JP2013062236A - Conductive assistant for lithium secondary battery electrode, conductive assistant fluid dispersion for lithium secondary battery electrode including the same, and positive electrode for lithium secondary battery - Google Patents

Conductive assistant for lithium secondary battery electrode, conductive assistant fluid dispersion for lithium secondary battery electrode including the same, and positive electrode for lithium secondary battery Download PDF

Info

Publication number
JP2013062236A
JP2013062236A JP2012171635A JP2012171635A JP2013062236A JP 2013062236 A JP2013062236 A JP 2013062236A JP 2012171635 A JP2012171635 A JP 2012171635A JP 2012171635 A JP2012171635 A JP 2012171635A JP 2013062236 A JP2013062236 A JP 2013062236A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
secondary battery
lithium secondary
electrode
polythiophene
conductive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2012171635A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Eiichiro Tamaki
栄一郎 玉木
Yasuo Kubota
泰生 久保田
Mayumi Hara
まゆみ 原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toray Industries Inc filed Critical Toray Industries Inc
Priority to JP2012171635A priority Critical patent/JP2013062236A/en
Publication of JP2013062236A publication Critical patent/JP2013062236A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a conductive assistant for a lithium ion battery electrode, capable of exhibiting excellent performance.SOLUTION: The present invention relates to a conductive assistant for a lithium secondary battery electrode. The conductive assistant for a lithium secondary battery electrode is a polymer composite comprising polar polythiophene and a multilayer carbon nanotube having a primary diameter of 10-200 nm, and a weight ratio of the multilayer carbon nanotube relative to the polar polythiophene is 100-500 wt.%.

Description

本発明は、極性ポリチオフェンと多層カーボンナノチューブからなるリチウム二次電池電極用導電助剤及びこれを含有するリチウム二次電池電極用導電助剤分散液およびリチウム二次電池用正極に関するものである。より詳しくは、リチウム二次電池用正極に高導電性を提供しうる特定構造の多層カーボンナノチューブに、特定量の極性ポリチオフェンを複合化させることで高い分散性を付与し、優れたリチウム二次電池電極用導電助剤及び高容量・高出力なリチウム二次電池用正極を提供するものである。   The present invention relates to a conductive auxiliary agent for a lithium secondary battery electrode comprising polar polythiophene and multi-walled carbon nanotubes, a conductive auxiliary agent dispersion for a lithium secondary battery electrode containing the same, and a positive electrode for a lithium secondary battery. More specifically, an excellent lithium secondary battery that imparts high dispersibility by combining a specific amount of polar polythiophene with a multi-walled carbon nanotube having a specific structure capable of providing high conductivity to the positive electrode for a lithium secondary battery. The present invention provides a conductive additive for an electrode and a positive electrode for a lithium secondary battery having high capacity and high output.

リチウム二次電池は、従来のニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池に比べて、高電圧・高エネルギー密度が得られる電池として小型・軽量化が図れることから、携帯電話やラップトップパソコンなど情報関連のモバイル通信電子機器に広く用いられている。今後更に環境問題を解決する一つの手段として電気自動車・ハイブリッド電気自動車などに搭載する車載用途あるいは電動工具などの産業用途に利用拡大が進むと見られている一方、リチウム二次電池の更なる高容量化と高出力化が切望されている。   Compared to conventional nickel cadmium batteries and nickel metal hydride batteries, lithium secondary batteries can be made smaller and lighter as batteries with higher voltage and higher energy density. Widely used in communication electronic equipment. In the future, as one of the means to solve environmental problems, it is expected that the use will be expanded to in-vehicle applications mounted on electric vehicles and hybrid electric vehicles, and industrial applications such as electric tools. High capacity and high output are eagerly desired.

リチウム二次電池は少なくともリチウムイオンを可逆的に脱挿入可能な活物質を有する正極と負極、そして正極と負極を隔絶するセパレータを容器内に配置し、非水電解液を充填して構成されている。   A lithium secondary battery is composed of a positive electrode and a negative electrode having an active material capable of reversibly removing and inserting lithium ions, and a separator separating the positive electrode and the negative electrode in a container and filled with a non-aqueous electrolyte. Yes.

正極はアルミニウム等の金属箔集電体に活物質、導電助剤および結着剤を含有する電極剤を塗布し加圧成形したものである。一般的に正極の活物質としては、コバルト酸リチウム(LiCoO)、ニッケル酸リチウム(LiNiO)、マンガン酸リチウム(LiMnO)、スピネル型マンガン酸リチウム(LiMn)などに代表されるリチウムと遷移金属の複合酸化物(以後、リチウム金属酸化物と称することがある。)の粉体が用いられているほか、V等の金属酸化物やTiS、MoS、NbSeなどの金属化合物等も利用されているが、特にリチウム金属酸化物は小型電池としての性能は優れている一方、クラーク数の低い、いわゆるレアアースを含有していて、コスト面や安定供給面から避けられる傾向にあり、特に近年では資源的に豊富で安価な材料である鉄を含有したリン酸鉄リチウム(LiFePO)等が開発・利用され始めている。 The positive electrode is formed by applying an electrode material containing an active material, a conductive additive and a binder to a metal foil current collector such as aluminum and press-molding it. Generally, the positive electrode active material is typified by lithium cobaltate (LiCoO 2 ), lithium nickelate (LiNiO 2 ), lithium manganate (LiMnO 2 ), spinel type lithium manganate (LiMn 2 O 4 ), etc. A powder of a composite oxide of lithium and a transition metal (hereinafter sometimes referred to as a lithium metal oxide) is used, a metal oxide such as V 2 O 5 , TiS 2 , MoS 2 , and NbSe 2. Although metallic compounds such as lithium metal oxides are used, especially lithium metal oxides have excellent performance as small batteries, but they contain so-called rare earths with a low Clarke number, and are avoided from the viewpoint of cost and stable supply. In particular, in recent years, lithium iron phosphate (LiFePO 4 ) containing iron, which is a resource-rich and inexpensive material, has been developed and used. I'm starting.

また負極は銅などの金属箔集電体に、正極同様に活物質や導電助剤および結着剤を含有する電極剤を塗布し加圧成形したものであり、一般に負極の活物質としては、金属リチウムやLi−Al合金等のリチウム合金、SiOやSiC、SiOC等を基本構成元素とするケイ素化合物、ポリアセチレンやポリピロール等のリチウムをドープした導電性高分子、リチウムイオンを結晶中に取り込んだ層間化合物や天然黒鉛、人造黒鉛、ハードカーボンなどの炭素材料等が用いられている。   Also, the negative electrode is formed by applying an electrode material containing an active material, a conductive additive and a binder to a metal foil current collector such as copper as in the case of the positive electrode, and in general, as the active material of the negative electrode, Lithium alloys such as metallic lithium and Li-Al alloys, silicon compounds whose basic constituent elements are SiO, SiC, SiOC, etc., conductive polymers doped with lithium such as polyacetylene and polypyrrole, and layers in which lithium ions are incorporated into the crystal Compounds, carbon materials such as natural graphite, artificial graphite, and hard carbon are used.

これら正極・負極の構成における導電助剤の役割は活物質から集電体までの効率の良い導電パスを得ることにあり、リチウム二次電池(以下、リチウムイオン電池という場合がある。)用電極には欠かすことのできない構成材料である。   The role of the conductive assistant in the structure of these positive and negative electrodes is to obtain an efficient conductive path from the active material to the current collector, and an electrode for a lithium secondary battery (hereinafter sometimes referred to as a lithium ion battery). It is an indispensable constituent material.

しかしながら、導電助剤の含有率が多いと、電極重量あたりの電池容量は下がるため、できる限り導電助剤の量は少ない方が良く、より少ない量で導電性が確保できる高導電性の導電助剤が求められている。   However, since the battery capacity per electrode weight decreases when the content of the conductive auxiliary agent is large, it is better that the amount of the conductive auxiliary agent is as small as possible, and a highly conductive conductive auxiliary agent that can ensure conductivity with a smaller amount. There is a need for agents.

また、近年例えばオリビン系の正極活物質など、高容量にもかかわらず、導電性が低いために実用化にいたっていない活物質が数多く検討されており、この点でも高導電性の導電助剤が求められている。   In recent years, many active materials such as olivine-based positive electrode active materials that have not been put into practical use because of their low conductivity despite their high capacity have been studied. Is required.

導電助剤として従来用いられている材料としては、アセチレンブラック、ケッチェンブラックなどが挙げられる。これらは安価な上に適度な分散性を持つが、結晶性が低いため導電率はグラファイトなどよりも低く、多量に添加する必要がある。   Examples of materials conventionally used as conductive assistants include acetylene black and ketjen black. These are inexpensive and have appropriate dispersibility. However, since their crystallinity is low, their conductivity is lower than that of graphite or the like, and it is necessary to add a large amount.

そこで、導電助剤としてカーボンナノチューブを導入することが試みられている(特許文献1など)。   Therefore, attempts have been made to introduce carbon nanotubes as conductive assistants (Patent Document 1, etc.).

カーボンナノチューブとはナノメートルスケールの直径を持つ炭素繊維であり、優れた機械特性、導電性を持つことが知られている。カーボンナノチューブのポテンシャルを引き出し導電助剤として利用できれば高容量・高出力のリチウムイオン電池電極を作製できる可能性がある。   A carbon nanotube is a carbon fiber having a diameter on the nanometer scale, and is known to have excellent mechanical properties and conductivity. If the potential of carbon nanotubes can be extracted and used as a conductive additive, a high-capacity and high-power lithium ion battery electrode may be produced.

また、カーボンナノチューブを導電材として用いるにあたり、ポリチオフェンとカーボンナノチューブを複合化している例としては、透明電極用の導電材として利用している例(特許文献2)や、有機FET用の導電材として利用している例(特許文献3、4)、水溶性導電性ポリマーと多層カーボンナノチューブを複合化して水溶化している例(特許文献5)などが開示されている。   In addition, when carbon nanotubes are used as conductive materials, examples of composites of polythiophene and carbon nanotubes include those used as conductive materials for transparent electrodes (Patent Document 2), and conductive materials for organic FETs. Examples of use are disclosed (Patent Documents 3 and 4), an example in which a water-soluble conductive polymer and a multi-walled carbon nanotube are combined and water-solubilized (Patent Document 5).

また、リチウムイオン電池用としてポリチオフェンと多層カーボンナノチューブを複合化している例としては、正極活物質として用いている例(特許文献6)が開示されている。   Further, as an example in which polythiophene and multi-walled carbon nanotubes are combined for use in a lithium ion battery, an example (Patent Document 6) used as a positive electrode active material is disclosed.

特許第2513418号公報Japanese Patent No. 2513418 特開2008−103329号公報JP 2008-103329 A 特開2010−18696号公報JP 2010-18696 A 特開2011−126727号公報JP 2011-126727 A 特開2009−245903号公報JP 2009-245903 A 特許第3913208号公報Japanese Patent No. 3913208

上述のとおり、リチウム二次電池の導電助剤としてカーボンナノチューブを導入することが試みられている(特許文献1など)。しかしながら、カーボンナノチューブは表面積が大きく分子間力により非常に凝集しやすく、凝集した導電助剤は電池電極内で導電パスを作ることが難しいため、カーボンナノチューブの導電助剤に用いても効果は不十分であることを発明者らは見出した。   As described above, attempts have been made to introduce carbon nanotubes as conductive assistants for lithium secondary batteries (Patent Document 1, etc.). However, since carbon nanotubes have a large surface area and are very likely to aggregate due to intermolecular forces, and it is difficult to form a conductive path in the battery electrode, the effect of using carbon nanotubes as a conductive aid is ineffective. The inventors have found that this is sufficient.

そこで、カーボンナノチューブをリチウムイオン電池電極用導電助剤として適用するには、分散性を向上する添加剤が必要であると考えた。   Therefore, in order to apply carbon nanotubes as a conductive aid for lithium ion battery electrodes, it was considered that an additive for improving dispersibility was necessary.

ここで、特許文献2〜6では、ポリチオフェンを利用して分散している例がある。この手法はカーボンナノチューブの導電性を確保しつつ分散性向上することが可能であり、導電助剤としてのポテンシャルを引き出す手法として非常に有力な手法であると考えた。   Here, in Patent Documents 2 to 6, there are examples in which polythiophene is dispersed. This method can improve the dispersibility while ensuring the conductivity of the carbon nanotubes, and is considered to be a very effective method for extracting the potential as a conductive additive.

しかしながら、特許文献2〜6はいずれも10nm未満の径のカーボンナノチューブを扱っており、このような細径のカーボンナノチューブは、比表面積が大きいため実際にはポリチオフェンが多量に必要となる。そうすると、カーボンナノチューブの比が小さくなり、リチウムイオン電池電極用導電助剤としては実用には適さないものであった。   However, all of Patent Documents 2 to 6 deal with carbon nanotubes having a diameter of less than 10 nm, and such small-diameter carbon nanotubes have a large specific surface area, so that a large amount of polythiophene is actually required. If it does so, the ratio of a carbon nanotube will become small, and it was not suitable for practical use as a conductive support agent for lithium ion battery electrodes.

本発明は特定構造の多層カーボンナノチューブ及び特定量の極性ポリチオフェンを複合化し、優れた性能を発揮できるリチウムイオン電池電極用導電助剤を提供するものである。   The present invention provides a conductive additive for a lithium ion battery electrode that can be combined with a specific structure of multi-walled carbon nanotubes and a specific amount of polar polythiophene to exhibit excellent performance.

本発明では、高極性の溶媒に可溶化するために極性ポリチオフェンを利用する。さらに適した径を有するカーボンナノチューブ選択することで優れた導電助剤として機能するカーボンナノチューブ/ポリチオフェン複合コンポジットを与える。   In the present invention, polar polythiophene is used for solubilization in a highly polar solvent. Furthermore, by selecting a carbon nanotube having a suitable diameter, a carbon nanotube / polythiophene composite composite that functions as an excellent conductive aid is provided.

すなわち本発明は
(1)1次径が10nm〜200nmである多層カーボンナノチューブと極性ポリチオフェンからなる重合体コンポジットであり、該多層カーボンナノチューブの重量比が極性ポリチオフェンに対して100wt%〜500wt%であることを特徴とするリチウム二次電池電極用導電助剤。
(2)該多層カーボンナノチューブの1次径が50nm〜150nmである、(1)記載のリチウム二次電池電極用導電助剤。
(3)該多層カーボンナノチューブの重量比が極性ポリチオフェンに対して200wt%〜400wt%である(1)又は(2)記載のリチウム二次電池電極用導電助剤。
(4) 該極性ポリチオフェンがN-メチルピロリドン又はγ-チロラクトン又はジメチルアセトアミド又は水に重量濃度1%以上の溶解性がある(1)〜(3)のいずれかに記載のリチウム二次電池電極用導電助剤。
(5)(1)〜(4)ののいずれかに記載のリチウム二次電池電極用導電助剤をN-メチルピロリドン又はγ-ブチロラクトン又はジメチルアセトアミド又は水に分散したリチウム二次電池電極用導電助剤分散液。
(6)正極活物質とバインダーポリマーと導電助剤とを含有するリチウム二次電池用正極であり、該導電助剤の少なくとも一部に、(1)〜(4)のいずれかに記載のリチウム二次電池電極用導電助剤を含むことを特徴とするリチウム二次電池用正極。
である。
That is, the present invention is (1) a polymer composite composed of multi-walled carbon nanotubes having a primary diameter of 10 nm to 200 nm and polar polythiophene, and the weight ratio of the multi-walled carbon nanotubes is 100 wt% to 500 wt% with respect to polar polythiophene. A conductive additive for a lithium secondary battery electrode, characterized in that:
(2) The conductive auxiliary agent for a lithium secondary battery electrode according to (1), wherein the multi-walled carbon nanotube has a primary diameter of 50 nm to 150 nm.
(3) The conductive additive for a lithium secondary battery electrode according to (1) or (2), wherein the weight ratio of the multi-walled carbon nanotube is 200 wt% to 400 wt% with respect to polar polythiophene.
(4) For the lithium secondary battery electrode according to any one of (1) to (3), wherein the polar polythiophene is soluble in N-methylpyrrolidone, γ-tyrolactone, dimethylacetamide, or water at a weight concentration of 1% or more. Conductive aid.
(5) Conductivity for lithium secondary battery electrode in which the conductive assistant for lithium secondary battery electrode according to any one of (1) to (4) is dispersed in N-methylpyrrolidone, γ-butyrolactone, dimethylacetamide, or water Auxiliary dispersion.
(6) A positive electrode for a lithium secondary battery containing a positive electrode active material, a binder polymer, and a conductive additive, wherein the lithium according to any one of (1) to (4) is contained in at least a part of the conductive additive. A positive electrode for a lithium secondary battery, comprising a conductive additive for a secondary battery electrode.
It is.

本発明によれば、特定構造の多層カーボンナノチューブ及び特定量の極性ポリチオフェンを複合化することにより、優れた性能を発揮できるリチウムイオン電池電極用導電助剤を提供することが可能になる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the conductive support agent for lithium ion battery electrodes which can exhibit the outstanding performance by combining the multi-layer carbon nanotube of a specific structure, and a specific amount of polar polythiophene.

本発明で用いる多層カーボンナノチューブは直径10nm〜200nmの繊維状炭素であり、複数のグラフェン・シートが同心円状に巻かれた構造を持つ。CNTは、アーク放電法、化学気相成長法(CVD法)、レーザー・アブレーション法等により得ることができる。
多層カーボンナノチューブの導電性(体積抵抗率)は1.0[Ω・cm]以下のものが好ましく用いられ、1.0×10−1[Ω・cm]がさらに好ましく、1.0×10-6[Ω・cm]〜1.0×10−2[Ω・cm]であることが特に好ましい。体積抵抗率の低いものほど導電助剤としての性能は高い。
The multi-walled carbon nanotube used in the present invention is fibrous carbon having a diameter of 10 nm to 200 nm, and has a structure in which a plurality of graphene sheets are wound concentrically. CNT can be obtained by an arc discharge method, a chemical vapor deposition method (CVD method), a laser ablation method, or the like.
The conductivity (volume resistivity) of the multi-walled carbon nanotube is preferably 1.0 [Ω · cm] or less, more preferably 1.0 × 10 −1 [Ω · cm], and 1.0 × 10 −6 [Ω · cm]. It is especially preferable that it is -1.0 * 10 <-2 > [ohm * cm]. The lower the volume resistivity, the higher the performance as a conductive additive.

本発明に用いる多層カーボンナノチューブの1次径は10nm〜200nmであるが、50nm〜150nmの多層カーボンナノチューブが好ましく用いられる。多層カーボンナノチューブはリチウムイオン電池電極用導電助剤としては、従来のケッチェンブラックやアセチレンブラックと比較すると重量あたりの個数が多く、導電パスが得やすい。重量あたりの個数という観点では多層カーボンナノチューブの1次径が低いほど導電パスが得やすい。   The primary diameter of the multi-walled carbon nanotube used in the present invention is 10 nm to 200 nm, but a multi-walled carbon nanotube of 50 nm to 150 nm is preferably used. Multi-walled carbon nanotubes have a larger number per weight than conventional ketjen black and acetylene black as a conductive aid for lithium ion battery electrodes, and it is easy to obtain a conductive path. From the viewpoint of the number per unit weight, the lower the primary diameter of the multi-walled carbon nanotube, the easier it is to obtain a conductive path.

しかしながら1次径が小さすぎると非常に凝集しやすくなり、電極作製上問題が発生しやすい。また、後述する重合体コンポジットを作製する上でも、1次径が大きいほど少ない極性ポリチオフェンの量で分散力を向上することが可能である。1次径が10nm以下であると凝集が顕著であり、必要になる極性ポリチオフェン量も多くなるため導電助剤としての適用は難しい。また、1次径が200nm以上であると重量あたりの個数が少なくなり導電助剤として適さない。ここで言う1次径とは多層カーボンナノチューブの単糸の直径である。   However, if the primary diameter is too small, it is very easy to agglomerate, and problems in electrode production tend to occur. Further, also in the production of a polymer composite described later, it is possible to improve the dispersion force with a smaller amount of polar polythiophene as the primary diameter is larger. When the primary diameter is 10 nm or less, aggregation is remarkable, and the amount of polar polythiophene required is large, so application as a conductive additive is difficult. On the other hand, if the primary diameter is 200 nm or more, the number per unit weight is small and it is not suitable as a conductive additive. The primary diameter mentioned here is the diameter of a single yarn of a multi-walled carbon nanotube.

多層カーボンナノチューブの単糸の直径は、電子顕微鏡により測定することが可能である。電子顕微鏡により、多層カーボンナノチューブを10万倍から20万倍の倍率で観察し、ランダムに100箇所選んで直径を測長し、個数平均を取ることで多層カーボンナノチューブの単糸の直径を決定できる。   The single yarn diameter of the multi-walled carbon nanotube can be measured by an electron microscope. By observing the multi-walled carbon nanotubes at a magnification of 100,000 to 200,000 times with an electron microscope, randomly selecting 100 locations, measuring the diameter, and taking the number average, the diameter of the single-walled carbon nanotube can be determined. .

多層カーボンナノチューブの長さについては特に限定されるものではないが、パスを形成するには長いことが好ましく、個数を多くするという点では短い方が良い。カーボンナノチューブとしては一般的には0.1μmから3μm程度のものが市販されており、これらの長さであれば問題なく用いることができる。   The length of the multi-walled carbon nanotube is not particularly limited, but is preferably long for forming the path, and shorter in terms of increasing the number. Generally, carbon nanotubes with a length of about 0.1 μm to 3 μm are commercially available, and any length can be used without any problem.

多層カーボンナノチューブは10nm以下の薄層カーボンナノチューブと比べて安価であり電池電極用導電助剤としての実用性は高く、本発明により高い分散性を付与することで、安価に高導電性の導電助剤を提供することができるようになる。   Multi-walled carbon nanotubes are less expensive than thin-walled carbon nanotubes of 10 nm or less, and are highly practical as conductive assistants for battery electrodes. By imparting high dispersibility according to the present invention, high-conductivity conductive assistants are inexpensively provided. An agent can be provided.

本発明における極性ポリチオフェンとはポリチオフェン側鎖に極性基が含まれているものを指し、下記一般式(1)で表される。   The polar polythiophene in the present invention refers to a polythiophene side chain containing a polar group, and is represented by the following general formula (1).

Figure 2013062236
Figure 2013062236

Rは極性基が含まれる側鎖である。3位又は4位、のいずれでも良く、両方が置換されていても良い。極性基としては、酸性基であってもよく、エーテル構造・アセチル構造・ケトン構造を含むのであっても良い。 R is a side chain containing a polar group. Either the 3-position or the 4-position may be sufficient, and both may be substituted. The polar group may be an acidic group or may include an ether structure, an acetyl structure, or a ketone structure.

たとえば酸性基としてはスルホン酸基・水酸基・カルボン酸基などがあげられる。エーテル構造を含むものとしては、メトキシ基、エトキシ基、n − プロポキシ基、などのアルコキシ基、メトキシエチル基、エトキシエチル基、n−プロポキシエチル基などのアルコキシアルキル基、エーテル構造が複数あるメトキシエトキシ基、エトキシエトキシ基、メトキシエトキシエトキシ基などが挙げられる。アセチル構造又はケトン構造を含むものとしては、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基などが挙げられる。   For example, examples of the acidic group include a sulfonic acid group, a hydroxyl group, and a carboxylic acid group. Examples of those containing an ether structure include alkoxy groups such as methoxy group, ethoxy group and n-propoxy group, alkoxyalkyl groups such as methoxyethyl group, ethoxyethyl group and n-propoxyethyl group, and methoxyethoxy having a plurality of ether structures. Group, ethoxyethoxy group, methoxyethoxyethoxy group and the like. Examples of those containing an acetyl structure or a ketone structure include an alkylcarbonyl group and an alkoxycarbonyl group.

特に、N-メチルピロリドン、γブチロラクトン、ジメチルアセトアミドなど電池ペースト用極性溶剤に溶解性が高いと好ましく、1%以上の溶解性があることが好ましい。   In particular, it is preferable that the solubility in a polar solvent for battery paste such as N-methylpyrrolidone, γ-butyrolactone, dimethylacetamide is high, and it is preferable that the solubility is 1% or more.

極性ポリチオフェンの分子量は特に限定されるものではないが、好ましい分子量は重量平均分子量で800〜100000である。   The molecular weight of the polar polythiophene is not particularly limited, but the preferred molecular weight is 800 to 100,000 in terms of weight average molecular weight.

本発明で用いられる共役系重合体の合成には、公知の方法を使用することができる。たとえば重合性官能基を二つ有するモノマー同士を反応させる方法、異なる二つの重合性官能基を有するモノマー同士を鉄またはニッケル触媒下で反応させる方法が挙げられる。   A known method can be used for the synthesis of the conjugated polymer used in the present invention. For example, a method in which monomers having two polymerizable functional groups are reacted with each other, and a method in which monomers having two different polymerizable functional groups are reacted in an iron or nickel catalyst are exemplified.

また、本発明で用いられる共役系重合体の不純物を除去する方法は特に限定されないが、基本的には合成過程で使用した原料や副生成物を除去する生成工程であり、再沈殿法、ソクスレー抽出法、ろ過法、イオン交換法、キレート法などを用いることができる。中でも低分子量成分を除去する場合には、再沈殿法、ソクスレー抽出法が好ましく用いられる。これらの方法を2種以上組み合わせてもよい。   The method for removing impurities of the conjugated polymer used in the present invention is not particularly limited, but is basically a production step for removing raw materials and by-products used in the synthesis process, and includes a reprecipitation method, a soxhlet method. An extraction method, a filtration method, an ion exchange method, a chelate method, or the like can be used. In particular, when removing low molecular weight components, a reprecipitation method and a Soxhlet extraction method are preferably used. Two or more of these methods may be combined.

本発明における重合体コンポジットとは、上記多層カーボンナノチューブと極性ポリチオフェンが複合化したものを指し、多層カーボンナノチューブの表面の一部、あるいは全部を極性ポリチオフェンが被覆した状態になっているものを指す。   The polymer composite in the present invention refers to a composite of the above-mentioned multi-walled carbon nanotube and polar polythiophene, and refers to a state in which a part or all of the surface of the multi-walled carbon nanotube is covered with the polar polythiophene.

多層カーボンナノチューブと極性ポリチオフェンは主に、カーボンナノチューブ表面のグラファイト構造の芳香環とチオフェン環それぞれの共役系構造に由来するπ-π相互作用及び、分子間力による相互作用により被覆することができていると推測される。   Multi-walled carbon nanotubes and polar polythiophene can be coated mainly by π-π interaction derived from the conjugated structure of the aromatic ring and thiophene ring of the graphite structure on the surface of the carbon nanotube, and interaction by intermolecular force. It is estimated that

複合体とする手法は特に限定されないが、(I)溶融した極性ポリチオフェン中に多層カーボンナノチューブとを添加して混合する方法、(II)極性ポリチオフェンを溶媒中に溶解させ、この中に多層カーボンナノチューブとを添加して混合する方法、(III)多層カーボンナノチューブをあらかじめ超音波等で予備分散させておき、そこへ共役系重合体を添加し混合する方法、(IV)溶媒中に極性ポリチオフェンと多層カーボンナノチューブをいれ、この混合系へ超音波を照射して混合する方法などが挙げられる。本発明では、いずれの方法を用いてもよく、いずれかの方法を組み合わせてもよいが、効率よく複合化するという観点では(IV)の方法が好ましい。   The method of making the composite is not particularly limited, but (I) a method in which multi-walled carbon nanotubes are added to and mixed with molten polar polythiophene, and (II) polar polythiophene is dissolved in a solvent, and multi-walled carbon nanotubes are dissolved therein. (III) A method in which multi-walled carbon nanotubes are predispersed in advance with ultrasonic waves, etc., and a conjugated polymer is added and mixed therewith. (IV) A polar polythiophene and a multi-layer in a solvent. For example, a method of adding carbon nanotubes and irradiating the mixed system with ultrasonic waves may be used. In the present invention, any method may be used, and any method may be combined, but the method (IV) is preferable from the viewpoint of efficient complexation.

極性ポリチオフェンと多層カーボンナノチューブを複合化させる際に用いる溶媒としては、極性ポリチオフェンの溶解性が高いものが好ましく、極性ポリチオフェンの溶解度が1wt%を超えるものがより好ましい。複合化するには極性ポリチオフェンと多層カーボンナノチューブの入った分散液を超音波分散器によって処理することで好ましく分散することができる。超音波分散器としては、分散液に直接エネルギーを加えることのできる超音波ホモジェナイザーが好ましい。   As the solvent used when the polar polythiophene and the multi-walled carbon nanotube are combined, a solvent having a high solubility of the polar polythiophene is preferable, and a solvent having a solubility of the polar polythiophene exceeding 1 wt% is more preferable. In order to form a composite, a dispersion containing polar polythiophene and multi-walled carbon nanotubes can be preferably dispersed by treating with an ultrasonic disperser. As the ultrasonic disperser, an ultrasonic homogenizer capable of directly applying energy to the dispersion is preferable.

本発明における多層カーボンナノチューブの重量比は極性ポリチオフェンに対して100wt%〜500wt%であり、より好ましくは200wt%〜400wt%である。電極導電助剤として用いるので、多層カーボンナノチューブの重量比が少なすぎると、極性ポリチオフェンを多量に電極に入れ込むことになり、電極の接着性低下の問題が生じる。また、多層カーボンナノチューブの重量比が多すぎると、極性溶媒に対する分散力が低下し、電極中のカーボンナノチューブの分散が悪くなる。   The weight ratio of the multi-walled carbon nanotubes in the present invention is 100 wt% to 500 wt%, more preferably 200 wt% to 400 wt% with respect to the polar polythiophene. Since it is used as an electrode conduction aid, if the weight ratio of the multi-walled carbon nanotubes is too small, a large amount of polar polythiophene is introduced into the electrode, causing a problem of electrode adhesion deterioration. Moreover, when there are too many weight ratios of a multi-layer carbon nanotube, the dispersibility with respect to a polar solvent will fall, and dispersion | distribution of the carbon nanotube in an electrode will worsen.

繊維径10nm以下の薄層カーボンナノチューブと比較して繊維径10nm〜200nm多層カーボンナノチューブは相対的に表面積が少ないため、極性ポリチオフェンに対するカーボンナノチューブの重量比を高くすることができる。具体的には重量比500wt%以下の比率に選択して重合体コンポジットを作製することで、極性溶媒中で分散することが可能になる。カーボンナノチューブの重量比がポリチオフェンに対して500wt%以上であると、分散力が向上できず、電極ペーストとしたときにカーボンナノチューブが凝集してしまい、導電助剤としての性能が発揮できない。   Compared with thin-walled carbon nanotubes having a fiber diameter of 10 nm or less, multi-walled carbon nanotubes having a fiber diameter of 10 nm to 200 nm have a relatively small surface area, so that the weight ratio of carbon nanotubes to polar polythiophene can be increased. Specifically, by selecting a ratio of 500 wt% or less in weight ratio to produce a polymer composite, it becomes possible to disperse in a polar solvent. When the weight ratio of the carbon nanotubes is 500 wt% or more with respect to polythiophene, the dispersion force cannot be improved, and the carbon nanotubes aggregate when used as an electrode paste, and the performance as a conductive additive cannot be exhibited.

また、カーボンナノチューブの重量比をポリチオフェンに対して100wt%以下にすると、ポリチオフェンの比率が多く、カーボンナノチューブの導電特性を阻害してしまう。カーボンナノチューブの重量比をポリチオフェンに対して100wt%以上にすることで、カーボンナノチューブの優れた導電特性を阻害せずに導電助剤として活用できるようになる。   Further, when the weight ratio of the carbon nanotubes is 100 wt% or less with respect to the polythiophene, the ratio of the polythiophenes is large and the conductive properties of the carbon nanotubes are hindered. By making the weight ratio of the carbon nanotubes 100 wt% or more with respect to polythiophene, it becomes possible to use the carbon nanotubes as a conductive aid without impairing the excellent conductive properties of the carbon nanotubes.

このように、カーボンナノチューブの重量比がポリチオフェンに対して100wt%以上500wt%以下に選択することにより太径のカーボンナノチューブの優れた導電特性を維持したまま、電池電極用極性溶剤に分散できる。   As described above, by selecting the weight ratio of the carbon nanotubes to 100 wt% or more and 500 wt% or less with respect to polythiophene, the carbon nanotubes having a large diameter can be dispersed in the polar solvent for battery electrodes while maintaining the excellent conductive properties.

上記重合体コンポジットは、電極活物質とバインダーポリマーと導電助剤と混合し正極または負極として用いられる。   The polymer composite is mixed with an electrode active material, a binder polymer, and a conductive additive and used as a positive electrode or a negative electrode.

正極活物質としては、特に限定はされないが、コバルト酸リチウム(LiCoO)、ニッケル酸リチウム(LiNiO)、スピネル型マンガン酸リチウム(LiMn)などのリチウム金属酸化物系、V等の金属酸化物やTiS、MoS、NbSeなどの金属化合物系、リン酸鉄リチウム、リン酸マンガンリチウムなどのオリビン系などが上げられる。 As the positive electrode active material is not particularly limited, lithium cobaltate (LiCoO 2), lithium nickelate (LiNiO 2), spinel type lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4) lithium metal oxide such as, V 2 O 5 or the like of the metal oxide or TiS 2, MoS 2, NbSe 2, etc. of the metal compound-based, lithium iron phosphate, etc. olivine such as lithium manganese phosphate and the like.

負極活物質としては、特に限定されないが、天然黒鉛、人造黒鉛、ハードカーボンなどの炭素系材料、SiOやSiC、SiOC等を基本構成元素とするケイ素化合物、リチウムイオンとコンバージョン反応しうる酸化マンガン(MnO)や酸化コバルト(CoO)などの金属酸化物などがあげられる。   The negative electrode active material is not particularly limited, but carbonaceous materials such as natural graphite, artificial graphite, and hard carbon, silicon compounds having SiO, SiC, SiOC, etc. as basic constituent elements, manganese oxide that can undergo a conversion reaction with lithium ions ( Examples thereof include metal oxides such as MnO) and cobalt oxide (CoO).

パインダーポリマーとしては、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などのフッ素系重合体、スチレンブタジエンゴム(SBR)、天然ゴムなどのゴムから選択することができる。   The binder polymer may be selected from fluorine polymers such as polyvinylidene fluoride (PVDF) and polytetrafluoroethylene (PTFE), styrene butadiene rubber (SBR), and rubbers such as natural rubber.

導電助剤は本発明の重合体コンポジットのみでもよいし他に添加しても良く、他に添加する導電助剤としては、特に限定されないが、例えば、ファーネスブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等のカーボンブラック類、天然黒鉛(鱗片状黒鉛等)、人造黒鉛等のグラファイト類、炭素繊維及び金属繊維等の導電性繊維類、銅、ニッケル、アルミニウム及び銀等の金属粉末類などが挙げられる。   The conductive auxiliary agent may be only the polymer composite of the present invention or may be added to others. The conductive auxiliary agent to be added is not particularly limited, but examples thereof include furnace black, ketjen black, and acetylene black. Examples thereof include carbon blacks, natural graphite (such as flake graphite), graphite such as artificial graphite, conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers, and metal powders such as copper, nickel, aluminum and silver.

リチウムイオン電池電極用ペースト溶剤には、多くの場合N-メチルピロリドン、γ-ブチロラクトン、ジメチルアセトアミド、水などの極性溶剤が用いられる。本発明では、これらの溶剤への溶解性を持ち、かつカーボンナノチューブとの複合化が可能なポリマーとして極性ポリチオフェンを用いる。極性ポリチオフェンは導電性ポリマーであり、カーボンナノチューブの優れた導電性を阻害することなく、極性溶剤への分散性を向上することが可能である。   In many cases, polar solvents such as N-methylpyrrolidone, γ-butyrolactone, dimethylacetamide, and water are used as paste solvents for lithium ion battery electrodes. In the present invention, polar polythiophene is used as a polymer that is soluble in these solvents and can be combined with carbon nanotubes. Polar polythiophene is a conductive polymer and can improve dispersibility in a polar solvent without inhibiting the excellent conductivity of the carbon nanotube.

電極を作製する手法は特に限定されないが、上記バインダーポリマー、電極活物質、導電助剤、及び溶剤を各種分散・混練機で混練してペーストとし、集電体に塗布・乾燥することで作製する。   The method for producing the electrode is not particularly limited, but it is produced by kneading the binder polymer, electrode active material, conductive additive, and solvent with various dispersing and kneading machines to form a paste, and applying and drying the current collector. .

分散・混練手法としては、自動乳鉢・三本ロール・ビーズミル・遊星ボールミル・自公転ミキサー・湿式ジェットミル・ホモジェナイザー・プラネタリーミキサーなどを利用した手法などが挙げられる。   Examples of the dispersion / kneading technique include a technique using an automatic mortar, three rolls, a bead mill, a planetary ball mill, a self-revolving mixer, a wet jet mill, a homogenizer, and a planetary mixer.

分散・混練して得られたペーストを集電体に塗布する手法としては、バーコータ・ドクターブレードによる塗布、スリットコーター、ダイコーター、ブレードコーターなどが挙げられる。   Examples of the method of applying the paste obtained by dispersing and kneading to the current collector include application by a bar coater / doctor blade, slit coater, die coater, blade coater and the like.

上記重合体コンポジットは、分散液としても有用性が高く、リチウムイオン電池用電極ペースト混練工程中に、分散液のまま導入しても、良好な分散を得ることができる。   The polymer composite is highly useful as a dispersion, and good dispersion can be obtained even if it is introduced as a dispersion during the lithium ion battery electrode paste kneading step.

以下、実施例により本発明を具体的かつより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに制限されるものではない。実施例中の物性値は、下記の方法によって測定した。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely and in detail, this invention is not restrict | limited only to these Examples. The physical property values in the examples were measured by the following methods.

A.粘度降伏値の測定法
ペーストの降伏値は、粘度計(レオテック社、型番RC20)を用いて測定した。プローブにはコーンプレート(C25-2)を用い、温度25℃の条件でせん断速度0〜500毎秒で30段階について、段階的にせん断速度を上げて各粘度を測定した。せん断速度とせん断応力についてカッソンプロットして、切片から降伏値を計算した。
A. Method for Measuring Viscosity Yield Value The yield value of the paste was measured using a viscometer (Rheotech, model number RC20). A cone plate (C25-2) was used as a probe, and each viscosity was measured by increasing the shear rate step by step for 30 steps at a shear rate of 0 to 500 per second at a temperature of 25 ° C. The yield value was calculated from the intercept by plotting Kasson for shear rate and shear stress.

B.容量の測定法
直径16.1mm厚さ0.2mmに切り出したリチウム箔を負極とし、直径17mmに切り出したセルガード#2400(セルガード社製)セパレータとして、下記実施例で作製した電極を直径15.9mmにきりだして正極とし、電解液と電解液としてLiPFを1M含有するエチレンカーボネート:ジエチルカーボネート=7:3の溶媒を電解液として、2042型コイン電池を作製し、電気化学評価を行った。レート1C、上限電圧4.0V、下限電圧2.5Vで充放電測定を3回行い、三回目の放電時の容量を放電容量とした。
B. Capacitance measurement method A lithium foil cut to a diameter of 16.1 mm and a thickness of 0.2 mm was used as a negative electrode, and a cell guard # 2400 (manufactured by Celgard) separator cut to a diameter of 17 mm was used. A 2042 type coin battery was prepared using a solvent of ethylene carbonate: diethyl carbonate = 7: 3 containing 1M of LiPF 6 as an electrolytic solution and an electrolytic solution. Charge / discharge measurement was performed three times at a rate of 1 C, an upper limit voltage of 4.0 V, and a lower limit voltage of 2.5 V, and the capacity at the third discharge was defined as the discharge capacity.

[実施例1]
極性ポリチオフェンである、ポリ(チオフェン-3-[2-(2-メトキシエトキシ)エトキシ-2,5-ジイル]スルホン化物(シグマアルドリッチ社、品番699799、下記式参照)3重量部と、多層カーボンナノチューブ(1次径:65nm、保土谷化学社製MWNT)10重量部とを、N-メチル−2−ピロリドン(NMP)487重量部中で混合し、超音波分散機で30分間分散し、重量体コンポジット分散液を得た。
[Example 1]
3 parts by weight of poly (thiophene-3- [2- (2-methoxyethoxy) ethoxy-2,5-diyl] sulfonate (Sigma Aldrich, part number 699799, see formula below), which is a polar polythiophene, and multi-walled carbon nanotubes (Primary diameter: 65 nm, MWNT manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.) 10 parts by weight in 487 parts by weight of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), and dispersed for 30 minutes with an ultrasonic disperser. A composite dispersion was obtained.

このうちの重合体コンポジット分散液100重量部(うち、多層カーボンナノチューブ2重量部含有)と、電極活物質としてリン酸鉄リチウムを80重量部、導電助剤としてアセチレンブラック(AB)を8重量部、バインダーとしてポリ弗化ビニリデン(PVDF)10重量部、を加えたものをプラネタリーミキサーで混合して電極ペーストを得た。この電極ペーストの降伏値を測定したところ、4.5 Paであった。   Of these, 100 parts by weight of the polymer composite dispersion (including 2 parts by weight of multi-walled carbon nanotubes), 80 parts by weight of lithium iron phosphate as the electrode active material, and 8 parts by weight of acetylene black (AB) as the conductive auxiliary agent Then, 10 parts by weight of polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder was mixed with a planetary mixer to obtain an electrode paste. The yield value of this electrode paste was measured and found to be 4.5 Pa.

電極ペーストをアルミニウム箔(厚さ18μm)にドクターブレード(300μm)を用いて塗布し、200℃15分間乾燥して電極板を得た。該電極板を用いて、電極の放電容量を測定したところ、150mAh/gであった。   The electrode paste was applied to aluminum foil (thickness: 18 μm) using a doctor blade (300 μm) and dried at 200 ° C. for 15 minutes to obtain an electrode plate. Using the electrode plate, the discharge capacity of the electrode was measured and found to be 150 mAh / g.

Figure 2013062236
Figure 2013062236

[実施例2]
極性ポリチオフェンの量を5重量部とした以外は実施例1と同じ手法・組成で混練し電極ペーストを得た。この電極ペーストの降伏値を測定したところ、2.6 Paであった。
[Example 2]
An electrode paste was obtained by kneading by the same method and composition as in Example 1 except that the amount of polar polythiophene was changed to 5 parts by weight. The yield value of this electrode paste was measured and found to be 2.6 Pa.

電極ペーストを実施例1と同様に塗布・乾燥して電極板を得た。該電極板を用いて、電極の放電容量を測定したところ、138mAh/gであった。   The electrode paste was applied and dried in the same manner as in Example 1 to obtain an electrode plate. When the discharge capacity of the electrode was measured using the electrode plate, it was 138 mAh / g.

[実施例3]
多層カーボンナノチューブの径を150nmとした(昭和電工社製、VGCF-H)以外は実施例1と同じ手法・組成で混練し電極ペーストを得た。この電極ペーストの降伏値を測定したところ、3.2 Paであった。
[Example 3]
An electrode paste was obtained by kneading the same method and composition as in Example 1 except that the diameter of the multi-walled carbon nanotube was 150 nm (made by Showa Denko KK, VGCF-H). The yield value of this electrode paste was measured and found to be 3.2 Pa.

電極ペーストを実施例1と同様に塗布・乾燥して電極板を得た。該電極板を用いて、電極の放電容量を測定したところ、153mAh/gであった。   The electrode paste was applied and dried in the same manner as in Example 1 to obtain an electrode plate. Using the electrode plate, the discharge capacity of the electrode was measured and found to be 153 mAh / g.

[実施例4]
極性ポリチオフェンの量を5重量部とした以外は実施例3と同じ手法・組成で混練し電極ペーストを得た。この電極ペーストの降伏値を測定したところ、2.0 Paであった。
[Example 4]
An electrode paste was obtained by kneading by the same method and composition as in Example 3 except that the amount of polar polythiophene was changed to 5 parts by weight. The yield value of this electrode paste was measured and found to be 2.0 Pa.

電極ペーストを実施例1と同様に塗布・乾燥して電極板を得た。該電極板を用いて、電極の放電容量を測定したところ、143mAh/gであった。   The electrode paste was applied and dried in the same manner as in Example 1 to obtain an electrode plate. Using the electrode plate, the discharge capacity of the electrode was measured and found to be 143 mAh / g.

[実施例5]
多層カーボンナノチューブの径を15nmとした(昭和電工社製、VGCF-X)以外は実施例1と同じ手法・組成で混練し電極ペーストを得た。この電極ペーストの降伏値を測定したところ、9.5 Paであった。
[Example 5]
An electrode paste was obtained by kneading by the same method and composition as in Example 1 except that the diameter of the multi-walled carbon nanotube was 15 nm (made by Showa Denko KK, VGCF-X). The yield value of this electrode paste was measured and found to be 9.5 Pa.

電極ペーストを実施例1と同様に塗布・乾燥して電極板を得た。該電極板を用いて、電極の放電容量を測定したところ、131mAh/gであった。   The electrode paste was applied and dried in the same manner as in Example 1 to obtain an electrode plate. When the discharge capacity of the electrode was measured using the electrode plate, it was 131 mAh / g.

[実施例6]
極性ポリチオフェンの量を5重量部とした以外は実施例3と同じ手法・組成で混練し電極ペーストを得た。この電極ペーストの降伏値を測定したところ、3.7 Paであった。
[Example 6]
An electrode paste was obtained by kneading by the same method and composition as in Example 3 except that the amount of polar polythiophene was changed to 5 parts by weight. The yield value of this electrode paste was measured and found to be 3.7 Pa.

電極ペーストを実施例1と同様に塗布・乾燥して電極板を得た。該電極板を用いて、電極の放電容量を測定したところ、145mAh/gであった。   The electrode paste was applied and dried in the same manner as in Example 1 to obtain an electrode plate. When the discharge capacity of the electrode was measured using the electrode plate, it was 145 mAh / g.

[比較例1]
極性ポリチオフェンの量を1重量部とした以外は実施例1と同じ手法・組成で混練し電極ペーストを得た。この電極ペーストの降伏値を測定したところ、253 Paであった。
[Comparative Example 1]
An electrode paste was obtained by kneading by the same method and composition as in Example 1 except that the amount of polar polythiophene was 1 part by weight. The yield value of this electrode paste was measured and found to be 253 Pa.

電極ペーストを実施例1と同様に塗布・乾燥して電極板を得た。該電極板を用いて、電極の放電容量を測定したところ、110mAh/gであった。   The electrode paste was applied and dried in the same manner as in Example 1 to obtain an electrode plate. Using the electrode plate, the discharge capacity of the electrode was measured and found to be 110 mAh / g.

[比較例2]
極性ポリチオフェンの量を30重量部とした以外は実施例1と同じ手法・組成で混練し電極ペーストを得た。この電極ペーストの降伏値を測定したところ、2.6 Paであった。
[Comparative Example 2]
An electrode paste was obtained by kneading by the same method and composition as in Example 1 except that the amount of polar polythiophene was 30 parts by weight. The yield value of this electrode paste was measured and found to be 2.6 Pa.

電極ペーストを実施例1と同様に塗布・乾燥して電極板を得た。該電極板を用いて、電極の放電容量を測定したところ、98mAh/gであった。   The electrode paste was applied and dried in the same manner as in Example 1 to obtain an electrode plate. When the discharge capacity of the electrode was measured using the electrode plate, it was 98 mAh / g.

[比較例3]
極性ポリチオフェンを用いずに、多層カーボンナノチューブ10重両部のみをN-メチル−2−ピロリドン487重量部中で分散した以外は、実施例1と同じ手法・組成で混練し電極ペーストを得た。この電極ペーストの降伏値を測定したところ、546 Paであった。
[Comparative Example 3]
An electrode paste was obtained by kneading by the same method and composition as in Example 1 except that only 10 parts of multi-walled carbon nanotubes were dispersed in 487 parts by weight of N-methyl-2-pyrrolidone without using polar polythiophene. The yield value of this electrode paste was measured and found to be 546 Pa.

電極ペーストを実施例1と同様に塗布・乾燥して電極板を得た。該電極板を用いて、電極の放電容量を測定したところ、95mAh/gであった。   The electrode paste was applied and dried in the same manner as in Example 1 to obtain an electrode plate. Using the electrode plate, the discharge capacity of the electrode was measured and found to be 95 mAh / g.

[比較例4]
多層カーボンナノチューブの径を5nmとした以外は実施例1と同じ手法・組成で混練し電極ペーストを得た。この電極ペーストの降伏値を測定したところ、1501 Paであった。
[Comparative Example 4]
An electrode paste was obtained by kneading by the same method and composition as in Example 1 except that the diameter of the multi-walled carbon nanotube was 5 nm. The yield value of this electrode paste was measured and found to be 1501 Pa.

電極ペーストを実施例1と同様に塗布・乾燥して電極板を得た。該電極板を用いて、電極の放電容量を測定したところ、111mAh/gであった。   The electrode paste was applied and dried in the same manner as in Example 1 to obtain an electrode plate. When the discharge capacity of the electrode was measured using the electrode plate, it was 111 mAh / g.

[比較例5]
多層カーボンナノチューブの径を300nmとした以外は実施例1と同じ手法・組成で混練し電極ペーストを得た。この電極ペーストの降伏値を測定したところ、5.2 Paであった。
[Comparative Example 5]
An electrode paste was obtained by kneading by the same method and composition as in Example 1 except that the diameter of the multi-walled carbon nanotube was 300 nm. The yield value of this electrode paste was measured and found to be 5.2 Pa.

電極ペーストを実施例1と同様に塗布・乾燥して電極板を得た。該電極板を用いて、電極の放電容量を測定したところ、104mAh/gであった。   The electrode paste was applied and dried in the same manner as in Example 1 to obtain an electrode plate. When the discharge capacity of the electrode was measured using the electrode plate, it was 104 mAh / g.

実施例1〜4、比較例1〜5の条件と結果をまとめたものを表1に示す。   Table 1 summarizes the conditions and results of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 5.

Figure 2013062236
Figure 2013062236

本発明の導電助剤はリチウム二次電池用電極を高容量化することできることから、高性能のリチウム二次電池製造に好適に用いることができる。   Since the conductive auxiliary agent of the present invention can increase the capacity of an electrode for a lithium secondary battery, it can be suitably used for producing a high-performance lithium secondary battery.

Claims (6)

1次径が10nm〜200nmである多層カーボンナノチューブと極性ポリチオフェンからなる重合体コンポジットであり、該多層カーボンナノチューブの重量比が極性ポリチオフェンに対して100wt%〜500wt%であることを特徴とするリチウム二次電池電極用導電助剤。 A polymer composite comprising a multi-walled carbon nanotube having a primary diameter of 10 nm to 200 nm and a polar polythiophene, wherein the weight ratio of the multi-walled carbon nanotube is 100 wt% to 500 wt% with respect to the polar polythiophene. Conductive aid for secondary battery electrode. 該多層カーボンナノチューブの1次径が50nm〜150nmである、請求項1記載のリチウム二次電池電極用導電助剤。 2. The conductive additive for a lithium secondary battery electrode according to claim 1, wherein the primary diameter of the multi-walled carbon nanotube is 50 nm to 150 nm. 該多層カーボンナノチューブの重量比が極性ポリチオフェンに対して200wt%〜400wt%である請求項1又は2記載のリチウム二次電池電極用導電助剤。 3. The conductive auxiliary agent for a lithium secondary battery electrode according to claim 1, wherein the weight ratio of the multi-walled carbon nanotube is 200 wt% to 400 wt% with respect to the polar polythiophene. 該極性ポリチオフェンがN-メチルピロリドン又はγ-チロラクトン又はジメチルアセトアミド又は水に重量濃度1%以上の溶解性がある請求項1〜3のいずれかに記載のリチウム二次電池電極用導電助剤。 The conductive additive for a lithium secondary battery electrode according to any one of claims 1 to 3, wherein the polar polythiophene is soluble in N-methylpyrrolidone, γ-tyrolactone, dimethylacetamide, or water at a weight concentration of 1% or more. 請求項1〜4のいずれかに記載のリチウム二次電池電極用導電助剤をN-メチルピロリドン又はγ-ブチロラクトン又はジメチルアセトアミド又は水に分散したリチウム二次電池電極用導電助剤分散液。 5. A conductive auxiliary agent dispersion for a lithium secondary battery electrode, wherein the conductive auxiliary agent for a lithium secondary battery electrode according to any one of claims 1 to 4 is dispersed in N-methylpyrrolidone, γ-butyrolactone, dimethylacetamide, or water. 正極活物質とバインダーポリマーと導電助剤とを含有するリチウム二次電池用電極であり、該導電助剤の少なくとも一部に、請求項1〜4のいずれかに記載のリチウム二次電池電極用導電助剤を含むことを特徴とするリチウム二次電池用電極。 A lithium secondary battery electrode containing a positive electrode active material, a binder polymer, and a conductive auxiliary agent, wherein at least a part of the conductive auxiliary agent is for a lithium secondary battery electrode according to any one of claims 1 to 4. The electrode for lithium secondary batteries characterized by including a conductive support agent.
JP2012171635A 2011-08-19 2012-08-02 Conductive assistant for lithium secondary battery electrode, conductive assistant fluid dispersion for lithium secondary battery electrode including the same, and positive electrode for lithium secondary battery Pending JP2013062236A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012171635A JP2013062236A (en) 2011-08-19 2012-08-02 Conductive assistant for lithium secondary battery electrode, conductive assistant fluid dispersion for lithium secondary battery electrode including the same, and positive electrode for lithium secondary battery

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011179431 2011-08-19
JP2011179431 2011-08-19
JP2012171635A JP2013062236A (en) 2011-08-19 2012-08-02 Conductive assistant for lithium secondary battery electrode, conductive assistant fluid dispersion for lithium secondary battery electrode including the same, and positive electrode for lithium secondary battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013062236A true JP2013062236A (en) 2013-04-04

Family

ID=48186706

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012171635A Pending JP2013062236A (en) 2011-08-19 2012-08-02 Conductive assistant for lithium secondary battery electrode, conductive assistant fluid dispersion for lithium secondary battery electrode including the same, and positive electrode for lithium secondary battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2013062236A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015153714A (en) * 2014-02-19 2015-08-24 三菱マテリアル株式会社 Electrode for lithium ion secondary battery
WO2017199884A1 (en) * 2016-05-17 2017-11-23 株式会社名城ナノカーボン Electrode structure
JP2019175681A (en) * 2018-03-28 2019-10-10 株式会社カネカ Positive electrode of nonaqueous electrolyte secondary battery, nonaqueous electrolyte secondary battery and method for manufacturing the same
JP6870770B1 (en) * 2020-08-31 2021-05-12 日本ゼオン株式会社 Conductive material dispersion for electrochemical elements, slurry for electrochemical element electrodes, electrodes for electrochemical elements and electrochemical elements
WO2023162833A1 (en) * 2022-02-28 2023-08-31 パナソニックIpマネジメント株式会社 Electrode and battery

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015153714A (en) * 2014-02-19 2015-08-24 三菱マテリアル株式会社 Electrode for lithium ion secondary battery
JP2022019738A (en) * 2016-05-17 2022-01-27 株式会社名城ナノカーボン Electrode structure body
CN109196687A (en) * 2016-05-17 2019-01-11 株式会社名城毫微碳 Electrode assembly
JPWO2017199884A1 (en) * 2016-05-17 2019-03-14 株式会社名城ナノカーボン Electrode structure
WO2017199884A1 (en) * 2016-05-17 2017-11-23 株式会社名城ナノカーボン Electrode structure
JP7022058B2 (en) 2016-05-17 2022-02-17 株式会社名城ナノカーボン Electrode structure
CN109196687B (en) * 2016-05-17 2022-12-27 株式会社名城毫微碳 Electrode structure
JP7198331B2 (en) 2016-05-17 2022-12-28 株式会社名城ナノカーボン electrode structure
JP2019175681A (en) * 2018-03-28 2019-10-10 株式会社カネカ Positive electrode of nonaqueous electrolyte secondary battery, nonaqueous electrolyte secondary battery and method for manufacturing the same
JP7090259B2 (en) 2018-03-28 2022-06-24 株式会社カネカ Positive electrode of non-aqueous electrolyte secondary battery, non-aqueous electrolyte secondary battery and its manufacturing method
JP6870770B1 (en) * 2020-08-31 2021-05-12 日本ゼオン株式会社 Conductive material dispersion for electrochemical elements, slurry for electrochemical element electrodes, electrodes for electrochemical elements and electrochemical elements
WO2022045153A1 (en) * 2020-08-31 2022-03-03 日本ゼオン株式会社 Conductive material dispersed liquid for electrochemical element, slurry for electrochemical element electrode, electrode for electrochemical element, and electrochemical element
JP2022041230A (en) * 2020-08-31 2022-03-11 日本ゼオン株式会社 Conductive material dispersion for electrochemical element, slurry for electrochemical element electrode, electrode for electrochemical element, and electrochemical element
WO2023162833A1 (en) * 2022-02-28 2023-08-31 パナソニックIpマネジメント株式会社 Electrode and battery

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6576388B2 (en) Superfine fibrous carbon aggregate, carbon-based conductive additive, electrode material for nonaqueous electrolyte secondary battery, electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery, and nonaqueous electrolyte secondary battery
KR101951488B1 (en) Positive-electrode material for a lithium ion secondary battery, and manufacturing method therefor
KR100952277B1 (en) Composition for battery
JP6801806B1 (en) Carbon nanotube dispersion liquid for non-aqueous electrolyte secondary battery and resin composition using it, mixture slurry, electrode film, non-aqueous electrolyte secondary battery.
Liu et al. Binder-free Si nanoparticles@ carbon nanofiber fabric as energy storage material
KR20140094676A (en) Electro active material for secondary battery, conductive composition for secondary battery, cathode material, cathode structure and secondary battery comprising the same, and fabricating methods thereof
JP5471591B2 (en) Conductive composition for electrode
JP7196597B2 (en) Carbon nanotube dispersion and its use
WO2009133807A1 (en) Carbon material for negative electrode of lithium secondary battery, method for producing the same, negative electrode of lithium secondary battery and lithium secondary battery
JP6251968B2 (en) Non-aqueous secondary battery negative electrode carbon material, non-aqueous secondary battery negative electrode and non-aqueous secondary battery
JP5756781B2 (en) Silicon composite, method for producing the same, negative electrode active material, and non-aqueous secondary battery
TW201729452A (en) Anode material, anode and lithium ion secondary battery
KR20230034966A (en) Carbon nanotubes, carbon nanotube dispersions, non-aqueous electrolyte secondary batteries using them
JP2022063234A (en) Carbon nanotube dispersion and use thereof
KR20190133897A (en) Seperator for lithium sulfur battery and lithium sulfur battery comprising the same
JP2013062236A (en) Conductive assistant for lithium secondary battery electrode, conductive assistant fluid dispersion for lithium secondary battery electrode including the same, and positive electrode for lithium secondary battery
KR20190125935A (en) Cathode active material for lithium-sulfur battery, manufacturing method of the same
JP7358967B2 (en) Carbon nanotubes, carbon nanotube dispersions and their uses
JP6984781B1 (en) Carbon nanotube dispersion liquid and its use
JP5440488B2 (en) Carbon material for secondary battery
JP6414064B2 (en) Carbon-based negative electrode material, method for producing the same, and lithium ion battery including the negative electrode material
JP2013041785A (en) Method for manufacturing electrode paste for lithium ion battery, and lithium ion battery electrode
KR20190133895A (en) Seperator for lithium sulfur battery and lithium sulfur battery comprising the same
WO2021237199A1 (en) Si-containing composite anode for energy storage devices
CN114902446A (en) Slurry containing low-oxygen-type nano-silicon particles, negative electrode active material, negative electrode, and lithium ion secondary battery