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公開番号2025140533
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-29
出願番号2024039993
出願日2024-03-14
発明の名称非水電解質二次電池電極用結合剤、非水電解質二次電池用電極組成物、非水電解質二次電池用電極および非水電解質二次電池
出願人日本製紙株式会社
代理人個人,個人
主分類H01M 4/62 20060101AFI20250919BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】活物質と集電体との間において所望の付着強度を有し、かつ活物質や導電助剤の分散性が良好な非水電解質二次電池電極用結合剤を提供すること、また、この非水電解質二次電池電極用結合剤を用いた非水電解質二次電池用電極組成物、非水電解質二次電池用電極および非水電解質二次電池を提供することを目的とする。
【解決手段】
成分A:25℃においてB型粘度計(30rpm)で測定された1質量%水溶液の粘度が1,000～20,000mPa・sであるカルボキシメチルセルロースおよび/又はその塩と、成分B:重量平均分子量が1,000～20,000である核酸と、を含む非水電解質二次電池電極用結合剤であって、前記非水電解質二次電池電極用結合剤中の成分A及び成分Bの配合比が、成分A/成分B=99/1～40/60である、非水電解質二次電池電極用結合剤。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
成分Ａ：２５℃においてＢ型粘度計（３０ｒｐｍ）で測定された１質量％水溶液の粘度が１，０００～２０，０００ｍＰａ・ｓであるカルボキシメチルセルロースおよび／又はその塩と、
成分Ｂ：重量平均分子量が１，０００～２０，０００である核酸と、
を含む非水電解質二次電池電極用結合剤であって、前記非水電解質二次電池電極用結合剤中の成分Ａ及び成分Ｂの配合比が、成分Ａ/成分Ｂ＝９９/１～４０／６０である、非水電解質二次電池電極用結合剤。
続きを表示（約 310 文字）【請求項２】
前記成分Ａの無水グルコース単位当たりのカルボキシメチル置換度が０．５～１．２である、請求項１に記載の非水電解質二次電池電極用結合剤。
【請求項３】
前記成分Ｂが、酵母由来のリボ核酸（ＲＮＡ）である、請求項１に記載の非水電解質二次電池電極用結合剤。
【請求項４】
請求項１に記載の非水電解質二次電池電極用結合剤を用いた、非水電解質二次電池用電極組成物。
【請求項５】
請求項１に記載の非水電解質二次電池電極用結合剤を用いた、非水電解質二次電池用電極。
【請求項６】
請求項１に記載の非水電解質二次電池電極用結合剤を用いた、非水電解質二次電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、カルボキシメチルセルロース組成物、非水電解質二次電池電極用結合剤、非水電解質二次電池電極用分散剤、非水電解質二次電池用電極組成物、非水電解質二次電池用電極および非水電解質二次電池に関するものである。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、スマートフォンやタブレット等に代表される小型携帯端末や定置用蓄電池の急速な普及により、それらを駆動させる小型でエネルギー密度の高い電池に対する要求が高まっている。
【０００３】
一般に、リチウムイオン二次電池の負極には黒鉛系材料が用いられているが、黒鉛系材料の理論容量は３７２ｍＡｈ／ｇ（ＬｉＣ６）であり、現状、その限界に近付いている。
【０００４】
さらにリチウムイオン二次電池のエネルギー密度を向上するためには、新しい材料の選択が必要となっている。そこで、炭素、リチウムに次いで電位が低く、比容量の大きいケイ素、スズ等と、リチウムとを合金化した材料が注目を集めている。
【０００５】
これらの材料の中でも、ケイ素は、モル比でケイ素原子１に対してリチウム原子を４．４まで吸蔵することができ、理論的には黒鉛系炭素材料の約１０倍の容量が得られる。しかし、ケイ素粒子はリチウムを吸蔵すると体積がおよそ３倍～４倍に膨れるため、充放電の繰り返しにより劣化が進行し、容量が低下することが問題となっている。この現象を詳しく解析すると、ケイ素を含む活物質にリチウムが挿入されると、体積膨張により電極内に微細な割れが生じ、この微細な割れに電解液が侵入し、新たな被膜（ＳＥＩ層）が形成されることが確認されている。このとき、元に戻らない不可逆な容量が発生し、結果として、電池容量が低下する。この現象は、サイクル途中の充放電効率の変化に現れる。特に体積変化の大きいサイクル初期段階におけるサイクル効率の低下は、充放電効率の高い正極と組み合わせた電池としての寿命に大きな影響を与える。そのため、ケイ素を含む活物質を用いる場合、この体積膨張による電極構造の変化を最小限に抑えることが重要な課題となっている。
【０００６】
このような状況から、特許文献１では、カルボキシメチルセルロース又はその金属塩と、ポリアクリル酸又はその金属塩と、スチレンブタジエンゴム又はポリフッ化ビリニデンの３成分を必須として含むバインダーを用い、電池特性の向上を図っている。しかし、特許文献１の実施例および比較例によれば、バインダーとして、２成分のみ（カルボキシメチルセルロースとスチレンブタジエンゴム、又はカルボキシメチルセルロースとポリフッ化ビリニデン）を用いた場合には、所望の電池特性が得られていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０１５－１９８０３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明者らの検討によれば、カルボキシメチルセルロース又はその塩と、核酸を含む組成物が、活物質と集電体との付着強度、並びに活物質や導電助剤の分散性に影響を及ぼすことが分かった。なお、活物質と集電体との付着強度、並びに活物質や導電助剤の分散性が向上すると、併せて電池特性も向上する。
【０００９】
すなわち、本発明の目的は、活物質と集電体との間において所望の付着強度を有し、かつ活物質や導電助剤の分散性が良好な非水電解質二次電池電極用結合剤を提供すること、また、この非水電解質二次電池電極用結合剤を用いた非水電解質二次電池用電極組成物、非水電解質二次電池用電極および非水電解質二次電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは鋭意努力の結果、以下の〔１〕～〔６〕により課題を解決できることを見出した。
〔１〕成分Ａ：２５℃においてＢ型粘度計（３０ｒｐｍ）で測定された１質量％水溶液の粘度が１，０００～２０，０００ｍＰａ・ｓであるカルボキシメチルセルロースおよび／又はその塩と、成分Ｂ：重量平均分子量が１，０００～２０，０００である核酸と、を含む非水電解質二次電池電極用結合剤であって、前記非水電解質二次電池電極用結合剤中の成分Ａ及び成分Ｂの配合比が、成分Ａ/成分Ｂ＝９９/１～４０／６０である、非水電解質二次電池電極用結合剤。
〔２〕前記成分Ａの無水グルコース単位当たりのカルボキシメチル置換度が０．５～１．２である、〔１〕に記載の非水電解質二次電池電極用結合剤。
〔３〕前記成分Ｂが、酵母由来のリボ核酸（ＲＮＡ）である、〔１〕に記載の非水電解質二次電池電極用結合剤。
〔４〕〔１〕に記載の非水電解質二次電池電極用結合剤を用いた、非水電解質二次電池用電極組成物。
〔５〕〔１〕に記載の非水電解質二次電池電極用結合剤を用いた、非水電解質二次電池用電極。
〔６〕〔１〕に記載の非水電解質二次電池電極用結合剤を用いた、非水電解質二次電池。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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