JP2014193996A5

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Publication number: JP2014193996A5
Application number: JP2013215953A
Authority: JP
Filing date: 2013-10-17
Publication date: 2015-04-16
Anticipated expiration: 2033-06-14

Description

即ち、本発明の実施態様は、カーボンブラックと、分散剤としてのポリビニルアルコール樹脂と、溶剤としてのＮ−メチル−２−ピロリドンとを含んでなるカーボンブラック分散液であって、ポリビニルアルコール樹脂のけん化度が、６０〜８５ｍｏｌ％であり、カーボンブラックのＢＥＴ比表面積をＸｍ²／ｇ、カーボンブラック１ｇに対するポリビニルアルコール樹脂の添加量をａＸｇとした場合に、ａが０．０００１７≦ａ≦０．００２５６の範囲であり、カーボンブラック１００重量部に対するポリビニルアルコール樹脂が２重量部未満であることを特徴とするカーボンブラック分散液に関する。

また、本発明の実施態様は、カーボンブラック１００重量部に対するポリビニルアルコール樹脂が０．６５重量部以上、２重量部未満であることを特徴とする上記カーボンブラック分散液に関する。

本発明において、カーボンブラックに対する分散剤としてのポリビニルアルコール樹脂の添加量は、カーボンブラック１００重量部に対して、０．６５重量部以上が好ましく、１重量部以上がさらに好ましい。

＜カーボンブラック＞
・＃３０（三菱化学社製）：ファーネスブラック、平均一次粒子径３０ｎｍ、比表面積７４ｍ²／ｇ、以下＃３０と略記する。
・デンカブラックＨＳ−１００（電気化学工業社製）：アセチレンブラック、平均一次粒子径４８ｎｍ、比表面積３９ｍ²／ｇ、以下ＨＳ−１００と略記する。
・デンカブラック粒状品（電気化学工業社製）：アセチレンブラック、平均一次粒子径３５ｎｍ、比表面積６９ｍ²／ｇ、以下粒状品と略記する。

＜ポリビニルアルコール樹脂＞
・クラレポバールＬ−８（クラレ社製）：ポリビニルアルコール樹脂、けん化度７１ｍｏｌ％、平均重合度１０００以下、４％水溶液粘度５．５ｍＰａ・ｓ、以下Ｌ−８と略記する。
・クラレポバールＰＶＡ−２０５（クラレ社製）：ポリビニルアルコール樹脂、けん化度８８ｍｏｌ％、以下、平均重合度５００、４％水溶液粘度５．０ｍＰａ・ｓ、ＰＶＡ−２０５と略記する。
・ゴーセファイマーＬＬ−０２（日本合成化学工業社製）：ポリビニルアルコール樹脂、けん化度５０ｍｏｌ％、平均重合度１０００以下、４％水溶液粘度７．７ｍＰａ・ｓ、以下、ＬＬ−０２と略記する。

＜バインダー＞
・ＫＦポリマーＷ１１００（クレハ社製）：ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、以下、ＰＶＤＦと略記する。

＜活物質＞
・ＨＬＣ−２２（本荘ケミカル社製）：正極活物質コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ₂）、平均粒径６．６μｍ、比表面積０．６２ｍ²／ｇ、以下、ＬＣＯと略記する。

＜カーボンブラック分散液の調製＞

［実施例１−１３、実施例１−１４］
表１に示す組成に従い、ガラス瓶にＮＭＰとポリビニルアルコール樹脂を仕込み、充分に混合溶解、または混合分散した後、各種カーボンブラックを加え、１．２５ｍｍφジルコニアビーズをメディアとして、ペイントシェーカーで２時間分散し、各カーボンブラック分散液を得た。いずれも低粘度かつＤ５０値が小さく、貯蔵安定性も良好であった。

＜バインダーを含むカーボンブラック分散液の調製＞
［実施例２−７、実施例２−８］
表２に示す組成に従い、ガラス瓶にＮＭＰと各種ポリビニルアルコール樹脂と各種バインダーを仕込み、充分に混合溶解、または混合分散した後、各種カーボンブラックを加え、ホモジナイザーで１時間分散し、各カーボンブラック分散液を得た。いずれも粗大粒子がなく、かつ低粘度であり、貯蔵安定性も良好であった。

＜正極活物質または負極活物質を含むカーボンブラック分散液の調製＞
［実施例３−７、実施例３−８］
表３に示す組成に従い、実施例２−７、実施例２−８で得たバインダーを含有するカーボンブラック分散液に対し、正極活物質であるＬＣＯを仕込み、ディスパーにより充分に混合し、各混合液を得た。用いたカーボンブラック分散液が低粘度であるために、ＬＣＯを多量に添加することができ、また、得られた混合液も低粘度な状態であった。

［実施例４−６、実施例４−７、比較例４−１〜比較例４−３］
正極合材液として、実施例３−７、実施例３−８、比較例３−１〜比較例３−３で得た電池電極合材液を使用して、正極合材層（電池電極合材層）を作製した。評価結果を表４に示した。

＜リチウムイオン二次電池正極評価用セルの組み立て＞
［実施例５−６、実施例５−７、比較例５−１〜比較例５−３］
先に調製した電池電極合材液（実施例３−７、実施例３−８、比較例３−１〜比較例３−３の正極合材液）を、集電体となる厚さ２０μｍのアルミ箔上にドクターブレードを用いて塗布した後、減圧下１２０℃で加熱乾燥した後、ローラープレス機にて圧延処理し、厚さ１００μｍの正極合材層を作製した。これを直径９ｍｍに打ち抜き作用極とし、金属リチウム箔（厚さ０．１５ｍｍ）を対極として、作用極および対極の間に多孔質ポリプロピレンフィルムからなるセパレーター（セルガード社製＃２４００）を挿入積層し、電解液（エチレンカーボネートとジエチルカーボネートを容量比１:１で混合した混合溶媒にＬｉＰＦ₆を１Ｍの濃度で溶解させた非水電解液）を満たして二極密閉式金属セル（宝泉社製ＨＳフラットセル）を組み立てた。セルの組み立ては、アルゴンガス置換したグローブボックス内で行った。

表５より、本発明の電極を使用した実施例５−６、実施例５−７は、比較例５−１〜比較例５−３と比較して、塗膜外観が良好であり、かつ、５０サイクル後の容量維持率についても、良好な結果であった。

表５より、実施例５−６、実施例５−７は５０サイクルの充放電サイクル後も、塗膜外観が良好で、かつ容量維持率も良好であることが判明した。一方、比較例５−１〜比較例５−３は、良好な塗膜を得ることが出来なかったため、正極特性および負極特性を評価することが出来なかった。

Claims

カーボンブラックと、分散剤としてのポリビニルアルコール樹脂と、溶剤としてのＮ−メチル−２−ピロリドンとを含んでなるカーボンブラック分散液であって、ポリビニルアルコール樹脂のけん化度が、６０〜８５ｍｏｌ％であり、カーボンブラックのＢＥＴ比表面積をＸｍ²／ｇ、カーボンブラック１ｇに対するポリビニルアルコール樹脂の添加量をａＸｇとした場合に、ａが０．０００１７≦ａ≦０．００２５６の範囲であり、カーボンブラック１００重量部に対するポリビニルアルコール樹脂が２重量部未満であることを特徴とするカーボンブラック分散液。
カーボンブラック１００重量部に対するポリビニルアルコール樹脂が０．６５重量部以上、２重量部未満であることを特徴とする請求項１記載のカーボンブラック分散液。
請求項１または２いずれか記載のカーボンブラック分散液に、さらに、正極活物質または負極活物質を含有してなる電池用カーボンブラック分散液。
請求項１もしくは２いずれか記載のカーボンブラック分散液または請求項３記載の電池用カーボンブラック分散液を塗布してなる電池電極合材層。
集電体上に正極合材層を有する正極と、集電体上に負極合材層を有する負極と、リチウムを含む電解質とを具備するリチウムイオン二次電池であって、正極および負極の少なくとも一方が、請求項４記載の電池電極合材層を具備してなるリチウムイオン二次電池。