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公開番号2025022258
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-14
出願番号2023126702
出願日2023-08-03
発明の名称カルボキシメチルセルロースリチウム塩およびカルボキシメチルセルロースリチウム塩の製造方法、非水電解質二次電池用電極組成物、非水電解質二次電池用電極および非水電解質二次電池
出願人日本製紙株式会社
代理人個人
主分類C08B 11/12 20060101AFI20250206BHJP(有機高分子化合物;その製造または化学的加工;それに基づく組成物)
要約【課題】高いリチウム転化率を有するカルボキシメチルセルロースリチウム塩を提供する。
【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0.5～2.0であるカルボキシメチルセルロースリチウム塩であって、前記カルボキシメチルセルロースリチウム塩1g中に含まれるナトリウムイオン量が3,000ppm以下である。
【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０．５～２．０であるカルボキシメチルセルロースリチウム塩であって、前記カルボキシメチルセルロースリチウム塩１ｇ中に含まれるナトリウムイオン量が３，０００ｐｐｍ以下である、カルボキシメチルセルロースリチウム塩。
続きを表示（約 680 文字）【請求項２】
２５℃においてＢ型粘度計（３０ｒｐｍ）で測定された１質量％水溶液の粘度が１０～２０，０００ｍＰａ・ｓである、請求項１に記載のカルボキシメチルセルロースリチウム塩。
【請求項３】
工程（ａ）：カルボキシメチルセルロース又はそのナトリウム塩の酸性化反応において、強酸を添加する工程
を含むカルボキシメチルセルロースリチウム塩の製造方法であって、
前記カルボキシメチルセルロースリチウム塩は、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０．５～２．０であり、前記カルボキシメチルセルロースリチウム塩１ｇ中に含まれるナトリウムイオン量が３，０００ｐｐｍ以下である、カルボキシメチルセルロースリチウム塩の製造方法。
【請求項４】
強酸が硝酸である、請求項３に記載のカルボキシメチルセルロースリチウム塩の製造方法。
【請求項５】
工程（ｂ）：工程（ａ）の後のリチウム化反応において、水酸化リチウムを添加し、その後、酢酸で中和する工程
を含む、請求項３又は４に記載のカルボキシメチルセルロースリチウム塩の製造方法。
【請求項６】
請求項１又は２に記載のカルボキシメチルセルロースリチウム塩を含む非水電解質二次電池用電極組成物。
【請求項７】
請求項６に記載の非水電解質二次電池用電極組成物を用いた、非水電解質二次電池用電極。
【請求項８】
請求項６に記載の非水電解質二次電池用電極組成物を用いた、非水電解質二次電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、カルボキシメチルセルロースリチウム塩およびカルボキシメチルセルロースリチウム塩の製造方法、非水電解質二次電池用電極組成物、非水電解質二次電池用電極および非水電解質二次電池に関するものである。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、スマートフォンやタブレット等に代表される小型携帯端末や定置用蓄電池の急速な普及により、それらを駆動させる小型でエネルギー密度の高い電池に対する要求が高まっている。
【０００３】
一般に、リチウムイオン二次電池の負極には黒鉛系材料が用いられているが、黒鉛系材料の理論容量は３７２ｍＡｈ／ｇ（ＬｉＣ
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）であり、現状、その限界に近付いている。
【０００４】
さらにリチウムイオン二次電池のエネルギー密度を向上させるためには、新しい材料の選択が必要となっている。そこで、炭素、リチウムに次いで電位が低く、比容量の大きいケイ素、スズ等と、リチウムとを合金化した材料が注目を集めている。
【０００５】
これらの材料の中でも、ケイ素は、モル比でケイ素原子１に対してリチウム原子を４．４まで吸蔵することができ、理論的には黒鉛系炭素材料の約１０倍の容量が得られる。しかし、ケイ素粒子はリチウムを吸蔵すると体積がおよそ３倍～４倍に膨れるため、充放電の繰り返しにより劣化が進行し、容量が低下することが問題となっている。この現象を詳しく解析すると、ケイ素を含む活物質にリチウムが挿入されると、体積膨張により電極内に微細な割れが生じ、この微細な割れに電解液が侵入し、新たな被膜（ＳＥＩ層）が形成されることが確認されている。このとき、元に戻らない不可逆な容量が発生し、結果として、電池容量が低下する。この現象は、サイクル途中の充放電効率の変化に現れる。特に体積変化の大きいサイクル初期段階におけるサイクル効率の低下は、充放電効率の高い正極と組み合わせた電池としての寿命に大きな影響を与える。そのため、ケイ素を含む活物質を用いる場合、この体積膨張による電極構造の変化を最小限に抑えることが重要な課題となっている。
【０００６】
このような状況から、特許文献１では、カルボキシメチルセルロース又はその金属塩と、ポリアクリル酸又はその金属塩と、スチレンブタジエンゴム又はポリフッ化ビリニデンの３成分を必須として含むバインダーを用い、電池特性の向上を図っている。しかし、特許文献１の実施例および比較例によれば、バインダーとして、２成分のみ（カルボキシメチルセルロースとスチレンブタジエンゴム、又はカルボキシメチルセルロースとポリフッ化ビリニデン）を用いた場合には、所望の電池特性が得られていなかった。
【０００７】
また、リチウムイオン二次電池において充放電に関わるイオンはリチウムイオンであり、他の金属イオンの存在により電池特性が低下することも考えられるため、カルボキシメチルセルロースの金属塩として、カルボキシメチルセルロースリチウム塩を用いることも検討されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２０１５－１９８０３８号公報
特開２０２３－８７８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、本発明者らの検討によれば、特許文献２においてはリチウム塩への転化率（conversion）が低く、さらなる改善が求められている。
【００１０】
本発明の目的は、高いリチウム転化率を有するカルボキシメチルセルロースリチウム塩およびその製造方法を提供すること、また、このカルボキシセルロースリチウム塩を用いた非水電解質二次電池用電極組成物、非水電解質二次電池用電極、および非水電解質二次電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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