JP2012521065A5

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Publication number: JP2012521065A5
Application number: JP2012500298A
Authority: JP
Filing date: 2010-03-18
Publication date: 2013-03-07
Anticipated expiration: 2030-03-18

Claims

下記（ａ）〜（ｃ）：、
（ａ）複合材料の全重量に対して１．５〜２．２重量％の量でカーボンナノチューブを含む少なくとも一種の導電性添加剤、
（ｂ）がＬｉ／Ｌｉ⁺対に対して２Ｖ以上の電気化学ポテンシャルを有するリチウム挿入化合物を可逆的に形成できる電極活性材料、
（ｃ）ポリマーから成るバインダまたはポリマーバインダのブレンド、
を含むＬｉ−イオン電池の正極用複合材料であって、
上記リチウム挿入化合物がＬｉＭ_y（ＸＯ_z）_nタイプのポリアニオン系骨格を有する化合物（ここで、ＭはＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｖ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｓｉ、ＢおよびＭｏから成る群の中から選択される少なくとも一種の金属原子を表し、ＸはＰ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳおよびＡｓから成る群の中から選択される一つの原子を表す）の中から選択されることを特徴とする材料。
上記のポリアニオン系骨格を有する化合物がリチウムと金属原子Ｍとの混合燐酸塩またはケイ酸塩である請求項１に記載の材料。
金属ＭがＦｅ、Ｍｎまたはこれらの組合せの中から選択される請求項１または２に記載の材料。
グラファイト、カーボンブラックまたはカーボンナノ繊維の中から選択されるカーボンナノチューブ以外の追加の導電性添加剤をさらに含む請求項１〜３のいずれか一項に記載の複合材料。
ポリマーバインダがＰＶＤＦ、ＰＶＤＦ／ＨＦＰまたはＰＶＤＦ／ＣＴＦＥコポリマー、ＰＶＤＦと極性官能基を含むＰＶＤＦとのブレンドおよびフルオロターポリマーからなる群の中から選択される請求項１〜４のいずれか一項に記載の複合材料。
ポリマーバインダが高分子量のＰＶＤＦと、極性官能基を有するＰＶＤＦとのブレンドである請求項５に記載の複合材料。
カーボンナノチューブの遷移金属の含有量が５００重量ｐｐｍ以下である請求項１〜６のいずれか一項に記載の複合材料。
カーボンナノチューブが、持続性および酸化／還元現象の完全可逆性で定義されるサイクリック・ボルタンメトリーで電気化学シグネチャーを示す請求項１〜６のいずれか一項に記載の複合材料。
下記（ｉ）と（ｉｉ）の操作を含むＬｉ−イオン電池の正極の複合材料の製造方法：
（ｉ）最終的に下記を含む懸濁液を調製し：
（１）導電性添加剤としてのＣＮＴ、
（２）任意成分の追加の導電性添加剤、
（３）ポリマーバインダ、
（４）揮発性溶剤、
（５）電極活性材料、
（この懸濁液は、ボールミル、遊星ミルまたは３本ロールミルを用いた粉砕装置で機械的に均一に分散される）
（ｉｉ）こうして調製された懸濁液から押出成形、テープ成形または噴霧乾燥によって基材上にフィルムを作り、乾燥させる。
ＣＮＴが、５〜１５の壁を有し、平均外径が１０〜１５ｎｍで、長さが０．１〜１０μｍである多重壁ナノチューブである請求項９に記載の方法。
懸濁液の調製を、全ての成分の混合とその後の機械的分散とから成る単一段階で行う請求項９または１０に記載の方法。
懸濁液の調製を２つの連続した段階、特に、溶剤とカーボンナノチューブと任意成分のポリマーバインダの全部または一部を含む分散体を調製する段階と、この分散体に複合材料の他の成分を添加する段階の２つの連続した段階で行う請求項９または１０に記載の方法。
懸濁液の調製を３つの連続した段階、特に、カーボンナノチューブと任意成分のポリマーバインダの全部または一部を溶剤中に含む分散体を調製する段階と、それに活性材料を添加する段階と、溶剤を除去し、粉末を得た後、この粉末に溶剤および複合材料の残りの成分を添加して新たな懸濁液を形成するる段階と３つの連続した段階で行う請求項９または１０に記載の方法。
懸濁液の貯蔵弾性率（module de stockage）Ｇ'が１Ｈｚの周波数範囲で、ＮＭＰ中で２．２重量％のナノチューブの懸濁液の場合に２００〜１０００パスカル、ＮＭＰ中で２．２重量％のナノチューブと４．４重量％のＰＶＤＦとの懸濁液の場合に１００パスカル以上である請求項９〜１３のいずれか一項に記載の方法。
１ｃｍ²当たり０．１〜１０トンの圧力を加えてフィルムの密度を高くする請求項９〜１４のいずれか一項に記載の方法。
請求項１〜８のいずれか一項に記載のまたは請求項９〜１５のいずれか一項に記載の方法で得られた複合材料が塗布された少なくとも一つの電流コレクタを有するＬｉ−イオン電池の正極。
請求項１６に記載の少なくとも一つの正極を含むＬｉ−イオン電池。
請求項１〜８のいずれか一項に記載のまたは請求項９〜１５のいずれか一項に記載の方法で得られた複合材料の、Ｌｉ−イオン電池の製造での使用。