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公開番号2024124381
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-12
出願番号2024029976
出願日2024-02-29
発明の名称集電材
出願人ユニチカ株式会社
代理人
主分類B22F 1/062 20220101AFI20240905BHJP(鋳造;粉末冶金)
要約【課題】表面積が広く、柔軟性を有し、電極加工性およびアルカリ耐性に優れ、負極のみならず正極にも用いることができる集電材を提供する。
【解決手段】
鉄、ニッケルを含有し、鉄とニッケルの合計の含有量が70質量%以上であって、鉄とニッケルの質量比率(鉄/ニッケル)が0.8～1.2であるナノワイヤーを含む集電材、および、さらに、ホウ素を含有し、ホウ素の含有量が1～8質量%であるナノワイヤーを含む前記集電材、および、ナノワイヤーのアスペクト比が50～200である前記集電材、および、ナノワイヤーの平均径が70nm以上である前記集電材、および、リチウムイオン電池の集電材である前記集電材。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
鉄、ニッケルを含有し、
鉄とニッケルの合計の含有量が７０質量％以上であって、
鉄とニッケルの質量比率（鉄／ニッケル）が０．８～１．２である
ナノワイヤーを含む集電材。
続きを表示（約 220 文字）【請求項２】
さらに、ホウ素を含有し、ホウ素の含有量が１～８質量％であるナノワイヤーを含む請求項１に記載の集電材。
【請求項３】
ナノワイヤーのアスペクト比が５０～２００である請求項１または２に記載の集電材。
【請求項４】
ナノワイヤーの平均径が７０ｎｍ以上である請求項１または２に記載の集電材。
【請求項５】
リチウムイオン電池の集電材である請求項１または２に記載の集電材。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、集電材に関するものである。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン電池は、エネルギー密度が高いことから、スマートホンやノートパソコン等で広く用いられている。通常、リチウムイオン電池の正極と負極は、それぞれ、集電材と活物質とバインダーとから構成され、電解液として、ヘキサフルオロリン酸イオンを含む溶液が用いられている。
【０００３】
近年、リチウムイオン電池は、電気自動車やスマートホン等、充填量の向上が求められる分野への利用が増加している。さらなる充電量の向上を図るためには、活物質の高充填化が必要であるが、活物質を高充填し、高圧縮すると、電極自体が破れたりするなど破壊される（電極加工性が悪い）という問題があった。また、正極の集電材によく用いられているアルミ箔は、活物質によく用いられているＮＭＣやＮＣＭのアルカリ成分により腐食を起こす（アルカリ耐性がない）という問題があった。
【０００４】
そのため、リチウム電池の集電材に、鉄系のナノワイヤーを用いることが検討されている。ナノワイヤーは、高圧縮に耐える柔軟性を容易に付与することができ、さらにはリチウムイオンの移動と活物質への層間挿入による体積膨張にも耐えることができる広い表面積を有するためである。また、集電材に鉄系を用いることにより、アルカリ耐性が向上するからである。
【０００５】
特許文献１には、鉄族であるニッケルの金属ナノワイヤーを不織布状に加工し、二次電池用電極の一部として用いることが開示されている。しかしながら、特許文献１のナノワイヤーを、正極や負極の集電材や集電材の一部として用いる場合、ナノワイヤー表面の酸化により不働態層が形成され内部抵抗が高くなり、安定的に用いることができない（正極耐性や負極耐性を有していない）という問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
国際公開２０１４／１４７８８５号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、表面積が広く、柔軟性を有し、電極加工性およびアルカリ耐性に優れ、負極のみならず正極にも用いることができる集電材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、ナノワイヤー中の鉄とニッケルの含有量を特定量以上とし、鉄とニッケルの質量比率を特定比率とすることにより、電解液に含まれるヘキサフルオロリン酸イオンと反応し、ナノワイヤー表面にフッ化物層が形成され、正極に用いた場合であっても、酸化が進行しないことを見出し、本発明に到達した。
【０００９】
本発明の要旨は、以下の通りである。
＜１＞鉄、ニッケルを含有し、鉄とニッケルの合計の含有量が７０質量％以上であって、鉄とニッケルの質量比率（鉄／ニッケル）が０．８～１．２であるナノワイヤーを含む集電材。
＜２＞さらに、ホウ素を含有し、ホウ素の含有量が１～８質量％であるナノワイヤーを含む＜１＞に記載の集電材。
＜３＞ナノワイヤーのアスペクト比が５０～２００である＜１＞または＜２＞に記載の集電材。
＜４＞ナノワイヤーの平均径が７０ｎｍ以上である＜１＞～＜３＞いずれかに記載の集電材。
＜５＞リチウムイオン電池の集電材である＜１＞～＜４＞いずれかに記載の集電材。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、表面積が広く、柔軟性を有し、電極加工性およびアルカリ耐性に優れ、負極のみならず正極にも用いることができる集電材を提供することができる。
本発明の集電材は、リチウムイオン電池に好適に用いることができる。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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