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公開番号2025136861
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-19
出願番号2024035766
出願日2024-03-08
発明の名称電極、電池及び電極の製造方法
出願人FDK株式会社
代理人弁理士法人鷲田国際特許事務所
主分類H01M 4/06 20060101AFI20250911BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】バインダとしてフッ素樹脂を用いなくても、高いエネルギー密度を維持可能な電池を構成する電極を提供する。
【解決手段】電極は、二酸化マンガンを含む電極活物質と、アラミド繊維とを含む電極合剤層を含む。電極合剤層における前記アラミド繊維の含有量は、前記電極合剤層に対して0.01質量%以上0.3質量%以下である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電極であって、
二酸化マンガンを含む電極活物質と、アラミド繊維とを含む電極合剤層を含み、
前記電極合剤層における前記アラミド繊維の含有量は、前記電極合剤層に対して０．０１質量％以上０．３質量％以下である、
電極。
続きを表示（約 550 文字）【請求項２】
前記電極合剤層は、側鎖にアリール基を有するポリアルキレンオキサイド系重合体をさらに含む、
請求項１に記載の電極。
【請求項３】
前記ポリアルキレンオキサイド系重合体は、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド及びフェニルグリシジルエーテルの共重合体である、
請求項２に記載の電極。
【請求項４】
請求項１～３のいずれか一項に記載の電極を含む、
電池。
【請求項５】
前記電池は、リチウム一次電池である、
請求項４に記載の電池。
【請求項６】
アラミド繊維と、分散剤と、水とを含む水分散液を準備する工程と、
前記水分散液と、二酸化マンガンを含む電極活物質とを混合して、電極合剤を得る工程と、
前記電極合剤中の溶媒を除去して、電極合剤層を形成する工程と、
を含み、
前記分散剤は、側鎖にアリール基を有するポリアルキレンオキサイド系重合体を含む、
電極の製造方法。
【請求項７】
前記電極合剤層における前記アラミド繊維の含有量は、前記電極合剤層に対して０．０１質量％以上０．３質量％以下である、
請求項６に記載の電極の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極、電池及び電極の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
負極に金属リチウム、正極に二酸化マンガンやフッ化黒鉛等を用いたリチウム一次電池は、３Ｖ系高エネルギー密度電池として、小型電子機器の主電源や長期バックアップ用電源として広く用いられている。中でも、二酸化マンガンを用いたリチウム一次電池は、安価で、幅広い温度での出力特性にも優れることから、広く用いられている。
【０００３】
二酸化マンガンを用いた正極は、二酸化マンガンと、導電助剤と、バインダとを混練した後、成形することにより作製される。バインダとしては、耐熱性や耐薬品性が高いことから、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）やＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）等のフッ素樹脂が用いられている（例えば、特許文献１及び２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２０１９／０４４７７１号
特開２０１２－３３３７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、近年では、環境負荷を低減する観点から、ＰＦＡＳ（パーフルオロアルキル化合物及びポリフルオロアルキル化合物）が規制対象とされており、上記したフッ素樹脂も規制対象とされている。そのため、バインダとして、従来のフッ素樹脂に代わる材料を使用できることが求められている。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、バインダとしてフッ素樹脂を用いなくても、高いエネルギー密度を維持可能な電池を構成する電極、電池及び電極の製造方法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】
【０００７】
［１］電極であって、二酸化マンガンを含む電極活物質と、アラミド繊維とを含む電極合剤層を含み、前記電極合剤層における前記アラミド繊維の含有量は、前記電極合剤層に対して０．０１質量％以上０．３質量％以下である、電極。
［２］前記電極合剤層は、側鎖にアリール基を有するポリアルキレンオキサイド系重合体をさらに含む、［１］に記載の電極。
［３］前記ポリアルキレンオキサイド系重合体は、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド及びフェニルグリシジルエーテルの共重合体である、［２］に記載の電極。
［４］［１］～［３］のいずれかに記載の電極を含む、電池。
［５］前記電池は、リチウム一次電池である、［４］に記載の電池。
［６］アラミド繊維と、分散剤と、水とを含む水分散液を準備する工程と、前記水分散液と、二酸化マンガンを含む電極活物質とを混合して、電極合剤を得る工程と、前記電極合剤中の溶媒を除去して、電極合剤層を形成する工程と、を含み、前記分散剤は、側鎖にアリール基を有するポリアルキレンオキサイド系重合体を含む、電極の製造方法。
［７］前記電極合剤層における前記アラミド繊維の含有量は、前記電極合剤層に対して０．０１質量％以上０．３質量％以下である、［６］に記載の電極の製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、バインダとしてフッ素樹脂を用いなくても、高いエネルギー密度を維持可能な電池を構成する電極、電池及び電極の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、本発明の一実施形態に係る電池の構成の一例を示す模式的な断面図である。
図２は、実施例で使用したアラミド繊維の電子顕微鏡画像である。
図３は、正極ペレットの吸液試験の結果を示す写真である。
図４Ａ～図４Ｇは、電池のインピーダンスの測定結果を示すグラフである。
図５Ａ及び図５Ｂは、電池の放電試験の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明者らは、鋭意検討した結果、二酸化マンガンを用いた電極のバインダとして、アラミド繊維（好ましくはミクロフィブリル化したアラミド繊維）を用いることにより、繊維化したアラミドが電極中で網目状構造を形成しうること、それにより、少量でも電極活物質や導電助剤を良好に結着させることができることを見出した。それにより、従来のフッ素樹脂を用いなくても、従来と同等以上の高いエネルギー密度を有する電池が得られることを見出した。
（【００１１】以降は省略されています）

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