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公開番号2025112292
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-31
出願番号2025006955
出願日2025-01-17
発明の名称ポリマー組成物、電気化学デバイス用バインダー、電極合剤、電極、及び、二次電池
出願人ダイキン工業株式会社
代理人弁理士法人WisePlus
主分類H01M 4/62 20060101AFI20250724BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】電気化学デバイスのクーロン効率を向上させることができる電気化学デバイス用バインダー用ポリマー組成物等を提供する。
【解決手段】電気化学デバイス用バインダーに使用されるポリマー組成物であって、フィブリル化性ポリマーと、熱可塑性ポリマーと、下記一般式(1)で示される化合物及び下記一般式(2)で示される化合物からなる群より選択される少なくとも1種の化合物とを含むポリマー組成物である。
一般式(1):(H-(CF₂)_m-1-COO)_pM¹
(式中、mは4～20、M¹はH、金属原子、NR⁵ ₄(R⁵は同一でも異なってもよく、H又は炭素数1～10の有機基)等、pは1又は2である。)
一般式(2):(H-(CF₂)_n-SO₃)_qM²
(式中、nは4～20、M²はH、金属原子、NR⁵ ₄(R⁵は前記と同じ)等、qは1又は2である。)
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
電気化学デバイス用バインダーに使用されるポリマー組成物であって、フィブリル化性ポリマーと、熱可塑性ポリマーと、下記一般式（１）で示される化合物及び下記一般式（２）で示される化合物からなる群より選択される少なくとも１種の化合物とを含むポリマー組成物。
一般式（１）：（Ｈ－（ＣＦ
２
）
ｍ－１
－ＣＯＯ）
ｐ
Ｍ
１
（式中、ｍは４～２０である。Ｍ
１
は、Ｈ、金属原子、ＮＲ
５
４
（Ｒ
５
は、同一でも異なっていてもよく、Ｈ又は炭素数１～１０の有機基）、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム、又は、置換基を有していてもよいホスホニウムである。ｐは１又は２である。）
一般式（２）：（Ｈ－（ＣＦ
２
）
ｎ
－ＳＯ
３
）
ｑ
Ｍ
２
（式中、ｎは４～２０である。Ｍ
２
はＨ、金属原子、ＮＲ
５
４
（Ｒ
５
は前記と同じ）、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム、又は、置換基を有していてもよいホスホニウムである。ｑは１又は２である。）
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
電気化学デバイス用バインダーに使用されるポリマー組成物であって、フィブリル化性ポリマーと、熱可塑性ポリマーとを含み、前記フィブリル化性ポリマーの熱不安定指数（ＴＩＩ）が１０以上であるポリマー組成物。
【請求項３】
前記フィブリル化性ポリマーがテトラフルオロエチレンのホモポリマー、及び、テトラフルオロエチレン単位とヘキサフルオロプロピレンに基づく重合単位のみからなる変性ポリテトラフルオロエチレンからなる群より選択される少なくとも１種である請求項１又は２記載のポリマー組成物。
【請求項４】
前記フィブリル化性ポリマーの含有量が、前記ポリマー組成物に対して、５０質量％超、９７質量％以下である請求項１又は２記載のポリマー組成物。
【請求項５】
前記熱可塑性ポリマーがポリビニリデンフルオライド及びビニリデンフルオライド／テトラフルオロエチレン共重合体からなる群より選択される少なくとも１種のビニリデンフルオライド系ポリマーである請求項１又は２記載のポリマー組成物。
【請求項６】
粉末である請求項１又は２記載のポリマー組成物。
【請求項７】
リチウムイオン二次電池用バインダーに使用される請求項１又は２記載のポリマー組成物。
【請求項８】
実質的にポリマー組成物のみからなる電気化学デバイス用バインダーであって、前記ポリマー組成物は、フィブリル化性ポリマーと、熱可塑性ポリマーと、下記一般式（１）で示される化合物及び下記一般式（２）で示される化合物からなる群より選択される少なくとも１種の化合物とを含む電気化学デバイス用バインダー。
一般式（１）：（Ｈ－（ＣＦ
２
）
ｍ－１
－ＣＯＯ）
ｐ
Ｍ
１
（式中、ｍは４～２０である。Ｍ
１
は、Ｈ、金属原子、ＮＲ
５
４
（Ｒ
５
は、同一でも異なっていてもよく、Ｈ又は炭素数１～１０の有機基）、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム、又は、置換基を有していてもよいホスホニウムである。ｐは１又は２である。）
一般式（２）：（Ｈ－（ＣＦ
２
）
ｎ
－ＳＯ
３
）
ｑ
Ｍ
２
（式中、ｎは４～２０である。Ｍ
２
はＨ、金属原子、ＮＲ
５
４
（Ｒ
５
は前記と同じ）、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム、又は、置換基を有していてもよいホスホニウムである。ｑは１又は２である。）
【請求項９】
実質的にポリマー組成物のみからなる電気化学デバイス用バインダーであって、前記ポリマー組成物は、フィブリル化性ポリマーと、熱可塑性ポリマーとを含み、前記フィブリル化性ポリマーの熱不安定指数（ＴＩＩ）が１０以上である電気化学デバイス用バインダー。
【請求項１０】
前記ポリマー組成物は、３３０℃以下及び３３０℃超のそれぞれの領域に吸熱ピークを有する請求項８又は９記載の電気化学デバイス用バインダー。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、ポリマー組成物、電気化学デバイス用バインダー、電極合剤、電極、及び、二次電池に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池等の二次電池は、高電圧、高エネルギー密度で、自己放電が少ない、メモリー効果が少ない、超軽量化が可能である、等の理由から、ノート型パソコン、携帯電話、スマートフォン、タブレットパソコン、ウルトラブック等小型で携帯に適した電気・電子機器等に用いられるとともに、更には、自動車用等の駆動用車載電源や定置用大型電源等に至るまでの広範な電源として実用化されつつある。二次電池には、更なる高エネルギー密度化が求められており、電池特性の更なる改善が求められている。
【０００３】
特許文献１には、カソード及びアノードのうち少なくとも一方が、ポリテトラフルオロエチレン混合バインダー材を含むエネルギー貯蔵装置が記載されている。
【０００４】
特許文献２～６には、ポリテトラフルオロエチレンを電池のバインダーとして使用することが記載されている。
【０００５】
特許文献７～９には、ポリテトラフルオロエチレンとポリビニリデンフルオライド等との複合バインダーが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特表２０１７－５１７８６２号公報
国際公開第２０２１／１８１８８７号
国際公開第２０２１／１８１８８８号
国際公開第２０２１／１９２５４１号
国際公開第２０２２／１３８９４２号
国際公開第２０２２／１３８９３９号
国際公開第２０２３／２８６７８７号
国際公開第２０２２／２３４２２７号
国際公開第２０２３／０９４６２３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本開示は、電気化学デバイスのクーロン効率を向上させることができる電気化学デバイス用バインダー用ポリマー組成物、並びに、それを用いた電気化学デバイス用バインダー、電極合剤、電極、及び、二次電池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】
【０００８】
本開示（１）は電気化学デバイス用バインダーに使用されるポリマー組成物であって、フィブリル化性ポリマーと、熱可塑性ポリマーと、下記一般式（１）で示される化合物及び下記一般式（２）で示される化合物からなる群より選択される少なくとも１種の化合物とを含むポリマー組成物である。
一般式（１）：（Ｈ－（ＣＦ
２
）
ｍ－１
－ＣＯＯ）
ｐ
Ｍ
１
（式中、ｍは４～２０である。Ｍ
１
は、Ｈ、金属原子、ＮＲ
５
４
（Ｒ
５
は、同一でも異なっていてもよく、Ｈ又は炭素数１～１０の有機基）、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム、又は、置換基を有していてもよいホスホニウムである。ｐは１又は２である。）
一般式（２）：（Ｈ－（ＣＦ
２
）
ｎ
－ＳＯ
３
）
ｑ
Ｍ
２
（式中、ｎは４～２０である。Ｍ
２
はＨ、金属原子、ＮＲ
５
４
（Ｒ
５
は前記と同じ）、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム、又は、置換基を有していてもよいホスホニウムである。ｑは１又は２である。）
【０００９】
本開示（２）は電気化学デバイス用バインダーに使用されるポリマー組成物であって、フィブリル化性ポリマーと、熱可塑性ポリマーとを含み、前記フィブリル化性ポリマーの熱不安定指数（ＴＩＩ）が１０以上であるポリマー組成物である。
【００１０】
本開示（３）は前記フィブリル化性ポリマーがテトラフルオロエチレンのホモポリマー、及び、テトラフルオロエチレン単位とヘキサフルオロプロピレンに基づく重合単位のみからなる変性ポリテトラフルオロエチレンからなる群より選択される少なくとも１種である本開示（１）又は（２）記載のポリマー組成物である。
（【００１１】以降は省略されています）

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