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公開番号2024176001
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-19
出願番号2023094176
出願日2023-06-07
発明の名称グラフェン分散体
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C09D 17/00 20060101AFI20241212BHJP(染料;ペイント;つや出し剤;天然樹脂;接着剤;他に分類されない組成物;他に分類されない材料の応用)
要約【課題】リチウムイオン電池などの電池電極などの製造に好適となるグラフェン分散体を提供する。
【解決手段】本発明の電池電極用グラフェン分散体は、少なくとも、15m²/g以上70m²/g未満のBET比表面積を有し、ラマン分光法による2DバンドとGバンドのピーク高さ比(2D/G)が0.3以上0.9未満であり、Fe、Co、Niの合計の含有量が5000ppm未満であるグラフェン材料と分散剤と溶媒とを含むことを特徴とする。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
少なくとも、１５ｍ
２
／ｇ以上７０ｍ
２
／ｇ未満のＢＥＴ比表面積を有し、ラマン分光法による２ＤバンドとＧバンドのピーク高さ比（２Ｄ／Ｇ）が０．３以上０．９未満であり、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉの合計の含有量が５０００ｐｐｍ未満であるグラフェン材料と、分散剤と、溶媒とを含むことを特徴とするグラフェン分散体。
続きを表示（約 540 文字）【請求項２】
前記分散剤が、ポリビニルピロリドン、ポリビニルブチラール、カルボキシメチルセルロース及びその塩、セルロースナノファイバーから選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１に記載のグラフェン分散体。
【請求項３】
水分含有量が５０００ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のグラフェン分散体。
【請求項４】
グラフェン材料の濃度が５０ｐｐｍになるように溶媒で希釈したとき、当該分散液の５５０ｎｍにおける吸光度が１．３０以上であり、且つ、３８０ｎｍ吸光度／７８０ｎｍ吸光度の比が１．２０以上であることを特徴とする請求項１に記載のグラフェン分散体。
【請求項５】
グラフェン材料の濃度が１質量％以上２０質量％未満であることを特徴とする請求項１に記載のグラフェン分散体。
【請求項６】
グラフェン材料１００質量部に対しての分散剤の量が、３質量部以上５０質量部未満であることを特徴とする請求項１に記載のグラフェン分散体。
【請求項７】
少なくとも、請求項１～６に記載のグラフェン分散体、及び、正極用活物質もしくは負極用活物質を用いて調製される、電極用スラリー。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオン電池などの電池電極などの製造に好適となるグラフェン分散体に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
電気自動車の普及、携帯電話やノート型パーソナルコンピュータなどの携帯機器の小型軽量化及び高性能化に伴い、高いエネルギー密度を有する二次電池、さらに、その二次電池の高出力化、長寿命化が求められている。このような背景の下で高エネルギー密度、高電圧という特長から非水系電解液を用いるリチウムイオン電池を含む非水系二次電池が多くの機器に使われるようになってきており、開発が盛んに行われている。
【０００３】
従来、リチウムイオン電池を含む非水系二次電池を構成する電極において、電極部材の抵抗値を低減させる目的で、アセチレンブラックやカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）などの導電材の活用が研究されている。しかしながら、アセチレンブラックは活物質に対して一定の量（例えば、活物質に対して４質量％など）を必要とするため、エネルギー密度を高め難く、高出力化についても不十分であることが周知である。また、ＣＮＴは活物質に対して必要とする量（例えば、活物質に対して０．１～１質量％など）は少ないものの、ＣＮＴを合成する際に用いる触媒由来の鉄やコバルトが不純物として混ざり、長寿命化の観点では課題が多いのが現状である。
【０００４】
近年、次世代の導電材としてグラフェンが注目されており、数多くの技術が開示されている。
例えば、特許文献１には、「溶媒と、３：１を超える平均アスペクト比及び少なくとも１：１のラマン２Ｄ：Ｇピーク比を有するグラフェン炭素ナノ粒子と、ビニル複素環アミドの残基を含む付加重合体を含む重合体分散剤樹脂とを含む分散液。」が記載されている。
【０００５】
特許文献２、３には、黒鉛をポリエチレングリコールとカルボキシメチルセルロースナトリウム塩の存在下で、水中で分散した後、ポリエチレングリコールを高温で除去することで黒鉛を剥離させた状態にすることで、導電材としての機能を向上させた炭素材料が開示されている。
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１のグラフェン分散液は、高Ｃレートにおける容量維持率が不十分で高出力化や長寿命化（サイクル特性）の面で未だ満足いくものではなく、上記特許文献２、３の炭素材料は、電極用スラリー等へ適用した際の分散が未だ不十分であり、同様に高Ｃレートにおける容量維持率が不十分で高出力化や長寿命化（サイクル特性）の面で未だ満足いくものではなく、課題があるのが現状であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特表２０２２－５２１５８７号公報（特許請求の範囲、実施例等）
特許第６６４１５３８号（特許請求の範囲、実施例等）
特許第７１６４５１７号（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】
【０００８】
本発明は、上記従来の課題等について解消しようとするものであり、高効率のリチウムイオン電池などの電池電極などの製造に好適となる電池電極用などとして有用なグラフェン分散体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】
【０００９】
本発明者らは、上記従来の課題について鋭意検討した結果、少なくとも、１５ｍ
２
／ｇ以上７０ｍ
２
／ｇ未満のＢＥＴ比表面積を有し、ラマン分光法による２ＤバンドとＧバンドのピーク高さ比（２Ｄ／Ｇ）が０．３以上０．９未満であり、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉの合計の含有量が５０００ｐｐｍ未満であるグラフェン材料を分散剤と共に分散することにより、上記目的の電池電極用などとして有用なグラフェン分散体を得られることを見出し、本発明を完成するに至ったのである。
【００１０】
すなわち、本発明のグラフェン分散体は、少なくとも、１５ｍ
２
／ｇ以上７０ｍ
２
／ｇ未満のＢＥＴ比表面積を有し、ラマン分光法による２ＤバンドとＧバンドのピーク高さ比（２Ｄ／Ｇ）が０．３以上０．９未満であり、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉの合計の含有量が５０００ｐｐｍ未満であるグラフェン材料と分散剤と溶媒を含むことを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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