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公開番号2024159070
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-08
出願番号2023074825
出願日2023-04-28
発明の名称正極用非水系スラリー組成物
出願人三菱鉛筆株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H01M 4/139 20100101AFI20241031BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】分散性が良好で、粘度が低いリチウムイオン二次電池正極用非水系分散液を提供する。
【解決手段】少なくとも、正極活物質、カーボンナノチューブ、非水系分散剤及び非水系極性溶媒からなり、
Liを除くアルカリ金属イオンを総量で5ppm～1000ppm含有することを特徴とするリチウムイオン二次電池正極用の非水系スラリー組成物。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
少なくとも、正極活物質、カーボンナノチューブ、非水系分散剤及び非水系極性溶媒からなり、
Ｌｉを除くアルカリ金属イオンを総量で５ｐｐｍ～１０００ｐｐｍ含有することを特徴とするリチウムイオン二次電池正極用の非水系スラリー組成物。
続きを表示（約 470 文字）【請求項２】
非水系分散剤がポリビニルピロリドン及びポリビニルアセタールから選ばれる１種以上である請求項１に記載の非水系スラリー組成物。
【請求項３】
さらに、カーボンブラック、黒鉛、及び結着材からなる請求項１又は２に記載の非水系スラリー組成物。
【請求項４】
少なくとも、正極活物質、カーボンナノチューブ、非水系分散剤及び非水系極性溶媒を、分散機を用いて混合する工程からなるリチウムイオン二次電池正極用非水系スラリー組成物の製造方法であって、
前記非水系正極用スラリー組成物のLiを除くアルカリ金属イオンの含有量が総量で５ｐｐｍ～１０００ｐｐｍである
リチウムイオン二次電池正極用非水系スラリー組成物の製造方法。
【請求項５】
前記非水系分散剤のLiを除くアルカリ金属イオンの含有量が総量で３０ｐｐｍ～３０００ｐｐｍである請求項４に記載の製造方法。
【請求項６】
請求項３に記載の非水系スラリー組成物から得られる電極を正極とするリチウムイオン二次電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオン二次電池などの正極用の電極に好適に用いられる非水系スラリー組成物、及びそれを用いて作成された電極を正極とするリチウムイオン二次電池に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器、環境面に配慮したモビリティーなどの普及に伴い、リチウムイオン電池市場が注目されている。リチウムイオン電池は、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負極、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、導電材及びバインダーからなる電極スラリーを、アルミ箔などの集電板に塗工することにより製造されている。
【０００３】
従来、リチウムイオン電池を含む非水系二次電池に高表面積炭素材料、特にグラファイト（黒鉛粒子）を用いることが研究されており、特にグラファイトに層間化合物を形成させ、その層間化合物を二次電池電極材料として用いることは既知であり、数多くの技術が開示されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、正電極、負電極、セパレーター及び非水電解液を有する二次電池であって、正電極の活物質として、非炭素質材料が用いられ、負電極の活物質としてＢＥＴ法比表面積Ａ（ｍ
２
／ｇ）が０．１＜Ａ＜１００の範囲で、かつＸ線回折における結晶厚みＬｃ（Å）と真密度ρ（ｇ／ｃｍ
３
）の値が条件１．８０＜ρ＜２．１８、１５＜Ｌｃかつ１２０ρ－２２７＜Ｌｃ＜１２０ρ－１８９を満たす範囲にある炭素質材料を用いる二次電池が記載されている。
【０００５】
この特許文献１には、更に、Ｌｉ
＋
イオン等を取り込ませる場合、炭素質材料はある程度の不規則構造を有している方が優れた特性を有することが記載されており、また、炭素材料の表面積が小さいと、電極表面での円滑な電気化学的反応が進行しにくく好ましくなく、比表面積が大きすぎると、サイクル寿命特性、自己放電特性、更には電流効率特性等の面で特性の低下がみられ、好ましくないことなどが記載されている。
【０００６】
また、特許文献２には、導電助剤である、粒子の厚みが０．５ｎｍ～３０ｎｍ、比表面積が５０ｍ
２
／ｇ以上である薄片状黒鉛、該薄片状黒鉛以外の炭素材料、分散剤、バインダーなどを含むことが開示されている。
【０００７】
また、特許文献３には、正極、負極、セパレーター、及びリチウムイオンを含む非水系電解液を含む非水系リチウム型蓄電素子が開示され、非水系リチウム蓄電素子の負極にアルカリ金属イオンをプレドープすること、そのプレドープ方法としては、アルカリ金属化合物を含む正極前駆体、負極、セパレーター、外装体、及び非水系電解液を用いて蓄電素子を組み立てた後に、正極前駆体と負極との間に電圧を印加する方法によることが記載されている。特許文献３では、正極を作成する際のスラリー組成物の物性の改良について、触れられていない。
【０００８】
さらに、特許文献４には、リチウムイオン二次電池を構成する正極活物質層を形成するために使用される正極活物質ペーストの製造方法において、超音波型分散機を用いて、微粒子状炭素材料のアセチレンブラック、ケッチェンブラック、繊維状炭素材料のカーボンナノファイバー、気相成長炭素ファイバー等の導電助剤、結着材、有機溶媒の混合物を分散処理して導電助剤分散ペーストを得る工程、正極活物質と前工程で得られた導電助剤分散ペーストを混合する工程からなることを特徴とする正極活物質ペーストの製造方法が開示されている。特許文献４では、ペーストの物性の改良について、触れられていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特公平４－２４８３１号公報（特許請求の範囲、実施例等）
特開２０１４－１８２８７３号公報（特許請求の範囲、実施例等）
国際公開２０２１／６６１７４号（特許請求の範囲、実施例等）
特開２０１６－１０３３９１号公報（特許請求の範囲、実施例等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
非水系スラリーにおいて、カーボンナノファイバーは、分散性が低く、粘度の高いスラリーを生成する一般的な傾向がある。粘度の高いスラリーは、塗工性に劣るため、溶媒を増やす必要があり、結果的に塗工後の乾燥に必要な時間が長くなる。そのため、分散剤を配合することが行われるが、その改善効果は限定的である。
（【００１１】以降は省略されています）

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