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公開番号2025154465
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-10
出願番号2024057481
出願日2024-03-29
発明の名称正極合剤用結着剤、正極合剤、正極および二次電池
出願人ダイキン工業株式会社
代理人弁理士法人とこしえ特許事務所
主分類H01M 4/62 20060101AFI20251002BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】表面粗さが小さい正極合剤層を形成することができ、優れた性能を有する二次電池を形成できる正極合剤用結着剤を提供すること。
【解決手段】フルオロポリマー(A)を含有する正極合剤用結着剤であって、フルオロポリマー(A)として、ビニリデンフルオライド単位およびヘキサフルオロプロピレン単位を含むフルオロポリマー(a1)を含有し、ヘキサフルオロプロピレン単位の含有量が、フルオロポリマー(A)として前記正極合剤用結着剤中に含まれる全フルオロポリマー中の全モノマー単位を100モル%とした場合に、0.001～1.000モル%である正極合剤用結着剤を提供する。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
フルオロポリマー（Ａ）を含有する正極合剤用結着剤であって、
フルオロポリマー（Ａ）として、ビニリデンフルオライド単位およびヘキサフルオロプロピレン単位を含むフルオロポリマー（ａ１）を含有し、
ヘキサフルオロプロピレン単位の含有量が、フルオロポリマー（Ａ）として前記正極合剤用結着剤中に含まれる全フルオロポリマー中の全モノマー単位を１００モル％とした場合に、０．００１～１．０００モル％である
正極合剤用結着剤。
続きを表示（約 1,900 文字）【請求項２】
フルオロポリマー（Ａ）として、フルオロポリマー（ａ２）およびフルオロポリマー（ａ３）からなる群より選択される少なくとも１種をさらに含有し、
フルオロポリマー（ａ２）が、ビニリデンフルオライド単位を含有し、かつ、ヘキサフルオロプロピレン単位を含有しておらず、フルオロポリマー（ａ２）中のビニリデンフルオライド単位の含有量が、フルオロポリマー（ａ２）の全モノマー単位に対して、９８．０モル％以上であり、
フルオロポリマー（ａ３）が、ビニリデンフルオライド単位、並びに、フルオロモノマー単位（ただし、ビニリデンフルオライド単位およびヘキサフルオロプロピレン単位を除く）を含有し、フルオロポリマー（ａ３）中のビニリデンフルオライド単位の含有量が、フルオロポリマー（ａ３）の全モノマー単位に対して、９８．０モル％未満である請求項１に記載の正極合剤用結着剤。
【請求項３】
フルオロポリマー（ａ１）とフルオロポリマー（ａ２）との含有割合が、質量比（（ａ１）／（ａ２））で、１００／０～０．１／９９．９である請求項２に記載の正極合剤用結着剤。
【請求項４】
フルオロポリマー（Ａ）として、フルオロポリマー（ａ１）、フルオロポリマー（ａ２）およびフルオロポリマー（ａ３）を含有し、
フルオロポリマー（ａ１）の含有量が、フルオロポリマー（Ａ）の質量に対して、０．０１～９９．００質量％であり、
フルオロポリマー（ａ２）の含有量が、フルオロポリマー（Ａ）の質量に対して、０～９８．９９質量％であり、
フルオロポリマー（ａ３）の含有量が、フルオロポリマー（Ａ）の質量に対して、１．００～４０．００質量％である請求項２または３に記載の正極合剤用結着剤。
【請求項５】
フルオロポリマー（Ａ）として、フルオロポリマー（ａ１）、フルオロポリマー（ａ２）およびフルオロポリマー（ａ３）を含有し、
フルオロポリマー（ａ１）の含有量が、フルオロポリマー（Ａ）の質量に対して、０．０１～９８．９９質量％であり、
フルオロポリマー（ａ２）の含有量が、フルオロポリマー（Ａ）の質量に対して、０．０１～９８．９９質量％であり、
フルオロポリマー（ａ３）の含有量が、フルオロポリマー（Ａ）の質量に対して、１．００～４０．００質量％である請求項２または３に記載の正極合剤用結着剤。
【請求項６】
フルオロポリマー（Ａ）として、フルオロポリマー（ａ１）およびフルオロポリマー（ａ３）を含有し、フルオロポリマー（ａ２）を含有しておらず、
フルオロポリマー（ａ１）の含有量が、フルオロポリマー（Ａ）の質量に対して、６０．００～９９．００質量％であり、
フルオロポリマー（ａ２）の含有量が、フルオロポリマー（Ａ）の質量に対して、０質量％であり、
フルオロポリマー（ａ３）の含有量が、フルオロポリマー（Ａ）の質量に対して、１．００～４０．００質量％である請求項２または３に記載の正極合剤用結着剤。
【請求項７】
フルオロポリマー（ａ２）が、一般式（１）：
TIFF
2025154465000005.tif
27
166
（式中、Ｒ
１
～Ｒ
３
は、独立に、水素原子または炭素数１～８の炭化水素基を表す。Ｒ
４
は、単結合または炭素数１～８の炭化水素基を表す。Ｙ
１
は、無機カチオンおよび／または有機カチオンを表す。）で表されるモノマー（１）に基づくモノマー単位をさらに含有する請求項２または３に記載の正極合剤用結着剤。
【請求項８】
フルオロポリマー（ａ３）中のビニリデンフルオライド単位の含有量が、フルオロポリマー（ａ３）の全モノマー単位に対して、５７．０～８９．０モル％である請求項２または３に記載の正極合剤用結着剤。
【請求項９】
フルオロポリマー（ａ３）中のフルオロモノマー単位が、テトラフルオロエチレン単位である請求項２または３に記載の正極合剤用結着剤。
【請求項１０】
フルオロポリマー（ａ１）中のビニリデンフルオライド単位が、フルオロポリマー（ａ１）の全モノマー単位に対して、８４．０～９９．９９９モル％であり、
フルオロポリマー（ａ１）中のヘキサフルオロプロピレン単位の含有量が、フルオロポリマー（ａ１）の全モノマー単位に対して、０．００１～１６．０モル％である請求項１または２に記載の正極合剤用結着剤。
（【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、正極合剤用結着剤、正極合剤、正極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】
特許文献１には、正極活物質（Ａ）と結着剤（Ｂ）および有機溶媒（Ｃ）を含む正極合剤用スラリーであって、正極活物質（Ａ）が、式（Ａ）：
Ｌｉ
ｘ
Ｍ
１
ｙ
Ｍ
２
１－ｙ
Ｏ
２
（式中、０．４≦ｘ≦１；０．３≦ｙ≦１；Ｍ
１
はＮｉおよびＭｎよりなる群から選ばれる少なくとも１種；Ｍ
２
はＣｏ、ＡｌおよびＦｅよりなる群から選ばれる少なくとも１種）で示されるリチウム含有複合金属酸化物であり、結着剤（Ｂ）が、組成式（Ｂ）：
（ＶＤＦ）
ｍ
（ＴＦＥ）
ｎ
（ＨＦＰ）
ｌ
（式中、ＶＤＦはフッ化ビニリデン由来の構造単位；ＴＦＥはテトラフルオロエチレン由来の構造単位；ＨＦＰはヘキサフルオロプロピレン由来の構造単位；０．４５≦ｍ≦１；０≦ｎ≦０．５；０≦ｌ≦０．１。ただし、ｍ＋ｎ＋ｌ＝１である）で示される含フッ素重合体であることを特徴とするリチウム二次電池の正極合剤用スラリーが記載されている。
【０００３】
特許文献２には、電極活物質（Ａ）と結着剤（Ｂ）と有機溶媒（Ｃ）を含むリチウム二次電池の電極合剤用スラリーであって、結着剤（Ｂ）が、
（Ｂ１）組成式（Ｂ１）：
（ＶＤＦ）
ｍ
（ＴＦＥ）
ｎ
（ＨＦＰ）
ｌ
（式中、ＶＤＦはフッ化ビニリデン由来の構造単位；ＴＦＥはテトラフルオロエチレン由来の構造単位；ＨＦＰはヘキサフルオロプロピレン由来の構造単位；０．４５≦ｍ≦１；０．０５≦ｎ≦０．５；０≦ｌ≦０．１。ただし、ｍ＋ｎ＋ｌ＝１である）で示される含フッ素重合体、および
（Ｂ２）含フッ素重合体（Ｂ１）以外の溶剤可溶型熱可塑性樹脂
を含むことを特徴とするリチウム二次電池の電極合剤用スラリーが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２０１０／０９２９７６号
国際公開第２０１０／０９２９７７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示では、表面粗さが小さい正極合剤層を形成することができ、優れた性能を有する二次電池を形成できる正極合剤用結着剤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】
【０００６】
本開示によれば、フルオロポリマー（Ａ）を含有する正極合剤用結着剤であって、フルオロポリマー（Ａ）として、ビニリデンフルオライド単位およびヘキサフルオロプロピレン単位を含むフルオロポリマー（ａ１）を含有し、ヘキサフルオロプロピレン単位の含有量が、フルオロポリマー（Ａ）として前記正極合剤用結着剤中に含まれる全フルオロポリマー中の全モノマー単位を１００モル％とした場合に、０．００１～１．０００モル％である正極合剤用結着剤が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、表面粗さが小さい正極合剤層を形成することができ、優れた性能を有する二次電池を形成できる正極合剤用結着剤を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本開示の具体的な実施形態について詳細に説明するが、本開示は、以下の実施形態に限定されるものではない。
【０００９】
特許文献１および２においては、リチウム二次電池の電極合剤用スラリーに用いる結着剤として、上記した含フッ素重合体を用いることが提案されている。これらの含フッ素重合体を用いることにより、柔軟性に富む正極が得られ、電池特性に優れたリチウム二次電池が得られる。しかしながら、二次電池のサイクル特性に改善の余地があることが判明した。
【００１０】
上記の課題を解決する手段を鋭意検討したところ、結着剤を構成する全てのポリマーを構成する全モノマー単位のうち、ごく一部のモノマー単位をヘキサフルオロプロピレン単位とすることによって、表面粗さが小さい正極合剤層を形成することができ、サイクル特性に優れた二次電池が得られることが見出された。
（【００１１】以降は省略されています）

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