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      集電體,電極,二次電池及電容的制作方法_3

      文檔序號:8463204閱讀:來源:國知局
      熱峰時,升溫時最 大吸熱峰的溫度為熔點。
      [0045] 另外本實施方式的導電層105的粘合劑材料107,在常溫(例如50°C )到200°C的 示差掃描熱量計(DSC)的測量中,優(yōu)選升溫過程中只有一個吸熱峰。另外,在升溫過程的吸 熱峰的數(shù)目也可以是1個以上,例如可以是1,2, 3,4, 5,6, 7,8,9,10個。也可以在所例舉的 任意2個數(shù)值間的范圍內(nèi)。另外,所述升溫過程的吸熱峰有2個以上時,所述峰之間的差即 使可以是15°C,20°C,25°C,30°C,35°C中任意一個值以上。
      [0046] 另外,本實施方式的導電層105的粘合劑材料107,在示差掃描熱量計(DSC)測量 的結(jié)晶熔化后的降溫過程中在50°C~160°C范圍內(nèi)的某個溫度下有最大發(fā)熱峰。不到50°C 時,正常溫度下也發(fā)揮關(guān)機功能。或者,因為結(jié)晶性低,電阻的變化小,不發(fā)揮關(guān)機功能。超 過160°C,異常發(fā)熱時電阻不立刻提高,不發(fā)揮關(guān)機功能。在示差掃描熱量計(DSC)測量 的結(jié)晶熔化后的降溫過程的最大發(fā)熱峰,可以是例如50°C,60°C,70°C,80°C,90°C,100°C, 110°C,120°C,130°C,140°C,150°C,160°C很好地,也可以在所例舉的任意2個數(shù)值間的范 圍內(nèi)。
      [0047] 并且本實施方式的導電層105的粘合劑材料107,其最大發(fā)熱峰的半高寬為10°C 以下。半高寬大于l〇°C時,電阻的增加不夠,不能發(fā)揮關(guān)機功能。最大發(fā)熱峰的半高寬,例 如可以是10°c,9°C,8°C,7°C,6°C,5°C,4°C,3°C,2°C,I°C中任意一個溫度以下,也可以在所 例舉的任意2個數(shù)值間的范圍內(nèi)。
      [0048] 另外圖6中表示了一個峰的情況下真正的高度和半高寬的定義。即本說明書中 半高寬的意思是:半高值之全寬(full width at half maximum, FWHM),不是指半值半幅 (half width at half maximum, HWHM)。不過多個峰重疊時(特別是半高寬含有很多成分 時)半高寬的定義不明確,所以在圖7中對多個峰重疊的情況進行定義。這樣,有多個重疊 發(fā)熱峰的樣品(電阻的變化?。?,最大發(fā)熱峰的半高寬不用下述方法求值:即以高斯函數(shù)等 曲線擬合的方法。而是以圖7中所示的形狀求得半高寬。
      [0049] 如上述所示,需要在陷于劇烈發(fā)熱前發(fā)揮關(guān)機功能,所以用于PTC層的粘合劑 材料107的熔點,應(yīng)該是180°C以下。并且,以熔點為180°C以下的結(jié)晶性樹脂制造膜厚 0. 1 μπι~10 μπι的PTC層,優(yōu)選相對于層厚度粒徑小的高分子粒子。
      [0050] 因此,作為所述粘合劑材料107而被使用的結(jié)晶性粒子的數(shù)均粒徑,沒有特別限 定,不過通常為〇· 001 U m~10 μ m,優(yōu)選Ο.ΟΙμηι~5μηι,更優(yōu)選為0· 1 μ m~2 μ m。結(jié)晶 性粒子的數(shù)均粒徑在上述范圍時,可以形成IOym以下的均勻的膜,即使少量使用也可以 賦予優(yōu)良的結(jié)合力。結(jié)晶性粒子的數(shù)均粒徑,例如可以是0. 001 μm、0. 005 μm、0. 01 μm、 0. 05 μ m、0.1 μ m、0. 5 μ m、I μ m、2 μ m、5 μ m、10 μ m,也可以在所例舉的任意2個數(shù)值間的范 圍內(nèi)。
      [0051] 從其他觀點來看,這樣粘合劑材料107如果使用數(shù)均粒徑10 μπι以下的結(jié)晶性粒 子,結(jié)晶性粒子不溶于溶劑中,而分散于溶劑中,結(jié)晶性粒子在導電層105中完全分散。因 此,導電性材料于PTC層中即使不均勻地分散,PTC的表現(xiàn)溫度下導電網(wǎng)絡(luò)沒被切斷的部分 (結(jié)晶性粒子沒有分布的部分)幾乎沒有,所以PTC的表現(xiàn)溫度下殘留的導通部分幾乎沒 有,發(fā)揮很好的關(guān)機功能。
      [0052] 在此,數(shù)均粒徑指的是:對從透射式電子顯微鏡照片中隨機選出的粘合劑粒子 100個的直徑進行測定,其算術(shù)平均值即為數(shù)均粒徑。對于粒子的形狀沒有特別限制,可以 是球形,不規(guī)則形狀,哪種形狀都可以??梢允褂蒙鲜稣澈蟿┲械膯为氁环N或二種以上的組 合。
      [0053] 對于上述粘合劑材料107的結(jié)晶性粒子,沒有特別限定,不過可以使用聚乙烯 粒子,聚丙烯粒子,酸變性聚乙烯粒子,酸變性聚丙烯粒子,乙烯縮水甘油甲基丙烯酸酯 (Ethylene glycidyl methacrylate)共聚物粒子,乙稀/乙酸乙烯基共聚物粒子,乙稀/ (甲基)丙烯酸共聚物粒子,乙烯八甲基)丙烯酸酯共聚物等??梢詫⑦@些結(jié)晶性粒子之 間進行交聯(lián),另外,可以混合使用2種以上的上述結(jié)晶性粒子。
      [0054] 用于對這些聚丙烯,聚乙烯進行變性的酸,沒有特別限定,例如可以是羧酸。對 于羧酸,例如不飽和羧酸或其衍生物等,具體而言可以是丙烯酸,甲基丙烯酸,馬來酸,富 馬酸,衣康酸,馬來酸酐,衣康酸酐,丙稀酸甲醋(Acrylic acid Methyl),甲基丙稀酸甲 醋(Methacrylic acid Methyl),丙稀酸乙醋(Methacrylic acid Ethyl),丙稀酸丁醋 (Methacrylic acid Butyl),丙稀酰胺(Acrylamide),馬來酰亞胺(Maleimide)等。
      [0055] 所述粘合劑材料107的結(jié)晶性粒子,優(yōu)選含有1種以上的下述成分:含環(huán)氧基團, 羧基,無水羧基的成分。結(jié)晶性粒子由于有上述成分,可以得到和金屬箔103足好的黏著 性,并且可以得到聚集構(gòu)造,所述聚集構(gòu)造是:上述結(jié)晶性粒子與獲得高PTC特性的碳粒 子等導電性材料的聚集結(jié)構(gòu)。上述結(jié)晶性粒子優(yōu)選分散于水中的乳膠(Emulsion)狀態(tài)。 更優(yōu)選使用:酸變性聚乙烯粒子,酸變性聚丙烯,乙烯縮水甘油甲基丙烯酸酯(Ethylene glycidyl methacrylate)共聚物粒子的乳膠。由于使用乳膠,可以得到均勾分散的結(jié)晶性 粒子。由此可以確保表現(xiàn)期待的PTC功能。
      [0056] 對于乳膠的制造方法,例如可以是:在與水不互溶的有機溶劑中溶解樹脂后,加上 乳化劑和水進行乳化,然后除去有機溶劑的制造方法,或者用壓力容器將樹脂、乳化劑和水 的混合物,在樹脂熔點以上加熱而同時保持水呈液態(tài),攪拌、乳化的制造方法。對于本實施 方式使用的乳膠,其粒徑為10 μ m以下,且液體中穩(wěn)定分散的話就可以,其制造方法沒有特 別限定。
      [0057] 本實施方式的導電層105的PTC特性,因為被結(jié)晶性所影響,所述粘合劑材料107 的結(jié)晶性粒子優(yōu)選的是:乙烯或丙烯的比例是百分之八十(質(zhì)量% )以上,示差掃描熱量計 (DSC)測量的結(jié)晶熔化后的降溫過程中,從50°C到160°C中的任意溫度下有最大發(fā)熱峰,所 述最大發(fā)熱峰的半高寬為KTC以下。結(jié)晶性粒子有這樣的特性的話,超過熔點時顯著地產(chǎn) 生導電網(wǎng)絡(luò)被切斷,可以得到高PTC特性。
      [0058] 所述粘合劑材料107的結(jié)晶性粒子的分子量,優(yōu)選為:重量平均分子量5萬以上。 結(jié)晶性粒子的分子量作為5萬以上時,即使是10 μπι以下的薄膜,也可以得到高PTC特性。
      [0059] 對于粘合劑材料107的混合量沒有特別限定,不過優(yōu)選的是:導電層105的全部 作為100 %時,粘合劑材料107占的體積%的值為50~90%。粘合劑材料107的混合量太 大的話,導電性材料111之間的連接點少,常溫時電阻高。粘合劑材料107的混合量太少的 話,即使升溫時導電性材料111之間也保持接觸,難以發(fā)揮關(guān)機功能。上述值例如可以是 50%,55%,60%,65%,70%,75%,80%,85%,90%,也可以在所例舉的任意2個數(shù)值間的 范圍內(nèi)。
      [0060] 作為粘合劑材料107的結(jié)晶性高分子為粒子時,優(yōu)選的是:粒子成膜后融化的話, 粒子與無機非導電性材料109的接觸面積增大,可以得到足夠大的機器強度。粒子不融化 時,由于粒徑、粒子形狀,加壓使得粒子運動,所以電池變形時,有時候不表現(xiàn)足夠的關(guān)閉功 能。具體而言,優(yōu)選的是:導電層105成膜后,在粘合劑材料107的熔點80°C~180°C的范 圍內(nèi)的溫度下,導電層105經(jīng)過干燥工序而使粒子融化。上述干燥溫度例如可以是80°C, 90°C,100°C,110°C,120°C,130°C,140°C,150°C,160°C,170°C,180°C,也可以在所例舉的任 意2個數(shù)值間的范圍內(nèi)。
      [0061] 本實施方式中導電層的無機非導電性材料109,沒有特別限定,例如可以是二氧化 硅,氧化鋁,氧化鈦,鈦酸鋇等氧化物粒子,氮化鋁,氮化硅等氮化物粒子,氟化鈣,硫酸鋇等 離子結(jié)晶粒子,娃,金剛石等共價結(jié)合的結(jié)晶分子,蒙脫石(Montmorillonite)等粘土粒子 等。非導電性材料優(yōu)選為:于分散溶劑中均勻分散。分散溶劑中非導電性材料均勻分散,因 而成膜時非導電性材料的聚集難以發(fā)生。非導電性材料的形狀可以是球狀,纖維狀,針狀, 鱗片狀,板狀,粉末狀等任何一個形狀,不過特別優(yōu)選球狀。因為球狀沒有取向性,可以保持 樹脂強度。
      [0062] 上述無機非導電性材料109的數(shù)均粒徑,沒有特別限定。通常為0. 001 μπι~ 10 μ m,優(yōu)選為0· 01 μ m~5 μ m,進一步優(yōu)選為0· 1 μ m~2 μ m。無機非導電性材料109的 數(shù)均粒徑在上述范圍內(nèi)的話,粘合劑材料107和無機非導電性材料109的界面的接觸面積 變大,導電層105的機械強度可以增大,即使電池變形也能表現(xiàn)關(guān)機功能。所述無機非導電 性材料109數(shù)均粒徑大于上述范圍,電池變形時,活性物質(zhì)層115
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