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公開番号2025104137
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-09
出願番号2023222006
出願日2023-12-27
発明の名称電気化学素子用重合体組成物、導電材組成物、スラリー組成物、電極膜、および二次電池
出願人artience株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H01M 4/62 20060101AFI20250702BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】良好な分散性を備える導電材組成物を提供可能な電気化学素子用重合体組成物を提供する。
【解決手段】脂肪族炭化水素単位およびニトリル基含有単位を含む重合体と、アミド系液媒体とを含み、重合体は、温度100℃、および周波数10Hzで測定される動的粘弾性測定において、ひずみ0.01%～10%の範囲のtanδ(損失正接)が1より大きい、電気化学素子用重合体組成物である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
脂肪族炭化水素単位およびニトリル基含有単位を含む重合体と、アミド系液媒体とを含み、前記重合体は、温度１００℃、および周波数１０Ｈｚで測定される動的粘弾性測定において、ひずみ０．０１％～１０％の範囲のｔａｎδ（損失正接）が１より大きい、電気化学素子用重合体組成物。
続きを表示（約 790 文字）【請求項２】
前記重合体は、周波数１０Ｈｚ、およびひずみ０．１％で測定される粘弾性測定において、温度範囲３０℃から１１０℃を１０℃／ｍｉｎで昇温したとき、ｔａｎδ（損失正接）＝１となる測定温度が８０℃以下である、請求項１に記載の電気化学素子用重合体組成物。
【請求項３】
前記重合体と、Ｎ－メチル－２－ピロリドンとを含み、固形分濃度が２０質量％である溶液を、Ｂ型粘度計で測定するときに、２５℃、６０ｒｐｍの粘度が３０００ｍＰａ・ｓ未満である、請求項１または２に記載の電気化学素子用重合体組成物。
【請求項４】
前記重合体の質量を基準として、前記脂肪族炭化水素単位の含有量が５０質量％以上７５質量％以下であり、前記ニトリル基含有単位の含有量が２５質量％以上５０質量％以下である、請求項１または２に記載の電気化学素子用重合体組成物。
【請求項５】
前記重合体のＺ平均分子量が、１０，０００以上２５０，０００以下である、請求項１または２に記載の電気化学素子用重合体組成物。
【請求項６】
請求項１または２に記載の電気化学素子用重合体組成物と、導電材とを含む、導電材組成物。
【請求項７】
請求項１または２に記載の電気化学素子用重合体組成物と、導電材と、活物質とを含む、スラリー組成物。
【請求項８】
請求項１または２に記載の電気化学素子用重合体組成物と、導電材と、活物質とを含むスラリー組成物を用いて形成してなる、電極膜。
【請求項９】
正極、負極、および電解質を含み、前記正極および前記負極の少なくとも一方は、
請求項１または２に記載の電気化学素子用重合体組成物と、導電材と、活物質とを含むスラリー組成物を用いて形成してなる電極膜を含む、二次電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、電気化学素子用重合体組成物、導電材組成物、スラリー組成物、電極膜、および二次電池に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
電気化学素子である二次電池を代表する一つとしてリチウムイオン二次電池は、小型かつ軽量、エネルギー密度が高く、繰り返し充放電可能といった特性を有する。このような特性から、二次電池は幅広い用途で使用されている。二次電池の分野では、電極、特に、導電性が乏しい正極に対し、導電材として、導電性が優れる微細なカーボンナノチューブ、またはストラクチャーが発達したカーボンブラック等の炭素材料を良好に分散した状態で用いると、電極の特性を引き出すことが容易になることから、分散性を有する重合体等を用いて導電材を分散させ、二次電池の特性を改良する検討がなされている。
【０００３】
二次電池電極用バインダー組成物において導電材を良好に分散させる技術として、特許文献１には、アルキレン構造単位およびニトリル基含有単量体単位を有する、ムーニー粘度（ＭＬ
１＋４
、１００℃）が４０以下である共重合体（例えば、水素化ニトリルゴム）を二次電池電極用バインダー組成物として用いることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２０１７／０１００９３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示の技術では、バインダー組成物において共重合体のムーニー粘度を４０以下として、導電材の表面に共重合体を吸着しやすくし、導電材の凝集を抑制し、導電材の分散性を改善しようとする。一方、特許文献１に開示の技術では、バインダー組成物において共重合体のムーニー粘度は、導電材に対する共重合体の吸着安定性を得て、導電材の分散安定性を維持するために５以上にするものである。
【０００６】
しかし、導電材のさらなる分散性を高めるために、より微視的な観察の側面から、新たな重合体組成物の開発が望まれる。また、重合体組成物を用いて導電材を分散処理する場合に導電材が破断すると、導電材の小片が電極膜に含まれるようになり、導電ネットワークの形成が不十分となり、二次電池の電池特性の低下を引き起こしかねない。
【０００７】
本開示は、良好な分散性を備える導電材組成物を提供可能な電気化学素子用重合体組成物、これを含む導電材組成物、スラリー組成物、これを用いて形成される電極膜、および二次電池を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らが鋭意検討したところ、電気化学素子用重合体組成物として、温度１００℃、および周波数１０Ｈｚで測定される動的粘弾性測定において、ひずみ０．０１％～１０％の範囲のｔａｎδ（損失正接）が１より大きい脂肪族炭化水素単位およびニトリル基含有単位を含む重合体と、アミド系液媒体とを用いることによって、導電材の分散体における分散性を得ることを見出した。さらに、この電気化学素子用重合体組成物を用いることで、導電材の分散体における分散性と電極膜における導電性とを両立し得ることを見出した。具体的には、分散体において導電材の濡れ促進効果が強くなるため、分散処理での粘度上昇を抑制でき、導電材の初期分散性を高めることができる。さらに、分散体において導電材を高濃度化することができる。また、重合体組成物を用いて導電材を分散処理する場合に、重合体のｔａｎδによって分散体の粘弾性が適切に制御され分散処理の間に導電材の破断を引き起こさないようにすることができる。その結果、この分散体を用いて得られる電極膜において発達した導電ネットワークの形成が可能になるだけでなく、処方設計のマージンを大きくすることができる。これにより、電極膜において導電材が均一に分布し、導電材の形状が維持された状態となり、高出力、高容量、高寿命な電気化学素子を提供することが可能となる。
【０００９】
すなわち、本開示は、以下の実施形態に関する。ただし、本開示の実施形態は以下に限定されない。
【００１０】
［１］脂肪族炭化水素単位およびニトリル基含有単位を含む重合体と、アミド系液媒体とを含み、前記重合体は、温度１００℃、および周波数１０Ｈｚで測定される動的粘弾性測定において、ひずみ０．０１％～１０％の範囲のｔａｎδ（損失正接）が１より大きい、電気化学素子用重合体組成物。
（【００１１】以降は省略されています）

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