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公開番号2025113338
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-01
出願番号2025083407,2024501631
出願日2025-05-19,2022-07-12
発明の名称コンポジットフルオロポリマーバインダー及びその製造方法、コンポジットバインダー材料及びその製造方法、電極、エネルギー貯蔵デバイス、電気化学デバイス用バインダー粉体及びその製造方法、電気化学デバイス用バインダー、電極合剤、二次電池用電極、並びに、二次電池
出願人ダイキンアメリカインコーポレイティッド,DAIKIN AMERICA,INC.,ダイキン工業株式会社
代理人弁理士法人WisePlus
主分類H01M 4/62 20060101AFI20250725BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】引張強度の均一性に優れた電極合剤シートが得られる電気化学デバイス用バインダー粉体を提供する。
【解決手段】エネルギー貯蔵用途に用いるコンポジットバインダー材料を開示する。コンポジットバインダー材料は、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフルオロポリマーと、導電性助剤及び低融点熱可塑性樹脂が一体化してなる。上記コンポジットバインダー材料の製造方法も開示する。上記方法は、上記フルオロポリマーのエマルジョンを得る工程、上記フルオロポリマーのエマルジョンに、上記低融点熱可塑性樹脂及び上記導電性助剤粒子を混合して、混合物を形成する工程、上記混合物を凝析させて、上記コンポジットバインダー材料からなる凝析物を製造する工程を含む。本開示はまた、引張強度の均一性に優れた電極合剤シートを提供することができる電気化学デバイス用結着材粉体を提供する。本開示は、フィブリル化していないフィブリル化性を有する樹脂、及び、熱可塑性ポリマーを含む電気化学デバイス用バインダー粉体に関する。
【選択図】なし

特許請求の範囲【請求項１】
（ａ）ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、（ｂ）低融点熱可塑性樹脂、及び、（ｃ）導電助剤を含むコンポジットバインダー材料。
続きを表示（約 600 文字）【請求項２】
前記コンポジットバインダー材料は粒子である、請求項１記載のコンポジットバインダー材料。
【請求項３】
前記コンポジットバインダー材料は、凝析物である請求項１又は２記載のコンポジットバインダー材料。
【請求項４】
前記導電助剤は、約２０質量％以下で存在する請求項１又は２記載のコンポジットバインダー材料。
【請求項５】
前記導電助剤は、約０．０１質量％以上で存在する請求項１又は２記載のコンポジットバインダー材料。
【請求項６】
前記低融点熱可塑性樹脂は、約０．０１～約５０質量％で存在する請求項１又は２記載のコンポジットバインダー材料。
【請求項７】
前記低融点熱可塑性樹脂は、約５～約２０質量％で存在する請求項１又は２記載のコンポジットバインダー材料。
【請求項８】
前記低融点熱可塑性樹脂は、低融点フルオロポリマーである請求項１又は２記載のコンポジットバインダー材料。
【請求項９】
前記ＰＴＦＥは、約２５～約９９質量％で存在する請求項１又は２記載のコンポジットバインダー材料。
【請求項１０】
前記ＰＴＦＥは、ホモポリマー、又は、パーフルオロコポリマーからなる請求項１又は２記載のコンポジットバインダー材料。
（【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、概して、エネルギー貯蔵デバイス用コンポジットフルオロポリマーバインダー材料及びその製造方法に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【０００２】
本開示は、コンポジットバインダー材料及びその製造方法、電極、エネルギー貯蔵デバイス、電気化学デバイス用バインダー粉体及びその製造方法、電気化学デバイス用バインダー、電極合剤、二次電池用電極、並びに、二次電池に関する。
【背景技術】
【０００３】
一般に、バインダー材料は電極活物質やその他の添加剤と組み合わされ、電極膜を形成するように加工される。カソードを形成するための現在の方法では、ポリビニリデンジフルオリド（ＰＶｄＦ）をＮ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）などの溶媒と混合し、さらに、カーボンブラック及び／又はカーボンナノチューブなどの導電助剤、並びに、電極材料と混合してスラリーを作成する。アノードは一般に水溶液法で作成され、該方法において最も一般的に使用されるバインダーは、スチレンブタジエンゴム／カルボキシメチルセルロース（ＳＢＲ－ＣＭＣ）である。得られた懸濁液を、アルミニウムカソード又は銅アノードの集電体、あるいは、電池で使用するその他の金属合金上に流延する。現在の製造工程は周知であるが、誘電率が高い（３．０超）ＰＶｄＦの使用、ＮＭＰの安全性、環境、コスト面への配慮など、いくつかの欠点がある。
【０００４】
ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）はＰＶｄＦの代替品として知られている。しかし、ＰＴＦＥはＮＭＰに不溶なため、現在の方法では使用できない。ＰＴＦＥとＰＶｄＦに関するもう一つの問題として、これらのフルオロポリマーが両方とも絶縁体であることがあげられる。カソードに電流を流す必要がある場合、ＰＴＦＥ又はＰＶｄＦに導電助剤を添加する必要がある。ＰＴＦＥと乾式混合されたカーボンブラックなどの導電助剤は、ＰＴＦＥマトリックス中に良好に分散せず、導通が悪くなる。さらに、ＰＴＦＥは融点が高いため、溶融してもその形状を保持する。つまり、ＰＴＦＥはいかなる表面をも流れず、機械的結合を形成しない。さらに、仮にＰＴＦＥを流動させることができたとしても、ＰＴＦＥを溶融するのに必要な温度は、製造工程で一般に使用される加熱機器の多くで上限温度を超える。
【０００５】
したがって、当該技術分野においては、ＰＴＦＥと導電助剤との均質な混合物を得るという技術的課題を克服できるエネルギー貯蔵用途のバインダー材料にたいするニーズが依然として存在する。
【０００６】
特許文献１には、エネルギー貯蔵装置の乾式電極フィルムであって、乾式活性材料と、フィブリル化バインダー及び約０．５～４０μｍのＤ
５０
粒径を有する微粒子状非フィブリル化バインダーを含む乾式バインダーと、を含む、自立型の乾式電極フィルムが記載されている。
【０００７】
特許文献２には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）とポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）とを有する、混合バインダー材を備え、独立した乾式電極フィルムであり、溶媒残渣を含まない、電極フィルムが記載されている。
【０００８】
特許文献３には、少なくとも正極活物質と導電剤と結着剤とからなる正極活物質合剤を備えた非水電解液電池であって、上記結着剤は繊維化することにより上記正極活物質合剤を結着させる第１の結着剤と、溶融することにより上記正極活物質合剤を結着させる第２の結着剤とからなる混合結着剤であることを特徴とする非水電解液電池が記載されている。
【０００９】
特許文献４には、少なくとも１種のバインダーと少なくとも１種の粒子状フィブリル化助剤を高せん断混合し、上記バインダーをフィブリル化させる工程、並びに、少なくとも１種の電極成分を少なくとも１種のフィブリル化されたバインダーとを低せん断混合する工程を含む、電気化学セル、特に、リチウムセル等のバッテリーセル用の電極の製造方法造が記載されている。
【００１０】
特許文献５には、カソードと、アノードと、上記カソード及びアノードの間に配設されたセパレータとを備え、上記カソード及びアノードのうち少なくとも一方は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）混合バインダー材を含み、上記ＰＴＦＥ混合バインダー材は、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、ＰＶＤＦ共重合体、及びポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）のうちの少なくとも１つと、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）とを有する、エネルギー貯蔵装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
（【００１１】以降は省略されています）

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