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公開番号2025135749
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-19
出願番号2024033688
出願日2024-03-06
発明の名称電極作製用単層カーボンナノチューブ分散液
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H01M 4/62 20060101AFI20250911BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】取り扱いが容易なカーボンナノチューブ分散液、又は、リチウムイオン二次電池などの電極の作製に好適な電極作製用スラリーを提供する。
【解決手段】少なくとも、単層カーボンナノチューブ、カルボキシメチルセルロース及び/又はその塩、並びに、水系溶媒を含有する分散液であって、
前記単層カーボンナノチューブの含有量が分散液全体に対して0.1質量%以上1.5質量%以下であり、
前記カルボキシメチルセルロース及び/又はその塩が、重量平均分子量が30万以上200万以下であり、3質量%濃度水溶液のときのせん断応力1.0Pa、角周波数100rad/sにおける損失正接が0.45以上であって、その含有量が前記単層カーボンナノチューブに対して0.7質量倍以上1.2質量倍である、
電極作製用カーボンナノチューブ分散液。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
少なくとも、単層カーボンナノチューブ、カルボキシメチルセルロース及び／又はその塩、並びに、水系溶媒を含有する分散液であって、
前記単層カーボンナノチューブの含有量が分散液全体に対して０．１質量％以上１．５質量％以下であり、
前記カルボキシメチルセルロース及び／又はその塩が、重量平均分子量が３０万以上２００万以下であり、３質量％濃度水溶液のときのせん断応力１．０Ｐａ、角周波数１００ｒａｄ／ｓにおける損失正接が０．４５以上であって、その含有量が前記単層カーボンナノチューブに対して０．７質量倍以上１．２質量倍である、
電極作製用カーボンナノチューブ分散液。
続きを表示（約 340 文字）【請求項２】
前記単層カーボンナノチューブスラリーが、ラマン分光法におけるピーク強度比Ｇ／Ｄが３０以上１５０以下である請求項１に記載の電極作製用カーボンナノチューブ分散液。
（但し、前記の強度比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３】
請求項１又は２に記載の電極作製用カーボンナノチューブ分散液、及び、少なくとも、正極用活物質又は負極用活物質を含む電極作製用スラリー。

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好適な電極作製用スラリー及びその製造に使用されるカーボンナノチューブ（ＣＮＴと略すことがある）の分散液に関する。
続きを表示（約 1,800 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、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】
リチウムイオン電池を含む非水系二次電池の電極には、炭素電極が一般に用いられる。炭素電極は、電極基板上に炭素材料の分散液を塗布し、これを乾燥させることにより作製される。炭素材料としては、カーボンブラックの他、カーボンナノチューブが使用されることがある。カーボンナノチューブは、その高次構造から単層カーボンナノチューブと多層カーボンナノチューブに分けられ、それぞれ市販されている。
【０００４】
特許文献１には、単層カーボンナノチューブ、カルボキシメチルセルロース及び／又はその塩、及び、水、を含むカーボンナノチューブ分散液であって、前記単層カーボンナノチューブの含有量が０．４７～１．００質量％であり、前記カルボキシメチルセルロース及び／又はその塩は、エーテル化度が０．６５～０．８５でありかつ重量平均分子量が１２万～２５万であるものを少なくとも一種含み、前記カルボキシメチルセルロース及び／又はその塩の含有量が、前記単層カーボンナノチューブ１００質量部に対して１２０～２２０質量部である、カーボンナノチューブ分散液が開示されている。
【０００５】
特許文献２には、カーボンナノチューブ、カルボキシメチルセルロースまたはその塩、および水を含有するカーボンナノチューブ分散液であって、前記カルボキシメチルセルロースまたはその塩が、重量平均分子量が１万～１０万、エーテル化度が０．５～０．９であり、前記カーボンナノチューブ分散液の複素弾性率Ｘ（Ｐａ）と位相角Ｙ（°）の積（Ｘ×Ｙ）が１００以上１，５００以下である、カーボンナノチューブ分散液が開示されている。
【０００６】
特許文献３には、分散樹脂（Ａ）、カーボンナノチューブ（Ｂ）、及び水を含有するカーボンナノチューブ分散液であって、前記分散樹脂（Ａ）が、極性官能基含有樹脂（ａ）を含有することを特徴とするリチウムイオン電池電極用カーボンナノチューブ分散液、及び、前記極性官能基含有樹脂（ａ）が、カルボキシメチルセルロース類であることを特徴とするリチウムイオン電池電極用カーボンナノチューブ分散液が開示されている。
しかしながら、特許文献１－３のいずれにも、カルボキシメチルセルロースの粘弾性特性について記載されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特許７１９４８６０号公報
特開２０２３－２４５２６号公報
国際公開２０２３／２８６７９３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
カーボンナノチューブ分散液を調製する際、粉体のカーボンナノチューブを溶媒中に混ぜ込み、分散機で分散する操作が一般的に行われる。その際、しばしば粘度が高くなって、均一なカーボンナノチューブ分散液を調製することが困難になる。さらに、カーボンナノチューブ分散液を長期間保存すると、カーボンナノチューブが分離したり分散液の粘度が高くなって、取扱いが困難になる。
【０００９】
さらに、カーボンナノチューブ分散液は、アルミ箔等の集電体に均一に塗工後、乾燥させてリチウムイオン二次電池等の電極を作製することが一般に行われる。その際、カーボンナノチューブ分散液の状態によっては、集電体に塗工することが困難になったり、作製される電極の表面抵抗率が高くなって好適な電極を作製することが困難である。
【００１０】
本発明は、取り扱いが容易なカーボンナノチューブ分散液を提供すること、及び、リチウムイオン二次電池などの炭素電極の作製に好適な電極作製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】
（【００１１】以降は省略されています）

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