JP7790132B2 - カーボンナノチューブ分散液、カーボンナノチューブ分散組成物、電極膜用スラリー、電極膜、及び、二次電池 - Google Patents
カーボンナノチューブ分散液、カーボンナノチューブ分散組成物、電極膜用スラリー、電極膜、及び、二次電池Info
- Publication number
- JP7790132B2 JP7790132B2 JP2021203821A JP2021203821A JP7790132B2 JP 7790132 B2 JP7790132 B2 JP 7790132B2 JP 2021203821 A JP2021203821 A JP 2021203821A JP 2021203821 A JP2021203821 A JP 2021203821A JP 7790132 B2 JP7790132 B2 JP 7790132B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon nanotube
- polymer
- nanotube dispersion
- mass
- less
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/158—Carbon nanotubes
- C01B32/16—Preparation
- C01B32/162—Preparation characterised by catalysts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/158—Carbon nanotubes
- C01B32/168—After-treatment
- C01B32/174—Derivatisation; Solubilisation; Dispersion in solvents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D109/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of conjugated diene hydrocarbons
- C09D109/02—Copolymers with acrylonitrile
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D129/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal, or ketal radical; Coating compositions based on hydrolysed polymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids; Coating compositions based on derivatives of such polymers
- C09D129/02—Homopolymers or copolymers of unsaturated alcohols
- C09D129/04—Polyvinyl alcohol; Partially hydrolysed homopolymers or copolymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
- C09D5/24—Electrically-conducting paints
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
- C09D7/40—Additives
- C09D7/60—Additives non-macromolecular
- C09D7/61—Additives non-macromolecular inorganic
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
Description
カーボンナノチューブは、平面的なグラファイトを円筒状に巻いた形状であり、単層カーボンナノチューブ、又は多層カーボンナノチューブを含み、これらが混在してもよい。単層カーボンナノチューブは一層のグラファイトが巻かれた構造を有する。多層カーボンナノチューブは、二又は三以上の層のグラファイトが巻かれた構造を有する。また、カーボンナノチューブの側壁はグラファイト構造でなくともよい。また、例えば、アモルファス構造を有する側壁を備えるカーボンナノチューブも本明細書ではカーボンナノチューブとする。
重合体(A)は、ヒドロキシル基含有構造単位及び複素環含有構造単位の少なくとも1種以上を含む。重合体(A)を後述する重合体(B)とともに用いることで、カーボンナノチューブの分散性を向上させ、得られる電極合材層中でのカーボンナノチューブ含む導電材の偏在を抑制することができる。また、理由は定かではないが、重合体(A)が存在することで、後述する重合体(B)の、被分散物への吸着性及び分散媒への親和性をコントロールし、被分散物を分散媒中に安定に存在させることができる。
重合体(A)がヒドロキシル基含有構造単位を含む場合、任意に、ヒドロキシル基含有構造単位以外の構造単位(その他の構造単位)を含む。ヒドロキシル基含有構造単位は、ヒドロキシル基を含む構造単位であり、好ましくは、ヒドロキシル基を含む置換基により置換させたアルキレン構造を含有する構造単位を含む。アルキレン構造は、直鎖状又は分岐状のアルキレン構造であることが好ましい。ヒドロキシル基含有構造単位に含まれるヒドロキシル基の数は、1つまたは2つであることが好ましく、1つであることがより好ましい。
重合体(A)へのヒドロキシル基含有構造単位の導入方法は、特に限定はされないが、例えば、ヒドロキシル基を含むモノマーの重合反応により重合体を調製する方法、または、ヒドロキシル基以外の官能基を含むモノマーの重合反応により重合体を調製し、ヒドロキシル基に変性させる方法等が挙げられる。反応性、原料価格の観点から合理的な方法を選択することができる。
重合体(A)が複素環含有構造単位を含む場合、任意に、複素環含有構造単位以外の構造単位(その他の構造単位)を含む。複素環含有構造単位の複素環は、例えば、単環構造であっても縮合環構造であってもよいが、単環構造であることが好ましい。複素環は環を構成する原子に炭素以外の原子を含んでおり、そのほとんどは、一つまたはそれ以上の窒素、酸素、硫黄原子を含む。重合体(A)として複素環含有構造単位を含むことで、複素環内部で分極が生じ、被分散物に強く作用して吸着性と分散媒への親和性を更に高めることができると思われる。
重合体(B)は、ニトリル基含有構造単位を含む。重合体(B)は、ニトリル基含有構造単位を含有しているため、優れた柔軟性及び結着力による安定性を発揮することができる。この効果により、カーボンナノチューブ分散液を電極活物質と混合して電極膜用スラリーを膜状に形成する電極膜中でも良好な導電ネットワークを維持させることができるものと思われる。重合体(B)を前述の重合体(A)とともに用いることで、カーボンナノチューブ同士、カーボンナノチューブと活物質及び集電体との密着性(剥離強度)を飛躍的に高めることが出来る。重合体(A)がヒドロキシル基含有構造単位を含む場合、重合体(A)と重合体(B)の間に水素結合などの強い分子間力が作用することで、重合体(A)と重合体(B)との間に架橋構造が形成され、被分散物に三次元的に吸着することができ、分散性だけでなく安定性にも優れる分散液を得ることができるものと思われる。重合体(A)が複素環含有構造単位を含む場合、重合体(A)の複素環内部での分極に加え、重合体(B)のニトリル基含有構造単位に含まれるニトリル基でも分極が生じ、これらが相乗効果を発揮することで被分散物に強く作用することにより、良好な分散状態を維持したまま高い結着力を発揮することができるものと思われる。
重合体(B)へのニトリル基含有構造単位の導入方法は、特に限定されないが、例えば、ニトリル基を含むモノマーの重合反応により重合体を調製する方法を好ましく用いることができる。
・脂肪族炭化水素構造単位及びニトリル基含有構造単位の合計の含有量が、重合体(B)の質量を基準として80質量%以上100質量%以下である重合体(B)。合計の含有量は、好ましくは90質量%以上、より好ましくは95質量%以上、更に好ましくは98質量%以上である。
・脂肪族炭化水素構造単位、ニトリル基含有構造単位、及びアミド基含有構造単位の合計の含有量が、重合体(B)の質量を基準として80質量%以上100質量%以下である重合体(B)。合計の含有量は、好ましくは90質量%以上、より好ましくは95質量%以上、更に好ましくは98質量%以上である。
・脂肪族炭化水素構造単位、ニトリル基含有構造単位、アミド基含有構造単位、及びカルボキシル基含有構造単位の合計の含有量が、重合体(B)の質量を基準として80質量%以上100質量%以下である重合体(B)。合計の含有量は、好ましくは90質量%以上、より好ましくは95質量%以上、更に好ましくは98質量%以上である。
固形分濃度5%のカーボンナノチューブ分散液を、ディスパーなどで撹拌しながら、カーボンナノチューブ分散液の固形分濃度が2.5%になるように水を添加する。均一に撹拌した後、25℃にて、卓上型pHメーター(セブンコンパクトS220Expert Pro、メトラー・トレド製)を用いることで、カーボンナノチューブ分散液のpHを測定することができる。
本発明の実施形態のカーボンナノチューブ分散液のpHは、9.0以上が好ましい。また、12.0以下が好ましく、11.0以下がより好ましい。pHを上記範囲内に調整することで、カーボンナノチューブの濡れ性を向上させ、更に、重合体(A)及び重合体(B)の分散剤としての作用を高めることができる。pHが上記範囲を上回ると、電池内での各種原料及び外装材等の腐食、またはバインダーのゲル化といった問題が生じやすくなる。
これらの中でも、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、リチウム-t-ブトキシド、カリウム-t-ブトキシド、及びナトリウム-t-ブトキシドがより好ましい。なお、本発明の実施形態の無機塩基が有する金属は、遷移金属であってもよい。
(1)重合体(B)の分散性を高める
pHを所定の値に調整することで、重合体(B)のニトリル基含有構造単位に含まれるニトリル基を加水分解しアミド基が形成される。重合体(B)にアミド基含有構造単位を含ませることで、被分散物への吸着力を高めることができる。更に、アミド基は強い水素結合を形成し得ることから、重合体(B)にアミド基含有構造単位を含ませることで、重合体(B)の分子内に水素結合による架橋構造が導入され、被分散物に三次元的に吸着することができ、分散性だけでなく安定性にも優れる分散液を得ることができると思われる。
(2)重合体(A)と重合体(B)の併用効果を高める
pHを所定の値に調整することで、上述のように重合体(B)にアミド基含有構造単位を含ませることができ、このとき重合体(A)と併用することで、カーボンナノチューブ同士、カーボンナノチューブと活物質及び集電体との密着性(剥離強度)を特異的に高めることが出来る。特に、重合体(A)がヒドロキシル基含有構造単位を含む場合、重合体(A)と重合体(B)の間に水素結合などの強い分子間力が作用することで、重合体(A)と重合体(B)との間に架橋構造が形成され、被分散物に三次元的に吸着することができ、分散性だけでなく安定性にも優れる分散液を得ることができると思われる。
(3)重合体(B)の溶液粘度を低下させる
重合体(B)を溶媒に溶解させて使用する際に、重合体(B)溶液の粘度が低いと、凝集力の強いカーボンナノチューブの内部に分散剤が入り込みやすくなり、均一な分散液を得ることができると思われる。
(4)カーボンナノチューブの濡れ性を向上させる
カーボンナノチューブを分散する場合、カーボンナノチューブを溶媒で濡らすことでカーボンナノチューブ同士の凝集力を低下させ、その後解砕し、それを安定化させることで分散液として存在することができる。カーボンナノチューブは、カーボンブラック等の他の導電材と比して濡れ性が顕著に低いため、カーボンナノチューブを化学処理、あるいは機械的に破砕する等の前処理による濡れ性改善の所作が必要となるが、これら処理によって導電性が低下する恐れがある。pHを所定の値に調整することでカーボンナノチューブの有する導電性を損なうことなく、濡れ性を飛躍的に向上させることができると思われる。
本明細書における「流度」とは、カーボンナノチューブ分散液の流動性を示す指標の一つであり、カーボンナノチューブ分散液はせん断応力によって分散系における微細構造が崩れレオロジーが変化する場合があるため、後述の方法により分散液にせん断応力をかけることなく測定した流動性を本明細書における「流度」とした。
レーザー回折/散乱式粒度分布測定法は、分散粒子径及び分散状態を示す一つの指標として用いることができ、粒子(本明細書においては、カーボンナノチューブ)にレーザー光を照射した際の粒子からの散乱(回折)光の情報から粒子径分布を算出する測定方法である。一般的に、粒子の散乱光強度は、粒子の直径(周長)に比例し、入射レーザー光の波長に反比例する。また、粒子固有の屈折率に依存して変化する。粒子径が大きい場合は、散乱光は前方に集中し、粒子径がレーザー光の入射波長より小さくなると、散乱光は側方、後方を含めた全方向に散乱するようになる。なお、これらの散乱光をディテクターで検出し、フーリエ変換により、横軸を粒子径、縦軸を体積基準の頻度とする連続した粒度分布曲線が測定できる。
本明細書におけるレーザーの光透過率は、測定時の試料濃度に相関し、試料が希薄なほど透過率は増加する。
本明細書において、モード径とは、体積基準にて得られた粒度分布において、ピーク内の最も高い頻度の粒子径を指す。
しかしながら、本発明の実施形態では、あえてレーザー光の透過率が50%の条件における多重散乱に由来するピーク(すなわち、粒子径が小さい第一のピーク)のモード径を測定し、繊維径分布の異なる二種類のカーボンナノチューブを含む分散液の分散状態の指標とするものである。分散液中にカーボンナノチューブが二種以上含まれている場合は、それぞれのカーボンナノチューブの分散粒子径分布の違いによって多重散乱によるピークの出方に違いが生じるものと思われる。2種類のカーボンナノチューブの粒子径分布の違いが大きく、且つ、それぞれのカーボンナノチューブの分散状態が良好であるほど、多重散乱に由来するピークが検出されやすく、また粒子径がより小さい領域に検出される傾向にあり、本発明の実施形態においては、モード径は0.2μm以下であることが好ましい。また、分散液中のカーボンナノチューブが1種のみの場合は、多重散乱に由来するピークが観測されない、あるいは、多重散乱に由来するピークが検出されても、上述のモード径が0.2μmより大きくなる傾向にある。これは、粒子径分布が比較的に揃っていることに加えて、分散液中のカーボンナノチューブの屈折率が同程度(1種類のため)であり、多重散乱による干渉が小さいためであると推測される。
磁気フィルターによってカーボンナノチューブ分散液中から金属異物を除去する工程は、1,000ガウス以上の磁束密度以上の磁場を形成する磁気フィルターを通過させることにより行われることが好ましい。磁束密度が低いと金属成分の除去効率が低下するため、好ましくは5,000ガウス以上、磁性の弱いステンレスを除去することを考慮すると更に好ましくは10,000ガウス以上、最も好ましくは12,000ガウス以上である。
製造ライン中に磁気フィルターを配置する際には、磁気フィルターの上流側に、カートリッジフィルターなどのフィルターにより粗大な異物、あるいは金属粒子を除く工程を含ませることが好ましい。粗大な金属粒子は、濾過する流速によっては、磁気フィルターを通過してしまう恐れがあるためである。また、磁気フィルターは、一回ろ過するのみでも効果はあるが、循環式であることがより好ましい。循環式とすることで、金属粒子の除去効率が向上するためである。
カーボンナノチューブ分散液の製造ライン中に、磁気フィルターを配置する場合は、磁気フィルターの配置場所は特に制限されないが、好ましくはカーボンナノチューブ分散液を容器に充填する直前、容器への充填前に濾過フィルターによる濾過工程が存在する場合には、濾過フィルターの前に配置することが好ましい。これは、磁気フィルターから金属成分が脱離した場合に、製品への混入を防止するためである。
カーボンナノチューブ分散組成物は、カーボンナノチューブ分散液と、フッ素系樹脂と、を含有する。すなわち、カーボンナノチューブ分散液にはフッ素系樹脂は含有されず、カーボンナノチューブ分散組成物は、重合体(A)と、重合体(B)と、溶媒と、カーボンナノチューブと、フッ素系樹脂と、を少なくとも含む。更に換言すると、カーボンナノチューブ分散組成物は、重合体(A)と、重合体(B)と、溶媒と、走査型電子顕微鏡で観察したカーボンナノチューブの繊維径において、100nm以下の範囲に繊維径分布の異なる二種類のカーボンナノチューブと、フッ素系樹脂と、を少なくとも含有し、塩基、酸等の任意の成分を更に含有してもよい。カーボンナノチューブ分散組成物は、フッ素系樹脂とカーボンナノチューブ分散液とを混合することにより製造することができる。フッ素系樹脂とカーボンナノチューブ分散液と共に、任意の成分を更に混合してもよい。カーボンナノチューブ分散組成物の製造時に、前述のカーボンナノチューブ分散液で説明した金属異物等のコンタミを除く工程を入れてもよい。
本明細書において、前記の「カーボンナノチューブ分散液」と「カーボンナノチューブ分散組成物」とを総称して「カーボンナノチューブ分散組成物」という場合がある。
電極膜用スラリーは、カーボンナノチューブ分散液又はフッ素系樹脂を含むカーボンナノチューブ分散組成物と、電極活物質とを含有する。すなわち、電極膜用スラリーは、カーボンナノチューブ分散液と電極活物質とを少なくとも含有するか、又は、カーボンナノチューブ分散組成物と電極活物質とを少なくとも含有する。更に換言すると、電極膜用スラリーは、重合体(A)と、重合体(B)と、走査型電子顕微鏡で観察したカーボンナノチューブの繊維径において、100nm以下の範囲に繊維径分布の異なる二種類のカーボンナノチューブと、溶媒と、電極活物質と、を少なくとも含有し、フッ素系樹脂、その他バインダー樹脂、塩基、酸等の任意の成分を更に含有してもよい。本明細書において、「スラリー」を「合材スラリー」という場合がある。
電極膜は、カーボンナノチューブ分散液を用いて形成した膜、カーボンナノチューブ分散組成物を用いて形成した膜、及び、電極膜用スラリーを用いて形成した膜からなる群から選択される少なくとも1種を含む。電極膜は、更に、集電体を含んでもよい。例えば、電極膜は、集電体上に電極膜用スラリーを塗工し、乾燥させることで得ることができ、集電体と膜とを含む。本明細書において、「電極膜用スラリーを用いて形成した膜」を「電極合材層」という場合がある。
二次電池は、正極と、負極と、電解質とを含み、正極及び負極からなる群から選択される少なくとも1つが、電極膜を含む。
マイカ基板上にカーボンナノチューブ分散液を数μL滴下した後、120℃の電気オーブン中で乾燥して、カーボンナノチューブ観察用基板を作製した。その後、作製した基板表面を白金でスパッタリングした。更にその後、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、観察した。観察はカーボンナノチューブに合わせて5000倍または2万倍の倍率で、視野内に10本以上のカーボンナノチューブが含まれる写真を複数撮り、無作為に抽出した300本のカーボンナノチューブの繊維径、繊維長を測定した。
無作為に抽出した300本のカーボンナノチューブの繊維径を、縦軸に個数基準の頻度(%)、横軸に繊維径(nm)をとってプロットし、繊維径分布を確認した。図1は、分散液1の繊維径の分布図を表すグラフであり、縦軸の頻度(%)が「カーボンナノチューブの全量に対して個数基準での含有率」に相当する。また、計測した300個のカーボンナノチューブの繊維長の平均値をカーボンナノチューブの平均繊維長(μm)とし、また、繊維長0.3μm未満のカーボンナノチューブと繊維長0.3μm以上のカーボンナノチューブの個数の比率を算出した。
水素添加率は、全反射測定法による赤外分光分析と同様の方法でIR測定を行い求めた。共役ジエン単量体単位に由来する二重結合は970cm-1にピークが表れ、水素添加された単結合は723cm-1にピークが表れることから、この二つのピークの高さの比率から水素添加率を計算した。
カーボンナノチューブ分散液を25℃の恒温槽に1時間以上静置した後、カーボンナノチューブ分散液を十分に撹拌し、カーボンナノチューブ分散液の固形分濃度を100%とし、その固形分濃度が50%となるように、ディスパーで撹拌しながらカーボンナノチューブ分散液に水を添加した。均一に撹拌した後、25℃にて、卓上型pHメーター(セブンコンパクトS220Expert Pro、メトラー・トレド製)を用いて測定した。
粒度分布の測定は、レーザー回折/散乱式粒子径分布測定装置(堀場製作所社製;Partical LA-960V2)を用いた。本測定装置のレーザー光波長は650nmであり、検出器として、リング状64分割シリコンフォトダイオードを1点、4chアレイディテクタを5点、シリコンフォトディテクタを3点備えている。また、測定部は合成石英によるフロー式セル(試料セル)を使用している。
まず、試料セルを含む試料バス中に分散液と同溶媒であるNMPを投入し、循環/超音波洗浄を実施した。動作モードとして、循環速度:3、超音波強度:7、超音波時間1分、撹拌速度:7、撹拌モード:連続とした。続いて、空気抜きのため、超音波強度:7、超音波時間5秒にて超音波作動を行った後、ブランク(バックグラウンド)測定を実施した。粒子径基準は体積とし、粒子屈折率は1.920-0.522i(カーボン材料)、溶媒屈折率は1.468(NMP)を設定した。測定時のレーザー光透過率が50%±1%となるように分散液を滴下し、試料調整を実施した。測定中の動作モードは、循環速度:3、撹拌速度:7、撹拌モード:連続として測定を実施した。
判定基準
A:少なくとも2つ以上の粒度分布ピークが検出され、粒度分布ピークのうち粒子径が最も小さい第一のピークのモード径が0.2μm以下
C:2つ以上の粒度分布ピークが検出されない、もしくは、2つ以上の粒度分布ピークが検出されるが、粒度分布ピークのうち粒子径が最も小さい第一のピークのモード径が0.2μmより大きい
粘度値の測定は、B型粘度計(東機産業株式会社製「BL」)を用いて、カーボンナノチューブ分散液を25℃の恒温槽に1時間以上静置した後、カーボンナノチューブ分散液を十分に撹拌した後、B型粘度計ローター回転速度60rpmにて直ちに行った。測定に使用したローターの種類は、粘度値が100mPa・s未満の場合はNo.1を、100以上500mPa・s未満の場合はNo.2を、500以上2,000mPa・s未満の場合はNo.3を、2,000以上10,000mPa・s未満の場合はNo.4のローターをそれぞれ用いた。低粘度であるほど分散性が良好であり、高粘度であるほど分散性が不良である。得られたカーボンナノチューブ分散液が明らかに分離又は沈降しているものは分散性不良とした。
判定基準
AA:2,000mPa・s未満(優良)
A:2,000mPa・s以上6,000mPa・s未満(良)
B:6,000mPa・s以上10,000mPa・s未満(可)
C:10,000mPa・s以上、沈降又は分離(不良)
貯蔵安定性の評価は、カーボンナノチューブ分散液を50℃にて7日間静置して保存した後の、液性状の変化から評価した。液性状の変化は、ヘラで撹拌した際の撹拌しやすさから判断した。
判定基準
A:問題なし(良好)
B:粘度は上昇しているがゲル化はしていない(可)
C:ゲル化している(攪拌跡が消失しない)(極めて不良)
カーボンナノチューブ分散液を25℃の恒温槽に1時間以上静置した後、カーボンナノチューブ分散液を十分に撹拌してから、水平な金属板(黄銅製)の半球状の指定位置に10mL入れ、その直後にその金属板を垂直に立て、その時点から分散液が1分間で流下した垂直距離を測定した。
判定基準
A:5cm/min以上20cm/min未満(良好)
B:20cm/min以上30cm/min未満(可)
C:5cm/min未満、30cm/min以上(不良)
正極用合材スラリーを、ギャップ175μmのアプリケーターを用いてPETフィルム(厚さ100μm)に塗工し、70℃の熱風オーブンで10分、120℃の熱風オーブンで15分乾燥させて、導電性評価用の正極膜を得た。正極合材層の表面抵抗率(Ω/□)は、株式会社三菱化学アナリテック製:ロレスターGP、MCP-T610を用いて測定した。測定後、PETフィルム上に形成した正極合材層の厚みを乗じて、体積抵抗率(Ω・cm)とした。正極合材層の厚みは、膜厚計(株式会社NIKON製、DIGIMICRO MH-15M)を用いて、正極膜中の3点を測定して正極膜の平均値を求め、正極膜の平均値とPETフィルムの膜厚との差として求めた。
判定基準
AA:正極合材層の体積抵抗率(Ω・cm)が10未満(優良)
A:正極合材層の体積抵抗率(Ω・cm)が10以上20未満(良)
C:正極合材層の体積抵抗率(Ω・cm)が20以上(不良)
非水電解質二次電池を25℃の恒温室内に設置し、充放電装置(北斗電工株式会社製、SM-8)を用いて充放電測定を行った。充電電流10mA(0.2C)にて充電終止電圧4.3Vで定電流定電圧充電(カットオフ電流1mA(0.02C))を行った後、放電電流10mA(0.2C)にて、放電終止電圧3Vで定電流放電を行った。この操作を3回繰り返した後、充電電流10mA(0.2C)にて充電終止電圧4.3Vで定電流定電圧充電(カットオフ電流(1mA(0.02C))を行い、放電電流0.2C及び3Cで放電終止電圧3.0Vに達するまで定電流放電を行って、それぞれ放電容量を求めた。レート特性は0.2C放電容量と3C放電容量の比、以下の式1で表すことができる。
(式1)
レート特性 = 3C放電容量/3回目の0.2C放電容量 ×100 (%)
判定基準
AA:レート特性が80%以上(優良)
A:レート特性が60%以上80%未満(良)
C:レート特性が60%未満(不良)
非水電解質二次電池を25℃の恒温室内に設置し、充放電装置(北斗電工株式会社製、SM-8)を用いて充放電測定を行った。充電電流25mA(0.5C)にて充電終止電圧4.3Vで定電流定電圧充電(カットオフ電流2.5mA(0.05C))を行った後、放電電流25mA(0.5C)にて、放電終止電圧3Vで定電流放電を行った。この操作を200回繰り返した。サイクル特性は25℃における3回目の0.5C放電容量と200回目の0.5C放電容量の比、以下の式2で表すことができる。
(式2)
サイクル特性 = 3回目の0.5C放電容量/200回目の0.5C放電容量 ×100(%)
判定基準
AA:サイクル特性が85%以上(優良)
A:サイクル特性が80%以上85%未満(良)
C:サイクル特性が80%未満(不良)
<重合体(A)>
・PVA-1:クラレポバール PVA-403(クラレ社製):ポリビニルアルコール(平均重合度300、ケン化度87.0~89.0モル%)
・PVA-2:業界公知の方法により、ポリ酢酸ビニルを水酸化ナトリウムでケン化することで得た、ポリビニルアルコール(平均重合度500、ケン化度90mol%)
・PVB-1:ポリビニルアセタール(アセタール化度15mol%)
ポリビニルアルコール(重合度300、ケン化度98~99mol%)の10%水溶液を調製し、水溶液100質量部に対し、塩酸0.2質量部、ブチルアルデヒド2質量部を撹拌しながら滴下した。続いて80℃に昇温して1時間保持した後放冷した。これを乾燥、粉砕して得たポリビニルアセタール。
・PVP-1:ポリビニルピロリドンK-30(日本触媒社製)
<合成例1 重合体(B-1)の作製>
ステンレス製重合反応器に、アクリロニトリル40部、1,3-ブタジエン60部、オレイン酸カリ石ケン3部、アゾビスイソブチロニトリル0.3部、t-ドデシルメルカプタン0.6部、及びイオン交換水200部を加えた。窒素雰囲気下において、撹拌しながら、45℃で20時間の重合を行い、転化率90%で重合を終了した。未反応のモノマーを減圧ストリッピングにより除き、固形分濃度約30%のアクリロニトリル-共役ジエン系ゴムラテックスを得た。続いて、ラテックスにイオン交換水を追加して全固形分濃度を12%に調整し、容積1Lの撹拌機付きオートクレーブに投入して、窒素ガスを10分間にわたり流して内容物中の溶存酸素を除去した。水素化触媒としての酢酸パラジウム75mgを、パラジウムに対して4倍モルの硝酸を添加したイオン交換水180mLに溶解して調製した触媒液を、オートクレーブに添加した。オートクレーブ内を水素ガスで2回置換した後、3MPaまで水素ガスで加圧した状態でオートクレーブの内容物を50℃に加温し、6時間の水素化反応を行った。その後、内容物を常温に戻し、オートクレーブ内を窒素雰囲気とした後、固形分を乾燥させて重合体(B-1)を回収した。重合体(B-1)の水素添加率は99.5%であり、重量平均分子量(Mw)は190,000であった。アクリロニトリル-共役ジエン系ゴムにおいて、アクリロニトリル-共役ジエン系ゴムの質量を基準として、共役ジエン単量体単位の含有量は60%であり、ニトリル基含有単量体単位の含有量は40%であった。また、重合体(B-1)において、重合体(B-1)の質量を基準として、アルキレン構造単位を含む脂肪族炭化水素構造単位の含有量は60%であり、ニトリル基含有単量体単位の含有量は40%であった。これらの単量体単位の含有量及び構造単位の含有量は、単量体の使用量から求めた(以下、同様である。)。
使用するモノマー組成を、表1に従って変更し、重合体(B-2)~重合体(B-4)を作製した。
BD:1,3-ブタジエン
AN:アクリロニトリル
MAN:メタクリロニトリル
AAm:アクリルアミド
BA:ブチルアクリレート
・H-NBR1: Therban(R)4307(ARLANXEO株式会社製、アクリロニトリル含有量43.0%)
・H-NBR2:Zetpole(R)3300(日本ゼオン株式会社製、アクリロニトリル含有量23.6%)
各実施例及び比較例において使用するカーボンナノチューブの製造に用いる、CNT合成用触媒は以下の方法により作製した。
[CNT合成用触媒(A)]
水酸化コバルト60部、酢酸マグネシウム・四水和物138部、酢酸マンガン16.2部をそれぞれ耐熱性容器に秤取り、電気オーブンを用いて、170±5℃の温度で1時間乾燥させて水分を蒸発させた後、粉砕機(ワンダークラッシャーWC-3、大阪ケミカル株式会社製)を用いて粉砕した。その後、粉砕したそれぞれの粉末を粉砕機で混合してCNT合成用触媒前駆体(A)を作製した。そして、CNT合成用触媒前駆体(A)を耐熱性容器に移し替え、マッフル炉(FO510、ヤマト科学株式会社製)を使用し、空気雰囲気、空気雰囲気、450±5℃の条件で30分間焼成した後、乳鉢で粉砕してCNT合成用触媒(A)を得た。
[CNT合成用触媒(B)]
水酸化コバルト60部、酢酸マグネシウム・四水和物138部、炭酸マンガン16.2部、ゼオライト(HSZ-940HOA、東ソー株式会社製)4.0部をそれぞれ耐熱性容器に秤取り、電気オーブンを用いて、170±5℃の温度で1時間乾燥させて水分を蒸発させた後、粉砕機を用いて粉砕した。その後、粉砕したそれぞれの粉末を粉砕機で混合してCNT合成用触媒前駆体(B)を作製した。そして、CNT合成用触媒前駆体(B)を耐熱性容器に移し替え、マッフル炉にて、空気雰囲気、450±5℃の条件で30分間焼成した後、乳鉢で粉砕してCNT合成用触媒(B)を得た。
[CNT合成用触媒(C)]
酢酸コバルト・四水和物200部、酢酸水酸化アルミニウム水和物(アルミナ含量13質量%)78部をビーカーに量り取り、乳鉢を使って均一になるように混合し、CNT合成用触媒前駆体(C)を得た。得られたCNT合成用触媒前駆体(C)300部を耐熱容器に量り取り、マッフル炉にて、空気雰囲気、470℃±5℃の条件で60分間焼成した後、乳鉢で粉砕してCNT合成用触媒(C)を得た。
[CNT合成用触媒(D)]
酢酸鉄(II)200部、酢酸水酸化アルミニウム水和物(アルミナ含量13質量%)107部をビーカーに量り取り、乳鉢を使って均一になるように混合し、CNT合成用触媒前駆体(D)を得た。得られたCNT合成用触媒前駆体(D)300部を耐熱容器に量り取り、マッフル炉にて、空気雰囲気、470℃±5℃の条件で60分間焼成した後、乳鉢で粉砕してCNT合成用触媒(D)を得た。
各実施例及び比較例において使用するカーボンナノチューブは、以下の方法により作製した。
[CNT(A)]
製造例1-1で作製したCNT合成用触媒(A)と、製造例1-3で作製したCNT合成用触媒(C)を重量比9.5:0.5になるように粉砕機で混合しCNT合成用触媒(AC)を得た。加圧可能で、外部ヒーターで加熱可能な、内容積が10Lの横型反応管の中央部に、CNT合成用触媒(AC)1.0gを散布した石英ガラス製耐熱皿を設置した。窒素ガスを注入しながら排気を行い、反応管内の空気を窒素ガスで置換し、横型反応管中の雰囲気温度が600℃になるまで加熱した。600℃に到達した後、炭化水素としてプロパンガスを毎分2Lの流速で反応管内に導入し、60分間接触反応させた。反応終了後、反応管内のガスを窒素ガスで置換し、反応管の温度を100℃以下になるまで冷却し取り出すことでCNT(A)を得た。
[CNT(B)]
製造例1-2で作製したCNT合成用触媒(B)と、製造例1-3で作製したCNT合成用触媒(C)を重量比9.2:0.8になるように粉砕機で混合しCNT合成用触媒(BC)を得た。CNT合成用触媒としてCNT合成用触媒(BC)1.0gを使用した以外は製造例2-1と同様の方法にて、CNT(B)を作製した。
[CNT(C)]
加圧可能で、外部ヒーターで加熱可能な、内容積が10Lの横型反応管の中央部に、製造例1-3で作製したCNT合成用触媒(C)1.0gを散布した石英ガラス製耐熱皿を設置した。窒素ガスを注入しながら排気を行い、反応管内の空気を窒素ガスで置換し、横型反応管中の雰囲気温度が750℃になるまで加熱した。750℃に到達した後、炭化水素としてメタンガスを毎分2Lの流速で反応管内に導入し、60分間接触反応させた。反応終了後、反応管内のガスを窒素ガスで置換し、反応管の温度を100℃以下になるまで冷却し取り出すことでCNT(C)を得た。
[CNT(D)]
製造例1-1で作製したCNT合成用触媒(A)と、製造例1-4で作製したCNT合成用触媒(D)を重量比8.7:1.3になるように粉砕機で混合しCNT合成用触媒(AD)を得た。CNT合成用触媒としてCNT合成用触媒(AD)1.0gを使用した以外は製造例2-1と同様の方法にて、CNT(D)を作製した。
[CNT(E)]
製造例1-1で作製したCNT合成用触媒(A)と、製造例1-3で作製したCNT合成用触媒(C)を重量比5.5:4.5になるように粉砕機で混合しCNT合成用触媒(AC2)を得た。CNT合成用触媒としてCNT合成用触媒(AC2)1.0gを使用した以外は製造例2-1と同様の方法にて、CNT(E)を作製した。
・100T:K-Nanos 100T(Kumho Petrochemical株式会社製、多層CNT、繊維径10~15nm)
・BT1003M:LUCAN BT1003M(LG Chem Ltd.製、多層CNT、繊維径10~15nm)
・8S:JENOTUBE8S(株式会社JEIO製、多層CNT、繊維径6~9nm)
・VGCF:VGCF(昭和電工株式会社製、カーボンナノファイバー、繊維径150nm、繊維長8μm)
・TUBALL(80%):OCSiAl製、単層カーボンナノチューブ、平均外径:1.5nm、炭素成分80%、比表面積490m2/g
(実施例1-1)
表2-1に示す組成に従い、ステンレス容器にPVA-1、重合体(B-1)、NMPを加え、ディスパーで均一になるまで撹拌した。その後、CNT(A)をディスパーで撹拌しながら添加し、ハイシアミキサー(L5M-A、SILVERSON製)に角穴ハイシアスクリーンを装着し、8,500rpmの速度で全体が均一になるまでバッチ式分散を行った。続いて、ステンレス容器から、配管を介して高圧ホモジナイザー(スターバーストラボHJP-17007、スギノマシン製)に被分散液を供給し、5回パス式分散処理を行った。分散処理はシングルノズルチャンバーを使用し、ノズル径0.25mm、圧力100MPaにて行った。更に、目開き48μmのナイロンメッシュに3度通過させた後、磁気フィルター(トックエンジニアリング製)を介し、室温、磁束密度12,000ガウスの条件で濾過し、カーボンナノチューブ分散液(分散液1)を得た。濾過後の磁気フィルターには磁性を有する粒状の金属片の付着が見られた。また、表3に示す通り、分散液1は安定性が良好であった。また、分散液1のpHを前述の方法により測定した結果、8.9であった。
表2-1に示す組成に従い、実施例1-1と同様にして、各分散液(分散液2~26、比較分散液1~7)を得た。尚、実施例1-11~1~26では、添加剤として表2-1に示す塩基を重合体(B)と同時に加えてpHを表2-2に示す値になるよう調整し、それ以外は実施例1-1と同様にして、分散液を作製した。
<実施例2-1>
表4に示す組成に従い、容量150mLのプラスチック容器にカーボンナノチューブ分散液(分散液1)と、8質量%PVDFを溶解したNMPとを加えた後、自転及び公転ミキサー(株式会社シンキー製あわとり練太郎、ARE-310)を用いて、2,000rpmで30秒間撹拌し、カーボンナノチューブ分散組成物を得た。その後、電極活物質としてNMCを添加し、自転及び公転ミキサーを用いて、2,000rpmで20分間にわたり撹拌した。更にその後、NMPを添加し、自転及び公転ミキサーを用いて、2,000rpmで30秒間撹拌して、正極用合材スラリーを得た。正極用合材スラリーの固形分は70質量%とした。
表4に示す通り、カーボンナノチューブ分散液の種類を変更した以外は実施例2-1と同様の方法により、正極膜2a~26a、比較正極膜1a~7aを作製した。
表4に示す通り、電極活物質をNCAに変更した以外は実施例2-1と同様の方法により、正極膜1b~3b、及び比較正極膜1b~3bを作製した。
・NMC:NCM523(日本化学工業株式会社製、組成:LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、固形分100%)
・NCA:HED(登録商標)NAT-7050(BASF戸田バッテリーマテリアルズ合同会社製、組成:LiNi0.8Co0.15Al0.05O2)、固形分100%
・PVDF:ポリフッ化ビニリデン(Solef#5130(Solvey株式会社製)、固形分100%)
<実施例4-1~4-26、比較例4-1~4-7>
<実施例5-1~5-3、比較例5-1~5-3>
下記の標準負極と表5に示す正極膜とを各々50mm×45mm、45mm×40mmに打ち抜き、その間に挿入されるセパレーター(多孔質ポリプロプレンフィルム)とをアルミ製ラミネート袋に挿入し、電気オーブン中、70℃で1時間乾燥させた。続いて、アルゴンガスで満たされたグローブボックス内で、電解液を2mL注入し、アルミ製ラミネート袋を封口して電池1a~26a、電池1b~3b、比較電池1a~7a、及び比較電池1b~3bを作製した。電解液は、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネートを1:1:1(体積比)の割合で混合した混合溶媒を作製し、更に添加剤として、VC(ビニレンカーボネート)を電解液100部に対して1部加えた後、LiPF6を1Mの濃度で溶解させた非水電解液である。
容量150mLのプラスチック容器にアセチレンブラック(デンカ株式会社製、デンカブラック(登録商標)HS-100)と、CMCと、水と、を加えた後、自転及び公転ミキサー(株式会社シンキー製あわとり練太郎、ARE-310)を用いて、2,000rpmで30秒間撹拌した。更に負極活物質として人造黒鉛を添加し、自転及び公転ミキサー(株式会社シンキー製あわとり練太郎、ARE-310)を用いて、2,000rpmで150秒間撹拌した。続いてSBRを加えて、自転及び公転ミキサー(株式会社シンキー製あわとり練太郎、ARE-310)を用いて、2,000rpmで30秒間撹拌し、標準負極用合材スラリーを得た。標準負極用合材スラリーの固形分は48質量%とした。標準負極用合材スラリー中の負極活物質:導電材:CMC:SBRの固形分比率は97:0.5:1:1.5とした。
・HS-100:デンカブラックHS-100(デンカ株式会社製、アセチレンブラック、平均一次粒子径48nm、比表面積39m2/g)
・人造黒鉛:CGB-20(日本黒鉛工業株式会社製)、固形分100%
・CMC:#1190(ダイセルファインケム株式会社製)、固形分100%
・SBR:TRD2001(JSR株式会社製)、固形分48%
負極用合材スラリーを集電体となる厚さ20μmの銅箔上にアプリケーターを用いて塗工した後、電気オーブン中で80℃±5℃で25分間にわたり乾燥させて電極の単位面積当たりの目付量が10mg/cm2となるように調整した。更にロールプレス(株式会社サンクメタル製、3t油圧式ロールプレス)による圧延処理を行い、負極合材層の密度が1.6g/cm3となる負極を作製した。
表5に示す通り、安定性、流動性が良好なカーボンナノチューブ分散液を正極膜に備えた電池はレート特性及びサイクル特性が良好であり、流動性不良であるカーボンナノチューブ分散液を正極膜に備えた電池はいずれの特性も悪かった。低抵抗な正極膜は、電池としても抵抗が低く、レート特性が良化するものと思われる。また、比較的に低抵抗である電極活物質粒子にサイクルの負荷が集中するため、劣化が促進されてしまうのに対し、全体に良好な導電ネットワークが形成されている場合、負荷が分散されるため劣化しにくくなると思われる。
2:第一のピークのモード径
Claims (11)
- カーボンナノチューブと、ヒドロキシル基含有構造単位及び複素環含有構造単位からなる群から選択される少なくとも1種以上を含み、かつ、ニトリル基含有構造単位を含まない第一の重合体と、ニトリル基含有構造単位を含む第二の重合体と、溶媒と、を含むカーボンナノチューブ分散液であって、
前記第一の重合体は、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、及びポリビニルピロリドンの少なくともいずれかであり、
前記第二の重合体は、ニトリル基含有構造単位及び脂肪族炭化水素構造単位を含み、
前記第二の重合体の質量を基準として、前記ニトリル基含有構造単位の含有量が15質量%以上、かつ前記脂肪族炭化水素構造単位の含有量が40質量%以上であり、
さらに、前記ニトリル基含有構造単位及び前記脂肪族炭化水素構造単位の合計の含有量が80質量%以上100質量%以下であり、
前記溶媒は、アミド系有機溶媒であり、
前記カーボンナノチューブが、走査型電子顕微鏡で測定した繊維径分布において100nm以下の範囲に繊維径分布の異なる少なくとも二種類のカーボンナノチューブを含み、
前記二種類のカーボンナノチューブは、第一の繊維径分布を示す成分と、第二の繊維径分布を示す成分と、を含む、カーボンナノチューブ分散液。 - 前記第一の繊維径分布の範囲が、2nm以上30nm未満であり、前記第二の繊維径分布の範囲が、30nm以上100nm以下である、請求項1に記載のカーボンナノチューブ分散液。
- 前記第一の繊維径分布を有する成分の含有量が、前記カーボンナノチューブの全量に対して個数基準で40%以上99%以下である、請求項1又は2に記載のカーボンナノチューブ分散液。
- 繊維長0.3μm以下のカーボンナノチューブの含有量が、前記カーボンナノチューブの全量に対して個数基準で75%以下であり、前記カーボンナノチューブ分散液中の前記カーボンナノチューブの平均繊維長が0.1μm以上1.0μm以下である、請求項1~3のいずれか1項に記載のカーボンナノチューブ分散液。
- 前記第一の重合体の含有量が、前記第一の重合体及び前記第二の重合体の合計質量に対して30質量%以上70質量%以下である、請求項1~4のいずれか1項に記載のカーボンナノチューブ分散液。
- レーザー回折/散乱式粒度分布測定法においてレーザー光の透過率が50%の条件で測定した粒度分布が、少なくとも2つ以上のピークを有し、
前記2つ以上のピークのうち粒子径が最も小さい第一のピークのモード径が0.2μm以下である、請求項1~5いずれか1項に記載のカーボンナノチューブ分散液。 - 前記溶媒が実質的に水を含まず、かつ、pHが9.0以上12.0以下である、請求項1~6のいずれか1項に記載のカーボンナノチューブ分散液。
- 請求項1~7のいずれか1項に記載のカーボンナノチューブ分散液と、フッ素系樹脂と、を含むカーボンナノチューブ分散組成物。
- 請求項1~7のいずれか1項に記載のカーボンナノチューブ分散液、または請求項8記載のカーボンナノチューブ分散組成物と、電極活物質と、を含む電極膜用スラリー。
- 請求項1~7のいずれか1項に記載のカーボンナノチューブ分散液、または請求項8記載のカーボンナノチューブ分散組成物、または請求項9記載の電極膜用スラリーの塗工膜を含む電極膜。
- 正極と、負極と、電解質と、を具備してなる二次電池であって、請求項10記載の電極膜を正極または負極の少なくとも一方に用いた二次電池。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020211932 | 2020-12-22 | ||
| JP2020211932 | 2020-12-22 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022099288A JP2022099288A (ja) | 2022-07-04 |
| JP7790132B2 true JP7790132B2 (ja) | 2025-12-23 |
Family
ID=82157757
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021203821A Active JP7790132B2 (ja) | 2020-12-22 | 2021-12-16 | カーボンナノチューブ分散液、カーボンナノチューブ分散組成物、電極膜用スラリー、電極膜、及び、二次電池 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7790132B2 (ja) |
| CN (1) | CN116325201A (ja) |
| WO (1) | WO2022138496A1 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2022250058A1 (ja) * | 2021-05-24 | 2022-12-01 | ||
| CN119948639A (zh) * | 2022-09-29 | 2025-05-06 | 松下知识产权经营株式会社 | 非水电解质二次电池用的正极、使用它的非水电解质二次电池、以及非水电解质二次电池的正极用的正极浆料 |
| CN118289749A (zh) * | 2023-01-04 | 2024-07-05 | 江苏天奈科技股份有限公司 | 一种高导电碳纳米管分散液、制备方法及其质量控制方法 |
| GB2627938A (en) * | 2023-03-08 | 2024-09-11 | Thermo Fisher Scient Ecublens Sarl | Improved coating for analytical instruments |
| EP4538228A4 (en) | 2023-09-01 | 2025-10-29 | Artience Co Ltd | Dispersed composition of carbon nanotubes, composition of carbon nanotubes resin, mixing suspension, electrode film and secondary battery with non-aqueous electrolyte |
| WO2025134992A1 (ja) * | 2023-12-19 | 2025-06-26 | 株式会社クラレ | カーボンナノチューブ分散液、樹脂組成物、合材スラリー、電極膜及びリチウムイオン二次電池 |
| JP7705077B1 (ja) * | 2024-03-11 | 2025-07-09 | 藤倉化成株式会社 | 導電性塗料 |
| KR20250152250A (ko) * | 2024-04-16 | 2025-10-23 | 삼성에스디아이 주식회사 | 리튬 이차 전지용 도전재 분산액, 이를 포함하는 전극 슬러리, 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 |
| CN119943865A (zh) * | 2024-12-31 | 2025-05-06 | 深圳市豪鹏科技股份有限公司 | 一种导电浆料及其制备方法、应用 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008044820A (ja) | 2006-08-17 | 2008-02-28 | Fuji Xerox Co Ltd | カーボンナノチューブ膜およびその製造方法、並びにそれを用いたキャパシタ |
| JP2014012902A (ja) | 2012-07-03 | 2014-01-23 | Showa Denko Kk | 複合炭素繊維の製造方法 |
| JP2016025077A (ja) | 2014-07-22 | 2016-02-08 | シーナノ テクノロジー リミテッド | 電池用電極組成物 |
| JP2018095552A (ja) | 2012-04-23 | 2018-06-21 | シーアストーン リミテッド ライアビリティ カンパニー | バイモーダルサイズ分布を有するカーボンナノチューブ |
| JP2018534747A (ja) | 2015-10-28 | 2018-11-22 | エルジー・ケム・リミテッド | 導電材分散液およびこれを用いて製造したリチウム二次電池 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109911886A (zh) * | 2011-09-29 | 2019-06-21 | 独立行政法人产业技术综合研究所 | 碳纳米管分散液 |
| KR102125963B1 (ko) * | 2016-11-15 | 2020-06-23 | 주식회사 엘지화학 | 탄소나노튜브 분산액 및 이의 제조 방법 |
| KR102377623B1 (ko) * | 2018-01-29 | 2022-03-24 | 주식회사 엘지화학 | 탄소나노튜브 분산액의 제조방법 |
| CN111770953B (zh) * | 2018-03-23 | 2023-10-20 | 日本瑞翁株式会社 | 碳纳米管分散液、二次电池电极用浆料及其制造方法、二次电池用电极和二次电池 |
| KR102754060B1 (ko) * | 2019-05-17 | 2025-01-14 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 도전재 복합체 및 그 제조 방법 |
| JP2020194625A (ja) * | 2019-05-24 | 2020-12-03 | 東洋インキScホールディングス株式会社 | 電池用カーボンナノチューブ分散組成物の製造方法 |
-
2021
- 2021-12-16 JP JP2021203821A patent/JP7790132B2/ja active Active
- 2021-12-17 WO PCT/JP2021/046759 patent/WO2022138496A1/ja not_active Ceased
- 2021-12-17 CN CN202180066437.3A patent/CN116325201A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008044820A (ja) | 2006-08-17 | 2008-02-28 | Fuji Xerox Co Ltd | カーボンナノチューブ膜およびその製造方法、並びにそれを用いたキャパシタ |
| JP2018095552A (ja) | 2012-04-23 | 2018-06-21 | シーアストーン リミテッド ライアビリティ カンパニー | バイモーダルサイズ分布を有するカーボンナノチューブ |
| JP2014012902A (ja) | 2012-07-03 | 2014-01-23 | Showa Denko Kk | 複合炭素繊維の製造方法 |
| JP2016025077A (ja) | 2014-07-22 | 2016-02-08 | シーナノ テクノロジー リミテッド | 電池用電極組成物 |
| JP2018534747A (ja) | 2015-10-28 | 2018-11-22 | エルジー・ケム・リミテッド | 導電材分散液およびこれを用いて製造したリチウム二次電池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2022138496A1 (ja) | 2022-06-30 |
| CN116325201A (zh) | 2023-06-23 |
| JP2022099288A (ja) | 2022-07-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7790132B2 (ja) | カーボンナノチューブ分散液、カーボンナノチューブ分散組成物、電極膜用スラリー、電極膜、及び、二次電池 | |
| US11469421B2 (en) | Conductive material dispersion, binder resin-containing conductive material dispersion, slurry for electrode film, electrode film, and non-aqueous electrolyte secondary battery | |
| US11658303B2 (en) | Conductive material dispersion, binder resin-containing conductive material dispersion, slurry for electrode film, electrode film, and non-aqueous electrolyte secondary battery | |
| JP7107413B1 (ja) | 二次電池電極用樹脂組成物の製造方法、二次電池電極用合材スラリーの製造方法、電極膜の製造方法、及び二次電池の製造方法 | |
| JP7109632B1 (ja) | 二次電池電極用樹脂組成物、二次電池電極用合材スラリーの製造方法、電極膜の製造方法、及び二次電池の製造方法 | |
| JP7800618B2 (ja) | 電極膜用スラリー組成物、電極膜の製造方法、電池用電極の製造方法、及び非水電解質二次電池の製造方法 | |
| JP2022165423A (ja) | 導電材分散液、およびそれを用いた二次電池電極用組成物、電極膜、二次電池。 | |
| JP7568157B1 (ja) | カーボンナノチューブ、カーボンナノチューブ分散液、およびそれを用いた二次電池、ならびにカーボンナノチューブの製造方法 | |
| WO2023189294A1 (ja) | 正極膜用スラリー、正極膜、二次電池、及び正極膜の製造方法 | |
| KR20250093379A (ko) | 카본나노튜브 분산 조성물 및 그의 이용 | |
| JP2024094509A (ja) | 二次電池電極用樹脂組成物、二次電池電極用合材スラリー、二次電池、二次電池電極用樹脂組成物の製造方法、および二次電池電極用合材スラリーの製造方法 | |
| JP7852405B2 (ja) | 導電材分散液、およびそれを用いた二次電池電極用合材組成物、電極膜、二次電池 | |
| JP7568147B1 (ja) | 二次電池電極用樹脂組成物、およびその利用 | |
| JP7666579B1 (ja) | 電気化学素子用重合体組成物、導電材組成物、スラリー組成物、電極膜、および二次電池 | |
| JP2024003640A (ja) | 導電材分散液、およびそれを用いた二次電池電極用合材組成物、電極膜、二次電池 | |
| JP2025007100A (ja) | 二次電池電極用複合物の製造方法 | |
| JP2026056401A (ja) | 正極膜用スラリー、正極膜、二次電池 | |
| WO2025005253A1 (ja) | 二次電池電極用複合物の製造方法 | |
| JP2025007167A (ja) | 二次電池電極用複合物の製造方法 | |
| WO2025047828A1 (ja) | カーボンナノチューブ分散組成物、合材スラリー、電極膜、および二次電池 | |
| JP2025007101A (ja) | 二次電池電極用複合物の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240807 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20240809 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20240809 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20250708 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20250820 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20251111 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20251124 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7790132 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |