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公開番号2024168872
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-05
出願番号2023085894
出願日2023-05-25
発明の名称非水電解質二次電池用電極組成物の製造方法、非水電解質二次電池用電極の製造方法および非水電解質二次電池の製造方法
出願人日本製紙株式会社
代理人個人
主分類H01M 4/139 20100101AFI20241128BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】電池特性のばらつきが少ない電池を製造することができる非水電解質二次電池用電極組成物の製造方法を提供する。
【解決手段】無水グルコース単位当たりのカルボキシメチル置換度が0.45以上であるカルボキシメチルセルロースおよび/又はその塩と、電極活物質とを混合する第1混合工程と、前記第1混合工程により得られた混合物に炭素数6以下の飽和カルボン酸リチウム塩又はホウ酸塩を混合する第2混合工程とを含む非水電解質二次電池用電極組成物の製造方法。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
無水グルコース単位当たりのカルボキシメチル置換度が０．４５以上であるカルボキシメチルセルロースおよび／又はその塩と、電極活物質とを混合する第１混合工程と、
前記第１混合工程により得られた混合物に炭素数６以下の飽和カルボン酸リチウム塩又はホウ酸塩を混合する第２混合工程と
を含む非水電解質二次電池用電極組成物の製造方法。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
炭素数６以下の飽和カルボン酸リチウム塩は、少なくともクエン酸リチウム塩を含むことを特徴とする請求項１記載の非水電解質二次電池用電極組成物の製造方法。
【請求項３】
下記条件（Ｉ）を満たすことを特徴とする、請求項１または２に記載の非水電解質二次電池用電極組成物の製造方法。
条件（Ｉ）：前記カルボキシメチルセルロースおよび／又はその塩のカルボキシメチル置換度が０．４５以上１．０以下である際に、
前記カルボキシメチルセルロースおよび／又はその塩１００重量部に対し、前記炭素数６以下の飽和カルボン酸リチウム塩が１～１００重量部の範囲で含まれること。
【請求項４】
下記条件（ＩＩ）を満たすことを特徴とする、請求項１または２に記載の非水電解質二次電池用電極組成物の製造方法。
条件（ＩＩ）：前記カルボキシメチルセルロースおよび／又はその塩のカルボキシメチル置換度が１．０超である際に、
前記前記カルボキシメチルセルロースおよび／又はその塩の１００重量部に対し、前記炭素数６以下の飽和カルボン酸リチウム塩が１～２００重量部の範囲で含まれること。
【請求項５】
前記ホウ酸塩が、ホウ酸ナトリウムまたはホウ酸リチウムから選ばれる少なくとも１つを含む請求項１記載の非水電解質二次電池用電極組成物の製造方法。
【請求項６】
前記ホウ酸塩は、前記カルボキシメチルセルロースおよび／又はその塩の固形分量１００重量部に対して０．１～２０重量部の範囲で含まれる請求項１または５記載の非水電解質二次電池用電極組成物の製造方法。
【請求項７】
前記カルボキシメチルセルロースおよび／又はその塩の、パウダーテスターを用いて測定した分散度が２０～６０％である請求項１または２記載の非水電解質二次電池用電極組成物の製造方法。
【請求項８】
前記カルボキシメチル化セルロース又はその塩が、乾燥質量Ｂの該カルボキシメチルセルロースまたはその塩の０．３質量％水溶液２リットルを調製して－２００ｍｍＨｇの減圧条件にて２５０メッシュのフィルターですべて濾過し、濾過後の前記フィルター上の残渣の乾燥質量Ａを測定した際に、前記乾燥質量Ｂに対する乾燥質量Ａの比率が５０ｐｐｍ未満である、請求項１または２に記載の非水電解質二次電池用電極組成物の製造方法。
【請求項９】
前記カルボキシメチルセルロースおよび／又はその塩が機械的な粉砕処理物である、請求項１または２に記載の非水電解質二次電池用電極組成物の製造方法。
【請求項１０】
前記電極活物質はケイ素系化合物を含む請求項１または２に記載の非水電解質二次電池用電極組成物の製造方法。
（【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、非水電解質二次電池用電極組成物の製造方法、非水電解質二次電池用電極の製造方法および非水電解質二次電池の製造方法に関するものである。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器、特にスマートフォン等の携帯電話、タブレット、ノート型パソコンなどの携帯機器が、小型化、軽量化、薄型化、高性能化し、携帯機器の普及が進んでいる。このような携帯機器の利用範囲の多様化に伴い、これらを駆動させる電池が非常に重要な部品となっている。電池のうち、高いエネルギー密度を有し高容量である、リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池が広く利用されている。
【０００３】
通常、非水電解質二次電池は以下のようにして作製される。すなわち、リチウムイオンを吸蔵・放出することが可能な炭素材料などからなる負極活物質を含有する負極と、リチウム含有遷移金属複合酸化物（例えばＬｉＣｏＯ
２
、ＬｉＮｉＯ
２
、ＬｉＭｎ
２
Ｏ
４
など）からなる正極活物質を含有する正極が、集電基材（集電体）としての金属箔の表面にそれぞれシート状に形成され、シート状正極およびシート状負極を得る。そしてシート状正極及びシート状負極が、同じくシート状に形成されたセパレータを介して、巻回あるいは積層され、ケース内に収納される。シート状正極およびシート状負極は、集電基材（集電体）となる金属箔と、その表面に形成される、活物質を含む合剤層を備える構造であり、負極活物質スラリー（あるいはペースト）または正極活物質スラリー（あるいはペースト）が集電材上に塗布、乾燥され形成される。
【０００４】
負極活物質スラリー（ペースト）は、リチウムイオンを吸蔵・放出することが可能な炭素材料などからなる負極活物質のほかに結合剤（バインダー）を含む。結合剤として、スチレン／ブタジエンラテックス（ＳＢＲ）を主成分とする負極用の結合剤が特許文献１に開示されている。
【０００５】
特許文献１によると、水溶性増粘剤としてのカルボキシメチルセルロースを水に溶解させて水溶液を調製し、これにＳＢＲと負極活物質を混合してスラリーが製造される。当該スラリーは塗工液として基材上に塗布、乾燥されることによって、シート状負極が形成される。
【０００６】
一方、非水電解質二次電池の正極の製造では、溶剤には従来Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）等の有機系溶剤が用いられてきた。しかし、取り扱いに要するコストの低減や排出時の環境負荷への影響から、近年、溶剤として水が使用されてきている。
【０００７】
正極活物質スラリー（ペースト）は、正極活物質としてのリチウム含有遷移金属複合酸化物（例えばＬｉＣｏＯ
２
、ＬｉＮｉＯ
２
、ＬｉＭｎ
２
Ｏ
４
など）、導電材としてのカーボン等のほかに、結合剤を含む。結合剤としては、カルボキシメチルセルロースなどの、１％水溶液における粘度が４０００ｍＰａ・ｓ以上のセルロースが特許文献２に記載されている。特許文献２には、カルボキシメチルセルロースを、導電材やポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などとともに純水に投入し、活物質ペーストを調製することが記載されている。
【０００８】
しかし、特許文献１及び特許文献２ともに、結合剤として用いられるカルボキシメチルセルロースの未溶解物がスラリー中に残存し、スラリーを塗布した集電基材上に筋状の欠陥（ストリーク）を生じたり、スラリーを集電基材上に塗布した際のフィルム強度が弱く、耐久性に劣る懸念があり、その結果、良好な電池特性を得ることができない傾向にあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特開平５－７４４６１号公報
特開２００３－１５７８４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明者らが電池特性の向上を図るために検討を行ったところ、特定の物質を添加することにより電池特性が向上したが、電池特性（特に容量維持率）のばらつきが大きかった。
（【００１１】以降は省略されています）

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