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公開番号2025012119
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-24
出願番号2023114709
出願日2023-07-12
発明の名称蓄電デバイスの電極用カーボンナノチューブ含有粉末、電極合剤ペースト、蓄電デバイス用電極及び蓄電デバイス
出願人山陽色素株式会社
代理人弁理士法人柳野国際特許事務所
主分類H01M 4/62 20060101AFI20250117BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】蓄電デバイスの電極合剤中において優れた分散性を発揮できる蓄電デバイスの電極用カーボンナノチューブ(CNT)含有粉末及びその製造方法を提供すること、並びに、前記電極用CNT含有粉末を用いることで、体積抵抗率の低い蓄電デバイス用電極を得ることができる蓄電デバイスの電極用複合体及び蓄電デバイス用電極合剤ペースト、並びに、前記電極合剤ペーストを用いた蓄電デバイス用電極及び蓄電デバイスを提供すること。
【解決手段】カーボンナノチューブ(CNT)と分散剤としてエチルセルロースとを含有することを特徴とする、蓄電デバイスの電極用CNT含有粉末。前記CNTの表面には前記分散剤が付着されていてもよい。前記蓄電デバイスの電極用CNT含有粉末は、CNT、分散剤及び溶媒を混練してペースト状の混練物を作製し、次いで前記混練物を乾燥してCNT含有粉末を得ることで製造することができる。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）と
分散剤としてエチルセルロースと
を含有することを特徴とする、蓄電デバイスの電極用ＣＮＴ含有粉末。
続きを表示（約 700 文字）【請求項２】
前記ＣＮＴの表面に前記分散剤が付着されている、請求項１に記載の蓄電デバイスの電極用ＣＮＴ含有粉末。
【請求項３】
前記ＣＮＴと前記分散剤との含有量の重量比率（ＣＮＴ：分散剤）が３３：６７～９９：１である、請求項１に記載の蓄電デバイスの電極用ＣＮＴ含有粉末。
【請求項４】
請求項１～３のいずれかに記載の電極用ＣＮＴ含有粉末及び無機化合物を含有する電極用複合体であって、無機化合物が電極活物質及び／又は固体電解質であることを特徴とする蓄電デバイスの電極用複合体。
【請求項５】
請求項１～３のいずれかに記載の蓄電デバイスの電極用ＣＮＴ含有粉末、電極活物質、バインダー及び溶媒を含有する、蓄電デバイス用電極合剤ペースト。
【請求項６】
請求項５に記載の蓄電デバイス用電極合剤ペーストを用いて形成された電極合剤層を含む、蓄電デバイス用電極。
【請求項７】
請求項５に記載の蓄電デバイス用電極合剤ペーストを用いて形成された電極合剤層を含む、蓄電デバイス。
【請求項８】
請求項１～３のいずれかに記載の蓄電デバイスの電極用ＣＮＴ含有粉末を製造する方法であって、
ＣＮＴ、分散剤及び溶媒を混練してペースト状の混練物を作製し、次いで前記混練物を乾燥してＣＮＴ含有粉末を得ることを特徴とする方法。
【請求項９】
前記溶媒がアルコール系溶媒、アミン系溶媒、エーテル系溶媒、グリコールエステル系溶媒及びケトン系溶媒からなる群より選ばれる１種以上である、請求項８に記載の方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電デバイスの電極用カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）含有粉末、その製造方法、当該電極用ＣＮＴ含有粉末を含む電極合剤ペースト、当該電極合剤ペーストを用いて製造された電極合剤層を含む、蓄電デバイス用電極及び蓄電デバイスに関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、導電性、熱伝導性及び機械的特性等の諸特性に優れる物質として、カーボンナノチューブ（以下、「ＣＮＴ」と称することがある。）等が知られている。そして、近年では、リチウムイオン二次電池の正極は、電極活物質、バインダー、導電助剤の３つが主材料として使用されており、このうち、正極合剤の９０％以上を占める活物質は導電性に乏しいことから、この問題を解消する導電助剤として、カーボンブラック（アセチレンブラック）が用いられてきたが、近年ではカーボンブラックよりも導電性に優れるＣＮＴが着目されている。
【０００３】
導電助剤としてＣＮＴが効果的に作用するには、電極活物質中においてＣＮＴが十分に分散されている必要があるが、ＣＮＴは凝集し易く、分散させ難い性質を有していることから、その分散性を向上させるために、予めＣＮＴと分散剤とを含有したＣＮＴ分散液を作製し、これを電極活物質等と混合する試みがされている。例えば、特許文献１には、カーボンナノチューブ含有組成物、一般式（１）で表される構成単位を有するセルロース誘導体、及び有機溶媒を含むカーボンナノチューブ分散液であって、前記有機溶媒は非プロトン性極性溶媒又はテルペン類から選ばれる１種類以上を含むものであり、前記カーボンナノチューブ分散液に含まれるカーボンナノチューブ含有組成物の濃度が１質量％以下であり、当該分散液を１万Ｇにて１０分間遠心処理をした後、９０ｖｏｌ％を上清として回収したとき、上清部分のカーボンナノチューブ分散液の濃度が、遠心処理前のカーボンナノチューブ分散液の濃度の８０％以上であるカーボンナノチューブ分散液が開示されている。
また、特許文献２には、水系分散媒体中に炭素繊維及び少なくとも常温下（２０±１０℃）にて固体である分散剤を添加し、分散媒体中で炭素繊維を孤立分散化させた分散系から分散媒体を除去して得られる、炭素繊維が独立分散性を維持した状態で集合固化していることを特徴とする、
再分散用微細炭素繊維集合塊であって、微細炭素繊維の含有量が０．０１～９９．５質量％、分散剤の含有量が０．１～９９．５質量％、水分含有量が１０質量％未満であり、前記分散剤が、（１）水溶液中で直径が５～２０００ｎｍの球状、棒状又は板状ミセルを形成しうる界面活性剤、（２）重量平均分子量が１万～５千万である水溶性高分子、及び（３）サイクロデキストリンとフラーレンとの組合わせ、から選択されてなるいずれか１つのものであることを特徴とする再分散用炭素繊維集合塊が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２０１７／１８８１７５号
特開２００８－２７４５０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、本発明者らが、特許文献１に記載のカーボンナノチューブ分散液から蓄電デバイス用電極合剤ペーストを作製して電極活物質の表面の状態を電子顕微鏡で観察したところ、ＣＮＴが凝集して、分散が不十分な部分があり、また、蓄電デバイス用電極を作製してその導電性を調べたところ、体積抵抗率は十分に低いとはいえず、改善の余地があった。
また、特許文献２に記載の再分散用微細炭素繊維集合塊を作製し、これから蓄電デバイス用電極合剤ペーストを作製して得られる蓄電デバイス用電極の導電性を調べたところ、こちらについても体積抵抗率は十分に低いとはいえず、改善の余地があった。
【０００６】
したがって、本発明の課題は、蓄電デバイスの電極合剤中において優れた分散性を発揮できる蓄電デバイスの電極用カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）含有粉末及びその製造方法を提供することにある。
また、本発明の他の課題は、前記電極用ＣＮＴ含有粉末を用いることで、体積抵抗率の低い蓄電デバイス用電極を得ることができる蓄電デバイスの電極用複合体及び蓄電デバイス用電極合剤ペースト、並びに、前記電極合剤ペーストを用いた蓄電デバイス用電極及び蓄電デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）と
分散剤としてエチルセルロースと
を含有することを特徴とする、蓄電デバイスの電極用ＣＮＴ含有粉末に関する。
【０００８】
本発明の実施形態では、前記ＣＮＴの表面に前記分散剤が付着されていてもよい。
【０００９】
本発明の実施形態では、前記ＣＮＴと前記分散剤との含有量の重量比率（ＣＮＴ：分散剤）が３３：６７～９９：１であってもよい。
【００１０】
本発明の他の実施形態では、前記電極用ＣＮＴ含有粉末及び無機化合物を含有する電極用複合体であって、無機化合物が電極活物質及び／又は固体電解質であることを特徴とする蓄電デバイスの電極用複合体に関する。
（【００１１】以降は省略されています）

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