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公開番号2025136783
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-19
出願番号2024035627
出願日2024-03-08
発明の名称リチウムイオン電池の正極用バインダー
出願人株式会社カネカ
代理人弁理士法人有古特許事務所
主分類H01M 4/62 20060101AFI20250911BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】リチウムイオン電池の正極に使用されるバインダーであって、集電体と活物質層との結着性、及び、リチウムイオン電池の充放電特性が良好なバインダーの提供。
【解決手段】リチウムイオン電池の正極用バインダーが、コアと、該コアの外側に位置するシェル層を含むコアシェル粒子を含む。コアは、非ジエン系ゴムを含み、シェル層は、シェル形成重合体を含み、コアシェル粒子がフッ素原子含有単量体単位を含む。正極活物質が、ニッケル-マンガン-コバルト、又は、ニッケル-コバルト-アルミニウムを含むリチウム含有複合酸化物であってよい。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
リチウムイオン電池の正極用バインダーであって、
コアと、該コアの外側に位置するシェル層を含むコアシェル粒子を含み、
前記コアは、非ジエン系ゴムを含み、
前記シェル層は、シェル形成重合体を含み、
前記コアシェル粒子がフッ素原子含有単量体単位を含む、正極用バインダー。
続きを表示（約 730 文字）【請求項２】
前記シェル形成重合体が、前記フッ素原子含有単量体単位を含む、請求項１に記載の正極用バインダー。
【請求項３】
前記コアシェル粒子の総量に対する前記フッ素原子含有単量体単位の割合が、１～２０重量％である、請求項１又は２に記載の正極用バインダー。
【請求項４】
前記フッ素原子含有単量体が、１分子当たりフッ素原子を８個以上有する、請求項１又は２に記載の正極用バインダー。
【請求項５】
前記フッ素原子含有単量体が、フッ素原子含有炭化水素基を有する（メタ）アクリル酸エステルである、請求項１又は２に記載の正極用バインダー。
【請求項６】
前記非ジエン系ゴムが、アクリル系単量体単位を含むアクリル系ゴムである、請求項１又は２に記載の正極用バインダー。
【請求項７】
前記アクリル系ゴムを構成する単量体成分のうちアクリル酸アルキルエステルの割合が５０重量％以上である、請求項６に記載の正極用バインダー。
【請求項８】
前記コアシェル粒子全体に対する前記非ジエン系ゴムの割合が、６０～９０重量％である、請求項１又は２に記載の正極用バインダー。
【請求項９】
前記コアシェル粒子は、体積平均粒子径が１００～５００ｎｍである、請求項１又は２に記載の正極用バインダー。
【請求項１０】
前記シェル形成重合体が、（メタ）アクリル系単量体、芳香族ビニル化合物、及び、シアン化ビニル化合物からなる群より選択される少なくとも１種を構成単量体として含む、請求項１又は２に記載の正極用バインダー。
（【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】
本発明は、リチウムイオン電池の正極で使用されるバインダー、リチウムイオン電池の正極及びその製造方法、並びに、リチウムイオン電池に関する。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン電池は、軽量でありながら、エネルギー密度が高く、繰り返し充放電が可能という特性があり、パソコンやスマートフォンの電源、電気自動車やハイブリッド車の動力源などの幅広い用途に使用されている。
【０００３】
リチウムイオン電池の正極では、金属箔などの集電体の上に、リチウム含有複合金属酸化物等の電極活物質と、バインダーとからなる電極活物質層が形成されている。電極活物質層は、通常、電極活物質とバインダーと溶媒とを混合して調製したスラリーを、集電体に塗工し、乾燥させことで製造される。
【０００４】
このような電極活物質層で使用されるバインダーには、電極活物質と集電体との結着性を維持する機能が求められる。さらに、リチウムイオン電池を構成した時の充放電特性が良好であることも求められる。
【０００５】
バインダーを構成する材料としては、ポリフッ化ビリニデン樹脂（ＰＶＤＦ）が知られている。しかし、ポリフッ化ビリニデン樹脂は原料がフロンガスであり、環境に負荷が大きいことから、環境負荷の少ない材料に代替することが望まれている。
【０００６】
ポリフッ化ビリニデン樹脂を代替する正極用バインダーの一例として、特許文献１では、有機重合体からなる粒子状のバインダーを使用することが開示されている。その具体例として、アクリロニトリル単位を含むコア部と、アクリル酸エステル単位を含む柔軟なシェル部とを有するコアシェル型のゴム粒子が記載されている（段落［００１８］）。該文献では、正極活物質として、コバルト酸リチウムが使用されている。
【０００７】
正極の活物質としては、コバルト酸リチウムや、マンガン酸リチウム、リン酸鉄リチウム等が知られているが、ＮＭＣ（ニッケル－マンガン－コバルト）等の三元系複合酸化物は、容量および耐電圧が高く、かつ熱安定性にも優れているため、電気自動車用のリチウムイオン電池の正極に使用する活物質として注目されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２００２－１１７８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＮＭＣ（ニッケル－マンガン－コバルト）等の三元系複合酸化物を正極の活物質として使用するにあたっては、バインダーには耐アルカリ性が求められる。しかし、ポリフッ化ビリニデン樹脂以外のバインダーは十分に検討されていない。
【００１０】
上述した特許文献１に開示されているコアシェル粒子は、耐アルカリ性を有していない。当該コアシェル粒子を三元系複合酸化物に対するバインダーとして使用した場合、集電体と活物質層との結着性、又は、リチウムイオン電池の充放電特性が不十分になる傾向があることが判明した。
（【００１１】以降は省略されています）

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