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公開番号2025114339
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-05
出願番号2024008979
出願日2024-01-24
発明の名称カーボン材料造粒物の製造方法
出願人株式会社DR.GOO
代理人弁理士法人樹之下知的財産事務所
主分類C08L 101/00 20060101AFI20250729BHJP(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】金属不純物を低減でき、かつ、分散性に優れているカーボン材料造粒物を提供すること。
【解決手段】JIS K-6219-4に記載の方法による粒径が500μm以下であるカーボンブラックと、下記条件1および下記条件2のいずれか一方を満たすカーボンナノチューブと、前記カーボンブラックおよび前記カーボンナノチューブに添着した溶媒可溶性ポリマーと、を含有する、
カーボン材料造粒物。
(条件1)
黒鉛化処理が施された後に、粉砕処理が施されたカーボンナノチューブであって、前記カーボンナノチューブの粒径D₅₀が100μm以下である。
(条件2)
カーボンナノチューブ粉末、或いは、カーボンナノチューブ粒状物に粉砕処理が施されたカーボンナノチューブに、黒鉛化処理が施されている。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
ＪＩＳＫ－６２１９－４に記載の方法による粒径が５００μｍ以下であるカーボンブラックと、下記条件１および下記条件２のいずれか一方を満たすカーボンナノチューブと、前記カーボンブラックおよび前記カーボンナノチューブに添着した溶媒可溶性ポリマーと、を含有する、
カーボン材料造粒物。
（条件１）
黒鉛化処理が施された後に、粉砕処理が施されたカーボンナノチューブであって、前記カーボンナノチューブの粒径Ｄ
５０
が１００μｍ以下である。
（条件２）
カーボンナノチューブ粉末、或いは、カーボンナノチューブ粒状物に粉砕処理が施されたカーボンナノチューブに、黒鉛化処理が施されている。
続きを表示（約 670 文字）【請求項２】
請求項１に記載のカーボン材料造粒物において、
前記溶媒可溶性ポリマーは、水溶性ポリマーであり、
前記溶媒は、水である、
カーボン材料造粒物。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のカーボン材料造粒物を製造する方法であって、
ＪＩＳＫ－６２１９－４に記載の方法による粒径が５００μｍ以下であるカーボンブラックと、前記条件１および前記条件２のいずれか一方を満たすカーボンナノチューブと、を混合して、混合物を得る工程と、
前記溶媒可溶性ポリマーを溶媒に溶解させて、バインダー溶液を調製する工程と、
前記混合物に、前記バインダー溶液を少量ずつ添加しながら混合し、造粒して、カーボン材料造粒物を得る工程と、を備える、
カーボン材料造粒物の製造方法。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載のカーボン材料造粒物を製造する方法であって、
ＪＩＳＫ－６２１９－４に記載の方法による粒径が５００μｍ以下であるカーボンブラックと、前記条件１および前記条件２のいずれか一方を満たすカーボンナノチューブと、を混合して、混合物を得る工程と、
前記溶媒可溶性ポリマーを溶媒に溶解させて、バインダー溶液を調製する工程と、
前記混合物に、前記バインダー溶液を混合し、湿潤状混合物を得る工程と、
前記湿潤状混合物を、造粒して、カーボン材料造粒物を得る工程と、を備える、
カーボン材料造粒物の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーボン材料造粒物、およびカーボン材料造粒物の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池（以下Ｌｉｂと記すことがある）は、携帯電話、ノートパソコン、デジタルカメラ、または、自動車（例えば、ＥＶ、ＨＥＶ、Ｐ－ＨＥＶ）などに用いられ、各種産業の生産性向上または生活の質的改善などに多大な貢献をしている。Ｌｉｂの電極としては、リチウムイオンを含む正極活物質、導電助剤、および有機バインダーなどからなる電極合材を金属箔の集電体に固着させた正極、並びに、リチウムイオンの脱挿入可能な負極物質、導電助剤、および有機バインダーなどからなる電極合材を金属箔の集合体の表面に固着させた負極から形成されている。
【０００３】
通常、正極材料としては、コバルト酸リチウム等のリチウム遷移金属複合酸化物が用いられているが、これらは電子伝導性が低く、単独での使用では、十分な電池性能が得られない。そこで、カーボンブラック（以下ＣＢと記すことがある）、中でもアセチレンブラックまたはケッチェンブラックなどを導電助剤として添加することで、導電性を改善し電極の内部抵抗の低減を図っている。
しかしながら、Ｌｉｂ業界またはそれのユーザーサイドからは、さらなる高容量化と高安全性、さらには、充放電を繰り返すことによるサイクル劣化の低減化といった一段高い性能品を求められている。
【０００４】
そして、この要望に応える対策の一つとしては、特に正極の導電助剤として従来のＣＢにカーボンナノチューブ（以下ＣＮＴと記すことがある）をブレンドしたり、ＣＮＴを単独で使用するといった手段に加え、ＣＢとＣＮＴを均一ブレンド後、ポリマーを添加しながら造粒した造粒物を使用するなどの改善も試みられている。
【０００５】
ＣＢ粒状物とＣＮＴ粒状物とを、所定条件を満たすように、乾式粉砕し、混合して混合物を得る工程と、特定の溶媒可溶性ポリマーを溶媒に溶解させて、バインダー溶液を調製する工程と、前記混合物に、所定量の前記バインダー溶液を添加しながら混合し、造粒して、カーボン材料造粒物を得る工程と、を備えるカーボン材料造粒物の製造方法（特許文献１参照）がある。
【０００６】
金属不純物が混在するＣＮＴを正極の導電助剤として用いた場合、正極は酸化雰囲気であるため、鉄またはコバルトなどの遷移金属は酸化されて溶出する可能性がある。また、金属不純物が混在するＣＮＴを負極に用いた場合も、金属析出が起きる可能性がある。最悪は、溶出した金属または析出した金属によりセパレーターの隔膜が破れ、結果として、内部短絡が起きることである。さらに、これらの金属不純物は、最初は微小な物であっても、電池を使用しているうちにその析出物が大きく成長し、セパレーターを破ることもある。内部短絡の無い、また、部分的な発熱または劣化もない安全性に優れたＬｉｂを作るには、導電助剤に用いるＣＮＴの金属不純物を可能な限り低減するとともに、分散性に優れたＣＮＴの使用が重要になってきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特許第７１２６６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、金属不純物を低減でき、かつ、分散性に優れているカーボン材料造粒物、並びに、カーボン材料造粒物の製造方法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】
本発明によれば、以下に示すカーボン材料造粒物、および、カーボン材料造粒物の製造方法が提供される。
［１］ＪＩＳＫ－６２１９－４に記載の方法による粒径が５００μｍ以下であるカーボンブラックと、下記条件１および下記条件２のいずれか一方を満たすカーボンナノチューブと、前記カーボンブラックおよび前記カーボンナノチューブに添着した溶媒可溶性ポリマーと、を含有する、
カーボン材料造粒物。
（条件１）
黒鉛化処理が施された後に、粉砕処理が施されたカーボンナノチューブであって、前記カーボンナノチューブの粒径Ｄ
５０
が１００μｍ以下である。
（条件２）
カーボンナノチューブ粉末、或いは、カーボンナノチューブ粒状物に粉砕処理が施されたカーボンナノチューブに、黒鉛化処理が施されている。
［２］［１］に記載のカーボン材料造粒物において、
前記溶媒可溶性ポリマーは、水溶性ポリマーであり、
前記溶媒は、水である、
カーボン材料造粒物。
［３］［１］または［２］に記載のカーボン材料造粒物を製造する方法であって、
ＪＩＳＫ－６２１９－４に記載の方法による粒径が５００μｍ以下であるカーボンブラックと、前記条件１および前記条件２のいずれか一方を満たすカーボンナノチューブと、を混合して、混合物を得る工程と、
前記溶媒可溶性ポリマーを溶媒に溶解させて、バインダー溶液を調製する工程と、
前記混合物に、前記バインダー溶液を少量ずつ添加しながら混合し、造粒して、カーボン材料造粒物を得る工程と、を備える、
カーボン材料造粒物の製造方法。
［４］［１］または［２］に記載のカーボン材料造粒物を製造する方法であって、
ＪＩＳＫ－６２１９－４に記載の方法による粒径が５００μｍ以下であるカーボンブラックと、前記条件１および前記条件２のいずれか一方を満たすカーボンナノチューブと、を混合して、混合物を得る工程と、
前記溶媒可溶性ポリマーを溶媒に溶解させて、バインダー溶液を調製する工程と、
前記混合物に、前記バインダー溶液を混合し、湿潤状混合物を得る工程と、
前記湿潤状混合物を、造粒して、カーボン材料造粒物を得る工程と、を備える、
カーボン材料造粒物の製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一態様によれば、金属不純物を低減でき、かつ、分散性に優れているカーボン材料造粒物、並びに、カーボン材料造粒物の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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