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公開番号2025084577
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-03
出願番号2023198578
出願日2023-11-22
発明の名称二次電池電極用複合物
出願人artience株式会社
代理人
主分類H01M 4/36 20060101AFI20250527BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】
活物質上の繊維状炭素の種類や複合状態を制御することで、充放電反応に優れる二次電池電極用複合物を提供すること。
【解決手段】
電極活物質及び繊維状炭素を含む二次電池電極用複合物であって、
前記繊維状炭素が、平均繊維径の異なる少なくとも2種の繊維状炭素を含み、
前記少なくとも2種の繊維状炭素は、平均繊維径が1nm以上9nm未満の第一の繊維状炭素と、平均繊維径が9nm以上150nm以下の第二の繊維状炭素とを含むことを特徴とする二次電池電極用複合物。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
電極活物質及び繊維状炭素を含む二次電池電極用複合物であって、
前記繊維状炭素が、平均繊維径の異なる少なくとも２種の繊維状炭素を含み、
前記少なくとも２種の繊維状炭素は、平均繊維径が１ｎｍ以上９ｎｍ未満の第一の繊維状炭素と、平均繊維径が９ｎｍ以上１５０ｎｍ以下の第二の繊維状炭素とを含むことを特徴とする二次電池電極用複合物。
続きを表示（約 460 文字）【請求項２】
前記繊維状炭素の一部が、解砕された形態を有し前記電極活物質の表面に付着し、前記繊維状炭素の一部が、集合体の形態を有することを特徴とする請求項１記載の二次電池電極用複合物。
【請求項３】
前記集合体の平均粒子径が０．２μｍ以上５０μｍ以下である請求項２記載の二次電池電極用複合物。
【請求項４】
更にバインダー樹脂を含む請求項１又は２記載の二次電池電極用複合物。
【請求項５】
請求項１又は２記載の二次電池電極用複合物を含む二次電池用電極。
【請求項６】
請求項５記載の二次電池用電極を含む二次電池。
【請求項７】
請求項６記載の二次電池を備えた車両またはデバイス。
【請求項８】
請求項１記載の二次電池電極用複合物の製造方法であって、
繊維状炭素分散体と電極活物質とを乾式混合装置を用いて複合する工程、および、溶媒を除去し乾燥する工程、を含むことを特徴とする二次電池電極用複合物の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池電極用複合物およびそれを用いた電極、二次電池、デバイスに関するものである。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
電気自動車の普及や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、その二次電池の高容量化が求められている。このような背景の下で高エネルギー密度、高電圧という特徴から非水系電解液を用いる非水電解質二次電池、特に、リチウムイオン二次電池が多くの機器に使われるようになっている。
【０００３】
二次電池の電極は、正極活物質又は負極活物質、導電材、バインダー樹脂等を含む合材スラリーを集電体に塗工して作製される。分散媒に導電材を分散させた導電材分散液を用意しておき、導電材分散液に活物質及びバインダー樹脂を添加して合材スラリーを作製することで、電極膜において導電材が均一に分散して含まれ、電極膜の導電性を改善することができる。二次電池の高容量化に向けては、電極中の活物質比率の増加が望まれるため、導電剤として少量でも効率的に導電ネットワークを形成することができ、電極抵抗を低減できるカーボンナノチューブが有望とされている。
一方で、より少量添加で低抵抗化を図るためには平均外径が小さく繊維長が大きいカーボンナノチューブを用いるのが効果的であるが、これらカーボンナノチューブは凝集力が強く、電極中に均一に分布させることが難しくなる。
電極中の導電ネットワークを効率的に形成し、活物質への導電パスを担保するためには、予め活物質表面にカーボンナノチューブなどの導電材を吸着させた複合物を利用する方法が提案されている。
【０００４】
特許文献１では、正極活物質とアセチレンブラックを窒素雰囲気下でメカノケミカル処理により複合化させ、高電子伝導性と高機械的強度を有する正極活物質を製造する例が開示されている。
特許文献２では、正極活物質とカーボンブラック、セルロースナノファイバーを含むスラリーを噴霧造粒することで、粒子強度に優れる複合粒子を製造する例が開示されている。
また、特許文献３では、正極活物質とカーボンナノチューブを窒素雰囲気下でメカノケミカル処理により複合化させ、高電子伝導性と高機械的強度を有する正極活物質を製造する例が開示されている。
また、特許文献４では、正極活物質粒子と繊維状炭素を溶剤中で超音波分散機を用いて分散したスラリーを噴霧造粒することで材料が均一に混合された複合粒子を製造する例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１６－２０１２２８号公報
特許６３８０５２６号公報
特開２０１７－１４２９９７号公報
特許５３７７９４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１および２に開示の方法では、導電助剤としてアセチレンブラックの分散液を使用しているため、導電助剤として繊維状炭素を使用した場合に比べ、少量添加での効率的な導電ネットワークの形成は難しい。
特許文献３に開示の方法では、繊維状で絡み合ったカーボンナノチューブを複合化の過程で解すことが困難であり、カーボンナノチューブの活物質表面への均一な吸着には至らず不均一な複合物となり易く、電極中での均一な導電ネットワーク形成は難しい。
特許文献４に開示の方法ではカーボンナノチューブが網目状に解れた状態で複合粒子中に存在するため、電極とした際の複合粒子間の導電パスの形成が十分ではない。
【０００７】
本発明は前記問題点を解決するために、活物質と繊維状炭素を用いた複合化方法によって、電極中でも高い導電性を獲得できる二次電池電極用複合物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】
【０００８】
本発明は電極活物質及び繊維状炭素を含む二次電池電極用複合物であって、前記繊維状炭素が、
平均繊維径の異なる少なくとも２種の繊維状炭素を含み、
前記少なくとも２種の繊維状炭素は、平均繊維径が１ｎｍ以上９ｎｍ未満の第一の繊維状炭素と、平均繊維径が９ｎｍ以上１５０ｎｍ以下の第二の繊維状炭素とを含むことを特徴とする二次電池電極用複合物に関する。
【０００９】
本発明は前記繊維状炭素の一部が、解砕された形態を有し前記電極活物質の表面に付着し、前記繊維状炭素の一部が、集合体の形態を有することを特徴とする二次電池電極用複合物に関する。
【００１０】
本発明は前記集合体の平均粒子径が０．２μｍ以上５０μｍ以下である前記二次電池電極用複合物に関する。
（【００１１】以降は省略されています）

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