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公開番号2024045445
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-02
出願番号2024016849,2019172614
出願日2024-02-07,2019-09-24
発明の名称カーボンナノチューブ分散液およびその利用
出願人artience株式会社,トーヨーカラー株式会社
代理人
主分類C01B 32/174 20170101AFI20240326BHJP(無機化学)
要約【課題】本発明が解決しようとする課題は、合材スラリーの貯蔵安定性を高めると共に、導電性の高い電極膜を得るためのCNT分散液及び樹脂組成物を提供する事である。さらに詳しくは高い分散性を有し、合材スラリーの貯蔵安定性に優れたCNT分散液、樹脂組成物及び合材スラリーを提供する事である。さらに詳しくは、優れたレート特性を有し、生産性に優れた非水電解質二次電池を提供することある。
【解決手段】カーボンナノチューブ(A)と、溶媒(B)と、分散剤(C)と分子量350以下の酸性化合物(D)を含むカーボンナノチューブ分散液であってカーボンナノチューブ(A)100質量部に対して、酸性化合物(D)が1～25質量部であることを特徴とするカーボンナノチューブ分散液を用いることで上記課題は解決する。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
カーボンナノチューブ（Ａ）と、溶媒（Ｂ）と、分散剤（Ｃ）と、分子量３５０以下の酸性化合物（Ｄ）とを含むことを特徴とするカーボンナノチューブ分散液であって、カーボンナノチューブ（Ａ）１００質量部に対して、前記酸性化合物（Ｄ）が１～２５質量部であることを特徴とするカーボンナノチューブ分散液。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
酸性化合物（Ｄ）が、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基およびチオール基からなる群より選ばれた１種以上の酸性官能基を有する有機酸または１，３－ジケトンであることを特徴とする請求項１記載のカーボンナノチューブ分散液。
【請求項３】
カーボンナノチューブ（Ａ）のラマンスペクトルにおいて１５６０～１６００ｃｍ
－１
の範囲内での最大ピーク強度をＧ、１３１０～１３５０ｃｍ
－１
の範囲内での最大ピーク強度をＤとした際にＧ／Ｄ比が０．５～５．０であることを特徴とする請求項１または２記載のカーボンナノチューブ分散液。
【請求項４】
カーボンナノチューブ（Ａ）のＢＥＴ比表面積が、１８０～８５０ｍ
２
／ｇであることを特徴とする請求項１～３いずれか記載のカーボンナノチューブ分散液。
【請求項５】
カーボンナノチューブ（Ａ）が粉末Ｘ線回折分析において、回折角２θ＝２５°±２°にピークが存在し、そのピークの半価幅が２°～６°であることを特徴とする請求項１～４いずれか記載のカーボンナノチューブ分散液。
【請求項６】
カーボンナノチューブ（Ａ）の外径が３～２５ｎｍであることを特徴とする請求項１～５いずれか記載のカーボンナノチューブ分散液。
【請求項７】
カーボンナノチューブ（Ａ）のラマンスペクトルにおいて１５６０～１６００ｃｍ
－１
の範囲内での最大ピーク強度をＧ、１３１０～１３５０ｃｍ
－１
の範囲内での最大ピーク強度をＤとした際にＧ／Ｄ比が、１．８～４．５であることを特徴とする請求項１～６いずれか記載のカーボンナノチューブ分散液。
【請求項８】
カーボンナノチューブ（Ａ）が粉末Ｘ線回折分析において、回折角２θ＝２５°±２°にピークが存在し、そのピークの半価幅が２°～３°であることを特徴とする請求項１～７いずれか記載のカーボンナノチューブ分散液。
【請求項９】
請求項１～８いずれか記載のカーボンナノチューブ分散液と、バインダー樹脂（Ｅ）とを含む樹脂組成物。
【請求項１０】
請求項９記載の樹脂組成物と、活物質（Ｆ）とを含むことを特徴とする合材スラリー。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸性化合物を含むカーボンナノチューブの分散液に関する。さらに詳しくは、酸性化合物を含むカーボンナノチューブ分散液、酸性化合物を含むカーボンナノチューブ分散液と樹脂とを含む樹脂組成物、酸性化合物を含むカーボンナノチューブ分散液と樹脂と活物質とを含む合材スラリー、それを塗工した電極膜、電極膜とリチウムを含む電解質とを具備してなる非水電解質二次電池に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やノート型パーソナルコンピューターなどの普及に伴って、非水電解質二次電池、特に、リチウムイオン二次電池が注目されている。リチウムイオン二次電池は、通常、炭素系材料からなる負極と、リチウムイオンを可逆的に出入りさせる活物質を含有する正極と、それらを浸漬する非水系電解質とを備えており、正極は、活物質、導電材およびバインダーからなる合材スラリーを、集電板に塗工することにより製造されている。
【０００３】
導電材としては、カーボンブラック、ケッチェンブラック、フラーレン、グラフェン、微細炭素材料等が使用されている。特に微細炭素繊維の一種であるカーボンナノチューブ（以下、ＣＮＴとも表記する。）は、直径１μｍ以下の太さのチューブ状のカーボンであり、その特異な構造に基づく高い導電性などからリチウムイオン二次電池用の導電材としての使用が検討されている。（例えば、特許文献1、２）中でも、外径数ｎｍ～数１０ｎ
ｍの多層ＣＮＴは比較的安価であり、実用化が期待されている。
【０００４】
平均外径が小さいＣＮＴを用いると、少量で効率的に導電ネットワークを形成することができ、リチウムイオン二次電池用の正極および負極中に含まれる導電材量を低減することができる。しかしながら、平均外径が小さいＣＮＴは凝集力が強く分散が困難であるため、十分な分散性を有するＣＮＴ分散液を得ることが難しい。
【０００５】
また、リチウムイオン二次電池は高容量化が求められており、高容量化の為に塩基性が強いＡｌ、ＮｉやＭｎ等を多く含有する電極活物質の使用が検討されている。しかしながら、これらの活物質を使用した場合、合材スラリー中に塩基が溶出するため、合材スラリーの貯蔵安定性が低く、塗膜の難易度や生産工程、塗膜の均質さに懸念が出る。
【０００６】
合材スラリーの作製環境・塗工環境を低温・低湿度雰囲気化で実施することでアルカリとの反応を小さくし合材スラリーの貯蔵安定性を高める検討も報告されている（特許文献３,４）が、大きな初期投資が必要となる課題がある。
【０００７】
また合材スラリーの貯蔵安定性改善は、導電助剤がカーボンブラックの場合では添加剤などを用いることで検討されているが(特許文献５)、導電助剤がＣＮＴの場合には合材スラリーの増粘が見られ生産工程や塗膜の均質さに懸念が出る。また凝集力が強い導電助剤であるＣＮＴが、分散された状態から合材スラリー中で再凝集することにより、導電ネットワークが形成できず電極の性能が低下する問題があげられている。
【０００８】
ＣＮＴ分散液には、凝集力の高いＣＮＴを十分に分散させることで、従来のカーボンブラックなどより低添加量でも電極膜内で効率的に導電ネットワークを形成する事に加え、そのＣＮＴの分散状態を保つために合材スラリーでの貯蔵安定性が良好であることが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特開２０１１－７０９０８号公報
特開２０１４－１９６１９号公報
特開２０１３－３７９５５号公報
特開２０１７－１８８２０３号公報
特開２０１６－４６１８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、上記従来の問題を解決するためのものであり、合材スラリーの貯蔵安定性を高めると共に、導電性の高い電極膜を得るためのＣＮＴ分散液及び樹脂組成物を提供する事である。さらに詳しくは高い分散性を有し、合材スラリーの貯蔵安定性に優れたＣＮＴ分散液、樹脂組成物及び合材スラリーを提供する事である。さらに詳しくは、優れたレート特性を有し、生産性に優れた非水電解質二次電池を提供する事である。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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