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公開番号2024159893
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-08
出願番号2024139880,2024524681
出願日2024-08-21,2023-09-26
発明の名称カーボンナノチューブ分散液、及びそれを用いた樹脂組成物、導電膜、合材スラリー、電極、非水電解質二次電池
出願人artience株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類C01B 32/174 20170101AFI20241031BHJP(無機化学)
要約【課題】電池として用いた時に優れたサイクル特性を有するカーボンナノチューブ分散液、及び、該分散液を用いた樹脂組成物、導電膜、合材スラリー、電極、非水電解質二次電池を提供する。
【解決手段】平均直径が3nm～30nmであるカーボンナノチューブを用いたバンドル状カーボンナノチューブと溶媒と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分散液中に含まれる外径10nm以上のカーボンナノチューブの個数を基準とした場合に、外径が50nm～5μmであり繊維長が1μm～100μmである形状を有するバンドル状カーボンナノチューブ(X)の個数の割合が0.2%以上であるカーボンナノチューブ分散液。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
平均直径が３ｎｍ～３０ｎｍであるカーボンナノチューブを用いたバンドル状カーボンナノチューブと溶媒と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分散液中に含まれる外径１０ｎｍ以上のカーボンナノチューブの個数を基準とした場合に、外径が５０ｎｍ～５μｍであり繊維長が１μｍ～１００μｍである形状を有するバンドル状カーボンナノチューブ（Ｘ）の個数の割合が０．２％以上であ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】
前記外径が５０ｎｍ～５μｍであり繊維長が１μｍ～１００μｍである形状を有するバンドル状カーボンナノチューブ（Ｘ）の平均アスペクト比が５～１００である、請求項１に記載のカーボンナノチューブ分散液。
【請求項３】
前記外径が５０ｎｍ～５μｍであり繊維長が１μｍ～１００μｍである形状を有するバンドル状カーボンナノチューブ（Ｘ）の個数の割合が０．２％～２０％である、請求項１に記載のカーボンナノチューブ分散液。
【請求項４】
前記カーボンナノチューブ分散液中に含まれる外径１０ｎｍ以上、且つ、繊維長が０．２μｍ以上のカーボンナノチューブの個数を基準とした場合に、外径が１０ｎｍ以上、５０ｎｍ未満であり繊維長が１μｍ～５μｍである形状を有するバンドル状カーボンナノチューブ（Ｙ）の個数の割合が１０％～６０％である請求項１に記載のカーボンナノチューブ分散液。
【請求項５】
前記外径が１０ｎｍ以上、５０ｎｍ未満であり繊維長が１μｍ～５μｍである形状を有するバンドル状カーボンナノチューブ（Ｙ）の個数の割合が２０％～３５％である請求項４に記載のカーボンナノチューブ分散液。
【請求項６】
前記カーボンナノチューブ分散液中に含まれる外径１０ｎｍ以上、且つ、繊維長が０．２μｍ以上のカーボンナノチューブの個数を基準とした場合に、外径が１０ｎｍ以上、５０ｎｍ未満であり繊維長が０．２μｍ以上、１μｍ未満である形状を有するバンドル状カーボンナノチューブ（Ｚ）の個数の割合が５０％～８０％である請求項１～５のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブ分散液。
【請求項７】
前記バンドル状カーボンナノチューブ（Ｚ）の個数の割合に対する、前記バンドル状カーボンナノチューブ（Ｙ）の個数の割合の比（（Ｙ）の個数の割合／（Ｚ）の個数の割合）が、０．３～０．６である請求項６に記載のカーボンナノチューブ分散液。
【請求項８】
さらに分散剤を含む請求項１～５のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブ分散液。
【請求項９】
請求項１～５のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブ分散液の塗工膜である導電膜。
【請求項１０】
請求項１～５のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブ分散液とバインダーとを含むカーボンナノチューブ樹脂組成物。
（【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】
本開示は、バンドル形状を有するカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブ分散液に関する。さらに詳しくは、前記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、前記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、それらを膜状に形成してなる導電膜及び電極膜、電極膜と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 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、エレクトロニクスの発達は目覚ましいものがあり、各種電子機器や電池で使用される導電性材料について、製品の小型・軽量化、低コスト化、様々な使用環境下での高寿命化が求められるようになってきている。そして今日までに、様々なグラファイトやカーボンナノチューブ等の体積抵抗率が低い導電性炭素材料が検討されてきた。
【０００３】
一方、導電性材料が各種電子機器や電池で使用される場合、導電性材料を溶媒中に分散した分散液を使用することが多いが、分散により導電性が低下する等の特性低下を招くという大きな課題がある。そのため、所望の特性が得られる分散液を作製することが非常に重要である。
【０００４】
リチウムイオン二次電池を例に挙げると、リチウムイオン二次電池に用いられる負極材料としては、リチウムに近い卑な電位で単位質量あたりの充放電容量の大きい黒鉛に代表される炭素材料が用いられている。しかしながら、これらの電極材料は質量当たりの充放電容量が理論値に近いところまで使われており、電池としての質量当たりのエネルギー密度は限界に近づいている。従って、電極としての利用率を上げるため、放電容量には寄与しない導電助剤やバインダーを減らす試みが行われている。
【０００５】
導電助剤としては、カーボンブラック、ケッチェンブラック、グラフェン、微細炭素材料等が使用されており、特に微細炭素繊維の一種であるカーボンナノチューブが多く使用されている。例えば、特許文献１～３には、負極活物質である黒鉛やシリコンにカーボンナノチューブを添加することにより、電極抵抗値の低減、電池の内部抵抗の改善、電極の強度向上、電極の膨張収縮性向上を達成し、それにより、リチウムイオン二次電池のサイクル寿命を向上させることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開平４－１５５７７６号公報
特開平４－２３７９７１号公報
特開２００４－１７８９２２号公報
特表２０１８－５３４７３１号公報
特表２０１８－５３４７４７号公報
【０００７】
しかし、特許文献４～５に示すようなバンドル形状を有するカーボンナノチューブを安定的に得ることは難しく、また、特に負極活物質としてシリコンを用いた電池において優れたサイクル特性を得ることは困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本開示の目的は、電池として用いた時に優れたサイクル特性を有するカーボンナノチューブ分散液、及び、該分散液を用いた樹脂組成物、導電膜、合材スラリー、電極、非水電解質二次電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様に係るカーボンナノチューブ分散液は、平均直径が３ｎｍ～３０ｎｍであるカーボンナノチューブを用いたバンドル状カーボンナノチューブと溶媒と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分散液中に含まれる外径１０ｎｍ以上のカーボンナノチューブの個数を基準とした場合に、外径が５０ｎｍ～５μｍであり繊維長が１μｍ～１００μｍである形状を有するバンドル状カーボンナノチューブの個数の割合が０．２％以上であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の一態様に係るカーボンナノチューブ分散液は、前記外径が５０ｎｍ～５μｍであり繊維長が１μｍ～１００μｍである形状を有するバンドル状カーボンナノチューブの平均アスペクト比が５～１００であることを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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