ 2, 0 ≤ ad ≤ 2, 1 ≤ md ≤ 7, и 3 ≤ nd ≤ 15), Li(3-2xe)Mee xeDeeO (где xe - число от 0 и более и 0,1 или менее, Mee означает двухвалентный атом металла, Dee означает атом галогена или сочетание двух и более атомов галогенов), LixfSiyfOzf (1 ≤ xf ≤ 5, 0 <yf ≤ 3 и 1 ≤ zf ≤ 10), LixgSygOzg (1 ≤ xg ≤ 3, 0 < yg ≤ 2 и 1 ≤ zg ≤ 10), Li3BO3-Li2SO4, Li2O-B2O3-P2O5, Li2O-SiO2, Li6BaLa2Ta2O12, Li3PO(4-3/2w)Nw (w < 1), Li3,5Zn0,25GeO4 с кристаллической структурой литиевого суперионного проводника (LISICON), La0,51Li0,34TiO2,94 с кристаллической структурой перовскита, La0,55Li0,35TiO3, LiTi2P3O12 с кристаллической структурой натриевого суперионного проводника (NASICON), Li1+xh+yh(Al, Ga)xh(Ti, Ge)2-xhSiyhP3-yhO12 (0 ≤ xh ≤ 1 и 0 ≤ yh ≤ 1), и Li7La3Zr2O12 (LLZ) с кристаллической структурой граната. Также известны керамические материалы, представляющие собой LLZ с замещенными элементами. Примерами являются керамические материалы на основе LLZ, в которых замещение в LLZ выполнено с использованием, по меньшей мере, одного элемента из магния (Mg) и А (А включает, по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы, состоящей из кальция (Са), стронция (Sr) и бария (Ва)). Также возможно, и предпочтительно, использовать соединения фосфора, содержащие Li, P и О. Их примерами являются фосфат лития (Li3PO4), LiPON, в котором один или несколько атомов кислорода фосфата лития замещено азотом, и LiPOD1 (где D1 включает, по меньшей мере, один элемент, выбранный из Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, Ru, Ag, Ta, W, Pt, Au и т.п.). LiA1ON (где A1 включает, по меньшей мере, один элемент, выбранный из Si, B, Ge, Al, C, Ga и т.п.). Конкретными примерами являются Li2O-Al2O3-SiO2-P2O5-TiO2-GeO2 и Li2O-Al2O3-SiO2-P2O5-TiO2.[0240] Specific examples of such a compound are Li xa La ya TiO 3 (xa = 0.3 to 0.7, ya = 0.3 to 0.7) (LLT), Li xb La yb Zr zb M bb mb O nb (where M bb includes at least one element selected from the following: Al, Mg, Ca, Sr, V, Nb, Ta, Ti, Ge, In and Sn; xb satisfies the relationship 5 ≤ xb ≤ 10; yb satisfies the relationship 1 ≤ yb ≤ 4; zb satisfies the relationship 1 ≤ zb ≤ 4; mb satisfies the relationship 0 ≤ mb ≤ 2; and nb satisfies the relationship 5 ≤ nb ≤ 20), Li xc B yc M cc zc O nc (where M cc includes at least one element selected from the following: C, S, Al, Si, Ga, Ge, In and Sn; xc satisfies the relation 0 ≤ xc ≤ 5; yc satisfies the relation 0 ≤ yc ≤ 1; zc satisfies the relation 0 ≤ zc ≤ 1; and nc satisfies the relation 0 ≤ nc ≤ 6), Li xd (Al, Ga) yd (Ti, Ge) zd Si ad P md O nd (1 ≤ xd ≤ 3, 0 ≤ yd ≤ 2, 0 ≤ zd ≤ 2, 0 ≤ ad ≤ 2, 1 ≤ md ≤ 7, and 3 ≤ nd ≤ 15), Li (3-2xe) M ee xe D ee O (where xe is a number from 0 or more and 0.1 or less, M ee means a divalent metal atom, D ee means a halogen atom or a combination of two or more halogen atoms), Li xf Si yf O zf (1 ≤ xf ≤ 5, 0 < yf ≤ 3 and 1 ≤ zf ≤ 10), Li xg S yg O zg (1 ≤ xg ≤ 3, 0 < yg ≤ 2 and 1 ≤ zg ≤ 10), Li 3 BO 3 -Li 2 SO 4 , Li 2 OB 2 O 3 -P 2 O 5 , Li 2 O-SiO 2 , Li 6 BaLa 2 Ta 2 O 12 , Li 3 PO (4-3/2w) N w (w < 1), Li 3.5 Zn 0.25 GeO 4 with lithium superionic conductor crystal structure (LISICON), La 0.51 Li 0.34 TiO 2.94 with perovskite crystal structure, La 0.55 Li 0.35 TiO 3 , LiTi 2 P 3 O 12 with sodium superionic conductor crystal structure (NASICON), Li 1+xh+yh (Al, Ga) xh (Ti, Ge) 2-xh Si yh P 3-yh O 12 (0 ≤ xh ≤ 1 and 0 ≤ yh ≤ 1), and Li 7 La 3 Zr 2 O 12 (LLZ) with garnet crystal structure. Also known are ceramic materials which are LLZ with substituted elements. Examples are LLZ-based ceramic materials in which the substitution in LLZ is performed using at least one element from magnesium (Mg) and A (A includes at least one element selected from the group consisting of calcium (Ca), strontium (Sr) and barium (Ba)). It is also possible and preferable to use phosphorus compounds containing Li, P and O. Examples thereof are lithium phosphate (Li 3 PO 4 ), LiPON in which one or more oxygen atoms of lithium phosphate are substituted by nitrogen, and LiPOD 1 (where D 1 includes at least one element selected from Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, Ru, Ag, Ta, W, Pt, Au, etc.). LiA 1 ON (where A 1 includes at least one element selected from Si, B, Ge, Al, C, Ga, etc.). Specific examples are Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 2 -P 2 O 5 -TiO 2 -GeO 2 and Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 2 -P 2 O 5 -TiO 2 .

[0241] Твердый электролит на оксидной основе, предпочтительно, содержит литий. Твердые электролиты на оксидной основе, содержащие литий, применяют в тех твердотельных аккумуляторах, где носителями являются ионы лития, они являются особенно предпочтительными из-за того, что позволяют создать электрохимические устройства, характеризующиеся высокой плотностью тока.[0241] The solid oxide-based electrolyte preferably contains lithium. Solid oxide-based electrolytes containing lithium are used in those solid-state batteries where the carriers are lithium ions, they are particularly preferred because they make it possible to create electrochemical devices characterized by a high current density.

[0242] Твердый электролит на оксидной основе, предпочтительно, представляет собой оксид с кристаллической структурой. Оксиды с кристаллической структурой особенно предпочтительны в силу хорошей проводимости ионов лития. Оксид с кристаллической структурой может относиться к типу перовскита (La0,51Li0,34TiO2,94 и др.), типу NASICON (Li1,3Al0,3Ti1,7(PO4)3 и др.) или типу граната (Li7La3Zr2O12 (LLZ) и др.). Из названных предпочтителен тип NASICON.[0242] The oxide-based solid electrolyte is preferably an oxide with a crystalline structure. Oxides with a crystalline structure are particularly preferable due to good lithium ion conductivity. The oxide with a crystalline structure may be of the perovskite type (La 0.51 Li 0.34 TiO 2.94 , etc.), the NASICON type (Li 1.3 Al 0.3 Ti 1.7 (PO 4 ) 3 , etc.), or the garnet type (Li 7 La 3 Zr 2 O 12 (LLZ), etc.). Of these, the NASICON type is preferable.

[0243] Среднеобъемный размер частиц оксидного твердого электролита не имеет определенных ограничений. Однако предпочтительно, среднеобъемный размер частиц составляет 0,01 мкм или более, более предпочтительно, 0,03 мкм или более. Верхний предел составляет, предпочтительно, 100 мкм или менее, более предпочтительно, 50 мкм или менее. Средний размер частиц твердого электролита на оксидной основе измеряют следующим образом. Готовят 1% масс. дисперсию частиц твердого электролита на оксидной основе путем разбавления водой (или гептаном в случае вещества, неустойчивого в воде) в пробирке объемом 20 мл. Образец разбавленной дисперсии облучают ультразвуковыми волнами 1 кГц 10 мин и сразу после этого используют для испытания. Для этого образца дисперсии измерения проводили 50 раз при помощи лазерного дифракционного анализатора гранулометрического состава LA-920 (Horiba, Ltd.), используя кварцевую измерительную ячейку, при температуре 25ºС и вычислили среднеобъемный размер частиц. Если нужно, подробное описание других условий измерения можно найти в JIS Z8828:2013 «Particle size analysis - Dynamic light scattering» (Анализ размера частиц - Динамическое рассеяние света). Для каждого уровня концентрации использовали пять образцов и рассчитывали среднюю величину.[0243] The volume average particle size of the oxide solid electrolyte is not particularly limited. However, the volume average particle size is preferably 0.01 μm or more, more preferably 0.03 μm or more. The upper limit is preferably 100 μm or less, more preferably 50 μm or less. The volume average particle size of the oxide-based solid electrolyte is measured as follows. A 1 mass % dispersion of the oxide-based solid electrolyte particles is prepared by diluting with water (or heptane in the case of a substance unstable in water) in a 20 ml test tube. A sample of the diluted dispersion is irradiated with ultrasonic waves of 1 kHz for 10 minutes and immediately used for testing. For this dispersion sample, measurements were performed 50 times using a laser diffraction particle size analyzer LA-920 (Horiba, Ltd.) using a quartz measuring cell at a temperature of 25°C, and the volume average particle size was calculated. If necessary, detailed description of other measurement conditions can be found in JIS Z8828:2013 "Particle size analysis - Dynamic light scattering". For each concentration level, five samples were used and the average value was calculated.

[0244] Твердотельная вторичная аккумуляторная батарея может включать разделитель, расположенный между положительным электродом и отрицательным электродом. Примерами разделителя могут служить пористые пленки, например, полиэтиленовая и полипропиленовая; нетканое полотно, изготовленное из такого полимера, как полипропилен, и нетканое полотно из стекловолокна.[0244] The solid-state secondary battery may include a separator located between the positive electrode and the negative electrode. Examples of the separator include porous films such as polyethylene and polypropylene; a non-woven fabric made of a polymer such as polypropylene; and a non-woven fabric made of fiberglass.

[0245] Твердотельная вторичная аккумуляторная батарея может также включать корпус. Корпус батареи может иметь любую форму, позволяющую разместить в ней перечисленные выше компоненты, то есть, положительный электрод, отрицательный электрод и слой твердого электролита. Более конкретно, батарея может принадлежать к цилиндрическому типу, квадратному типу, типу монеты или многослойному типу.[0245] The solid-state secondary battery may also include a housing. The battery housing may have any shape that can accommodate the above-mentioned components, that is, the positive electrode, the negative electrode, and the solid electrolyte layer. More specifically, the battery may be of a cylindrical type, a square type, a coin type, or a multilayer type.

[0246] Твердотельная вторичная аккумуляторная батарея может быть изготовлена, например, путем наслаивания положительного электрода, листового слоя твердого электролита и отрицательного электрода в указанном порядке и последующего прессования.[0246] A solid-state secondary battery can be manufactured, for example, by layering a positive electrode, a sheet layer of solid electrolyte, and a negative electrode in that order and then pressing.

ПРИМЕРЫEXAMPLES

[0247] Далее настоящее изобретение описано более подробно со ссылкой на примеры, однако этими примерами изобретение не ограничивается.[0247] The present invention will now be described in more detail with reference to examples, but the invention is not limited to these examples.

[0248] Различные физические свойства измеряли следующими методами.[0248] Various physical properties were measured by the following methods.

[0249] Средний размер первичных частиц[0249] Average primary particle size

Водную дисперсию PTFE разбавляли водой до концентрации твердой фазы 0,15% масс. Измеряли пропускание света с длиной волны 550 нм единицей длины разбавленной дисперсии. На изображении, полученном при помощи просвечивающего электронного микроскопа, измеряли диаметры Фере и на их основании определяли численный усредненный по длине размер частиц. Эти величины использовали для построения калибровочной кривой. При помощи калибровочной кривой на основании измеренного для каждого образца пропускания падающего света с длиной волны 550 нм определяли среднечисловой размер частиц, который принимали за средний размер первичных частиц.An aqueous dispersion of PTFE was diluted with water to a solid phase concentration of 0.15% by weight. The transmission of light with a wavelength of 550 nm per unit length of the diluted dispersion was measured. Feret diameters were measured in the image obtained using a transmission electron microscope and the numerical average particle size along the length was determined based on them. These values were used to plot a calibration curve. Using the calibration curve, the average number particle size was determined based on the transmission of incident light with a wavelength of 550 nm measured for each sample and was taken as the average size of the primary particles.

[0250] Кажущаяся плотность[0250] Apparent Density

Кажущуюся плотность измеряли в соответствии с JIS K6892.The apparent density was measured in accordance with JIS K6892.

[0251] Средний размер вторичных частиц[0251] Average secondary particle size

Средний размер вторичных частиц измеряли в соответствии с JIS K6891.The average secondary particle size was measured according to JIS K6891.

[0252] Стандартный удельный вес (SSG)[0252] Standard Specific Gravity (SSG)

Стандартный удельный вес определяли способом вытеснения воды в соответствии с ASTM D792 с использованием образца, отлитого в соответствии с ASTM D4895.Standard specific gravity was determined by the water displacement method in accordance with ASTM D792 using a specimen cast in accordance with ASTM D4895.

[0253] Количество PMVE[0253] PMVE Quantity

PTFE порошок расплавили при 370ºС и проанализировали методом 19F-NMR (ЯМР-спектроскопия на ядрах фтора). Количество PMVE рассчитывали на основании полученных сигналов функциональных групп с использованием следующего уравнения.PTFE powder was melted at 370°C and analyzed by 19 F-NMR. The amount of PMVE was calculated based on the obtained functional group signals using the following equation.

Содержание PMVE (% масс.)=(664B/(300A+364B)) × 100PMVE content (% mass) = (664B/(300A+364B)) × 100

(А: суммарная интегральная величина сигнала CF2 примерно на -120 м.д. и сигнала CF примерно на -136 м.д.; В: интегральная величина сигнала CF3 PMVE примерно на -54 м.д.)(A: The total integral value of the CF 2 signal is approximately -120 ppm and the CF signal is approximately -136 ppm; B: The integral value of the CF 3 PMVE signal is approximately -54 ppm.)

Используемую величину химического сдвига получили для вершины пика сигнала CF2 основной цепи полимера на -120 м.д.The chemical shift value used was obtained for the peak apex of the CF 2 signal of the polymer backbone at -120 ppm.

[0254] Содержание CTFE[0254] CTFE Contents

Методом прессования из PTFE порошка изготавливали тонкопленочный диск, в отношении которого проводили измерения методом ИК-спектроскопии с Фурье-преобразованием (Fourier transform infrared spectroscopy, FT-IR) и получали данные о поглощении в ИК-диапазоне. Содержание CTFE определяли, умножая отношение (поглощение на 957 см-1)/(поглощение на 2360 см-1) на 0,58.The PTFE powder was pressed into a thin film disc, which was measured by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) to obtain IR absorption data. The CTFE content was determined by multiplying the ratio (absorption at 957 cm -1 )/(absorption at 2360 cm -1 ) by 0.58.

[0255] Содержание HFP[0255] HFP Contents

Методом прессования из PTFE порошка изготавливали тонкопленочный диск, в отношении которого проводили измерения методом FT-IR и получали данные о поглощении в ИК-диапазоне. Содержание HFP определяли, умножая отношение (поглощение на 982 см-1)/(поглощение на 935 см-1) на 0,3.The PTFE powder was pressed into a thin film disc, which was measured by FT-IR and IR absorption data were obtained. The HFP content was determined by multiplying the ratio (absorption at 982 cm -1 )/(absorption at 935 cm -1 ) by 0.3.

[0256] Экструзионное прессование RR100 (экструзионное прессование при коэффициенте сжатия 100)[0256] RR100 Extrusion (Extrusion at Compression Ratio 100)

Пятьдесят граммов PTFE порошка и 10,25 г углеводородного масла (торговой марки Isopar-E, производства ExxonMobil Corporation) в качестве вещества, способствующего экструзии, перемешивали три минуты в полиэтиленовом контейнере. Цилиндр экструдера заполняли полученной смесью при комнатной температуре (25±2°C). К поршню, вставленному в цилиндр, прикладывали нагрузку 0,47 МПа и выдерживали ее одну минуту. Затем смесь экструдировали через головку экструдера при скорости движения поршня 18 мм/мин. Отношение площади поперечного сечения цилиндра к площади поперечного сечения головки экструдера было равно 100. Величину, полученную путем деления нагрузки (N), при которой давление во второй половине операции экструзии уравновешивается, на площадь поперечного сечения экструдера, принимали за давление экструзии (МПа).Fifty grams of PTFE powder and 10.25 g of hydrocarbon oil (Isopar-E, ExxonMobil Corporation) as an extrusion aid were mixed for three minutes in a polyethylene container. The extruder barrel was filled with the mixture at room temperature (25±2°C). A load of 0.47 MPa was applied to the piston inserted into the barrel and maintained for one minute. The mixture was then extruded through the extruder die at a piston speed of 18 mm/min. The ratio of the cross-sectional area of the barrel to the cross-sectional area of the extruder die was 100. The value obtained by dividing the load (N) at which the pressure in the second half of the extrusion operation is equilibrated by the cross-sectional area of the extruder was taken as the extrusion pressure (MPa).

[0257] Водосодержание[0257] Water content

PTFE порошок в количестве около 20 г взвешивали до и после нагревания при 150ºС в течение двух часов и рассчитывали водосодержание по нижеследующей формуле. Образец порошка отбирали три раза, расчет проводили для каждого образца и усредняли полученные величины.PTFE powder in an amount of about 20 g was weighed before and after heating at 150 °C for two hours, and the water content was calculated using the following formula. A powder sample was taken three times, the calculation was carried out for each sample, and the obtained values were averaged.

Водосодержание (% масс.)=[(масса (г) PTFE порошка до нагревания)-(масса (г) PTFE порошка после нагревания)]/(масса (г) PTFE порошка до нагревания)×100Water content (% by mass) = [(mass (g) of PTFE powder before heating) - (mass (g) of PTFE powder after heating)] / (mass (g) of PTFE powder before heating) × 100

[0258] Испытание на расширение[0258] Expansion Test

Пруток, полученный путем экструзии пасты, как описано выше, сушили при 230ºС 30 мин для удаления скользящего вещества. Высушенный пруток нарезали на куски надлежащей длины и помещали в печь, нагретую до 300ºС. В печи куски подвергали расширению со скоростью 100%/с до тех пор, пока их длина не увеличивалась в 25 раз по сравнению с длиной до испытания на расширение. Если во время расширения не происходило разрушения, то пруток признавали способным расширяться, разрушившиеся прутки рассматривали как неспособные расширяться.The rod obtained by extruding the paste as described above was dried at 230°C for 30 minutes to remove the slip. The dried rod was cut into pieces of appropriate length and placed in an oven heated to 300°C. In the oven, the pieces were expanded at a rate of 100%/s until their length increased to 25 times their length before the expansion test. If no fracture occurred during the expansion, the rod was considered expandable, and the fractured rods were considered as not expandable.

[0259] Оценка батареи (1)[0259] Battery Rating (1)

Согласно описанным ниже методикам изготовили листы смеси примеров 1-9 и сравнительных примеров 1 и 2 и провели оценку листов электродов и аккумуляторов.According to the methods described below, sheets of the mixture of examples 1-9 and comparative examples 1 and 2 were produced and an evaluation of the sheets of electrodes and batteries was carried out.

Изготовление листа электродной смеси положительного электродаManufacturing of positive electrode electrode mixture sheet

Li(Ni0.6Mn0.2Co0.2)O2 (NMC622) в качестве активного материала положительного электрода и углеродную сажу в качестве электропроводной добавки отвесили и перемешивали со скоростью 30 об/мин 300 с при помощи напорного смесителя, тем самым, получили смесь.Li(Ni 0.6 Mn 0.2 Co 0.2 )O 2 (NMC622) as the active material of the positive electrode and carbon black as the conductive additive were weighed and stirred at a speed of 30 rpm for 300 s using a pressure mixer, thereby obtaining a mixture.

В эту смесь в качестве связующего добавляли PTFE порошок, полученный в каждом из примеров и сравнительных примеров, затем перемешивали со скоростью 50 об/мин 300 с, получая смесь. При этом массовое отношение (активный материал положительного электрода : связующее : электропроводная добавка) устанавливали равным 95:2:3.The PTFE powder obtained in each of the examples and comparative examples was added to this mixture as a binder, then stirred at a speed of 50 rpm for 300 s, obtaining a mixture. In this case, the mass ratio (positive electrode active material: binder: conductive additive) was set to 95:2:3.

Полученной смеси придавали объемную форму и раскатывали в лист.The resulting mixture was given a three-dimensional shape and rolled into a sheet.

Раскатанный лист складывали вдвое, выполняя операцию грубого измельчения, снова придавали ему объемную форму и раскатывали в лист при помощи металлических вальцов и плоской пластины, тем самым, способствуя фибрилляции. Эти действия повторяли четыре раза. Затем полученный лист дополнительно раскатывали, получая лист электродной смеси положительного электрода толщиной около 500 мкм. Лист электродной смеси положительного электрода разрезали на куски размером 5 см х 5 см, помещали их в вальцовый пресс и раскатывали. Для еще большей фибрилляции многократно прикладывали нагрузку 2 кН, корректируя толщину. Расстояние между вальцами регулировали так, чтобы итоговая толщина слоя электродной смеси положительного электрода составляла 90 мкм, а плотность - 3,30 г/см3. В примерах 6-9 толщина с оставляла 90 мкм, а плотность - 3,60 г/см3.The rolled sheet was folded in half, performing a coarse grinding operation, again given a three-dimensional shape and rolled into a sheet using metal rollers and a flat plate, thereby promoting fibrillation. These actions were repeated four times. Then, the resulting sheet was further rolled, obtaining a sheet of the electrode mixture of the positive electrode with a thickness of about 500 μm. The sheet of the electrode mixture of the positive electrode was cut into pieces of 5 cm x 5 cm, placed them in a roller press and rolled. For further fibrillation, a load of 2 kN was repeatedly applied, adjusting the thickness. The distance between the rollers was adjusted so that the final thickness of the electrode mixture layer of the positive electrode was 90 μm, and the density was 3.30 g/cm 3 . In examples 6-9, the thickness was 90 μm, and the density was 3.60 g/cm 3 .

[0260] Измерение прочности листа электродной смеси положительного электрода[0260] Measurement of the strength of the positive electrode electrode mixture sheet

Лист электродной смеси положительного электрода разрезали на полосы шириной 4 мм, получая образцы для испытаний. Для определения прочности образца для испытаний при растяжении 100 мм/мин использовали машину для испытания на растяжение (AGS-100NX производства Shimadzu Corp.). Длина участка, закрепляемого в патроне, составляла 30 мм. Образец растягивали до разрушения, максимальную величину растягивающего напряжения из измеренных принимали за прочность каждого образца. Полученный результат соотносили с прочностью образца сравнительного примера 2, принимаемой за 100.The positive electrode mixture sheet was cut into strips of 4 mm in width to obtain test specimens. A tensile testing machine (AGS-100NX, manufactured by Shimadzu Corp.) was used to determine the strength of the test specimen at a tensile stress of 100 mm/min. The length of the section fixed in the chuck was 30 mm. The specimen was stretched until failure, and the maximum tensile stress measured was taken as the strength of each specimen. The obtained result was related to the strength of the specimen of Comparative Example 2, which was taken as 100.

[0261] Изготовление положительного электрода[0261] Making a positive electrode

Лист электродной смеси положительного электрода соединяли с алюминиевой фольгой толщиной 20 мкм следующим образом.The positive electrode electrode mixture sheet was connected to 20 μm thick aluminum foil as follows.

Применяемый адгезив представлял собой суспензию, полученную путем растворения поливинилиденфторида (PVDF) в н-метилпирролидоне (NMP) и диспергирования в ней углеродных нанотрубок (CNT). Этот адгезив наносили на алюминиевую фольгу и сушили на электрической плите при 120ºС 15 мин, получая, тем самым, токосниматель со слоем адгезива.The adhesive used was a suspension obtained by dissolving polyvinylidene fluoride (PVDF) in n-methylpyrrolidone (NMP) and dispersing carbon nanotubes (CNT) in it. This adhesive was applied to aluminum foil and dried on an electric hotplate at 120ºC for 15 min, thereby obtaining a current collector with an adhesive layer.

После этого на токосниматель со слоем адгезива накладывали лист электродной смеси положительного электрода и соединяли их друг с другом при помощи вальцового пресса, нагретого до 180ºС. Заготовку разрезали на образцы заданного размера и прикрепляли к каждому этикетку. Эти образцы использовали в качестве положительного электрода.After that, a sheet of the positive electrode electrode mixture was placed on the current collector with a layer of adhesive and they were connected to each other using a roller press heated to 180ºC. The workpiece was cut into samples of a given size and a label was attached to each. These samples were used as a positive electrode.

[0262] Изготовление отрицательного электрода[0262] Making a negative electrode

Сначала 98 массовых частей углеродистого материала (графита) смешали с 1 массовой частью водной дисперсии карбоксиметилцеллюлозы натрия (концентрация карбоксиметилцеллюлозы натрия 1% масс.) и 1 массовой частью водной дисперсии бутадиен-стирольного каучука (концентрация бутадиен-стирольного каучук 50% масс.), выполнявших роль, соответственно, загустителя и связующего. Компоненты перемешали при помощи диспергирующего устройства и получили суспензию. Эту суспензию нанесли на медную фольгу толщиной 10 мкм и высушили. Заготовку раскатали с использованием вальцового пресса, нарезали на образцы заданного размера и прикрепили к ним этикетки. Эти образцы использовали в качестве отрицательного электрода.First, 98 parts by weight of carbon material (graphite) were mixed with 1 part by weight of aqueous dispersion of sodium carboxymethylcellulose (sodium carboxymethylcellulose concentration 1% by weight) and 1 part by weight of aqueous dispersion of styrene-butadiene rubber (styrene-butadiene rubber concentration 50% by weight), which acted as a thickener and a binder, respectively. The components were mixed using a dispersing device and a suspension was obtained. This suspension was applied to copper foil 10 μm thick and dried. The workpiece was rolled out using a roller press, cut into samples of a given size, and labels were attached to them. These samples were used as a negative electrode.

[0263] Изготовление раствора электролита[0263] Preparation of electrolyte solution

Смесь этиленкарбоната (ЕС) и этилметилкарбоната (ЕМС) (ЕС:ЕМС=30:70 (объемное отношение)) в органическом растворителе отвесили в пробирку, добавили и растворили в ней фторэтиленкарбонат (FEC) и виниленкарбонат, каждый в количестве 1% масс., получив смешанный раствор. С ним при 23ºС смешали LiPF6 в таком количестве, чтобы его концентрация в растворе электролита составила 1,0 моль/л.A mixture of ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) (EC:EMC=30:70 (volume ratio)) in an organic solvent was weighed into a test tube, fluoroethylene carbonate (FEC) and vinylene carbonate were added and dissolved in it, each in an amount of 1% by weight, to obtain a mixed solution. LiPF 6 was mixed with it at 23ºC in such an amount that its concentration in the electrolyte solution was 1.0 mol/L.

[0264] Изготовление многослойной ячейки с алюминиевой фольгой[0264] Fabrication of a multilayer cell with aluminum foil

Между изготовленными, как указано выше, положительным электродом и отрицательным электродом поместили пористую полиэтиленовую пленку (разделитель) толщиной 20 мкм. Добавили приготовленный, как описано выше, раствор электролита и дали возможность неводному раствору электролита в достаточной степени пропитать компоненты, в том числе разделитель. Заготовку затем герметизировали, предварительно зарядили, тем самым, получили литий-ионную вторичную аккумуляторную батарею.A porous polyethylene film (separator) 20 μm thick was placed between the positive electrode and negative electrode prepared as described above. The electrolyte solution prepared as described above was added and the non-aqueous electrolyte solution was allowed to sufficiently soak the components, including the separator. The workpiece was then sealed and pre-charged, thereby obtaining a lithium-ion secondary battery.

[0265] Оценка параметров при хранении (коэффициент остаточной емкости, количество выделившегося газа)[0265] Evaluation of storage parameters (residual capacity coefficient, amount of released gas)

Изготовленную литий-ионную вторичную аккумуляторную батарею зарядили при постоянном токе/постоянном напряжении (далее именуется зарядка CC/CV) (отсечка 0,1С) до 4,3 В при токе, соответствующем 0,5С при 25ºС, затем разрядили до 3 В при постоянном токе 0,5С. Это приняли за один цикл; разрядную емкость на третьем цикле использовали для определения начальной разрядной емкости.The manufactured lithium-ion secondary battery was charged under constant current/constant voltage (hereinafter referred to as CC/CV charging) (0.1C cutoff) to 4.3 V at a current corresponding to 0.5 C at 25 °C, and then discharged to 3 V at a constant current of 0.5 C. This was taken as one cycle; the discharge capacity in the third cycle was used to determine the initial discharge capacity.

Батарею, для которой определили начальное сопротивление, снова подвергли зарядке CC/CV (отсечка 0,1С) при 25ºС до 4,3 В и определили объем батареи. После определения объема батареи ее хранили при температуре 60ºС 30 дней. После хранения при высокой температуре батарею в достаточной степени охладили и определили ее объем при 25ºС. На основании разности объема батареи до и после испытания на хранение определили количество выделившегося газа. Это количество сравнили с величиной количества выделившегося газа в сравнительном примере 1, принятой за 100.The battery for which the initial resistance was determined was again subjected to CC/CV charging (0.1C cutoff) at 25ºC to 4.3 V, and the battery volume was determined. After the battery volume was determined, it was stored at 60ºC for 30 days. After storage at high temperature, the battery was cooled sufficiently, and its volume was determined at 25ºC. Based on the difference in the battery volume before and after the storage test, the amount of gas released was determined. This amount was compared with the amount of gas released in Comparative Example 1, which was taken as 100.

После определения количества выделившегося газа батарею разрядили при 0,5С и 25ºС до 3 В и определили остаточную емкость.After determining the amount of gas released, the battery was discharged at 0.5C and 25ºC to 3 V and the residual capacity was determined.

Вычислили отношение остаточной емкости после хранения при высокой температуре к начальной разрядной емкости и использовали полученную величину в качестве коэффициента остаточной емкости (%).The ratio of the residual capacity after high temperature storage to the initial discharge capacity was calculated and the obtained value was used as the residual capacity coefficient (%).

(Остаточная емкость)/(начальная зарядная емкость)×100=Коэффициент остаточной емкости (%)(Residual capacity)/(Initial charging capacity)×100=Residual capacity ratio (%)

[0266] Пример синтеза[0266] Synthesis example

Белое твердое вещество А получили способом, описанным в 1 примере синтеза документа WO 2021/045228.White solid A was obtained by the method described in synthesis example 1 of document WO 2021/045228.

[0267] 1 пример производства[0267] 1 production example

В автоклав объемом 6 л из нержавеющей стали, оборудованный нержавеющей перемешивающей лопастью и рубашкой для регулирования температуры, загрузили 3480 г деионизированной воды, 100 г парафинового воска и 5,25 г белого твердого вещества А. Внутреннее пространство автоклава продували газообразным азотом, нагретым до 70ºС, для удаления кислорода. Вводя TFE, давление в системе доводили до 0,78 МПа изб., температуру в системе поддерживали равной 70ºС, осуществляли перемешивание. После этого водный раствор, полученный путем растворения 15,0 мг персульфата аммония в 20 г воды, вводили в систему вместе с TFE, запуская реакцию полимеризации. По мере прохождения реакции полимеризации давление в системе снижалось. Соответственно, добавляли TFE, поддерживая температуру в системе равной 70ºС и давление в системе равным 0,78 МПа изб.Into a 6 L stainless steel autoclave equipped with a stainless steel stirring paddle and a temperature control jacket, 3480 g of deionized water, 100 g of paraffin wax and 5.25 g of white solid A were charged. The inside of the autoclave was purged with nitrogen gas heated to 70 °C to remove oxygen. By introducing TFE, the pressure in the system was adjusted to 0.78 MPa g, the temperature in the system was maintained at 70 °C, and stirring was performed. Then, an aqueous solution obtained by dissolving 15.0 mg of ammonium persulfate in 20 g of water was introduced into the system together with TFE, starting the polymerization reaction. As the polymerization reaction progressed, the pressure in the system decreased. Accordingly, TFE was added while maintaining the temperature in the system at 70 °C and the pressure in the system at 0.78 MPa g.

Когда после начала полимеризации израсходовалось 400 г TFE, вместе с TFE в систему вводили водный раствор, полученный путем растворения 18,0 мг гидрохинона, выполнявшего роль акцептора радикалов, в 20 г воды. Продолжали проводить полимеризацию. Когда количество полимеризованного после начала реакции TFE достигало 1200 г, перемешивание и подачу TFE прекращали. Сразу после этого сбрасывали газ из системы до нормального давления и прекращали реакцию полимеризации. Образовавшуюся водную дисперсию отводили и охлаждали, парафиновый воск отделяли, тем самым, получая водную дисперсию PTFE. Эта водная дисперсия PTFE характеризовалась концентрацией твердой фазы 25,3% масс. и средним размером первичных частиц 310 нм.When 400 g of TFE were consumed after the start of polymerization, an aqueous solution obtained by dissolving 18.0 mg of hydroquinone, which acted as a radical acceptor, in 20 g of water was introduced into the system together with TFE. The polymerization was continued. When the amount of TFE polymerized after the start of the reaction reached 1200 g, stirring and feeding of TFE were stopped. Immediately after this, the gas was released from the system to normal pressure and the polymerization reaction was stopped. The resulting aqueous dispersion was drained and cooled, paraffin wax was separated, thereby obtaining an aqueous dispersion of PTFE. This aqueous dispersion of PTFE was characterized by a solid phase concentration of 25.3% by weight and an average primary particle size of 310 nm.

[0268] Пример 1[0268] Example 1

Водную дисперсию PTFE, полученную в 1 примере производства, разбавляли до концентрации твердой фазы 13% масс. Проводили коагуляцию PTFE, взбалтывая контейнер, воду отфильтровывали, получая влажный порошок.The aqueous dispersion of PTFE obtained in the 1st production example was diluted to a solid phase concentration of 13% by weight. The PTFE was coagulated by shaking the container, and the water was filtered to obtain a wet powder.

Образовавшийся влажный PTFE порошок помещали в нержавеющий решетчатый поднос, который нагревали в электропечи с циркуляцией горячего воздуха при 210ºС. Через пять часов решетчатый поднос вынимали и охлаждали воздухом, получая, тем самым, PTFE порошок.The resulting wet PTFE powder was placed in a stainless steel grid tray, which was heated in an electric furnace with hot air circulation at 210ºC. After five hours, the grid tray was taken out and cooled with air, thereby obtaining PTFE powder.

SSG полученного PTFE порошка составлял 2,159. Давление экструзии при RR10 составляло 15,1 МПа, PTFE порошок был расширяемым.The SSG of the obtained PTFE powder was 2.159. The extrusion pressure at RR10 was 15.1 MPa, and the PTFE powder was expandable.

[0269] Сравнительный пример 1[0269] Comparative Example 1

PTFE порошок получили, как в примере 1, за исключением того, что вместо решетчатого подноса использовали сплошной поднос (дно и стенки которого были непроницаемыми для воздуха).PTFE powder was obtained as in Example 1, except that a solid tray (the bottom and walls of which were impermeable to air) was used instead of a lattice tray.

[0270] 2 пример производства[0270] 2 production example

В автоклав объемом 6 л из нержавеющей стали, оборудованный нержавеющей перемешивающей лопастью и рубашкой для регулирования температуры, загрузили 3560 г деионизированной воды, 100 г парафинового воска и 5,4 г белого твердого вещества А. Внутреннее пространство автоклава продували газообразным азотом, нагретым до 70ºС, для удаления кислорода. Вводя TFE, давление в системе доводили до 0,60 МПа изб., температуру в системе поддерживали равной 70ºС, осуществляли перемешивание. После этого в TFE добавляли 0,60 г перфтор(метилвинилового эфира) (PMVE). Затем, затем вместе с TFE в систему вводили водный раствор, полученный путем растворения 15,0 мг персульфата аммония в 20 г воды, давление в системе доводили до 0,78 МПа изб. и запускали реакцию полимеризации. По мере прохождения реакции полимеризации давление в системе снижалось. Соответственно, добавляли TFE, поддерживая температуру в системе равной 70ºС, и давление в системе равным 0,78 МПа изб.Into a 6 L stainless steel autoclave equipped with a stainless steel stirring paddle and a temperature control jacket, 3560 g of deionized water, 100 g of paraffin wax and 5.4 g of white solid A were charged. The inside of the autoclave was purged with nitrogen gas heated to 70 °C to remove oxygen. When introducing TFE, the pressure in the system was adjusted to 0.60 MPaG, the temperature in the system was maintained at 70 °C, and stirring was performed. Then, 0.60 g of perfluoro(methyl vinyl ether) (PMVE) was added to TFE. Then, an aqueous solution obtained by dissolving 15.0 mg of ammonium persulfate in 20 g of water was introduced into the system together with TFE, the pressure in the system was adjusted to 0.78 MPaG, and the polymerization reaction was started. As the polymerization reaction proceeded, the pressure in the system decreased. Accordingly, TFE was added, maintaining the temperature in the system equal to 70ºС and the pressure in the system equal to 0.78 MPa excess.

Когда после начала полимеризации израсходовалось 429 г TFE, вместе с TFE в систему вводили водный раствор, полученный путем растворения 14,0 мг гидрохинона, выполнявшего роль акцептора радикалов, в 20 г воды. Продолжали проводить полимеризацию. Когда количество полимеризованного после начала реакции TFE достигало 1225 г, перемешивание и подачу TFE прекращали. Сразу после этого сбрасывали газ из системы до нормального давления и прекращали реакцию полимеризации. Образовавшуюся водную дисперсию отводили и охлаждали, парафиновый воск отделяли, тем самым, получая водную дисперсию PTFE. Эта водная дисперсия PTFE характеризовалась концентрацией твердой фазы 25,4% масс. и средним размером первичных частиц 243 нм.When 429 g of TFE were consumed after the start of polymerization, an aqueous solution obtained by dissolving 14.0 mg of hydroquinone, which acted as a radical acceptor, in 20 g of water was introduced into the system together with TFE. The polymerization was continued. When the amount of TFE polymerized after the start of the reaction reached 1225 g, stirring and feeding of TFE were stopped. Immediately after this, the gas was released from the system to normal pressure and the polymerization reaction was stopped. The resulting aqueous dispersion was drained and cooled, paraffin wax was separated, thereby obtaining an aqueous dispersion of PTFE. This aqueous dispersion of PTFE was characterized by a solid phase concentration of 25.4 wt. % and an average primary particle size of 243 nm.

[0271] Пример 2[0271] Example 2

Водную дисперсию PTFE, полученную во 2 примере производства, разбавляли до концентрации твердой фазы 13% масс. Проводили коагуляцию PTFE, взбалтывая контейнер, воду отфильтровывали, получая влажный порошок.The aqueous dispersion of PTFE obtained in the 2nd production example was diluted to a solid phase concentration of 13% by weight. The PTFE was coagulated by shaking the container, and the water was filtered to obtain a wet powder.

Образовавшийся влажный PTFE порошок помещали в нержавеющий решетчатый поднос, который нагревали в электропечи с циркуляцией горячего воздуха при 160ºС. Через 18 часов решетчатый поднос вынимали и охлаждали воздухом, получая, тем самым, PTFE порошок.The resulting wet PTFE powder was placed in a stainless steel grid tray, which was heated in an electric furnace with hot air circulation at 160ºC. After 18 hours, the grid tray was taken out and cooled with air, thereby obtaining PTFE powder.

Содержание PMVE в полученном PTFE порошке составляло 0,046% масс., SSG PTFE порошка составлял 2,145. Давление экструзии при RR10 составляло 17,4 МПа, PTFE порошок был расширяемым.The PMVE content of the obtained PTFE powder was 0.046% by mass, the SSG of the PTFE powder was 2.145. The extrusion pressure at RR10 was 17.4 MPa, and the PTFE powder was expandable.

[0272] Пример 3[0272] Example 3

PTFE порошок получили, как в примере 2, за исключением того, что сушку проводили не 18 часов, а пять.PTFE powder was obtained as in Example 2, except that drying was carried out for five hours instead of 18.

Содержание PMVE в полученном PTFE порошке составляло 0,046% масс., SSG PTFE порошка составлял 2,145. Давление экструзии при RR10 составляло 16,8 МПа, PTFE порошок был расширяемым.The PMVE content of the obtained PTFE powder was 0.046% by mass, the SSG of the PTFE powder was 2.145. The extrusion pressure at RR10 was 16.8 MPa, and the PTFE powder was expandable.

[0273] Провели анализ физических свойств PTFE порошка, полученного в каждом из примеров, описанными выше методами. Кроме этого, с использованием каждого из этих PTFE порошков изготовили лист электродной смеси положительного электрода, электрод и литий-ионную вторичную аккумуляторную батарею и провели ее оценку описанными выше методами. Результаты представлены в таблице 1.[0273] The physical properties of the PTFE powder obtained in each of the examples were analyzed using the methods described above. In addition, using each of these PTFE powders, a sheet of the electrode mixture of the positive electrode, an electrode and a lithium-ion secondary battery were produced and evaluated using the methods described above. The results are presented in Table 1.

[0274] Таблица 1[0274] Table 1

Пример 1Example 1 Сравнит. пример 1Comparative example 1 Пример 2Example 2 Пример 3Example 3 Водная дисперсия PTFEPTFE aqueous dispersion 1 пример производс.1 production example 1 пример производс.1 production example 2 пример производс.2 production example 2 пример производс.2 production example [Физические свойства PTFE порошка][Physical properties of PTFE powder] Средний размер вторичных частицAverage size of secondary particles мкмmicrons 540540 540540 540540 540540 Кажущаяся плотностьApparent density г/млg/ml 0,480.48 0,470.47 0,430.43 0,410.41 ВодосодержаниеWater content % масс.% mass. 0,0020.002 0,0640.064 0,0000,000 0,0230.023 [Оценка батареи (1)][Battery Rating (1)] Прочность электродаElectrode strength -- 850850 850850 11001100 11001100 Коэффициент остаточной емкостиResidual capacity coefficient %% 7272 7070 7373 7272 Количество выделившегося газаAmount of gas released -- 8686 100100 8484 9292

[0275] Представленные в таблице 1 результаты показывают, что количество выделившегося в батарее газа в примерах 1 и 2, где использовался PTFE порошок, по существу, не содержащий воду, меньше, чем в сравнительных примерах 1 и 2, где использовался PTFE порошок, содержащий воду.[0275] The results presented in Table 1 show that the amount of gas released in the battery in Examples 1 and 2, where PTFE powder containing substantially no water was used, is less than in Comparative Examples 1 and 2, where PTFE powder containing water was used.

[0276] 3 пример производства[0276] 3 production example

В реактор полимеризации объемом 6 л из нержавеющей стали, оборудованный нержавеющей перемешивающей лопастью и рубашкой для регулирования температуры, загрузили 3600 г деионизированной воды, 180 г парафинового воска, 5,4 г белого твердого вещества А и 0,025 г щавелевой кислоты. Внутреннее пространство реактора полимеризации продували газообразным азотом, нагретым до 70ºС, для удаления кислорода. Температуру в реакторе поддерживали равной 70ºС при перемешивании, при этом вводили TFE, доводя давление в системе до 2,7 МПа изб.A 6 L stainless steel polymerization reactor equipped with a stainless steel stirring paddle and a temperature control jacket was charged with 3600 g of deionized water, 180 g of paraffin wax, 5.4 g of white solid A, and 0.025 g of oxalic acid. The interior of the polymerization reactor was purged with nitrogen gas heated to 70 °C to remove oxygen. The reactor temperature was maintained at 70 °C with stirring, while TFE was added to bring the system pressure to 2.7 MPa g.

Деионизированную воду, содержащую 3,5 мг растворенного перманганата калия, непрерывно добавляли в реактор с постоянной скоростью, содержимое реактора при этом перемешивали. TFE непрерывно подавали так, чтобы давление в реакторе полимеризации было постоянным, равным 2,7 МПа изб. Когда количество израсходованного TFE достигало 184 г, добавляли 5,3 г твердого белого вещества А. Когда количество израсходованного TFE достигало 900 г, завершали добавление всего количества деионизированной воды, содержащей 3,5 мг растворенного перманганата калия. Когда количество израсходованного TFE достигало 1540 г, перемешивание и подачу TFE прекращали. TFE сбрасывали из реактора полимеризации, реакцию полимеризации прекращали. Образовавшуюся водную дисперсию отводили и охлаждали, парафиновый воск отделяли, тем самым, получая водную дисперсию PTFE. Эта водная дисперсия PTFE характеризовалась концентрацией твердой фазы 29,7% масс. и средним размером первичных частиц 296 нм.Deionized water containing 3.5 mg of dissolved potassium permanganate was continuously added to the reactor at a constant rate while the reactor contents were stirred. TFE was continuously fed so that the pressure in the polymerization reactor was constant at 2.7 MPa g. When the amount of TFE consumed reached 184 g, 5.3 g of white solid substance A was added. When the amount of TFE consumed reached 900 g, the addition of all the deionized water containing 3.5 mg of dissolved potassium permanganate was completed. When the amount of TFE consumed reached 1540 g, stirring and feeding of TFE were stopped. TFE was discharged from the polymerization reactor, the polymerization reaction was stopped. The resulting aqueous dispersion was withdrawn and cooled, paraffin wax was separated, thereby obtaining an aqueous dispersion of PTFE. This aqueous PTFE dispersion had a solids concentration of 29.7 wt% and an average primary particle size of 296 nm.

[0277] 4 пример производства[0277] 4 production example

В автоклав объемом 6 л из нержавеющей стали, оборудованный нержавеющей перемешивающей лопастью и рубашкой для регулирования температуры, загрузили 3500 г деионизированной воды, 100 г парафинового воска и 5,3 г белого твердого вещества А. Внутреннее пространство автоклава продували газообразным азотом, нагретым до 85ºС, для удаления кислорода. После этого вместе с TFE вводили водный раствор, полученный путем растворения 260 мг пероксида диянтарной кислоты в 20 г воды. Затем водный раствор, полученный путем растворения 15 мг персульфата аммония в 20 г воды, вводили в систему вместе с TFE, устанавливая давление в системе равным 0,8 МПа изб., тем самым, запускали реакцию полимеризации. По мере прохождения реакции полимеризации давление в системе снижалось. Соответственно, добавляли TFE, поддерживая температуру в системе равной 85ºС, и давление в системе равным 0,8 МПа изб.Into a 6 L stainless steel autoclave equipped with a stainless steel stirring paddle and a temperature control jacket, 3500 g of deionized water, 100 g of paraffin wax and 5.3 g of white solid A were charged. The inside of the autoclave was purged with nitrogen gas heated to 85 °C to remove oxygen. Then, an aqueous solution obtained by dissolving 260 mg of disuccinic acid peroxide in 20 g of water was introduced together with TFE. Then, an aqueous solution obtained by dissolving 15 mg of ammonium persulfate in 20 g of water was introduced into the system together with TFE, setting the pressure in the system to 0.8 MPaG, thereby starting the polymerization reaction. As the polymerization reaction progressed, the pressure in the system decreased. Accordingly, TFE was added, maintaining the temperature in the system equal to 85ºС and the pressure in the system equal to 0.8 MPa excess.

Когда количество полимеризованного после начала реакции полимеризации TFE достигало 1140 г, перемешивание и подачу TFE прекращали. Сразу после этого сбрасывали газ из системы до нормального давления и прекращали реакцию полимеризации. Образовавшуюся водную дисперсию отводили и охлаждали, парафиновый воск отделяли, тем самым, получая водную дисперсию PTFE. Эта водная дисперсия PTFE характеризовалась концентрацией твердой фазы 24,3% масс. и средним размером первичных частиц 330 нм.When the amount of TFE polymerized after the polymerization reaction started reached 1140 g, stirring and feeding of TFE were stopped. Immediately after that, the gas was released from the system to normal pressure and the polymerization reaction was stopped. The resulting aqueous dispersion was drained and cooled, paraffin wax was separated, thereby obtaining an aqueous dispersion of PTFE. This aqueous dispersion of PTFE was characterized by a solid phase concentration of 24.3 mass% and an average primary particle size of 330 nm.

[0278] 5 пример производства[0278] 5 production example

В автоклав объемом 6 л из нержавеющей стали, оборудованный нержавеющей перемешивающей лопастью, загрузили 3500 г деионизированной воды, 100 г парафинового воска и 5,3 г белого твердого вещества А. Внутреннее пространство системы продули TFE. Внутреннее пространство автоклава продули газообразным азотом, нагретым до 70ºС, для удаления кислорода. TFE подавали так, чтобы внутреннее давление было равным 0,78 МПа изб., для запуска реакции подали 10 г водного раствора 0,6% масс. персульфата аммония (APS). По мере прохождения реакции полимеризации давление в системе снижалось. Соответственно, TFE подавали непрерывно, поддерживая внутреннее давление равным 0,78 МПа изб., и продолжали проведение реакции.In a 6 L stainless steel autoclave equipped with a stainless steel stirring paddle, 3500 g of deionized water, 100 g of paraffin wax and 5.3 g of white solid A were charged. The inside of the system was purged with TFE. The inside of the autoclave was purged with nitrogen gas heated to 70 °C to remove oxygen. TFE was supplied so that the internal pressure was 0.78 MPaG, and 10 g of an aqueous solution of 0.6 wt % ammonium persulfate (APS) was supplied to start the reaction. As the polymerization reaction progressed, the pressure in the system decreased. Accordingly, TFE was continuously supplied to maintain the internal pressure at 0.78 MPaG, and the reaction was continued.

Когда количество полимеризованного после начала реакции полимеризации TFE достигало 1200 г, перемешивание и подачу TFE прекращали. Сразу после этого сбрасывали газ из системы до нормального давления и прекращали реакцию полимеризации. Образовавшуюся водную дисперсию отводили и охлаждали, парафиновый воск отделяли, тем самым, получая водную дисперсию PTFE. Эта водная дисперсия PTFE характеризовалась концентрацией твердой фазы 25,3% масс. и средним размером первичных частиц 256 нм.When the amount of TFE polymerized after the polymerization reaction started reached 1200 g, stirring and feeding of TFE were stopped. Immediately after that, the gas was released from the system to normal pressure and the polymerization reaction was stopped. The resulting aqueous dispersion was drained and cooled, paraffin wax was separated, thereby obtaining an aqueous dispersion of PTFE. This aqueous dispersion of PTFE was characterized by a solid phase concentration of 25.3 mass % and an average primary particle size of 256 nm.

[0279] Пример 4[0279] Example 4

Водную дисперсию PTFE, полученную в 3 примере производства, разбавляли до концентрации твердой фазы 13% масс. Проводили коагуляцию PTFE, взбалтывая контейнер, воду отфильтровывали, получая влажный порошок.The aqueous dispersion of PTFE obtained in the 3rd production example was diluted to a solid phase concentration of 13% by weight. The PTFE was coagulated by shaking the container, and the water was filtered to obtain a wet powder.

Образовавшийся влажный PTFE порошок помещали в нержавеющий решетчатый поднос, который нагревали в электропечи с циркуляцией горячего воздуха при 210ºС. Через 18 часов решетчатый поднос вынимали и охлаждали воздухом, получая, тем самым, PTFE порошок.The resulting wet PTFE powder was placed in a stainless steel grid tray, which was heated in an electric furnace with hot air circulation at 210ºC. After 18 hours, the grid tray was taken out and cooled with air, thereby obtaining PTFE powder.

[0280] Пример 5[0280] Example 5

Водную дисперсию PTFE, полученную в 4 примере производства, разбавляли до концентрации твердой фазы 13% масс. Проводили коагуляцию PTFE, взбалтывая контейнер, воду отфильтровывали, получая влажный порошок.The aqueous dispersion of PTFE obtained in the 4th production example was diluted to a solid phase concentration of 13% by weight. The PTFE was coagulated by shaking the container, and the water was filtered to obtain a wet powder.

Образовавшийся влажный PTFE порошок помещали в нержавеющий решетчатый поднос, который нагревали в электропечи с циркуляцией горячего воздуха при 160ºС. Через 18 часов решетчатый поднос вынимали и охлаждали воздухом, получая, тем самым, PTFE порошок.The resulting wet PTFE powder was placed in a stainless steel grid tray, which was heated in an electric furnace with hot air circulation at 160ºC. After 18 hours, the grid tray was taken out and cooled with air, thereby obtaining PTFE powder.

[0281] Сравнительный пример 2[0281] Comparative Example 2

Водную дисперсию PTFE, полученную в 5 примере производства, разбавляли до концентрации твердой фазы 13% масс. Проводили коагуляцию PTFE, взбалтывая контейнер, воду отфильтровывали, получая влажный порошок.The aqueous dispersion of PTFE obtained in the 5th production example was diluted to a solid phase concentration of 13% by weight. The PTFE was coagulated by shaking the container, and the water was filtered to obtain a wet powder.

Образовавшийся влажный PTFE порошок помещали в нержавеющий решетчатый поднос, который нагревали в электропечи с циркуляцией горячего воздуха при 160ºС. Через 18 часов решетчатый поднос вынимали и охлаждали воздухом, получая, тем самым, PTFE порошок.The resulting wet PTFE powder was placed in a stainless steel grid tray, which was heated in an electric furnace with hot air circulation at 160ºC. After 18 hours, the grid tray was taken out and cooled with air, thereby obtaining PTFE powder.

[0282] Провели анализ физических свойств PTFE порошка, полученного в каждом из примеров, описанными выше методами. Кроме этого, с использованием каждого из этих PTFE порошков изготовили лист электродной смеси положительного электрода, электрод и литий-ионную вторичную аккумуляторную батарею и провели ее оценку описанными выше методами. Результаты представлены в таблице 2.[0282] The physical properties of the PTFE powder obtained in each of the examples were analyzed using the methods described above. In addition, using each of these PTFE powders, a sheet of the electrode mixture of the positive electrode, an electrode, and a lithium-ion secondary battery were produced and evaluated using the methods described above. The results are presented in Table 2.

[0283] Таблица 2[0283] Table 2

Пример 4Example 4 Пример 5Example 5 Сравнительный пример 2Comparative example 2 Водная дисперсия PTFEPTFE aqueous dispersion 3 пример производства3 production example 4 пример производства4 production example 5 пример производства5 production example [Физические свойства PTFE порошка][Physical properties of PTFE powder] Средний размер вторичных частицAverage size of secondary particles мкмmicrons 580580 460460 450450 Кажущаяся плотностьApparent density г/млg/ml 0,500.50 0,480.48 0,510.51 ВодосодержаниеWater content % масс.% mass. 0,0000,000 0,0000,000 0,0000,000 SSGSSG -- 2,1522,152 2,1772,177 2,2102,210 Давление экструзии при RR100Extrusion pressure at RR100 MПaMPa 15,915.9 10,310.3 8,98.9 Способность расширятьсяAbility to expand -- НерасширяемыйNon-extensible НерасширяемыйNon-extensible НерасширяемыйNon-extensible [Оценка батареи (1)][Battery Rating (1)] Прочность электродаElectrode strength -- 950950 250250 100100 Коэффициент остаточной емкостиResidual capacity coefficient %% 7272 7272 7272 Количество выделившегося газаAmount of gas released -- 8484 8484 8585

[0284] Представленные в таблице 2 результаты показывают, что при использовании PTFE порошка с SSG 2,200 или менее прочность электрода повышается. В частности, при использовании расширяемого PTFE порошка прочность электрода может быть значительно повышена, и включающая его батарея обладает превосходными характеристиками.[0284] The results shown in Table 2 show that when using PTFE powder with SSG of 2,200 or less, the strength of the electrode is increased. In particular, when using expandable PTFE powder, the strength of the electrode can be significantly increased, and the battery including it has excellent performance.

[0285] 6 пример производства[0285] 6 production example

В реактор объемом 6 л из нержавеющей стали, оборудованный мешалкой, загрузили 3600 г деионизированной воды, 180 г парафинового воска, 5,4 г белого твердого вещества А и 26,5 мг щавелевой кислоты. Затем содержимое реактора нагрели до 70ºС с одновременно откачкой, в то же время проводя продувку реактора тетрафторэтиленом с целью удаления кислорода и перемешивая содержимое. Вместе с TFE в реактор подали 2,60 г хлортрифторэтилена (CTFE), затем дополнительно вводили TFE до достижения давления 2,70 Мпа изб. Водный раствор перманганата калия, содержащий 3,4 мг перманганата калия, растворенные в деионизированной воде, непрерывно подавали в реактор в качестве инициатора. После подачи инициатора давление снизилось, и наблюдалось начало полимеризации. TFE подавали в реактор так, чтобы давление было постоянным, равным 2,70 МПа изб. Когда поданное количество TFE достигло 430 г, подачу водного раствора перманганата калия прекратили. Когда поданное количество TFE достигло 1660 г, прекратили подачу TFE и перемешивание и завершили реакцию. После этого давление в реакторе сбросили до нормального и продули азотом. Содержимое извлекли из реактора и охладили. Парафиновый воск отделили, тем самым, получив водную дисперсию PTFE. Эта водная дисперсия PTFE характеризовалась концентрацией твердой фазы 31,4% масс. и средним размером первичных частиц 248 нм.A 6 L stainless steel reactor equipped with a stirrer was charged with 3600 g of deionized water, 180 g of paraffin wax, 5.4 g of white solid A, and 26.5 mg of oxalic acid. The reactor contents were then heated to 70 °C while being evacuated, while purging the reactor with tetrafluoroethylene to remove oxygen and stirring the contents. Together with TFE, 2.60 g of chlorotrifluoroethylene (CTFE) were fed into the reactor, then additional TFE was added until a pressure of 2.70 MPa g was reached. An aqueous solution of potassium permanganate containing 3.4 mg of potassium permanganate dissolved in deionized water was continuously fed into the reactor as an initiator. After feeding the initiator, the pressure decreased and the onset of polymerization was observed. TFE was fed into the reactor so that the pressure was constant at 2.70 MPa g. When the fed amount of TFE reached 430 g, the feeding of the aqueous solution of potassium permanganate was stopped. When the fed amount of TFE reached 1660 g, the feeding of TFE and stirring were stopped, and the reaction was terminated. After that, the pressure in the reactor was released to normal and purged with nitrogen. The contents were taken out of the reactor and cooled. The paraffin wax was separated, thereby obtaining an aqueous dispersion of PTFE. This aqueous dispersion of PTFE was characterized by a solid phase concentration of 31.4 mass % and an average primary particle size of 248 nm.

[0286] Пример 6[0286] Example 6

Водную дисперсию PTFE, полученную в 6 примере производства, разбавляли до концентрации твердой фазы 13% масс. Разбавленную дисперсию интенсивно перемешивали в контейнере, оборудованном мешалкой, с целью коагуляции, воду отфильтровывали, получая влажный порошок. Образовавшийся влажный порошок помещали в нержавеющий решетчатый поднос, который нагревали в электропечи с циркуляцией горячего воздуха при 210ºС. Через 18 часов решетчатый поднос вынимали и охлаждали воздухом, получая, тем самым, PTFE порошок. Содержание CTFE в готовом PTFE порошке составило 0,100% масс. Провели анализ различных физических свойств полученного PTFE порошка. Кроме этого, с использованием полученного таким образом PTFE порошка изготовили лист электродной смеси положительного электрода, электрод и литий-ионную вторичную аккумуляторную батарею описанными выше методами и провели ее оценку. Результаты представлены в таблице 3.The aqueous PTFE dispersion obtained in the 6th production example was diluted to a solid phase concentration of 13% by weight. The diluted dispersion was vigorously stirred in a container equipped with a stirrer for coagulation, and water was filtered to obtain a wet powder. The resulting wet powder was placed in a stainless steel lattice tray, which was heated in an electric furnace with hot air circulation at 210 °C. After 18 hours, the lattice tray was taken out and cooled with air, thereby obtaining PTFE powder. The CTFE content in the finished PTFE powder was 0.100% by weight. Various physical properties of the obtained PTFE powder were analyzed. In addition, using the thus obtained PTFE powder, a sheet of electrode mixture of a positive electrode, an electrode and a lithium-ion secondary battery were manufactured by the above-described methods and evaluated. The results are presented in Table 3.

[0287] 7 пример производства[0287] 7 production example

Водную дисперсию PTFE получили путем полимеризации в тех же условиях, что и в 6 примере производства, за исключением того, что подаваемое количество CTFE изменили на 1,28 г, подаваемое количество перманганата калия изменили на 3,87 мг, итоговое подаваемое количество TFE изменили на 1790 г. Концентрация твердой фазы в полученной водной дисперсии PTFE составила 33,0% масс., средний размер первичных частиц был равен 263 нм.An aqueous PTFE dispersion was obtained by polymerization under the same conditions as in Production Example 6, except that the feed amount of CTFE was changed to 1.28 g, the feed amount of potassium permanganate was changed to 3.87 mg, and the final feed amount of TFE was changed to 1790 g. The solid phase concentration in the obtained aqueous PTFE dispersion was 33.0 mass %, and the average primary particle size was 263 nm.

[0288] Пример 7[0288] Example 7

PTFE порошок получили так же, как в примере 6, с использованием водной дисперсии PTFE, полученной в 7 примере производства. Провели анализ различных физических свойств полученного PTFE порошка. Содержание CTFE в готовом PTFE порошке составило 0,050% масс. Кроме этого, с использованием полученного таким образом PTFE порошка изготовили лист электродной смеси положительного электрода, электрод и литий-ионную вторичную аккумуляторную батарею описанными выше методами и провели ее оценку. Результаты представлены в таблице 3.PTFE powder was obtained in the same way as in Example 6, using the PTFE aqueous dispersion obtained in Production Example 7. Various physical properties of the obtained PTFE powder were analyzed. The CTFE content in the finished PTFE powder was 0.050% by weight. In addition, using the PTFE powder thus obtained, a positive electrode mixture sheet, an electrode, and a lithium-ion secondary battery were manufactured by the above-described methods and evaluated. The results are presented in Table 3.

[0289] 8 пример производства[0289] 8 production example

В автоклав объемом 6 л из нержавеющей стали, оборудованный нержавеющей перемешивающей лопастью и рубашкой для регулирования температуры, загрузили 3580 г деионизированной воды, 100 г парафинового воска и 5,4 г белого твердого вещества А. Внутреннее пространство автоклава продували газообразным азотом, нагретым до 70ºС, для удаления кислорода. Затем вместе с TFE ввели 0,50 г HFP, TFE подавали до достижения давления в системе 0,78 МПа изб., температуру в системе поддерживали равной 70ºС, осуществляли перемешивание. После этого водный раствор, полученный путем растворения 15,4 мг персульфата аммония в 20 г воды, вводили в систему вместе с TFE, запуская реакцию полимеризации. По мере прохождения реакции полимеризации давление в системе снижалось. Соответственно, добавляли TFE, поддерживая температуру в системе равной 70ºС и давление в системе равным 0,78 МПа изб.In a 6 L stainless steel autoclave equipped with a stainless steel stirring paddle and a temperature control jacket, 3580 g of deionized water, 100 g of paraffin wax and 5.4 g of white solid A were charged. The inside of the autoclave was purged with nitrogen gas heated to 70 °C to remove oxygen. Then, 0.50 g of HFP was added together with TFE, TFE was supplied until the system pressure reached 0.78 MPaG, the system temperature was maintained at 70 °C, and stirring was performed. Then, an aqueous solution obtained by dissolving 15.4 mg of ammonium persulfate in 20 g of water was added into the system together with TFE, starting the polymerization reaction. As the polymerization reaction progressed, the pressure in the system decreased. Accordingly, TFE was added, maintaining the temperature in the system equal to 70ºС and the pressure in the system equal to 0.78 MPa excess.

Когда после начала полимеризации израсходовалось 430 г TFE, вместе с TFE в систему вводили водный раствор, полученный путем растворения 18,0 мг гидрохинона, выполнявшего роль акцептора радикалов, в 20 г воды. Продолжали проводить полимеризацию. Когда количество полимеризованного после начала реакции TFE достигало 1540 г, перемешивание и подачу TFE прекращали. Сразу после этого сбрасывали газ из системы до нормального давления и прекращали реакцию полимеризации. Образовавшуюся водную дисперсию отводили и охлаждали, парафиновый воск отделяли, тем самым, получая водную дисперсию PTFE. Эта водная дисперсия PTFE характеризовалась концентрацией твердой фазы 29,6% масс. и средним размером первичных частиц 246 нм.When 430 g of TFE were consumed after the start of polymerization, an aqueous solution obtained by dissolving 18.0 mg of hydroquinone, which acted as a radical acceptor, in 20 g of water was introduced into the system together with TFE. The polymerization was continued. When the amount of TFE polymerized after the start of the reaction reached 1540 g, stirring and feeding of TFE were stopped. Immediately after this, the gas was released from the system to normal pressure and the polymerization reaction was stopped. The resulting aqueous dispersion was drained and cooled, paraffin wax was separated, thereby obtaining an aqueous dispersion of PTFE. This aqueous dispersion of PTFE was characterized by a solid phase concentration of 29.6% by weight and an average primary particle size of 246 nm.

[0290] Пример 8[0290] Example 8

Водную дисперсию PTFE, полученную в 8 примере производства, разбавляли до концентрации содержания твердой фазы 13% масс. Разбавленную дисперсию перемешивали в контейнере, оборудованном мешалкой, с целью коагуляции PTFE, воду отфильтровывали, получая влажный порошок. Образовавшийся влажный порошок помещали в нержавеющий решетчатый поднос, который нагревали в электропечи с циркуляцией горячего воздуха при 180ºС. Через 18 часов решетчатый поднос вынимали и охлаждали воздухом, получая, тем самым, PTFE порошок.The aqueous dispersion of PTFE obtained in the 8th production example was diluted to a solid phase content concentration of 13% by mass. The diluted dispersion was stirred in a container equipped with a stirrer to coagulate PTFE, and water was filtered to obtain a wet powder. The resulting wet powder was placed in a stainless steel lattice tray, which was heated in an electric furnace with hot air circulation at 180ºC. After 18 hours, the lattice tray was taken out and cooled with air, thereby obtaining PTFE powder.

Провели анализ различных физических свойств полученного PTFE порошка. Содержание НFР в готовом PTFE порошке составило 0,019% масс. Кроме этого, с использованием полученного таким образом PTFE порошка изготовили лист электродной смеси положительного электрода, электрод и литий-ионную вторичную аккумуляторную батарею описанными выше методами и провели ее оценку. Результаты представлены в таблице 3.The various physical properties of the obtained PTFE powder were analyzed. The HFP content in the finished PTFE powder was 0.019% by weight. In addition, using the PTFE powder obtained in this way, a sheet of the electrode mixture of the positive electrode, an electrode and a lithium-ion secondary battery were manufactured by the methods described above and evaluated. The results are presented in Table 3.

[0291] 9 пример производства[0291] 9 production example

Водную дисперсию PTFE получили так же, как в 8 примере производства, за исключением того, что подаваемое количество HFP изменили на 0,06 г.The aqueous PTFE dispersion was obtained in the same manner as in Production Example 8, except that the fed amount of HFP was changed to 0.06 g.

Концентрация твердой фазы в полученной водной дисперсии PTFE составила 29,2% масс., средний размер первичных частиц был равен 274 нм.The concentration of the solid phase in the obtained aqueous PTFE dispersion was 29.2% by weight, the average size of the primary particles was 274 nm.

[0292] Пример 9[0292] Example 9

PTFE порошок получили, как в примере 8, за исключением того, что водную дисперсию PTFE, полученную в 9 примере производства, нагревали до температуры 160ºС.PTFE powder was obtained as in Example 8, except that the aqueous PTFE dispersion obtained in Production Example 9 was heated to a temperature of 160°C.

Провели анализ различных физических свойств полученного PTFE порошка. Содержание НFР в готовом PTFE порошке составило 0,002% масс. Кроме этого, с использованием полученного таким образом PTFE порошка изготовили лист электродной смеси положительного электрода, электрод и литий-ионную вторичную аккумуляторную батарею и провели ее оценку описанными выше способами. Результаты представлены в таблице 3.The various physical properties of the obtained PTFE powder were analyzed. The HFP content in the finished PTFE powder was 0.002% by weight. In addition, using the PTFE powder obtained in this way, a sheet of the electrode mixture of the positive electrode, an electrode and a lithium-ion secondary battery were manufactured and evaluated using the methods described above. The results are presented in Table 3.

[0293] Таблица 3[0293] Table 3

Пример 6Example 6 Пример 7Example 7 Пример 8Example 8 Пример 9Example 9 Водная дисперсия PTFE PTFE aqueous dispersion 6 пример производ.6 production example 7 пример производ.7 production example 8 пример производ.8 production example 9 пример производ.9 production example [Физические свойства PTFE порошка][Physical properties of PTFE powder] Средний размер вторичных частицAverage size of secondary particles мкмmicrons 510510 520520 610610 530530 Кажущаяся плотностьApparent density г/млg/ml 0,480.48 0,480.48 0,430.43 0,460.46 ВодосодержаниеWater content % масс.% mass. 0,0000,000 0,0000,000 0,0000,000 0,0000,000 SSGSSG -- 2,1502,150 2,1502,150 2,1462,146 2,1542,154 Способность расширятьсяAbility to expand -- Расширяе-мыйExpandable Расширяе-мыйExpandable Расширяе-мыйExpandable Расширяе-мыйExpandable [Оценка батареи (1)][Battery Rating (1)] Прочность электродаElectrode strength -- 1403 1403 1190 1190 1530 1530 1254 1254 Коэффициент остаточной емкостиResidual capacity coefficient %% 72 72 72 72 73 73 73 73 Количество выделившегося газаAmount of gas released -- 84 84 84 84 85 85 85 85

[0294] Оценка батареи (2)[0294] Battery Rating (2)

Листы смеси примеров 10 и 11 и сравнительного примера 3 изготовили следующим образом.Sheets of the mixture of examples 10 and 11 and comparative example 3 were prepared as follows.

Изготовление листа электродной смеси положительного электродаManufacturing of positive electrode electrode mixture sheet

Активный материал положительного электрода, электропроводную добавку и связующее отвесили в весовом соотношении 97:2:1, поместили в контейнер высокоскоростной мешалки (Wonder Crusher (WC-3) производства Osaka Chemical Co., Ltd.).The positive electrode active material, conductive additive and binder were weighed in a weight ratio of 97:2:1 and placed in a container of a high-speed stirrer (Wonder Crusher (WC-3) manufactured by Osaka Chemical Co., Ltd.).

После этого весь контейнер достаточно охладили в бане с постоянной температурой (при 5ºС восемь часов). Затем охлажденный контейнер установили в высокоскоростную мешалку, перемешивали материалы со скоростью 10000 об/мин три минуты для диспергирования и получили, тем самым, электродную смесь.After that, the whole container was cooled sufficiently in a constant temperature bath (at 5ºC for eight hours). Then, the cooled container was placed in a high-speed mixer, the materials were stirred at 10,000 rpm for three minutes to disperse, and thus an electrode mixture was obtained.

Использовали следующие материалы.The following materials were used.

Li(Ni0,8Mn0,1Co0,1)O2, (далее именуемый NMC811)Li(Ni 0.8 Mn 0.1 Co 0.1 )O 2 , (hereinafter referred to as NMC811)

Электропроводная добавка: углеродная сажа SuperPConductive additive: SuperP carbon black

Связующее: PTFE порошки, полученные в примерах 10 и 11 и сравнительном примере 3Binder: PTFE powders obtained in Examples 10 and 11 and Comparative Example 3

Затем полученную электродную смесь поместили в напорный смеситель, нагретый до 50ºС, и размешивали со скоростью 30 об/мин 100 с для усиления фибрилляции, тем самым, получили электродную смесь.Then the obtained electrode mixture was placed in a pressure mixer heated to 50ºС and stirred at a speed of 30 rpm for 100 s to enhance fibrillation, thereby obtaining an electrode mixture.

Эту электродную смесь пропустили через расположенные параллельно металлические вальцы (80ºС) и получили тонкие кусочки размером около 1 на 2 см2. Эти кусочки снова несколько раз пропустили через вальцы, нагретые до 80ºС, и получили лист.This electrode mixture was passed through parallel metal rollers (80ºC) and thin pieces of about 1 by 2 cm 2 were obtained. These pieces were again passed several times through rollers heated to 80ºC and a sheet was obtained.

Лист несколько раз раскатали при помощи вальцов, тем самым, получили самостоятельный лист электродной смеси. Температуру металлических вальцов установили равной 80ºС. Расстояние между вальцами пошагово уменьшали и в результате получили лист электродной смеси положительного электрода. Изготовленный лист электродной смеси положительного электрода имел толщину 80 мкм и плотность 3,50 г/см3.The sheet was rolled out several times using rollers, thereby obtaining an independent sheet of electrode mixture. The temperature of the metal rollers was set to 80ºС. The distance between the rollers was gradually reduced, and as a result, a sheet of electrode mixture of the positive electrode was obtained. The manufactured sheet of electrode mixture of the positive electrode had a thickness of 80 µm and a density of 3.50 g/cm 3 .

Измерение прочности листа электродной смеси положительного электродаMeasurement of the strength of the positive electrode electrode mixture sheet

Оценку листов электродной смеси положительного электрода примеров 10 и 11 и сравнительного примера 3 проводили в соответствии со следующей методикой.The evaluation of the positive electrode mixture sheets of Examples 10 and 11 and Comparative Example 3 was carried out in accordance with the following procedure.

Результаты примеров 10 и 11 и сравнительного примера 3 сравнивали с результатом оценки сравнительного примера 3, принятым за 100.The results of examples 10 and 11 and comparative example 3 were compared with the evaluation result of comparative example 3, taken as 100.

[0295] Изготовление положительного электрода[0295] Making a positive electrode

Электродные листы и батареи примеров 10 и 11 и сравнительного примера 3 изготовили по следующей методике.The electrode sheets and batteries of examples 10 and 11 and comparative example 3 were manufactured using the following method.

Лист электродной смеси положительного электрода соединили с алюминиевой фольгой толщиной 20 мкм следующим образом.The positive electrode electrode mixture sheet was connected to a 20 µm thick aluminum foil as follows.

Применяемый адгезив представлял собой суспензию, полученную путем растворения поливинилиденфторида (PVDF) в н-метилпирролидоне (NMP) и диспергирования в ней углеродной сажи в соотношении содержания твердой фазы 80:20. Этот адгезив наносили на алюминиевую фольгу и сушили на электрической плите при 120ºС 15 мин, получая, тем самым, токосниматель со слоем адгезива толщиной 4 мкм.The adhesive used was a suspension obtained by dissolving polyvinylidene fluoride (PVDF) in n-methylpyrrolidone (NMP) and dispersing carbon black therein at a solid phase content ratio of 80:20. This adhesive was applied to aluminum foil and dried on an electric hotplate at 120ºC for 15 min, thereby obtaining a current collector with an adhesive layer of 4 μm thickness.

После этого на токосниматель со слоем адгезива накладывали лист электродной смеси положительного электрода и соединяли их друг с другом при помощи вальцового пресса, нагретого до 150ºС. Заготовку разрезали в соответствии с заданным размером и прикрепляли этикетку, тем самым, получали положительный электрод.After this, a sheet of positive electrode electrode mixture was placed on the current collector with a layer of adhesive and they were connected to each other using a roller press heated to 150ºС. The workpiece was cut according to the specified size and a label was attached, thereby obtaining a positive electrode.

Изготовление многослойной ячейки с алюминиевой фольгойManufacturing of multilayer cell with aluminum foil

Отрицательный электрод, разделитель и положительный электрод соединили послойно, как в примере 1, и пропитали неводным раствором электролита, затем предварительно зарядили и подвергли выдерживанию, тем самым, получив литий-ионную вторичную аккумуляторную батарею. Провели оценку батареи.The negative electrode, separator and positive electrode were connected layer by layer as in Example 1 and impregnated with a non-aqueous electrolyte solution, then pre-charged and subjected to aging, thereby obtaining a lithium-ion secondary battery. The battery was evaluated.

[0296] Оценку батарей примеров 10 и 11 и сравнительного промера 3 проводили в соответствии со следующей методикой.[0296] The evaluation of the batteries of examples 10 and 11 and comparative measurement 3 was carried out in accordance with the following procedure.

Оценка параметров при хранении (коэффициент остаточной емкости, количество выделившегося газа)Evaluation of storage parameters (residual capacity coefficient, amount of released gas)

Оценку параметров при хранении (коэффициент остаточной емкости, количество выделившегося газа) проводили так же, как в примере 1. Количество выделившегося газа сравнивали с количеством газа, выделившимся в сравнительном примере 3, принятым за 100.The evaluation of the parameters during storage (residual capacity coefficient, amount of released gas) was carried out in the same way as in example 1. The amount of released gas was compared with the amount of gas released in comparative example 3, taken as 100.

[0297] 10 пример производства[0297] 10 production example

В автоклав объемом 6 л из нержавеющей стали, оборудованный нержавеющей перемешивающей лопастью и рубашкой для регулирования температуры, загрузили 3600 г деионизированной воды, 100 г парафинового воска и 5,4 г белого твердого вещества А. Внутреннее пространство реактора полимеризации продували газообразным азотом, нагретым до 85ºС, для удаления кислорода. Температуру внутри реактора поддерживали равной 85ºС при перемешивании и подавали TFE так, чтобы давление в системе было равным 2,4 МПа изб. К содержимому реактора при перемешивании добавили деионизированную воду с растворенными в ней 468 мг пероксида диянтарной кислоты для начала полимеризации. По мере прохождения реакции полимеризации давление в системе снижалось. Соответственно, добавляли TFE, поддерживая давление равным 2,4 МПа изб.Into a 6 L stainless steel autoclave equipped with a stainless steel stirring paddle and a temperature control jacket, 3600 g of deionized water, 100 g of paraffin wax and 5.4 g of white solid A were charged. The inside of the polymerization reactor was purged with nitrogen gas heated to 85 °C to remove oxygen. The inside temperature of the reactor was maintained at 85 °C with stirring, and TFE was supplied so that the pressure in the system was 2.4 MPa g. Deionized water with 468 mg of disuccinic acid peroxide dissolved therein was added to the contents of the reactor with stirring to start the polymerization. As the polymerization reaction progressed, the pressure in the system decreased. Accordingly, TFE was added to maintain the pressure at 2.4 MPa g.

Когда количество израсходованного TFE достигало 1580 г, перемешивание и подачу TFE прекращали. TFE продували из реактора полимеризации и прекращали реакцию полимеризации. Образовавшуюся водную дисперсию отводили и охлаждали, парафиновый воск отделяли, тем самым, получая водную дисперсию PTFE. Эта водная дисперсия PTFE характеризовалась средним размером первичных частиц 294 нм и концентрацией твердой фазы 30,4% масс. When the amount of TFE consumed reached 1580 g, stirring and feeding of TFE were stopped. TFE was purged from the polymerization reactor and the polymerization reaction was stopped. The resulting aqueous dispersion was drained and cooled, paraffin wax was separated, thereby obtaining an aqueous PTFE dispersion. This aqueous PTFE dispersion was characterized by an average primary particle size of 294 nm and a solid phase concentration of 30.4 mass%.

[0298] Пример 10[0298] Example 10

Водную дисперсию PTFE, полученную в 10 примере производства, разбавляли до концентрации твердой фазы 13% масс. Разбавленную дисперсию энергично перемешивали в контейнере, оборудованном мешалкой, с целью коагуляции, воду отфильтровывали, получая влажный порошок. Водосодержание влажного порошка составляло около 40% масс.The aqueous dispersion of PTFE obtained in the 10th production example was diluted to a solid phase concentration of 13% by mass. The diluted dispersion was vigorously stirred in a container equipped with a stirrer for coagulation, and the water was filtered off to obtain a wet powder. The water content of the wet powder was about 40% by mass.

Образовавшийся влажный порошок помещали в нержавеющий решетчатый поднос (в количестве 2,0 г/см2), который нагревали в электропечи с циркуляцией горячего воздуха при 170ºС. Через 18 часов решетчатый поднос вынимали и охлаждали воздухом, получая, тем самым, PTFE порошок. Провели анализ различных физических свойств полученного PTFE порошка. Результаты приведены в таблице 4. Кроме этого, с использованием полученного таким образом PTFE порошка изготовили лист электродной смеси положительного электрода, электрод и литий-ионную вторичную аккумуляторную батарею и провели ее оценку, как описано в разделе Оценка батареи (2). Результаты представлены в таблице 5.The resulting wet powder was placed in a stainless steel grid tray (in an amount of 2.0 g/cm 2 ), which was heated in an electric furnace with hot air circulation at 170 ° C. After 18 hours, the grid tray was taken out and cooled with air, thereby obtaining PTFE powder. Various physical properties of the obtained PTFE powder were analyzed. The results are shown in Table 4. In addition, using the thus obtained PTFE powder, a positive electrode mixture sheet, an electrode, and a lithium-ion secondary battery were manufactured and evaluated as described in the Battery Evaluation section (2). The results are shown in Table 5.

Таблица 4Table 4

Пример 10Example 10 Водная дисперсия PTFEPTFE aqueous dispersion 10 пример производства10 production examples [Физические свойства PTFE порошка][Physical properties of PTFE powder] Средний размер вторичных частицAverage size of secondary particles мкмmicrons 570570 Кажущаяся плотностьApparent density г/млg/ml 0,500.50 ВодосодержаниеWater content % масс.% mass. 0,0020.002 SSGSSG -- 2,1602,160 Давление экструзии при RR100Extrusion pressure at RR100 MПaMPa 13,013.0 Способность расширятьсяAbility to expand -- РасширяемыйExpandable

[0299] Пример 11[0299] Example 11

С использованием PTFE порошка, полученного в примере 4, изготовили лист электродной смеси положительного электрода, электрод и литий-ионную вторичную аккумуляторную батарею способом, описанным в разделе Оценка батареи (2), и провели ее оценку. Результаты представлены в таблице 5.Using the PTFE powder obtained in Example 4, a positive electrode electrode mixture sheet, an electrode, and a lithium-ion secondary battery were produced by the method described in the Battery Evaluation section (2), and evaluated. The results are shown in Table 5.

[0300] Сравнительный пример 3[0300] Comparative Example 3

С использованием PTFE порошка, полученного в сравнительном примере 2, изготовили лист электродной смеси положительного электрода, электрод и литий-ионную вторичную аккумуляторную батарею способом, описанным в разделе Оценка батареи (2), и провели ее оценку. Результаты представлены в таблице 5.Using the PTFE powder obtained in Comparative Example 2, a positive electrode electrode mixture sheet, an electrode, and a lithium-ion secondary battery were produced by the method described in the Battery Evaluation (2) section, and evaluated. The results are shown in Table 5.

Таблица 5Table 5

[Оценка батареи (2)][Battery Rating (2)] Пример 10Example 10 Пример 11Example 11 Сравнит. пример 3Comparative example 3 Прочность электродаElectrode strength -- 500500 750750 100100 Коэффициент остаточной емкостиResidual capacity coefficient %% 7070 7171 6868 Количество выделившегося газаAmount of gas released -- 8686 8383 100100

[0301] Представленные в таблице 5 результаты показывают, что применение политетрафторэлитенового порошка настоящего изобретения позволяет получить лист электродной смеси положительного электрода высокой прочности. Благодаря этому может быть уменьшено добавляемое количество связующего при сохранении превосходных характеристик батареи. Также было установлено, что его применение позволяет производить батареи, выгодно отличающиеся с точки зрения прочности, низкого газовыделения и высокого коэффициента сохранения емкости.[0301] The results shown in Table 5 show that the use of the polytetrafluoroethylene powder of the present invention makes it possible to obtain a sheet of electrode mixture of a positive electrode with high strength. Due to this, the amount of the binder added can be reduced while maintaining excellent battery performance. It was also found that its use makes it possible to produce batteries that are advantageous in terms of strength, low gas emission and high capacity retention rate.

Claims (19)

1. Применение политетрафторэтиленового порошка в электродном связующем,1. The use of polytetrafluoroethylene powder in electrode binder, при этом политетрафторэтиленовый порошок характеризуется стандартным удельным весом 2,200 или менее и содержанием воды в количестве 0,050% масс. или менее,wherein the polytetrafluoroethylene powder is characterized by a standard specific gravity of 2.200 or less and a water content of 0.050% by weight or less, где порошок политетрафторэтилена используется таким образом, что содержание порошка политетрафторэтилена в электродном связующем находится в диапазоне 95,0% по массе или более от связующего.wherein the polytetrafluoroethylene powder is used in such a manner that the content of the polytetrafluoroethylene powder in the electrode binder is in the range of 95.0% by mass or more of the binder. 2. Электродное связующее, включающее политетрафторэтиленовый порошок,2. Electrode binder including polytetrafluoroethylene powder, при этом количество порошка политетрафторэтилена составляет 95,0% масс. или более от массы связующего,wherein the amount of polytetrafluoroethylene powder is 95.0% by weight or more of the weight of the binder, при этом политетрафторэтиленовый порошок характеризуется стандартным удельным весом 2,200 или менее и содержанием воды в количестве 0,050% масс. или менее.wherein the polytetrafluoroethylene powder is characterized by a standard specific gravity of 2.200 or less and a water content of 0.050% by mass or less. 3. Электродное связующее по п. 2, в котором политетрафторэтиленовый порошок характеризуется давлением экструзии при коэффициенте сжатия 100 10 МПа или более.3. The electrode binder according to claim 2, wherein the polytetrafluoroethylene powder is characterized by an extrusion pressure at a compression ratio of 100 10 MPa or more. 4. Электродное связующее по п. 2 или 3, в котором политетрафторэтиленовый порошок является расширяемым.4. An electrode binder according to claim 2 or 3, wherein the polytetrafluoroethylene powder is expandable. 5. Электродное связующее по любому из пп. 2-4, в котором политетрафторэтилен включает звено тетрафторэтилена и звено модифицирующего мономера, при этом модифицирующий мономер способен к сополимеризации с тетрафторэтиленом.5. An electrode binder according to any one of paragraphs 2-4, in which the polytetrafluoroethylene comprises a tetrafluoroethylene unit and a modifying monomer unit, wherein the modifying monomer is capable of copolymerization with the tetrafluoroethylene. 6. Электродное связующее по п. 5, в котором модифицирующий мономер включает, по меньшей мере, один мономер, выбранный из группы, состоящей из перфтор(метилвинилового эфира) и гексафторпропилена.6. The electrode binder according to claim 5, wherein the modifying monomer comprises at least one monomer selected from the group consisting of perfluoro(methyl vinyl ether) and hexafluoropropylene. 7. Электродное связующее по любому из пп. 2-6, в котором политетрафторэтиленовый порошок характеризуется средним размером первичных частиц от 100 до 350 нм.7. An electrode binder according to any one of paragraphs 2-6, wherein the polytetrafluoroethylene powder is characterized by an average primary particle size of 100 to 350 nm. 8. Электродная смесь, содержащая:8. Electrode mixture containing: электродное связующее по любому из пп. 2-7; иan electrode binder according to any one of paragraphs 2-7; and активный материал электрода.active electrode material. 9. Электрод, включающий:9. Electrode, including: электродное связующее по любому из пп. 2-7;an electrode binder according to any one of paragraphs 2-7; активный материал электрода; иactive electrode material; and токосниматель.current collector. 10. Вторичная аккумуляторная батарея, включающая электрод по п. 9.10. A secondary storage battery including an electrode according to item 9.
RU2024111367A 2021-09-30 2022-09-30 Polytetrafluoroethylene powder, electrode binder, electrode mixture, electrode and secondary storage battery RU2836819C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021-161568 2021-09-30
JP2022-128277 2022-08-10

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2024111367A RU2024111367A (en) 2024-05-15
RU2836819C2 true RU2836819C2 (en) 2025-03-24

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996012764A1 (en) * 1994-10-19 1996-05-02 Daikin Industries, Ltd. Binder for cell and composition for electrode and cell prepared therefrom
RU2182159C2 (en) * 1997-03-17 2002-05-10 Дайкин Индастриз, Лтд. Granulated powder made of modified polytetrafluoroethylene and its variants, formed article and cut off plate based on thereof
JP2006348261A (en) * 2005-05-16 2006-12-28 Du Pont Mitsui Fluorochem Co Ltd Polytetrafluoroethylene aqueous dispersion
JP2009245925A (en) * 2008-03-10 2009-10-22 Nissan Motor Co Ltd Electrode for battery, battery using it, and its method for manufacturing

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996012764A1 (en) * 1994-10-19 1996-05-02 Daikin Industries, Ltd. Binder for cell and composition for electrode and cell prepared therefrom
RU2182159C2 (en) * 1997-03-17 2002-05-10 Дайкин Индастриз, Лтд. Granulated powder made of modified polytetrafluoroethylene and its variants, formed article and cut off plate based on thereof
JP2006348261A (en) * 2005-05-16 2006-12-28 Du Pont Mitsui Fluorochem Co Ltd Polytetrafluoroethylene aqueous dispersion
JP2009245925A (en) * 2008-03-10 2009-10-22 Nissan Motor Co Ltd Electrode for battery, battery using it, and its method for manufacturing

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI861566B (en) Polytetrafluoroethylene powder, electrode binder, electrode compound, electrode, and secondary battery
KR102768909B1 (en) Polytetrafluoroethylene powder, binder for electrode, electrode mixture, electrode, and secondary battery
KR102673669B1 (en) Polytetrafluoroethylene powder, binder for electrodes, electrode mixture, electrode, and secondary battery
US20250253338A1 (en) Polytetrafluoroethylene for binder for electrochemical devices, binder for electrochemical devices, electrode mixture, electrode and secondary battery
RU2836819C2 (en) Polytetrafluoroethylene powder, electrode binder, electrode mixture, electrode and secondary storage battery
RU2836820C2 (en) Polytetrafluoroethylene powder, electrode binder, electrode mixture, electrode and secondary storage battery
RU2839118C2 (en) Polytetrafluoroethylene powder, electrode binder, electrode mixture, electrode and secondary storage battery
US20250340688A1 (en) Tetrafluoroethylene-based polymer composition, electrochemical device binder, electrode mixture, electrode, and secondary battery
JP7460939B2 (en) Fluororesin for binders for electrochemical devices, binders for electrochemical devices, electrode mixtures, electrodes, and secondary batteries
US20250343241A1 (en) Fluoropolymer composition, electrochemical device binder, electrode mixture, electrode, and secondary battery
US20250357489A1 (en) Tetrafluoroethylene-based polymer composition, electrochemical device binder, electrode mixture, electrode, and secondary battery
US20250253339A1 (en) Fluororesin for binder for electrochemical device, binder for electrochemical device, electrode mixture, electrode, and secondary battery
US20250253340A1 (en) Fluororesin for binder for electrochemical devices, binder for electrochemical devices, electrode mixture, electrode, and secondary battery
CN118020179A (en) Polytetrafluoroethylene powder, binder for electrode, electrode mixture, electrode, and secondary battery