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公開番号2025007095
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-17
出願番号2023108269
出願日2023-06-30
発明の名称二次電池電極用複合物
出願人artience株式会社
代理人
主分類H01M 4/36 20060101AFI20250109BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】
活物質と繊維状炭素を用いた複合化の際、活物質上で繊維状炭素が均一に分散させ、活物質と繊維状炭素の吸着性を向上させることで、電極中でも高い導電性を獲得できる二次電池電極用複合物を提供すること
【解決手段】
繊維状炭素と活物質とを含む二次電池電極用複合物であって、X線光電子分光法により測定される窒素の元素量が、0.05mol%以上10mol%以下で検出されることを特徴とする二次電池電極用複合物。二次電池電極用複合物に含まれる繊維状炭素の酸素存在下における熱重量-示差熱同時分析法で得られた発熱ピークの温度が520℃以下である前記二次電池電極用複合物。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
繊維状炭素と活物質とを含む二次電池電極用複合物であって、Ｘ線光電子分光法により測定される窒素の元素量が、０．０５ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下で検出されることを特徴とする二次電池電極用複合物。
続きを表示（約 810 文字）【請求項２】
二次電池電極用複合物に含まれる繊維状炭素の酸素存在下における熱重量－示差熱同時分析法で得られた発熱ピークの温度が５２０℃以下である請求項１記載の二次電池電極用複合物。
【請求項３】
更に分散剤を含み、分散剤が、脂肪族炭化水素構造単位、ニトリル基含有構造単位を含む共重合体を含有し、前記脂肪族炭化水素構造単位が、アルキレン構造単位を含み、前記脂肪族炭化水素構造単位の含有量が、前記共重合体の質量を基準として４０質量％以上８５質量％未満であり、前記ニトリル基含有構造単位の含有量が、前記共重合体の質量を基準として１５質量％以上５０質量％以下である、請求項1又は2記載の二次電池電極用複合物。
【請求項４】
前記共重合体が、前記共重合体の質量を基準として１０質量％以下のアルキル基置換又は非置換のカルバモイル基含有構造単位を更に含む、請求項３に記載の二次電池電極用複合物。
【請求項５】
Ｘ線光電子分光法により測定される窒素の元素量が０．３ｍｏｌ％以上３ｍｏｌ％以下であることを特徴とする、請求項１又は２記載の二次電池電極用複合物。
【請求項６】
更にバインダー樹脂を含む、請求項１又は２記載の二次電池電極用複合物。
【請求項７】
請求項１又は２記載の二次電池電極用複合物を含む二次電池用電極。
【請求項８】
請求項７に記載の二次電池用電極を含む二次電池。
【請求項９】
請求項８に記載の二次電池を備えた車両またはデバイス。
【請求項１０】
請求項１記載の二次電池電極用複合物の製造方法であって、繊維状炭素を溶媒に分散させた繊維状炭素分散体と電極活物質とを混合装置を用いて複合する工程、および、溶媒を除去し乾燥する工程、を含むことを特徴とする二次電池電極用複合物の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池電極用複合物およびそれを用いた電極、二次電池、デバイスに関するものである。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
電気自動車の普及や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、その二次電池の高容量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、高電圧という特徴から非水系電解液を用いる非水電解質二次電池、特に、リチウムイオン二次電池が多くの機器に使われるようになっている。
【０００３】
二次電池の電極は、正極活物質又は負極活物質、導電材、バインダー樹脂等を含む合材スラリーを集電体に塗工して作製される。分散媒に導電材を分散させた導電材分散液を用意しておき、導電材分散液に活物質及びバインダー樹脂を添加して合材スラリーを作製することで、電極膜において導電材が均一に分散して含まれ、電極膜の導電性を改善することができる。二次電池の高容量化に向けては、電極中の活物質比率の増加が望まれるため、導電剤として少量でも効率的に導電ネットワークを形成することができ、電極抵抗を低減できるカーボンナノチューブが有望とされている。
一方で、より少量添加で低抵抗化を図るためには平均外径が小さく繊維長が大きいカーボンナノチューブを用いるのが効果的であるが、これらカーボンナノチューブは凝集力が強く、電極中に均一に分布させることが難しくなる。
電極中の導電ネットワークを効率的に形成し、活物質への導電パスを担保するためには、予め活物質表面にカーボンナノチューブなどの導電材を吸着させた複合物を利用する方法が提案されている。
【０００４】
特許文献１や２では、正極活物質とアセチレンブラックとアクリレート系重合体とを噴霧乾燥で複合化させ、低抵抗化で高容量化な電気化学素子電極用複合粒子を製造する例が開示されている。
特許文献３では、電極材料と単層カーボンナノチューブをミルサーと超音波ホモジナイザーを用いて分散することで複合化させ、低抵抗で且つ膜強度に優れた薄膜状の電極構造体を製造する例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許６９５４４２４
特許６７６００６５
特許７１９８３３１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１や特許文献２に開示の方法では、導電助剤としてアセチレンブラックの分散液を使用しているため、導電助剤として繊維状炭素を使用した場合に比べ、少量添加での効率的な導電ネットワークの形成は難しい。
特許文献３に開示の方法では、繊維状で絡み合ったカーボンナノチューブを複合化の過程で解すことが困難であり、分散樹脂を含まないため、カーボンナノチューブの活物質表面への均一な吸着には至らず不均一な複合物となり易く、電極中での均一な導電ネットワーク形成は難しい。
【０００７】
本発明は前記問題点を解決するために、活物質と繊維状炭素を用いた複合化の際、活物質上で繊維状炭素が均一に分散させ、活物質と繊維状炭素の吸着性を向上させることで、電極中でも高い導電性を獲得できる二次電池電極用複合物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】
本発明は、繊維状炭素および分散剤と活物質を含む二次電池電極用複合物であって、Ｘ線光電子分光法により測定される窒素の元素量が０．０５ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下であることを特徴とする二次電池電極用複合物に関する。
【０００９】
本発明は、二次電池電極用複合物に含まれる繊維状炭素の酸素存在下における熱重量－示差熱同時分析法で得られた発熱ピークのピーク温度が５２０℃以下である前記二次電池電極用複合物に関する。
【００１０】
本発明は、脂肪族炭化水素構造単位、ニトリル基含有構造単位を含む共重合体を含有し、前記脂肪族炭化水素構造単位が、アルキレン構造単位を含み、前記脂肪族炭化水素構造単位の含有量が、前記共重合体の質量を基準として４０質量％以上８５質量％未満であり、前記ニトリル基含有構造単位の含有量が、前記共重合体の質量を基準として１５質量％以上５０質量％以下である分散剤を含む、前記二次電池電極用複合物に関する。
（【００１１】以降は省略されています）

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