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公開番号2025154873
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-10
出願番号2024058121
出願日2024-03-29
発明の名称カーボンナノチューブ集合体、カーボンナノチューブ分散液、導電材料、電極、二次電池、平面状集合体、フィルター、電磁波シールド及び極端紫外線用ペリクル
出願人住友化学株式会社
代理人弁理士法人太陽国際特許事務所
主分類C01B 32/16 20170101AFI20251002BHJP(無機化学)
要約【課題】カーボンナノチューブ分散液とした際の導電性に優れるカーボンナノチューブ集合体、及びその応用の提供。
【解決手段】(1)、(2)及び(3)の条件を満たす、カーボンナノチューブ集合体、カーボンナノチューブ分散液、導電材料、電極、二次電池、平面状集合体、フィルター、電磁波シールド及び極端紫外線用ペリクル。
(1)Fe原子及びCo原子の少なくとも1つを含み、Fe原子とCo原子との合計含有量が、前記カーボンナノチューブ集合体の全質量に対して、2000質量ppm～100000質量ppm。
(2)Na原子及びK原子の少なくとも1つを含み、Na原子とK原子との合計含有量が、前記カーボンナノチューブ集合体の全質量に対して、50質量ppm～1000質量ppm。
(3)20kN加圧下での体積抵抗率と1kN加圧下での体積抵抗率との比率が0.21以上。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
下記（１）、（２）及び（３）の条件を満たす、カーボンナノチューブ集合体。
（１）Ｆｅ原子及びＣｏ原子の少なくとも１つを含み、Ｆｅ原子とＣｏ原子との合計含有量が、前記カーボンナノチューブ集合体の全質量に対して、２０００質量ｐｐｍ～１０００００質量ｐｐｍ。
（２）Ｎａ原子及びＫ原子の少なくとも１つを含み、Ｎａ原子とＫ原子との合計含有量が、前記カーボンナノチューブ集合体の全質量に対して、５０質量ｐｐｍ～１０００質量ｐｐｍ。
（３）２０ｋＮ加圧下での体積抵抗率と１ｋＮ加圧下での体積抵抗率との比率が０．２１以上。
続きを表示（約 550 文字）【請求項２】
バンドル構造を含む、請求項１に記載のカーボンナノチューブ集合体。
【請求項３】
気孔容積が、０．６０ｃｍ
３
／ｇ～３．２０ｃｍ
３
／ｇである、請求項１又は請求項２に記載のカーボンナノチューブ集合体。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載のカーボンナノチューブ集合体と、分散媒と、を含むカーボンナノチューブ分散液。
【請求項５】
請求項１又は請求項２に記載のカーボンナノチューブ集合体を含む、導電材料。
【請求項６】
電極活物質と、請求項５に記載の導電材料と、を含む電極。
【請求項７】
請求項６に記載の電極を備える二次電池。
【請求項８】
請求項１又は請求項２に記載のカーボンナノチューブ集合体であり、
前記カーボンナノチューブ集合体が、最大長さが１０００μｍ～３００００μｍであるカーボンナノチューブを含む、平面状集合体。
【請求項９】
請求項８に記載の平面状集合体を用いたフィルター。
【請求項１０】
請求項８に記載の平面状集合体を用いた電磁波シールド。
（【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、カーボンナノチューブ集合体、カーボンナノチューブ分散液、導電材料、電極、二次電池、平面状集合体、フィルター、電磁波シールド及び極端紫外線用ペリクルに関する。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
カーボンナノチューブは、炭素原子が六角形のハニカム状に配置されたグラフェンシートを筒状に丸めた円筒構造を有する物質である。カーボンナノチューブは、基本的には、単層のグラフェンシートから形成された単層カーボンナノチューブと、複数層のグラフェンシートから形成された多層カーボンナノチューブに大別される。カーボンナノチューブは、機械的特性及び電子的特性が良好であり、種々の用途への使用が期待されており、近年、カーボンナノチューブの特性をより高めるための種々の試みが提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、コバルトの含有量が１０００ｐｐｍ～３００００ｐｐｍであり、特定の質量磁化率の金属原子を含む粒子を含有し、ラマンスペクトルのＧ／Ｄ比が０．７～１．５であるカーボンナノチューブ、分散液、及びその利用が記載されている。
特許文献２には、２０ｎｍ～１５０ｎｍの直径を有する炭素ナノチューブ単位体が絡み合った、即ち、エンタングルされた球形の２次構造を有し、真密度（ＴＤ）とバルク密度（ＢＤ）の比（ＴＤ／ＢＤ）が３０～１２０であり、金属含量が５０ｐｐｍ以下である炭素ナノチューブを含む二次電池用導電材が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２３－０８９８０６号公報
特開２０１８－５３０８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示の一実施形態が解決しようとする課題は、カーボンナノチューブ分散液とした際の導電性に優れるカーボンナノチューブ集合体を提供することである。
本開示の別の実施形態が解決しようとする課題は、上記カーボンナノチューブ集合体を含み、導電性に優れたカーボンナノチューブ分散液を提供することである。
本開示の別の実施形態が解決しようとする課題は、上記カーボンナノチューブ集合体を含む導電材料、電極、及び二次電池を提供することである。
本開示の別の実施形態が解決しようとする課題は、上記カーボンナノチューブ集合体であって最大長さが１０００μｍ～３００００μｍであるカーボンナノチューブ集合体を含む平面状集合体を提供することである。
本開示の別の実施形態が解決しようとする課題は、上記平面状集合体を用いたフィルター、電磁波シールド、及び極端紫外線用ペリクルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
＜１＞下記（１）、（２）及び（３）の条件を満たす、カーボンナノチューブ集合体。
（１）Ｆｅ原子及びＣｏ原子の少なくとも１つを含み、
Ｆｅ原子とＣｏ原子との合計含有量が、カーボンナノチューブ集合体の全質量に対して、２０００質量ｐｐｍ～１０００００質量ｐｐｍ。
（２）Ｎａ原子及びＫ原子の少なくとも１つを含み、Ｎａ原子とＫ原子との合計含有量が、カーボンナノチューブ集合体の全質量に対して、５０質量ｐｐｍ～１０００質量ｐｐｍ。
（３）２０ｋＮ加圧下での体積抵抗率と１ｋＮ加圧下での体積抵抗率との比率が０．２１以下。
＜２＞バンドル構造を含む、＜１＞に記載のカーボンナノチューブ集合体。
＜３＞気孔容積が、０．６０ｃｍ
３
／ｇ～３．２０ｃｍ
３
／ｇである、＜１＞又は＜２＞に記載のカーボンナノチューブ集合体。
＜４＞＜１＞～＜３＞のいずれか１つに記載のカーボンナノチューブ集合体と、分散媒と、を含むカーボンナノチューブ分散液。
＜５＞＜１＞～＜３＞のいずれか１つに記載のカーボンナノチューブ集合体を含む、導電材料。
＜６＞電極活物質と、＜５＞に記載の導電材料と、を含む電極。
＜７＞＜６＞に記載の電極を備える二次電池。
＜８＞＜１＞～＜３＞のいずれか１つに記載のカーボンナノチューブ集合体であり、前記カーボンナノチューブ集合体が、最大長さが１０００μｍ～３００００μｍであるカーボンナノチューブを含む、平面状集合体。
＜９＞＜８＞に記載の平面状集合体を用いたフィルター。
＜１０＞＜８＞に記載の平面状集合体を用いた電磁波シールド。
＜１１＞＜８＞に記載の平面状集合体を用いた極端紫外線用ペリクル。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の一実施形態によれば、カーボンナノチューブ分散液とした際の導電性に優れるカーボンナノチューブ集合体を提供することができる。
本開示の別の実施形態によれば、上記カーボンナノチューブ集合体を含み、導電性に優れたカーボンナノチューブ分散液を提供することができる。
本開示の別の実施形態によれば、上記カーボンナノチューブ集合体を含む導電材料、電極、及び、二次電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
特定ＣＮＴ集合体の一態様を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本開示に係るカーボンナノチューブ集合体、カーボンナノチューブ分散液、導電材料、電極、及び、二次電池について、詳細に説明する。以下の説明は、本開示の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本開示は、そのような実施態様に限定されるものではなく、本開示の目的の範囲内において、適宜、変更を加えて実施できる。
【００１０】
本開示において「～」を用いて示された数値範囲は、「～」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を意味する。
本開示に段階的に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本開示において、２以上の好ましい態様の組み合わせは、より好ましい態様である。
本開示において、各成分の量は、各成分に該当する物質が複数種存在する場合には、特に断らない限り、複数種の物質の合計量を意味する。
本明細書において、「工程」との用語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であっても、その工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
（【００１１】以降は省略されています）

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