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公開番号2024079609
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-11
出願番号2023194655
出願日2023-11-15
発明の名称蓄電デバイス用重合体
出願人花王株式会社
代理人弁理士法人池内アンドパートナーズ
主分類H01M 4/62 20060101AFI20240604BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】一態様において、シリコン系負極活物質を用いた負極を備える蓄電デバイスの充放電サイクル特性および高速放電容量維持率を向上できる蓄電デバイス用重合体の提供。
【解決手段】本開示は、一態様において、下記式(I)で表される構成単位を含み、下記式(I)で表される構成単位の含有量が95質量%超の、蓄電デバイス用重合体に関する。下記式(I)中、R¹は、水素原子又はメチル基であり、R²は、水素原子、炭素数1以上4以下の炭化水素基、又は、1個以上3個以下の水酸基を有する直鎖もしくは分岐鎖の炭素数1以上4以下の炭化水素基であり、R³は、1個以上3個以下の水酸基を有する直鎖又は分岐鎖の炭素数1以上4以下の炭化水素基である。
【化1】
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特許請求の範囲【請求項１】
下記式（Ｉ）で表される構成単位を含み、
下記式（Ｉ）で表される構成単位の含有量が９５質量％超の、蓄電デバイス用重合体。
TIFF
2024079609000007.tif
32
170
前記式（Ｉ）中、Ｒ
1
は、水素原子又はメチル基であり、Ｒ
2
は、水素原子、炭素数１以上４以下の炭化水素基、又は、１個以上３個以下の水酸基を有する直鎖もしくは分岐鎖の炭素数１以上４以下の炭化水素基であり、Ｒ
3
は、１個以上３個以下の水酸基を有する直鎖又は分岐鎖の炭素数１以上４以下の炭化水素基である。
続きを表示（約 350 文字）【請求項２】
前記（Ｉ）で表される構成単位の含有量が１００質量％である、請求項１に記載の蓄電デバイス用重合体。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の蓄電デバイス用重合体を含む、蓄電デバイス用バインダー組成物。
【請求項４】
シリコン系負極活物質、及び、請求項１又は２に記載の蓄電デバイス用重合体を含む、蓄電デバイス負極用ペースト。
【請求項５】
集電体、及び前記集電体上に形成された合材層を含む蓄電デバイス用負極であって、
前記合材層が、シリコン系負極活物質、及び、請求項１又は２に記載の蓄電デバイス用重合体を含む、蓄電デバイス用負極。
【請求項６】
請求項５に記載の蓄電デバイス用負極を備える、蓄電デバイス。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、蓄電デバイス用重合体、バインダー組成物、蓄電デバイス負極用ペースト、蓄電デバイス用負極、及び蓄電デバイスに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
近年のスマートフォンの普及や自動車市場でのゼロエミッション規制、さらには自然エネルギー活用の拡大等により、蓄電デバイスの需要は大きくなってきている。そのため、蓄電デバイスには、小型、軽量、大容量化が望まれ、自動車等においてはさらに高出力、高エネルギー密度を求める声が大きくなっている。このような要求において、リチウムイオン二次電池やアルカリイオン二次電池、電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタ等の蓄電デバイスの開発が進められている。
【０００３】
このような蓄電デバイスは、一般的に金属箔上に活物質等を含む合材層が塗布された電極を備えており、合材層の剥落を防止するために蓄電デバイス電極用バインダーが合材層に添加されている。
蓄電デバイス負極用バインダーとしてもっとも広く使用されているのは、スチレン／ブタジエンラバー（ＳＢＲ）であるが、近年、蓄電デバイスの更なる性能向上を目的として、合材層の形成に用いられるバインダーの開発が進められている。
例えば、特許文献１には、ヒドロキシル基含有ビニル単量体単位を所定の割合で含有し、かつ重量平均分子量が所定の範囲内である幹重合体に対して水可溶性単量体単位を含む枝重合体が結合した構造を有するグラフト共重合体を含むバインダー組成物が提案されている。
特許文献２には、（メタ）アクリルアミド単量体単位を含有する水溶性重合体およびアミン化合物を含むバインダー組成物が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２０１９／１５９７０６号
国際公開第２０１７／１３０９１０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
蓄電デバイスの負極活物質には黒鉛系負極活物質が広く用いられているが、高容量化の点からシリコン系負極活物質が着目されている。
しかし、シリコン系負極活物質は充放電に伴う膨張及び収縮の体積変化が著しく大きく、従来のバインダー組成物を用いた電極（負極）では、蓄電デバイスの充放電サイクル特性を十分に高めることができないという問題が認識されている。
また、シリコン系負極活物質と従来のバインダー組成物とを用いて作製された電極（負極）では、蓄電デバイスの大電流での充電や放電時の放電容量（高速放電容量）や高速放電容量維持率（低速放電時と高速放電時の放電容量比）を十分に高めることができないという問題も認識されている。高速放電容量維持率とは、低速放電時と高速放電時の放電容量比であり、高い高速放電容量維持率は、大電流での充電や放電が必要な蓄電デバイスに求められる特性である。
すなわち、従来のバインダー組成物には、シリコン系負極活物質を用いた負極を備える蓄電デバイスに優れた充放電サイクル特性および高い高速放電容量維持率を発揮させるという点において、未だ改善の余地があった。
【０００６】
そこで、本開示は、シリコン系負極活物質を用いた負極を備える蓄電デバイスの充放電サイクル特性および高速放電容量維持率を向上できる蓄電デバイス用重合体、並びにこれを用いた蓄電デバイス用バインダー組成物、蓄電デバイス負極用スラリー組成物、蓄電デバイス用負極及び蓄電デバイスを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示は、一態様において、下記式（Ｉ）で表される構成単位を含み、下記式（Ｉ）で表される構成単位の含有量が９５質量％超の、蓄電デバイス用重合体に関する。
TIFF
2024079609000001.tif
34
170
前記式（Ｉ）中、Ｒ
1
は、水素原子又はメチル基であり、Ｒ
2
は、水素原子、炭素数１以上４以下の炭化水素基、又は、１個以上３個以下の水酸基を有する直鎖もしくは分岐鎖の炭素数１以上４以下の炭化水素基であり、Ｒ
3
は、１個以上３個以下の水酸基を有する直鎖又は分岐鎖の炭素数１以上４以下の炭化水素基である。
【０００８】
本開示は、一態様において、本開示の蓄電デバイス用重合体を含む、蓄電デバイス用バインダー組成物に関する。
【０００９】
本開示は、一態様において、シリコン系負極活物質、及び、本開示の蓄電デバイス用重合体、を含む、蓄電デバイス負極用ペーストに関する。
【００１０】
本開示は、一態様において、集電体、及び前記集電体上に形成された合材層を含む蓄電デバイス用負極であって、前記合材層が、シリコン系負極活物質、及び、本開示の蓄電デバイス用重合体、を含む、蓄電デバイス用負極に関する。
（【００１１】以降は省略されています）

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