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公開番号2025082767
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-29
出願番号2023196320
出願日2023-11-18
発明の名称導電性炭素材料分散液及びその製造方法
出願人御国色素株式会社
代理人個人
主分類C01B 32/174 20170101AFI20250522BHJP(無機化学)
要約【課題】良好な分散性及び導電性を確保することのできる導電材分散液、及び、その製造方法を提供する。
【解決手段】カテコール基を有する化合物で表面処理された導電性炭素材料粉末が水及び/又は有機溶剤中に分散した導電性炭素材料分散液。。
特許請求の範囲【請求項１】
カテコール基を有する化合物で表面処理された導電性炭素材料粉末が水及び／又は有機溶剤中に分散した導電性炭素材料分散液。
続きを表示（約 980 文字）【請求項２】
前記導電性炭素材料粉末が、カーボンナノチューブ、カーボンファイバー、グラファイト、グラフェン、アセチレンブラック、ケッチンブラック及びファーネスブラックからなる群から選択される少なくとも1種の炭素材料粉末であることを特徴とする請求項１記載の導電性炭素材料分散液。
【請求項３】
カテコール基を有する化合物が、カテコール、塩酸ドーパミン、臭化水素酸ドーパミン、ドーパ、ノルアドレナリン、３，４－ジヒドロキシ安息香酸，３，４－ジヒドロキシフェニル酢酸、カフェイン酸、４－メチルカテコールおよび４－ｔｅｒｔ－ブチルピロカテコールからなる群より選択される１又は２以上の化合物である請求項１記載の導電性炭素材料分散液。
【請求項４】
カテコール基を有する化合物が、臭化水素酸ドーパミンである請求項３記載の導電性炭素材料分散液。
【請求項５】
カテコール基を有する化合物で、導電性炭素材料粉末を表面処理することを特徴とする表面処理炭素材料粉末の製造方法。
【請求項６】
前記表面処理が、水中で行われることを特徴とする請求項５記載の表面処理炭素材料粉末の製造方法。
【請求項７】
前記導電性炭素材料粉末が、カーボンナノチューブ、カーボンファイバー、グラファイト、グラフェン、アセチレンブラック、ケッチンブラック及びファーネスブラックからなる群から選択される少なくとも1種の炭素材料粉末であることを特徴とする請求項５記載の導電性炭素材料粉末の製造方法。
【請求項８】
カテコール基を有する化合物が、カテコール、塩酸ドーパミン、臭化水素酸ドーパミン、ドーパ、ノルアドレナリン、３，４－ジヒドロキシ安息香酸，３，４－ジヒドロキシフェニル酢酸、カフェイン酸、４－メチルカテコールおよび４－ｔｅｒｔ－ブチルピロカテコールからなる群より選択される１又は２以上の化合物である請求項５記載の導電性炭素材料粉末の製造方法。
【請求項９】
カテコール基を有する化合物が、臭化水素酸ドーパミンである請求項８記載の導電性炭素材料粉末の製造方法。
【請求項１０】
請求項５に記載の製造方法で得られた導電性炭素材料粉末、分散剤及び分散媒を含有した分散液。

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、ナトリウムイオン電池、半固体電池、全固体電池及びキャパシタの製造に好適である他、タッチパネル、導電性接着剤、帯電防止剤等にも使用可能である導電性炭素材料、導電性炭素材料分散液及びこれらの製造方法に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
従来より、導電性の材料として炭素系の材料が使われてきた（特許文献１、特許文献２など）。
導電性炭素材料としては、カーボンナノチューブ、カーボンファイバー、グラファイト、グラフェン、アセチレンブラック、ケッチンブラック及びファーネスブラック等の粉末（微粒子）状の材料が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１１－７０９０８
ＷＯ２０２０／１２９８７２
特許６０９８７１４
特開２０２３－１３９１７
特開２０２３－３３０９３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これら導電性の炭素材料粉末は、粉末同士の接点を多くする、比表面積が高く、分散時に、粘度が高くなりやすく、低粘度化するために分散剤を増加すると、導電性能が低下する問題がある。
炭素材料粉末の分散性向上のために、例えば塩酸ドーパミンを酸化グラファイトと反応させて、カテコール基を有するグラフェン粉末とすることが提案されている（特許文献４）。ドーパミンの使用に関しては、炭素繊維（VGCF）分散液中でドーパミンを重合させてポリドーパミンで表面改質されたナノ炭素材料を得、これをリチウムイオン電池用アノード用材料として用いることが提案されている（特許文献３）。
【０００５】
他方、近年、導電性の高い炭素材としてカーボンナノチューブが注目されている。カーボンナノチューブに関しては、質量当たりの比表面積がさらに高くなり、導電性には優れるが、高濃度での分散は不可能であった。
【０００６】
また、分散性を改善するために、分散剤を増加すると、バインダー樹脂との相溶性が悪くなり、凝集の発生、ポットライフの低下という問題を起こしていた。
【０００７】
このように、カーボンナノチューブは、高い導電性を保持したまま、水及び有機溶剤へ高い分散性をもって安定化することは困難であった。カーボンナノチューブをドーパミン被覆する試みは知られており、Tris溶液中でカーボンナノチューブとドーパミンを混合して超音波処理することが提案されているが（特許文献５）、いまだ分散性は十分ではなかった。
【０００８】
上記問題点を鑑みて、本発明は上記問題点を解決できる炭素系導電材の分散液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】
本発明者は、炭素材の表面処理、分散方法について種々検討したところ、少なくとも表面処理された炭素材、高分子分散剤、及び溶媒を含む分散液であって、
表面処理剤が、カテコール基を含む化合物であることを特徴とする分散液を作成することで上記課題を解決できることを発見した。すなわち本発明は、
（１）カテコール基を有する化合物で表面処理された導電性炭素材料粉末が水及び／又は有機溶剤中に分散した導電性炭素材料分散液、
（２）前記導電性炭素材料粉末が、カーボンナノチューブ、カーボンファイバー、グラファイト、グラフェン、アセチレンブラック、ケッチンブラック及びファーネスブラックからなる群から選択される少なくとも1種の炭素材料粉末であることを特徴とする上記（１）記載の導電性炭素材料分散液、
（３）カテコール基を有する化合物が、カテコール、塩酸ドーパミン、臭化水素酸ドーパミン、ドーパ、ノルアドレナリン、３，４－ジヒドロキシ安息香酸，３，４－ジヒドロキシフェニル酢酸、カフェイン酸、４－メチルカテコールおよび４－ｔｅｒｔ－ブチルピロカテコールからなる群より選択される１又は２以上の化合物である上記（１）記載の導電性炭素材料分散液、
（４）カテコール基を有する化合物が、塩酸ドーパミン、臭化水素酸ドーパミンである上記（３）記載の導電性炭素材料分散液、
（５）カテコール基を有する化合物で、導電性炭素材料粉末を表面処理することを特徴とする表面処理炭素材料粉末の製造方法、
（６）前記表面処理が、水中で行われることを特徴とする上記（５）記載の表面処理炭素材料粉末の製造方法、
（７）前記導電性炭素材料粉末が、カーボンナノチューブ、カーボンファイバー、グラファイト、グラフェン、アセチレンブラック、ケッチンブラック及びファーネスブラックからなる群から選択される少なくとも1種の炭素材料粉末であることを特徴とする上記（５）記載の導電性炭素材料粉末の製造方法、
（８）カテコール基を有する化合物が、カテコール、塩酸ドーパミン、臭化水素酸ドーパミン、ドーパ、ノルアドレナリン、３，４－ジヒドロキシ安息香酸，３，４－ジヒドロキシフェニル酢酸、カフェイン酸、４－メチルカテコールおよび４－ｔｅｒｔ－ブチルピロカテコールからなる群より選択される１又は２以上の化合物である上記（５）記載の導電性炭素材料粉末の製造方法、
（９）カテコール基を有する化合物が、臭化水素酸ドーパミンである上記（８）記載の導電性炭素材料粉末の製造方法、及び
（１０）上記（５）に記載の製造方法で得られた導電性炭素材料粉末、分散剤及び分散媒を含有した分散液、
にある。
【００１０】
本発明の分散液は、少なくとも導電性炭素材料を含有する。導電性炭素材料としては、カーボンナノチューブ、カーボンファイバー、グラファイト、グラフェン、アセチレンブラック、ケッチンブラック及びファーネスブラックから選ばれる少なくとも1種が好ましく、2種以上の組み合わせも適用できる。
これらの中でも特に、カーボンナノチューブが極めて好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

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