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公開番号2025025776
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-21
出願番号2023130887
出願日2023-08-10
発明の名称電極形成用スラリー
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C01B 32/174 20170101AFI20250214BHJP(無機化学)
要約【課題】リチウムイオン電池の電極などの製造に好適な電極スラリー及び電極形成用スラリーを提供する。
【解決手段】少なくとも、カーボンナノチューブ、分散剤、活物質及び溶媒を含有し、
前記カーボンナノチューブが30m²/g～70m²/gのBET比表面積を有し、且つラマン分光法におけるピーク強度比G/Dが1.9以上2.3以下である電極形成用スラリー。
(但し、前記ピーク強度比G/Dは、ラマンスペクトルにおいて、1570～1620cm^-1の範囲内にあるGバンド散乱光ピークの最大強度をG、1320～1370cm^-1の範囲内にあるDバンド散乱光ピークの最大強度をDとするとき、その比を表す。)
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
少なくとも、カーボンナノチューブ、分散剤及び溶媒を含有し、
前記カーボンナノチューブが３０ｍ
２
／ｇ～７０ｍ
２
／ｇのＢＥＴ比表面積を有し、且つ、ラマン分光法におけるピーク強度比Ｇ／Ｄが１．９以上２．３以下であるカーボンナノチューブスラリー。
但し、前記ピーク強度比Ｇ／Ｄは、ラマンスペクトルにおいて、１５７０ｃｍ
－１
～１６２０ｃｍ
－１
の範囲にあるＧバンド散乱光ピークの最大強度をＧ、１３２０ｃｍ
－１
～１３７０ｃｍ
－１
の範囲にあるＤバンド散乱光ピークの最大強度をＤとするとき、その比を表す。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記カーボンナノチューブが、繊維長５００μｍ～３５００μｍ、繊維幅２０ｎｍ～１００ｎｍ、粉末Ｘ線回折分析における２θピーク半値幅が０．７°～１．２°である請求項１に記載のカーボンナノチューブスラリー。
【請求項３】
カーボンナノチューブの含有量が、スラリー全量に対して０．１質量％～３．０質量％である請求項１に記載のカーボンナノチューブスラリー。
【請求項４】
少なくとも、カーボンナノチューブ、分散剤、活物質及び溶媒を含有し、
前記カーボンナノチューブが３０ｍ
２
／ｇ～７０ｍ
２
／ｇのＢＥＴ比表面積を有し、且つ、ラマン分光法におけるピーク強度比Ｇ／Ｄが１．９以上２．３以下である電極形成用スラリー。
但し、前記ピーク強度比Ｇ／Ｄは、ラマンスペクトルにおいて、１５７０ｃｍ
－１
～１６２０ｃｍ
－１
の範囲にあるＧバンド散乱光ピークの最大強度をＧ、１３２０ｃｍ
－１
～１３７０ｃｍ
－１
の範囲にあるＤバンド散乱光ピークの最大強度をＤとするとき、その比を表す。
【請求項５】
前記カーボンナノチューブが、繊維長５００μｍ～３５００μｍ、繊維幅２０ｎｍ～１００ｎｍ、粉末Ｘ線回折分析における２θピーク半値幅が０．７°～１．２°である請求項４に記載の電極形成用スラリー。
【請求項６】
請求項４～５のいずれか一項に記載の電極形成用スラリーを用いて作製された電極膜。
【請求項７】
電極膜全量に対して、少なくとも、カーボンナノチューブ０．０５～３．０質量％、分散剤０．０１２５～６．０質量％、活物質８０～９８質量％を含む電極膜であって、
前記カーボンナノチューブが３０ｍ
２
／ｇ～７０ｍ
２
／ｇのＢＥＴ比表面積を有し、且つ、ラマン分光法におけるピーク強度比Ｇ／Ｄが１．９以上２．３以下である電極膜。
但し、前記ピーク強度比Ｇ／Ｄは、ラマンスペクトルにおいて、１５７０～１６２０ｃｍ
－１
の範囲にあるＧバンド散乱光ピークの最大強度をＧ、１３２０～１３７０ｃｍ
－１
の範囲にあるＤバンド散乱光ピークの最大強度をＤとするとき、その比を表す。
【請求項８】
前記カーボンナノチューブが、繊維長５００μｍ～３５００μｍ、繊維幅２０ｎｍ～１００ｎｍ、粉末Ｘ線回折分析における２θピーク半値幅が０．７°～１．２°である請求項７に記載の電極膜。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオン二次電池などの二次電池の電極の作製に使用されるカーボンナノチューブスラリー及び電極形成用スラリーに関する。
続きを表示（約 1,700 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、高電圧という特徴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】
特許文献１には、電極活物質、導電助剤、バインダーおよび極性溶媒を含有してなるリチウムイオン電池の電極形成用スラリーであって、前記導電助剤を分散した際の平均粒径が５００ｎｍ以下であることを特徴とするリチウムイオン電池の電極形成用スラリーが開示されている。
【０００４】
特許文献２には、リチウムイオン電池の電極形成用スラリーとして、カーボンナノチューブ（Ａ）と、溶媒（Ｂ）と、分散剤（Ｃ）とを含むカーボンナノチューブ分散液であって、カーボンナノチューブ（Ａ）が粉末Ｘ線回折分析において、回折角２θ＝２５°±２°にピークが存在し、そのピークの半価幅が２°～６°であり、ラマンスペクトルにおいて１５６０～１６００ｃｍ
－１
の範囲内での最大ピーク強度をＧ、１３１０～１３５０ｃｍ
－１
の範囲内での最大ピーク強度をＤとした際にＧ／Ｄ比が０．５～５．０であって、分散剤（Ｃ）がビニルアルコール骨格含有樹脂であることを特徴するカーボンナノチューブ分散液が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００６－３０９９５８号公報（特許請求の範囲、実施例等）
特開２０２０－１１８７３号公報（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】
【０００６】
リチウムイオン二次電池等において高い電気特性を得るためには、電極の導電性が重要である。すなわち、電極を構成する材料には、高い導電性が求められる。特に、電極の作製に用いる電極形成用スラリーに配合されるカーボンナノチューブには、導電性が高いものが選択的に使用される。
【０００７】
導電性が高いカーボンナノチューブとしては、繊維長が長いものが好適である。しかしながら、繊維長が長いカーボンナノチューブは、通常、分散性が低く、これを含有するスラリーにおいて、粘度がきわめて高くなる。
本発明は、分散性に優れ、粘度の低いカーボンナノチューブスラリーを提供することを課題とする。
【０００８】
一方、カーボンナノチューブを含むスラリーを用いてリチウムイオン二次電池等の電極を形成するには、カーボンナノチューブスラリーをアルミ箔等の集電体に塗工し、乾燥させて、溶媒を除去することが一般に行われる。しかしながら、これにより作製される電極においては、かならずしもカーボンナノチューブの持つ特性が十分に生かされず、電気抵抗率が低い電極を工業的に製造することは容易でなかった。
本発明は、また、高い導電性を有する電極及びその作製に用いる電極形成用スラリーを提供することを課題とする。
【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、特定の性状を有するカーボンナノチューブを使用することにより、好適なカーボンナノチューブスラリー及び電極形成用スラリーが得られることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明は、少なくとも、カーボンナノチューブ、分散剤及び溶媒を含有し、
前記カーボンナノチューブが３０ｍ
２
／ｇ～７０ｍ
２
／ｇのＢＥＴ比表面積を有し、且つ、ラマン分光法におけるピーク強度比Ｇ／Ｄが１．９以上２．３以下であるカーボンナノチューブスラリーに関する。
（【００１１】以降は省略されています）

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