JP2021095314A - Carbon nanotube, carbon nanotube dispersion and their uses - Google Patents

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Abstract

To provide a carbon nanotube, a carbon nanotube dispersion, a carbon nanotube resin composition and a mixed slurry having high dispersibility in order to obtain an electrode film having high adhesion and conductivity, and more specifically to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery having excellent rate characteristics and cycle characteristics.SOLUTION: A carbon nanotube satisfies the following (1) to (6): (1) an average outer diameter is 5-25 nm; (2) a BET specific surface area is 150-400 m2/g; (3) a fiber length is 0.5-5.0 μm; (4) in Raman spectra, a G/D ratio is 0.7 to 2.0, where G is the maximum peak intensity in the range of 1,560 to 1,600 cm-1 and D is the maximum peak intensity in the range of 1,310 to 1,350 cm-1; (5) a volume resistivity is 1.0 x 10-2 to 1.5×10-2 Ω-cm; and (6) a true density is 1.7 to 2.1 g/cc.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、カーボンナノチューブに関する。さらに詳しくは、カーボンナノチューブ、カーボンナノチューブ分散液、カーボンナノチューブ分散液と樹脂とを含む樹脂組成物、カーボンナノチューブ分散液と樹脂と活物質とを含む合材スラリー、それを膜状に形成してなる電極膜、電極膜と電解質とを具備してなる非水電解質二次電池に関する。 The present invention relates to carbon nanotubes. More specifically, it is formed of a carbon nanotube, a carbon nanotube dispersion liquid, a resin composition containing a carbon nanotube dispersion liquid and a resin, a mixture slurry containing a carbon nanotube dispersion liquid, a resin and an active material, and forming a film thereof. The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising an electrode film, an electrode film and an electrolyte.

電気自動車の普及や携帯機器の小型軽量化及び高性能化に伴い、高いエネルギー密度を有する二次電池、さらに、その二次電池の高容量化が求められている。このような背景の下で高エネルギー密度、高電圧という特徴から非水系電解液を用いる非水電解質二次電池、特に、リチウムイオン二次電池が多くの機器に使われるようになっている。 With the widespread use of electric vehicles, the reduction in size and weight of mobile devices, and the increase in performance, secondary batteries having a high energy density and the capacity of the secondary batteries are required to be increased. Against this background, non-aqueous electrolyte secondary batteries that use non-aqueous electrolytes, especially lithium-ion secondary batteries, have come to be used in many devices due to their characteristics of high energy density and high voltage.

これらリチウムイオン二次電池に用いられる負極材料としては、リチウム(Li)に近い卑な電位で単位質量あたりの充放電容量の大きい黒鉛に代表される炭素材料が用いられている。しかしながらこれらの電極材料は質量当たりの充放電容量が理論値に近いところまで使われており、電池としての質量当たりのエネルギー密度は限界に近づいている。従って、電極としての利用率を上げるため、放電容量には寄与しない導電助剤やバインダーを減らす試みが行われている。 As the negative electrode material used for these lithium ion secondary batteries, a carbon material typified by graphite having a low potential close to that of lithium (Li) and a large charge / discharge capacity per unit mass is used. However, these electrode materials are used to the point where the charge / discharge capacity per mass is close to the theoretical value, and the energy density per mass as a battery is approaching the limit. Therefore, in order to increase the utilization rate as an electrode, attempts are being made to reduce conductive auxiliaries and binders that do not contribute to the discharge capacity.

導電助剤としては、カーボンブラック、ケッチェンブラック、フラーレン、グラフェン、微細炭素材料等が使用されている。特に微細炭素繊維の一種であるカーボンナノチューブが多く使用されている。例えば、黒鉛やシリコン負極にカーボンナノチューブを添加することにより、電極抵抗を低減したり、電極強度や膨張収縮性を向上させることで、リチウム二次電池のサイクル寿命を向上させている。(例えば、特許文献1、2および3参照)また、正極にカーボンナノチューブを添加することにより、電極抵抗を低減する検討も行われている。(例えば、特許文献4および5参照)中でも、外径10nm〜数10nmの多層カーボンナノチューブは比較的安価であり、実用化が期待されている。 As the conductive auxiliary agent, carbon black, Ketjen black, fullerene, graphene, fine carbon material and the like are used. In particular, carbon nanotubes, which are a type of fine carbon fibers, are often used. For example, by adding carbon nanotubes to graphite or silicon negative electrodes, the electrode resistance is reduced, and the electrode strength and expansion / contraction properties are improved, thereby improving the cycle life of the lithium secondary battery. (See, for example, Patent Documents 1, 2 and 3) Further, studies have been conducted to reduce the electrode resistance by adding carbon nanotubes to the positive electrode. Among them (see, for example, Patent Documents 4 and 5), multi-walled carbon nanotubes having an outer diameter of 10 nm to several tens of nm are relatively inexpensive and are expected to be put into practical use.

平均外径が小さいカーボンナノチューブを用いると、少量で効率的に導電ネットワークを形成することができ、リチウムイオン二次電池の正極および負極中に含まれる導電助材量を低減することができる。また、繊維長が大きいカーボンナノチューブを用いた場合も同様の効果があることが知られている。(例えば、特許文献6参照)しかしながら、これらの特徴を有するカーボンナノチューブは凝集力が強く分散が困難である。 When carbon nanotubes having a small average outer diameter are used, a conductive network can be efficiently formed with a small amount, and the amount of conductive auxiliary material contained in the positive electrode and the negative electrode of the lithium ion secondary battery can be reduced. Further, it is known that the same effect is obtained when carbon nanotubes having a large fiber length are used. (For example, see Patent Document 6) However, carbon nanotubes having these characteristics have strong cohesive force and are difficult to disperse.

そこで、様々な方法により、分散性に優れたカーボンナノチューブが作製されている。例えば、特許文献7では、水酸化コバルトを触媒として用いて、多層カーボンナノチューブを製造することにより、平均外径が小さく、分散性の良好なカーボンナノチューブが得られることが提案されている。しかしながら、細径のカーボンナノチューブを得るために多量の触媒を使用しているため、製造されたカーボンナノチューブには絶縁材料が多く含まれてしまい、カーボンナノチューブの体積抵抗率が高い問題があった。また、特許文献8では、カーボンナノチューブを酸素濃度が0.1%以下の高温条件下で塩素ガスを導入して、純化処理を行うことにより、カーボンナノチューブに含まれる触媒を除去して、分散性と導電性に優れたカーボンナノチューブが得られることが提案されている。しかしながら、高密度のカーボンナノチューブを純度99.9%以上にするために、長時間の純化処理を行うことで、カーボンナノチューブの体積抵抗率が上昇してしまう問題があった。 Therefore, carbon nanotubes having excellent dispersibility have been produced by various methods. For example, Patent Document 7 proposes that carbon nanotubes having a small average outer diameter and good dispersibility can be obtained by producing multi-walled carbon nanotubes using cobalt hydroxide as a catalyst. However, since a large amount of catalyst is used to obtain carbon nanotubes having a small diameter, the produced carbon nanotubes contain a large amount of insulating material, and there is a problem that the volume resistivity of the carbon nanotubes is high. Further, in Patent Document 8, the catalyst contained in the carbon nanotubes is removed by introducing chlorine gas into the carbon nanotubes under a high temperature condition of 0.1% or less and performing a purification treatment to remove the catalyst and dispersibility. It has been proposed that carbon nanotubes having excellent conductivity can be obtained. However, there is a problem that the volume resistivity of the carbon nanotubes is increased by performing the purification treatment for a long time in order to make the high-density carbon nanotubes have a purity of 99.9% or more.

また、特許文献9では、超音波ホモジナイザーで分散した際のメジアン径D50値が0.1〜8μmのカーボンナノチューブを作製し、分散液とすることで分散安定性に優れたカーボンナノチューブ分散液が得られることが提案されている。しかしながら、カーボンナノチューブのBET比表面積が100m/g以下であり、カーボンナノチューブの外径が25〜26nmと大きく、電極抵抗が高い問題があった。そして、特許文献10では、嵩密度が0.01〜0.05g/ccであり、粉体抵抗率が小さく、繊維長の大きいカーボンナノチューブを作製し、分散液とすることで、分散性および導電性に優れたカーボンナノチューブ分散液が得られることが提案されているが、導電性が良好な電極膜を得るために多量のカーボンナノチューブを添加する必要があった。したがって、少ない添加量で電極抵抗を低減でき、リチウムイオン二次電池のレート特性およびサイクル特性の向上に寄与できるカーボンナノチューブを得ることが、用途拡大に向けた重要な課題であった。 Further, in Patent Document 9, carbon nanotubes having a median diameter D50 value of 0.1 to 8 μm when dispersed by an ultrasonic homogenizer are produced and used as a dispersion liquid to obtain a carbon nanotube dispersion liquid having excellent dispersion stability. It is proposed to be. However, there is a problem that the BET specific surface area of carbon nanotubes is 100 m 2 / g or less, the outer diameter of carbon nanotubes is as large as 25 to 26 nm, and the electrode resistance is high. Then, in Patent Document 10, carbon nanotubes having a bulk density of 0.01 to 0.05 g / cc, a small powder resistivity, and a large fiber length are produced and used as a dispersion liquid to obtain dispersibility and conductivity. It has been proposed that a carbon nanotube dispersion liquid having excellent properties can be obtained, but it is necessary to add a large amount of carbon nanotubes in order to obtain an electrode film having good conductivity. Therefore, it has been an important issue for expanding applications to obtain carbon nanotubes that can reduce electrode resistance with a small amount of addition and can contribute to improvement of rate characteristics and cycle characteristics of lithium ion secondary batteries.

特開平4−155776号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-155776 特開平4−237971号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-237971 特開2004−178922号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-178922 特開2011−70908号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-070908 特開2014−19619号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-19619 特開2012−221672号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-221672 特許第6380588号公報Japanese Patent No. 6380588 特許第6586197号公報Japanese Patent No. 6586197 国際公開第2016/024525号International Publication No. 2016/024525 特表2018−534747号公報Special Table 2018-534747

本発明が解決しようとする課題は、密着性および導電性の高い電極膜を得るために高い分散性を有するカーボンナノチューブ、カーボンナノチューブ分散液、カーボンナノチューブ樹脂組成物および合材スラリーを提供することである。さらに詳しくは、優れたレート特性およびサイクル特性を有する非水電解質二次電池を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a carbon nanotube, a carbon nanotube dispersion liquid, a carbon nanotube resin composition, and a mixture slurry having high dispersibility in order to obtain an electrode film having high adhesion and conductivity. is there. More specifically, it is to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery having excellent rate characteristics and cycle characteristics.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、所定の物性を満たすカーボンナノチューブを使用することにより、導電性及び密着性に優れた電極膜が得られること、優れたレート特性およびサイクル特性を有する非水電解質二次電池が得られることを見出した。発明者らは、かかる発見をもとに、本発明をするに至った。 As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventors have obtained an electrode film having excellent conductivity and adhesion by using carbon nanotubes satisfying predetermined physical properties, excellent rate characteristics and excellent rate characteristics. It has been found that a non-aqueous electrolyte secondary battery having cycle characteristics can be obtained. The inventors have come to the present invention based on such a discovery.

すなわち、本発明は、下記(1)〜(6)を満たすことを特徴とするカーボンナノチューブに関する。
(1)平均外径が、5〜25nmであること
(2)BET比表面積が、150〜400m/gであること
(3)繊維長が、0.5〜5.0μmであること
(4)ラマンスペクトルにおいて1560〜1600cm−1の範囲内での最大ピーク強度をG、1310〜1350cm−1の範囲内での最大ピーク強度をDとした際にG/D比が、0.7〜2.0であること
(5)体積抵抗率が1.0×10−2〜1.5×10−2Ω・cmであること
(6)真密度が、1.7〜2.1g/ccであること
That is, the present invention relates to carbon nanotubes, which are characterized by satisfying the following (1) to (6).
(1) The average outer diameter is 5 to 25 nm (2) The BET specific surface area is 150 to 400 m 2 / g (3) The fiber length is 0.5 to 5.0 μm (4) ) in the Raman spectra a maximum peak intensity in the range of 1560~1600cm -1 G, the G / D ratio maximum peak intensity upon the D in the range of 1310~1350cm -1, 0.7~2 .0 (5) Volume resistivity is 1.0 x 10 -2 to 1.5 x 10 -2 Ω · cm (6) True density is 1.7 to 2.1 g / cc Being

また、本発明は、半価幅が、2〜6°であることを特徴とする前記カーボンナノチューブに関する。 The present invention also relates to the carbon nanotubes having a half-value width of 2 to 6 °.

また、本発明は、炭素純度が、95%以上であることを特徴とする前記カーボンナノチューブに関する。 The present invention also relates to the carbon nanotubes, which are characterized by having a carbon purity of 95% or more.

また、本発明は、安息角が、40〜70°であることを特徴とする前記カーボンナノチューブ。 The carbon nanotube according to the present invention is characterized in that the angle of repose is 40 to 70 °.

また、本発明は、前記カーボンナノチューブと、溶媒と、分散剤とを含むカーボンナノチューブ分散液に関する。 The present invention also relates to a carbon nanotube dispersion liquid containing the carbon nanotubes, a solvent, and a dispersant.

また、本発明は、分散剤が、カーボンナノチューブ100質量部に対して、20〜100質量部含まれることを特徴とする前記カーボンナノチューブ分散液に関する。 The present invention also relates to the carbon nanotube dispersion liquid, which comprises 20 to 100 parts by mass of a dispersant with respect to 100 parts by mass of carbon nanotubes.

また、本発明は、カーボンナノチューブ分散液100質量部中に0.5質量部以上3.0質量部以下のカーボンナノチューブを含む分散液であって、25℃におけるB型粘度計のローター回転速度60rpmで測定した粘度が、10mPa・s以上2000mPa・s未満であることを特徴とする前記カーボンナノチューブ分散液に関する。 Further, the present invention is a dispersion liquid containing carbon nanotubes of 0.5 parts by mass or more and 3.0 parts by mass or less in 100 parts by mass of the carbon nanotube dispersion liquid, and the rotor rotation speed of the B-type viscometer at 25 ° C. is 60 rpm. The present invention relates to the carbon nanotube dispersion liquid, wherein the viscosity measured in 1 is 10 mPa · s or more and less than 2000 mPa · s.

また、本発明は、溶媒が、水を含むことを特徴とする前記カーボンナノチューブ分散液に関する。 The present invention also relates to the carbon nanotube dispersion liquid, wherein the solvent contains water.

また、本発明は、前記カーボンナノチューブ分散液と、バインダーとを含むことを特徴とするカーボンナノチューブ樹脂組成物に関する。 The present invention also relates to a carbon nanotube resin composition containing the carbon nanotube dispersion liquid and a binder.

また、本発明は、バインダーが、カルボキシメチルセルロース、スチレンブタエンゴムおよびポリアクリル酸からなる群より選ばれる少なくとも1種を含むことを特徴とする前記カーボンナノチューブ樹脂組成物に関する。 The present invention also relates to the carbon nanotube resin composition, wherein the binder contains at least one selected from the group consisting of carboxymethyl cellulose, styrene-butaene rubber and polyacrylic acid.

また、本発明は、前記カーボンナノチューブ樹脂組成物と活物質とを含むことを特徴とする合材スラリーに関する。 The present invention also relates to a mixture slurry characterized by containing the carbon nanotube resin composition and an active material.

また、本発明は、前記合材スラリーを膜状に形成してなる電極膜に関する。 The present invention also relates to an electrode film formed by forming the mixture slurry in the form of a film.

また、本発明は、正極と、負極と、電解質とを具備してなる非水電解質二次電池であって、正極または負極の少なくとも一方が、前記電極膜を含むことを特徴とする非水電解質二次電池に関する。 Further, the present invention is a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte, wherein at least one of the positive electrode and the negative electrode contains the electrode film. Regarding secondary batteries.

本発明のカーボンナノチューブを使用することにより、導電性および密着性に優れた樹脂組成物、合材スラリー、電極膜が得られる。また、レート特性およびサイクル特性に優れた非水電解質二次電池が得られる。よって高い導電性、密着性、耐久性が求められる様々な用途分野において、本発明のカーボンナノチューブを使用することが可能である。 By using the carbon nanotubes of the present invention, a resin composition, a mixture slurry, and an electrode film having excellent conductivity and adhesion can be obtained. In addition, a non-aqueous electrolyte secondary battery having excellent rate characteristics and cycle characteristics can be obtained. Therefore, the carbon nanotubes of the present invention can be used in various application fields where high conductivity, adhesion, and durability are required.

以下、本発明のカーボンナノチューブ、カーボンナノチューブ分散液、樹脂組成物、合材スラリーおよびそれを膜状に形成してなる電極膜、非水電解質二次電池について詳しく説明する。 Hereinafter, the carbon nanotube, the carbon nanotube dispersion liquid, the resin composition, the mixture slurry, the electrode film formed by forming the mixture slurry, and the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention will be described in detail.

(1)カーボンナノチューブ
本実施形態のカーボンナノチューブは、平面的なグラファイトを円筒状に巻いた形状を有している。カーボンナノチューブは単層カーボンナノチューブと多層カーボンナノチューブが混在するものであってもよい。単層カーボンナノチューブは一層のグラファイトが巻かれた構造を有する。多層カーボンナノチューブは、二又は三以上の層のグラファイトが巻かれた構造を有する。また、カーボンナノチューブの側壁はグラファイト構造でなくともよい。例えば、アモルファス構造を有する側壁を備えるカーボンナノチューブをカーボンナノチューブとして用いることもできる。
(1) Carbon Nanotube The carbon nanotube of the present embodiment has a shape in which flat graphite is wound in a cylindrical shape. The carbon nanotubes may be a mixture of single-walled carbon nanotubes and multi-walled carbon nanotubes. Single-walled carbon nanotubes have a structure in which one layer of graphite is wound. Multi-walled carbon nanotubes have a structure in which two or three or more layers of graphite are wound. Further, the side wall of the carbon nanotube does not have to have a graphite structure. For example, a carbon nanotube having a side wall having an amorphous structure can be used as the carbon nanotube.

本実施形態のカーボンナノチューブは、カーボンナノチューブの層数が3層以上30層以下であることが好ましく、3層以上20層以下であることがさらに好ましく、3層以上10層以下であることがより好ましい。 The carbon nanotubes of the present embodiment preferably have 3 or more and 30 or less carbon nanotube layers, more preferably 3 or more and 20 or less layers, and more preferably 3 or more and 10 or less layers. preferable.

本実施形態のカーボンナノチューブの形状は限定されない。かかる形状としては、針状、円筒チューブ状、魚骨状(フィッシュボーン又はカップ積層型)、及びコイル状を含む様々な形状が挙げられる。また、円筒チューブ状のカーボンナノチューブをビーズを用いて乾式処理を行って得られた、板状またはプレートレット状の2次凝集体であってもよく、カーボンナノチューブがランダムに絡みあった糸まり状の2次凝集体や、配向性を有する束状の2次凝集体であっても良く、配向性を有する束状の2次凝集体であることがより好ましい。カーボンナノチューブは、単独の形状、または2種以上の形状の組合せであってもよい。 The shape of the carbon nanotubes of this embodiment is not limited. Examples of such a shape include various shapes including a needle shape, a cylindrical tube shape, a fish bone shape (fishbone or cup laminated type), and a coil shape. Further, it may be a plate-shaped or platelet-shaped secondary agglomerate obtained by dry-treating cylindrical tube-shaped carbon nanotubes using beads, and has a thread-like shape in which carbon nanotubes are randomly entangled. It may be a secondary agglomerate of No. 1 or a bundle-shaped secondary agglomerate having orientation, and a bundle-shaped secondary agglomerate having orientation is more preferable. The carbon nanotubes may have a single shape or a combination of two or more shapes.

本実施形態のカーボンナノチューブの形態は、例えば、グラファイトウィスカー、フィラメンタスカーボン、グラファイトファイバー、極細炭素チューブ、カーボンチューブ、カーボンフィブリル、カーボンマイクロチューブ及びカーボンナノファイバーを挙げることができるが、これらに限定されない。カーボンナノチューブは、これらの単独の形態又は二種以上を組み合わせられた形態を有していてもよい。 The form of the carbon nanotubes of the present embodiment includes, but is not limited to, for example, graphite whisker, firamentas carbon, graphite fiber, ultrafine carbon tube, carbon tube, carbon fibril, carbon microtube and carbon nanofiber. .. The carbon nanotubes may have a single form thereof or a combination of two or more kinds thereof.

本実施形態のカーボンナノチューブの平均外径は5〜25nmであり、5〜20nmであることがより好ましく、7〜18nmであることがさらに好ましい。 The average outer diameter of the carbon nanotubes of the present embodiment is 5 to 25 nm, more preferably 5 to 20 nm, and even more preferably 7 to 18 nm.

本実施形態のカーボンナノチューブの外径の標準偏差は1〜5nmであることが好ましく、1〜4nmであることがより好ましい。 The standard deviation of the outer diameter of the carbon nanotubes of the present embodiment is preferably 1 to 5 nm, more preferably 1 to 4 nm.

本実施形態のカーボンナノチューブの外径および平均外径は次のように求められる。まず透過型電子顕微鏡によって、カーボンナノチューブを観測するとともに撮像する。次に観測写真において、任意の300本のカーボンナノチューブを選び、それぞれの外径を計測する。次に外径の数平均としてカーボンナノチューブの平均外径(nm)を算出する。 The outer diameter and the average outer diameter of the carbon nanotubes of the present embodiment are obtained as follows. First, carbon nanotubes are observed and imaged with a transmission electron microscope. Next, in the observation photograph, any 300 carbon nanotubes are selected and the outer diameter of each is measured. Next, the average outer diameter (nm) of the carbon nanotube is calculated as the number average of the outer diameters.

本実施形態のカーボンナノチューブのBET比表面積は150〜400m/gであり、180〜350m/gであるものがより好ましく、180〜300m/gであるものがさらに好ましい。 BET specific surface area of the carbon nanotubes of the present embodiment is 150 to 400 m 2 / g, more preferably those which are 180~350m 2 / g, more preferably those which are 180~300m 2 / g.

本実施形態のカーボンナノチューブの繊維長は0.5〜5.0μmであり、0.8〜4.0μmであるものがより好ましく、0.8μm〜3.0μmであるものがさらに好ましい。 The fiber length of the carbon nanotubes of the present embodiment is 0.5 to 5.0 μm, more preferably 0.8 to 4.0 μm, and even more preferably 0.8 μm to 3.0 μm.

カーボンナノチューブは、G/D比(G-bandとD-bandのピーク比)で評価される。本実施形態のカーボンナノチューブのG/D比はラマン分光分析法により求められる。本実施形態のカーボンナノチューブは、ラマンスペクトルにおいて1560〜1600cm−1の範囲内での最大ピーク強度をG、1310〜1350cm−1の範囲内での最大ピーク強度をDとした際に、G/D比が、0.7〜2.0であり、0.7〜1.5であることがより好ましい。 Carbon nanotubes are evaluated by the G / D ratio (peak ratio of G-band to D-band). The G / D ratio of the carbon nanotubes of the present embodiment can be determined by Raman spectroscopy. The carbon nanotube of the present embodiment is G / D when the maximum peak intensity in the range of 1560 to 1600 cm -1 is G and the maximum peak intensity in the range of 131 to 1350 cm -1 is D in the Raman spectrum. The ratio is 0.7 to 2.0, more preferably 0.7 to 1.5.

ラマン分光分析法で使用するレーザー波長は種々あるが、ここでは532nmおよび632nmを利用する。ラマンスペクトルにおいて1590cm−1付近に見られるラマンシフトは、グラファイト由来のGバンドと呼ばれ、1350cm−1付近に見られるラマンシフトはアモルファスカーボンやグラファイトの欠陥に由来のDバンドと呼ばれる。このG/D比が高いカーボンナノチューブほど、グラファイト化度が高い。 There are various laser wavelengths used in Raman spectroscopy, but 532 nm and 632 nm are used here. The Raman shift seen near 1590 cm -1 in the Raman spectrum is called the G band derived from graphite, and the Raman shift seen near 1350 cm -1 is called the D band derived from defects in amorphous carbon or graphite. The higher the G / D ratio, the higher the degree of graphitization.

本実施形態のカーボンナノチューブの体積抵抗率は1.0×10−2〜1.5×10−2Ω・cmであり、1.0×10−2〜1.4×10−2Ω・cmであることがより好ましく、1.0×10−2〜1.2×10−2Ω・cmであることがさらに好ましい。カーボンナノチューブの体積抵抗率は粉体抵抗率測定装置((株)三菱化学アナリテック社製:ロレスターGP粉体抵抗率測定システムMCP−PD−51))を用いて測定することができる。 The volume resistivity of the carbon nanotubes of the present embodiment is 1.0 × 10 -2 to 1.5 × 10 -2 Ω · cm, and 1.0 × 10 -2 to 1.4 × 10 -2 Ω · cm. It is more preferable that it is 1.0 × 10 -2 to 1.2 × 10 -2 Ω · cm. The volume resistivity of carbon nanotubes can be measured using a powder resistivity measuring device (manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech Co., Ltd .: Lorester GP powder resistivity measuring system MCP-PD-51)).

本実施形態のカーボンナノチューブの真密度は1.7〜2.1g/ccであり、1.7〜2.0g/ccであることより好ましく、1.7〜1.9g/ccであることがさらに好ましい。カーボンナノチューブの真密度は、乾式自動密度計(島津製作所社製、アキュピック1330)を用いて測定することができる。 The true density of the carbon nanotubes of the present embodiment is 1.7 to 2.1 g / cc, more preferably 1.7 to 2.0 g / cc, and preferably 1.7 to 1.9 g / cc. More preferred. The true density of carbon nanotubes can be measured using a dry automatic density meter (Acupic 1330 manufactured by Shimadzu Corporation).

本実施形態のカーボンナノチューブは、粉末X線回折分析を行った時に回折角2θ=25°±2°にピークが存在し、そのピークの半価幅が2°〜6°であることが好ましく、2°〜4°であることがより好ましく、2°〜3°であることがさらに好ましい。 The carbon nanotube of the present embodiment preferably has a peak at a diffraction angle of 2θ = 25 ° ± 2 ° when powder X-ray diffraction analysis is performed, and the half-value width of the peak is preferably 2 ° to 6 °. It is more preferably 2 ° to 4 °, and even more preferably 2 ° to 3 °.

本実施形態のカーボンナノチューブの炭素純度はカーボンナノチューブ中の炭素原子の含有率(%)で表される。炭素純度はカーボンナノチューブ100質量%に対して、90質量%以上が好ましく、95質量%以上がより好ましく、98質量%以上がさらに好ましい。 The carbon purity of the carbon nanotubes of the present embodiment is represented by the content (%) of carbon atoms in the carbon nanotubes. The carbon purity is preferably 90% by mass or more, more preferably 95% by mass or more, still more preferably 98% by mass or more, based on 100% by mass of carbon nanotubes.

本実施形態のカーボンナノチューブ中に含まれる金属量はカーボンナノチューブ100質量%に対して、10質量%未満が好ましく、5質量%未満がより好ましく、2質量%未満がさらに好ましい。カーボンナノチューブに含まれる金属としては、カーボンナノチューブを合成する際に触媒として使用される金属や金属酸化物が挙げられる。具体的には、コバルト、ニッケル、アルミニウム、マグネシウム、シリカ、マンガンやモリブデン等の金属、金属酸化物やこれらの複合酸化物が挙げられる。 The amount of metal contained in the carbon nanotubes of the present embodiment is preferably less than 10% by mass, more preferably less than 5% by mass, still more preferably less than 2% by mass, based on 100% by mass of the carbon nanotubes. Examples of the metal contained in the carbon nanotube include a metal and a metal oxide used as a catalyst in synthesizing the carbon nanotube. Specific examples thereof include metals such as cobalt, nickel, aluminum, magnesium, silica, manganese and molybdenum, metal oxides and composite oxides thereof.

本実施形態のカーボンナノチューブの水の接触角は120°以下であることが好ましく、90°以下であることがより好ましく、70°以下であることがさらに好ましい。カーボンナノチューブの水の接触角は、カーボンナノチューブに圧力を加えて密度1.0g/ccのカーボンナノチューブ基板を作製した後、液滴法にて算出することができる。カーボンナノチューブの水の接触角は、例えば、自動接触角計(共和界面科学社製、DM−501Hi)を用いて測定することができる。 The water contact angle of the carbon nanotubes of the present embodiment is preferably 120 ° or less, more preferably 90 ° or less, and even more preferably 70 ° or less. The water contact angle of the carbon nanotubes can be calculated by the sessile drop method after applying pressure to the carbon nanotubes to prepare a carbon nanotube substrate having a density of 1.0 g / cc. The contact angle of water of carbon nanotubes can be measured using, for example, an automatic contact angle meter (DM-501Hi manufactured by Kyowa Surface Science Co., Ltd.).

本実施形態のカーボンナノチューブの嵩密度は0.005〜0.1g/ccであることが好ましく、0.01〜0.06g/ccであることがさらに好ましい。カーボンナノチューブの嵩密度は、嵩密度測定装置(筒井理化学器械社製、JISカサ比重測定器)を用いて、JIS−K−5101にて測定することができる。 The bulk density of the carbon nanotubes of the present embodiment is preferably 0.005 to 0.1 g / cc, and more preferably 0.01 to 0.06 g / cc. The bulk density of carbon nanotubes can be measured by JIS-K-5101 using a bulk density measuring device (JIS bulk density measuring device manufactured by Tsutsui Rikagaku Kikai Co., Ltd.).

本実施形態のカーボンナノチューブの安息角は40〜90°であることが好ましく、45〜85°であることがさらに好ましく、45〜70°であることがさらに好ましい。安息角は、注入法で測定することができる。注入法は、円盤状の上面を有する台の上に粉体を堆積させて測定する方法で、台の材質の影響を受け難く、円錐状に堆積した粉体と水平面とのなす角は、分度器等を用いて測定することができる。また、市販の測定機を用いて安息角を測定することもできる。 The angle of repose of the carbon nanotubes of the present embodiment is preferably 40 to 90 °, more preferably 45 to 85 °, and even more preferably 45 to 70 °. The angle of repose can be measured by the injection method. The injection method is a method of measuring by depositing powder on a table with a disk-shaped upper surface, which is not easily affected by the material of the table, and the angle between the conical powder and the horizontal plane is a protractor. Etc. can be used for measurement. It is also possible to measure the angle of repose using a commercially available measuring machine.

本実施形態のカーボンナノチューブは、表面処理を行ったカーボンナノチューブでもよい。またカーボンナノチューブは、カルボキシル基に代表される官能基を付与させたカーボンナノチューブ誘導体であってもよい。また、有機化合物、金属原子、又はフラーレンに代表される物質を内包させたカーボンナノナノチューブも用いることができる。 The carbon nanotubes of the present embodiment may be carbon nanotubes that have been surface-treated. Further, the carbon nanotube may be a carbon nanotube derivative to which a functional group typified by a carboxyl group is imparted. Further, carbon nanotubes containing a substance typified by an organic compound, a metal atom, or fullerene can also be used.

本実施形態のカーボンナノチューブはどのような方法で製造したカーボンナノチューブでも構わない。カーボンナノチューブは一般にレーザーアブレーション法、アーク放電法、熱CVD法、プラズマCVD法及び燃焼法で製造できるが、これらに限定されない。例えば、酸素濃度が1体積%以下の雰囲気中、500〜1000℃にて、炭素源を触媒と接触反応させることでカーボンナノチューブを製造することができる。炭素源は炭化水素及びアルコールの少なくともいずれか一方でもよい。 The carbon nanotubes of the present embodiment may be carbon nanotubes produced by any method. Carbon nanotubes can generally be produced by a laser ablation method, an arc discharge method, a thermal CVD method, a plasma CVD method, and a combustion method, but are not limited thereto. For example, carbon nanotubes can be produced by contact-reacting a carbon source with a catalyst at 500 to 1000 ° C. in an atmosphere having an oxygen concentration of 1% by volume or less. The carbon source may be at least one of hydrocarbons and alcohols.

カーボンナノチューブの炭素源となる原料ガスは、従来公知の任意のものを使用できる。例えば、炭素を含む原料ガスとしてメタン、エチレン、プロパン、ブタン及びアセチレンに代表される炭化水素、一酸化炭素、並びにアルコールを用いることができるが、これらに限定されない。特に使いやすさの観点から、炭化水素及びアルコールの少なくともいずれか一方を原料ガスとして用いることが望ましい。 As the raw material gas that is the carbon source of the carbon nanotubes, any conventionally known raw material gas can be used. For example, hydrocarbons typified by methane, ethylene, propane, butane and acetylene, carbon monoxide, and alcohol can be used as the raw material gas containing carbon, but the gas is not limited thereto. In particular, from the viewpoint of ease of use, it is desirable to use at least one of hydrocarbon and alcohol as a raw material gas.

本実施形態のカーボンナノチューブの純化処理方法としては、従来公知の様々な方法を用いることができる。例えば、酸処理、黒鉛化処理や塩素化処理が挙げられる。 As a method for purifying carbon nanotubes of the present embodiment, various conventionally known methods can be used. For example, acid treatment, graphitization treatment and chlorination treatment can be mentioned.

本実施形態のカーボンナノチューブを酸処理する際に使用する酸としては、カーボンナノチューブに含まれる金属および金属酸化物を溶解できるものであればよいが、無機酸やカルボン酸が好ましく、無機酸の中でも、塩酸、硫酸や硝酸が特に好ましい。 The acid used for acid treatment of the carbon nanotube of the present embodiment may be any acid that can dissolve the metal and metal oxide contained in the carbon nanotube, but an inorganic acid or a carboxylic acid is preferable, and among the inorganic acids, it is preferable. , Hydrochloric acid, sulfuric acid and nitric acid are particularly preferred.

本実施形態のカーボンナノチューブの酸処理は液相中で行われることが好ましく、液相中でカーボンナノチューブを分散および/または混合することがさらに好ましい。酸処理後のカーボンナノチューブは水洗し、乾燥することが好ましい。 The acid treatment of the carbon nanotubes of the present embodiment is preferably carried out in a liquid phase, and it is more preferable to disperse and / or mix the carbon nanotubes in the liquid phase. It is preferable that the carbon nanotubes after the acid treatment are washed with water and dried.

本実施形態のカーボンナノチューブの黒鉛化処理は、酸素濃度0.1%以下の不活性雰囲気下、カーボンナノチューブを1500℃〜3500℃で加熱することにより行うことができる。 The graphitization treatment of the carbon nanotubes of the present embodiment can be carried out by heating the carbon nanotubes at 1500 ° C. to 3500 ° C. in an inert atmosphere having an oxygen concentration of 0.1% or less.

本実施形態のカーボンナノチューブの塩素化処理は、酸素濃度0.1%以下の不活性雰囲気下、塩素ガスを導入し、カーボンナノチューブ(A)を800℃〜2000℃で加熱することにより行うことができる。 The chlorination treatment of the carbon nanotubes of the present embodiment can be carried out by introducing chlorine gas in an inert atmosphere having an oxygen concentration of 0.1% or less and heating the carbon nanotubes (A) at 800 ° C. to 2000 ° C. it can.

(2)分散剤
本実施形態の分散剤は、カーボンナノチューブを分散安定化できる範囲で特に限定されず、界面活性剤、樹脂型分散剤を使用することができる。界面活性剤は主にアニオン性、カチオン性、ノニオン性及び両性に分類される。カーボンナノチューブの分散に要求される特性に応じて適宜好適な種類の分散剤を、好適な配合量で使用することができる。
(2) Dispersant The dispersant of the present embodiment is not particularly limited as long as the carbon nanotubes can be dispersed and stabilized, and a surfactant and a resin-type dispersant can be used. Surfactants are mainly classified into anionic, cationic, nonionic and amphoteric. Appropriately suitable types of dispersants can be used in suitable blending amounts according to the properties required for dispersion of carbon nanotubes.

アニオン性界面活性剤を選択する場合、その種類は特に限定されない。具体的には脂肪酸塩、ポリスルホン酸塩、ポリカルボン酸塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルアリールスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、ジアルキルスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、アルキルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル硫酸塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、ポリオキシエチレンアルキルリン酸スルホン酸塩、グリセロールボレイト脂肪酸エステル及びポリオキシエチレングリセロール脂肪酸エステルが挙げられるが、これらに限定されない。さらに、具体的にはドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル酸硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル硫酸エステル塩及びβ−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩が挙げられるが、これらに限定されない。 When selecting an anionic surfactant, the type thereof is not particularly limited. Specifically, fatty acid salts, polysulfonates, polycarboxylates, alkyl sulfates, alkylaryl sulfonates, alkylnaphthalene sulfonates, dialkyl sulfonates, dialkyl sulfosuccinates, alkyl phosphates, polyoxy Examples thereof include ethylene alkyl ether sulfate, polyoxyethylene alkylaryl ether sulfate, naphthalene sulfonic acid formalin condensate, polyoxyethylene alkyl phosphate sulfonate, glycerol volate fatty acid ester, and polyoxyethylene glycerol fatty acid ester. Not limited to. Further, specific examples thereof include sodium dodecylbenzene sulfonate, sodium lauryl sulfate, sodium polyoxyethylene lauryl ether sulfate, polyoxyethylene nonylphenyl ether sulfate, and sodium salt of β-naphthalene sulfonic acid formalin condensate. , Not limited to these.

またカチオン性界面活性剤としては、アルキルアミン塩類及び第四級アンモニウム塩類がある。具体的にはステアリルアミンアセテート、トリメチルヤシアンモニウムクロリド、トリメチル牛脂アンモニウムクロリド、ジメチルジオレイルアンモニウムクロリド、メチルオレイルジエタノールクロリド、テトラメチルアンモニウムクロリド、ラウリルピリジニウムクロリド、ラウリルピリジニウムブロマイド、ラウリルピリジニウムジサルフェート、セチルピリジニウムブロマイド、4−アルキルメルカプトピリジン、ポリ(ビニルピリジン)−ドデシルブロマイド及びドデシルベンジルトリエチルアンモニウムクロリドが挙げられるが、これらに限定されない。また両性界面活性剤としては、アミノカルボン酸塩が挙げられるが、これらに限定されない。 Further, as the cationic surfactant, there are alkylamine salts and quaternary ammonium salts. Specifically, stearylamine acetate, trimethyl palm ammonium chloride, trimethyl beef ammonium chloride, dimethyldiolyl ammonium chloride, methyloleyl diethanol chloride, tetramethylammonium chloride, laurylpyridinium chloride, laurylpyridinium bromide, laurylpyridinium disulfate, cetylpyridinium bromide. , 4-Alkylmercaptopyridine, poly (vinylpyridine) -dodecyl bromide and dodecyl benzyl triethylammonium chloride, but are not limited thereto. Further, the amphoteric surfactant includes, but is not limited to, aminocarboxylic acid salt.

またノニオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレン誘導体、ポリオキシエチレンフェニルエーテル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル及びアルキルアリルエーテルが挙げられるが、これらに限定されない。具体的にはポリオキシエチレンラウリルエーテル、ソルビタン脂肪酸エステル及びポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテルが挙げられるが、これらに限定されない。 Further, examples of the nonionic surfactant include, but are not limited to, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyalkylene derivative, polyoxyethylene phenyl ether, sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester and alkyl allyl ether. Specific examples thereof include, but are not limited to, polyoxyethylene lauryl ether, sorbitan fatty acid ester and polyoxyethylene octylphenyl ether.

選択される界面活性剤は単独の界面活性剤に限定されない。このため二種以上の界面活性剤を組み合わせて使用することも可能である。例えばアニオン性界面活性剤及びノニオン性界面活性剤の組み合わせ、又はカチオン性界面活性剤及びノニオン性界面活性剤の組み合わせが利用できる。その際の配合量は、それぞれの界面活性剤成分に対して好適な配合量とすることが好ましい。組み合わせとしてはアニオン性界面活性剤及びノニオン性界面活性剤の組み合わせが好ましい。アニオン性界面活性剤はポリカルボン酸塩であることが好ましい。ノニオン性界面活性剤はポリオキシエチレンフェニルエーテルであることが好ましい。 The surfactant selected is not limited to a single surfactant. Therefore, it is possible to use two or more kinds of surfactants in combination. For example, a combination of an anionic surfactant and a nonionic surfactant, or a combination of a cationic surfactant and a nonionic surfactant can be used. At that time, the blending amount is preferably a suitable blending amount for each surfactant component. As the combination, a combination of an anionic surfactant and a nonionic surfactant is preferable. The anionic surfactant is preferably a polycarboxylic acid salt. The nonionic surfactant is preferably polyoxyethylene phenyl ether.

また樹脂型分散剤として具体的には、セルロース誘導体(セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースブチレート、シアノエチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、ニトロセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースなど)、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドンが挙げられる。特にメチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドンが好ましい。 Specific examples of the resin-type dispersant include cellulose derivatives (cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose butyrate, cyanoethyl cellulose, ethyl hydroxyethyl cellulose, nitrocellulose, methyl cellulose, ethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, and hydroxypropyl methyl cellulose. , Carboxymethyl cellulose, etc.), polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, polyvinyl pyrrolidone and the like. In particular, methyl cellulose, ethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, and polyvinylpyrrolidone are preferable.

カルボキシメチルセルロースは、カルボキシメチルセルロースのヒドロキシ基をカルボキシメチルナトリウム基で置換したカルボキシメチルセルロースのナトリウム塩等の塩も使用することができる。 As the carboxymethyl cellulose, a salt such as a sodium salt of carboxymethyl cellulose in which the hydroxy group of carboxymethyl cellulose is replaced with a sodium carboxymethyl group can also be used.

また、本実施形態の分散剤に加えて、無機塩基および無金属塩を含んでも良い。無機塩基および無機金属塩としては、アルカリ金属、およびアルカリ土類金属の少なくとも一方を有する化合物であることが好ましく、詳しくは、アルカリ金属、およびアルカリ土類金属の、塩化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、リン酸塩、タングステン酸塩、バナジウム酸塩、モリブデン酸塩、ニオブ酸塩、ならびにホウ酸塩等が挙げられる。また、これらの中でも容易にカチオンを供給できる面でアルカリ金属、アルカリ土類金属の塩化物、水酸化物、炭酸塩が好ましい。アルカリ金属の水酸化物は、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられる。アルカリ土類金属の水酸化物は、例えば、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等が挙げられる。アルカリ金属の炭酸塩は、例えば、炭酸リチウム、炭酸水素リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム等が挙げられる。アルカリ土類金属の炭酸塩は、例えば、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムが挙げられる。これらの中でも水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、炭酸リチウム、炭酸ナトリウムがより好ましい。 Further, in addition to the dispersant of the present embodiment, an inorganic base and a metal-free salt may be contained. The inorganic base and the inorganic metal salt are preferably compounds having at least one of an alkali metal and an alkaline earth metal. Specifically, the alkali metal and the alkaline earth metal are chloride, hydroxide, and carbonic acid. Examples thereof include salts, nitrates, sulfates, phosphates, tungstates, vanadium salts, molybdates, niobates, borates and the like. Among these, alkali metals, chlorides of alkaline earth metals, hydroxides, and carbonates are preferable in terms of easily supplying cations. Examples of the alkali metal hydroxide include lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide and the like. Examples of the hydroxide of the alkaline earth metal include calcium hydroxide and magnesium hydroxide. Examples of the alkali metal carbonate include lithium carbonate, lithium hydrogen carbonate, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate, potassium carbonate, potassium hydrogen carbonate and the like. Examples of carbonates of alkaline earth metals include calcium carbonate and magnesium carbonate. Among these, lithium hydroxide, sodium hydroxide, lithium carbonate and sodium carbonate are more preferable.

(3)溶媒
本実施形態の溶媒は、カーボンナノチューブが分散可能な範囲であれば特に限定されないが、水、及びまたは、水溶性有機溶媒のいずれか一種、若しくは二種以上からなる混合溶媒であることが好ましく、水を含むことがより好ましい。水を含む場合は、溶媒100質量部に対して95質量部以上であることが好ましく、98質量部以上であることがさらに好ましい。
(3) Solvent The solvent of the present embodiment is not particularly limited as long as the carbon nanotubes can be dispersed, but is a mixed solvent consisting of one or more of water and / or a water-soluble organic solvent. It is preferable, and it is more preferable to contain water. When water is contained, it is preferably 95 parts by mass or more, and more preferably 98 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the solvent.

水溶性有機溶媒としては、アルコール系(メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、セカンダリーブタノール、ターシャリーブタノール、ベンジルアルコールなど)、多価アルコール系(エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ブチレングリコール、ヘキサンジオール、ペンタンジオール、グリセリン、ヘキサントリオール、チオジグリコールなど)、多価アルコールエーテル系(エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、プロピレングリコールモノフェニルエーテルなど)、アミン系(エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、N−エチルジエタノールアミン、モルホリン、N−エチルモルホリン、エチレンジアミン、ジエチレンジアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ポリエチレンイミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、テトラメチルプロピレンジアミンなど)、アミド系(N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、N−エチル−2−ピロリドン(NEP)、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミド、N−メチルカプロラクタムなど)、複素環系(シクロヘキシルピロリドン、2−オキサゾリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、γ−ブチロラクトンなど)、スルホキシド系(ジメチルスルホキシドなど)、スルホン系(ヘキサメチルホスホロトリアミド、スルホランなど)、低級ケトン系(アセトン、メチルエチルケトンなど)、その他、テトラヒドロフラン、尿素、アセトニトリルなどを使用することができる。 Water-soluble organic solvents include alcohol-based solvents (methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, isobutanol, secondary butanol, tertiary butanol, benzyl alcohol, etc.) and polyhydric alcohol-based solvents (ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene). Glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, polypropylene glycol, butylene glycol, hexanediol, pentanediol, glycerin, hexanetriol, thiodiglycol, etc., polyhydric alcohol ethers (ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene) Glycol monobutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monomethyl ether acetate, triethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monoethyl Ether, triethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, propylene glycol monophenyl ether, etc.), amine-based (ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, N-methyldiethanolamine, N-ethyldiethanolamine, morpholine, N-ethylmorpholine , Ethylenediamine, diethylenediamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, polyethyleneimine, pentamethyldiethylenetriamine, tetramethylpropylenediamine, etc.), amides (N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), N-ethyl-2-pyrrolidone, etc.) (NEP), N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N, N-diethylacetamide, N-methylcaprolactam, etc.), heterocyclic system (cyclohexylpyrrolidone, 2-oxazolidone, 1,3-dimethyl-2) -Imidazolidinone, γ-butyrolactone, etc.), Sulfoxide-based (dimethylsulfoxide, etc.), Sulfon-based (hexamethylphosphorotriamide, sulfolane, etc.), Lower ketone-based (acetone, methylethylketone, etc.), Others, tetrahydrofuran, urea, aceto Nitrile and the like can be used.

(4)カーボンナノチューブ分散液
本実施形態のカーボンナノチューブ分散液は、カーボンナノチューブと分散剤と溶媒を含むものである。
(4) Carbon Nanotube Dispersion Liquid The carbon nanotube dispersion liquid of the present embodiment contains carbon nanotubes, a dispersant, and a solvent.

本実施形態のカーボンナノチューブ分散液中のカーボンナノチューブの繊維長は、0.8〜3.5μmであることが好ましく、0.8〜2.5μmであることがより好ましい。 The fiber length of the carbon nanotubes in the carbon nanotube dispersion liquid of the present embodiment is preferably 0.8 to 3.5 μm, more preferably 0.8 to 2.5 μm.

本実施形態のカーボンナノチューブ分散液の累積粒径D50は、400〜4000nmであることが好ましく、1000〜3000nmであることがより好ましい。カーボンナノチューブ分散液の累積粒径D50は粒度分布計(マイクロトラック・ベル株式会社製、Nanotrac UPA、model UPA−EX)を用いて測定することができる。 The cumulative particle size D50 of the carbon nanotube dispersion liquid of the present embodiment is preferably 400 to 4000 nm, more preferably 1000 to 3000 nm. The cumulative particle size D50 of the carbon nanotube dispersion can be measured using a particle size distribution meter (Nanotrac UPA, model UPA-EX, manufactured by Microtrac Bell Co., Ltd.).

本実施形態のカーボンナノチューブ分散液を得るには、カーボンナノチューブを溶媒中に分散させる処理を行うことが好ましい。かかる処理を行うために使用される分散装置は特に限定されない。 In order to obtain the carbon nanotube dispersion liquid of the present embodiment, it is preferable to carry out a treatment of dispersing the carbon nanotubes in a solvent. The disperser used to perform such processing is not particularly limited.

分散装置としては、顔料分散等に通常用いられている分散機を使用することができる。例えば、ディスパー、ホモミキサー、プラネタリーミキサー等のミキサー類、ホモジナイザー(BRANSON社製Advanced Digital Sonifer(登録商標)、MODEL 450DA、エム・テクニック社製「クレアミックス」、PRIMIX社「フィルミックス」等、シルバーソン社製「アブラミックス」等)類、ペイントコンディショナー(レッドデビル社製)、コロイドミル(PUC社製「PUCコロイドミル」、IKA社製「コロイドミルMK」)類、コーンミル(IKA社製「コーンミルMKO」等)、ボールミル、サンドミル(シンマルエンタープライゼス社製「ダイノミル」等)、アトライター、パールミル(アイリッヒ社製「DCPミル」等)、コボールミル等のメディア型分散機、湿式ジェットミル(ジーナス社製「ジーナスPY」、スギノマシン社製「スターバースト」、ナノマイザー社製「ナノマイザー」等)、エム・テクニック社製「クレアSS−5」、奈良機械社製「MICROS」等のメディアレス分散機、その他ロールミル等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。 As the disperser, a disperser usually used for pigment dispersion or the like can be used. For example, mixers such as disposables, homomixers, planetary mixers, homogenizers (BRANSON Advanced Digital Sonifer (registered trademark), MODEL 450DA, M-Technique "Clearmix", PRIMIX "Fillmix", etc., silver. Son's "Abramix" etc.), paint conditioner (Red Devil), colloid mill (PUC's "PUC colloid mill", IKA's "colloid mill MK"), cone mill (IKA's "corn mill") MKO ", etc.), ball mill, sand mill ("Dyno mill "manufactured by Simmal Enterprises, etc.), attritor, pearl mill (" DCP mill "manufactured by Eirich, etc.), media type disperser such as coball mill, wet jet mill (Genus) Medialess dispersers such as "Genus PY" manufactured by Sugino Machine Limited, "Nanomizer" manufactured by Nanomizer, "Claire SS-5" manufactured by M-Technique, and "MICROS" manufactured by Nara Machinery Co., Ltd. Other examples include, but are not limited to, roll mills and the like.

本実施形態のカーボンナノチューブ分散液の固形分の量は、カーボンナノチューブ分散液100質量部に対して、0.2〜20質量部が好ましく、0.5〜10質量部が好ましく、1〜3質量部がより好ましい。 The solid content of the carbon nanotube dispersion liquid of the present embodiment is preferably 0.2 to 20 parts by mass, preferably 0.5 to 10 parts by mass, and 1 to 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the carbon nanotube dispersion liquid. The portion is more preferable.

本実施形態のカーボンナノチューブ分散液中の分散剤の量は、カーボンナノチューブ100質量部に対して、20〜100質量部使用することが好ましく、20〜80質量部使用することがより好ましく、20〜50質量部使用することがさらに好ましい。 The amount of the dispersant in the carbon nanotube dispersion liquid of the present embodiment is preferably 20 to 100 parts by mass, more preferably 20 to 80 parts by mass, and 20 to 80 parts by mass with respect to 100 parts by mass of carbon nanotubes. It is more preferable to use 50 parts by mass.

本実施形態のカーボンナノチューブ分散液のpHは6〜12であることが好ましく、7〜12であることがより好ましく、8〜12であることがさらに好ましく、9〜12であることが特に好ましい。カーボンナノチューブ分散液のpHはpH計(株式会社堀場製作所社製、pH METER F−52)を用いて測定することができる。 The pH of the carbon nanotube dispersion liquid of the present embodiment is preferably 6 to 12, more preferably 7 to 12, further preferably 8 to 12, and particularly preferably 9 to 12. The pH of the carbon nanotube dispersion can be measured using a pH meter (pH METER F-52, manufactured by HORIBA, Ltd.).

本実施形態のカーボンナノチューブ分散液は、カーボンナノチューブ分散液100質量部中に0.5質量部以上3.0質量部以下のカーボンナノチューブを含み、粘度は、25℃においてB型粘度計を用いて、60rpmで測定した粘度が10mPa・s以上10000mPa・s未満であることが好ましく、10mPa・s以上2000mPa・s未満であることがさらに好ましい。 The carbon nanotube dispersion liquid of the present embodiment contains 0.5 parts by mass or more and 3.0 parts by mass or less of carbon nanotubes in 100 parts by mass of the carbon nanotube dispersion liquid, and the viscosity is 25 ° C. using a B-type viscometer. The viscosity measured at 60 rpm is preferably 10 mPa · s or more and less than 10000 mPa · s, and more preferably 10 mPa · s or more and less than 2000 mPa · s.

(5)バインダー
バインダーとは、カーボンナノチューブなどの物質間を結着するための樹脂である。
(5) Binder A binder is a resin for binding substances such as carbon nanotubes.

本実施形態のバインダーとしては、例えば、エチレン、プロピレン、塩化ビニル、酢酸ビニル、ビニルアルコール、マレイン酸、アクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸、メタクリル酸エステル、アクリロニトリル、スチレン、ビニルブチラール、ビニルアセタール、ビニルピロリドン等を構成単位として含む重合体または共重合体;ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、アルキッド樹脂、アクリル樹脂、ホルムアルデヒド樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂;カルボキシメチルセルロースのようなセルロース樹脂;スチレンブタジエンゴム、フッ素ゴムのようなゴム類;ポリアニリン、ポリアセチレンのような導電性樹脂等が挙げられる。また、これらの樹脂の変性体や混合物、および共重合体でも良い。この中でも、カルボキシメチルセルロース、スチレンブタジエンゴム、ポリアクリル酸が好ましい。 Examples of the binder of the present embodiment include ethylene, propylene, vinyl chloride, vinyl acetate, vinyl alcohol, maleic acid, acrylic acid, acrylic acid ester, methacrylic acid, methacrylic acid ester, acrylonitrile, styrene, vinyl butyral, vinyl acetal, and the like. Polymers or copolymers containing vinylpyrrolidone, etc. as constituent units; polyurethane resin, polyester resin, phenol resin, epoxy resin, phenoxy resin, urea resin, melamine resin, alkyd resin, acrylic resin, formaldehyde resin, silicon resin, fluororesin Cellulosic resins such as carboxymethyl cellulose; rubbers such as styrene butadiene rubber and fluororubber; conductive resins such as polyaniline and polyacetylene. Further, modified products and mixtures of these resins and copolymers may be used. Of these, carboxymethyl cellulose, styrene-butadiene rubber, and polyacrylic acid are preferable.

バインダーの種類や量比は、カーボンナノチューブ、活物質など共存する物質の性状に合わせて、適宜選択される。例えば、カルボキシメチルセルロースを使用する量については、活物質の質量を100質量部とした場合、カルボキシメチルセルロースの割合が0.5〜3.0質量部が好ましく、1.0〜2.0質量部がさらに好ましい。 The type and amount ratio of the binder are appropriately selected according to the properties of coexisting substances such as carbon nanotubes and active materials. For example, regarding the amount of carboxymethyl cellulose used, when the mass of the active material is 100 parts by mass, the ratio of carboxymethyl cellulose is preferably 0.5 to 3.0 parts by mass, and 1.0 to 2.0 parts by mass. More preferred.

バインダーとしてのカルボキシメチルセルロースは、1%水溶液を作製した際の粘度が500〜6000mPa・sであることが好ましく、1000〜3000mPa・sであることがさらに好ましい。カルボキシメチルセルロース1%水溶液の粘度は25℃の条件下で、B型粘度計ローター回転速度60rpmで測定することができる。 The viscosity of carboxymethyl cellulose as a binder when a 1% aqueous solution is prepared is preferably 500 to 6000 mPa · s, and more preferably 1000 to 3000 mPa · s. The viscosity of the 1% aqueous solution of carboxymethyl cellulose can be measured under the condition of 25 ° C. at a rotor rotation speed of a B-type viscometer rotor of 60 rpm.

バインダーとしてのカルボキシメチルセルロースのエーテル化度は0.6〜1.5であることが好ましく、0.8〜1.2であることがさらに好ましい。 The degree of etherification of carboxymethyl cellulose as a binder is preferably 0.6 to 1.5, and more preferably 0.8 to 1.2.

スチレンブタジエンゴムは、水中油滴エマルションであれば、一般に電極の結着材として用いられているものを使用することができる。スチレンブタジエンゴムを使用する量については、活物質の質量を100質量部とした場合、スチレンブタジエンゴムの割合が0.5〜3.0質量部が好ましく、1.0〜2.0質量部がさらに好ましい。 As the styrene-butadiene rubber, if it is an oil droplet emulsion in water, one generally used as a binder for electrodes can be used. Regarding the amount of styrene-butadiene rubber used, when the mass of the active material is 100 parts by mass, the proportion of styrene-butadiene rubber is preferably 0.5 to 3.0 parts by mass, and 1.0 to 2.0 parts by mass. More preferred.

ポリアクリル酸を使用する量については、活物質の質量を100質量部とした場合、ポリアクリル酸の割合が1〜25質量部が好ましく、5〜20質量部がさらに好ましい。 Regarding the amount of polyacrylic acid used, when the mass of the active material is 100 parts by mass, the proportion of polyacrylic acid is preferably 1 to 25 parts by mass, and more preferably 5 to 20 parts by mass.

(5)カーボンナノチューブ樹脂組成物
本実施形態のカーボンナノチューブ樹脂組成物は、カーボンナノチューブと分散剤と溶媒とバインダーとを含むものである。
(5) Carbon Nanotube Resin Composition The carbon nanotube resin composition of the present embodiment contains carbon nanotubes, a dispersant, a solvent, and a binder.

本実施形態のカーボンナノチューブ樹脂組成物を得るには、カーボンナノチューブ分散液とバインダーとを混合し、均一化することが好ましい。混合方法としては、従来公知の様々な方法を行うことができる。カーボンナノチューブ樹脂組成物は前記カーボンナノチューブ分散液で説明した分散装置を用いて作製することができる。 In order to obtain the carbon nanotube resin composition of the present embodiment, it is preferable to mix and homogenize the carbon nanotube dispersion liquid and the binder. As the mixing method, various conventionally known methods can be used. The carbon nanotube resin composition can be produced by using the dispersion device described in the carbon nanotube dispersion liquid.

(6)合材スラリー
本実施形態の合材スラリーとは、カーボンナノチューブと分散剤と溶媒とバインダーと活物質とを含むものである。
<活物質>
本実施形態の活物質とは、電池反応の基となる材料のことである。活物質は起電力から正極活物質と負極活物質に分けられる。
(6) Mixture Slurry The mixture slurry of the present embodiment contains carbon nanotubes, a dispersant, a solvent, a binder, and an active material.
<Active material>
The active material of the present embodiment is a material that is the basis of a battery reaction. The active material is divided into a positive electrode active material and a negative electrode active material according to the electromotive force.

正極活物質としては、特に限定はされないが、リチウムイオンをドーピングまたはインターカレーション可能な金属酸化物、金属硫化物等の金属化合物、および導電性高分子等を使用することができる。例えば、Fe、Co、Ni、Mn等の遷移金属の酸化物、リチウムとの複合酸化物、遷移金属硫化物等の無機化合物等が挙げられる。具体的には、MnO、V25、V613、TiO2等の遷移金属酸化物粉末、層状構造のニッケル酸リチウム、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、スピネル構造のマンガン酸リチウムなどのリチウムと遷移金属との複合酸化物粉末、オリビン構造のリン酸化合物であるリン酸鉄リチウム系材料、TiS2、FeSなどの遷移金属硫化物粉末等が挙げられる。また、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリチオフェン等の導電性高分子を使用することもできる。また、上記の無機化合物や有機化合物を混合して用いてもよい。 The positive electrode active material is not particularly limited, but a metal oxide capable of doping or intercalating lithium ions, a metal compound such as a metal sulfide, a conductive polymer, or the like can be used. Examples thereof include oxides of transition metals such as Fe, Co, Ni and Mn, composite oxides with lithium, and inorganic compounds such as transition metal sulfides. Specifically, transition metal oxide powders such as MnO, V 2 O 5 , V 6 O 13 , TiO 2 , layered lithium nickel oxide, lithium cobalt oxide, lithium manganate, lithium manganate having a spinel structure, etc. Examples thereof include a composite oxide powder of lithium and a transition metal, a lithium iron phosphate-based material which is a phosphoric acid compound having an olivine structure, and a transition metal sulfide powder such as TiS 2 and FeS. Further, a conductive polymer such as polyaniline, polyacetylene, polypyrrole, or polythiophene can also be used. Further, the above-mentioned inorganic compounds and organic compounds may be mixed and used.

負極活物質としては、リチウムイオンをドーピングまたはインターカレーション可能なものであれば特に限定されない。例えば、金属Li、その合金であるスズ合金、シリコン合金、鉛合金等の合金系、LiXFe23、LiXFe34、LiXWO2(xは0<x<1の数である。)、チタン酸リチウム、バナジウム酸リチウム、ケイ素酸リチウム等の金属酸化物系、ポリアセチレン、ポリ−p−フェニレン等の導電性高分子系、ソフトカーボンやハードカーボンといった、アモルファス系炭素質材料や、高黒鉛化炭素材料等の人造黒鉛、あるいは天然黒鉛等の炭素質粉末、カーボンブラック、メソフェーズカーボンブラック、樹脂焼成炭素材料、気層成長炭素繊維、炭素繊維などの炭素系材料が挙げられる。これら負極活物質は、1種または複数を組み合わせて使用することもできる。 The negative electrode active material is not particularly limited as long as it can be doped with or intercalated with lithium ions. For example, metal Li, alloys such as tin alloy, silicon alloy, lead alloy, etc., Li X Fe 2 O 3 , Li X Fe 3 O 4 , Li X WO 2 (x is a number of 0 <x <1). ), Metal oxides such as lithium titanate, lithium vanadium, lithium siliconate, conductive polymers such as polyacetylene and poly-p-phenylene, and amorphous carbonaceous materials such as soft carbon and hard carbon. Examples thereof include artificial graphite such as highly graphitized carbon material, carbon powder such as natural graphite, carbon black, mesophase carbon black, resin-fired carbon material, vapor-grown carbon fiber, and carbon-based material such as carbon fiber. These negative electrode active materials may be used alone or in combination of two or more.

本実施形態の負極活物質としては、シリコン合金やケイ素酸リチウム等のシリコンを含む負極活物質であるシリコン系負極活物質が好ましい。 As the negative electrode active material of the present embodiment, a silicon-based negative electrode active material which is a negative electrode active material containing silicon such as a silicon alloy or lithium siliconate is preferable.

シリコン系負極活物質としては、例えば、二酸化珪素を炭素で還元して作製される所謂冶金グレードシリコンや、冶金グレードシリコンを酸処理や一方向凝固などで不純物を低減した工業グレードシリコン、そしてシリコンを反応させて得られたシランから作製される高純度の単結晶、多結晶、アモルファスなど結晶状態の異なる高純度シリコンや、工業グレードシリコンをスパッタ法やEB蒸着(電子ビーム蒸着)法などで高純度にすると同時に、結晶状態や析出状態を調整したシリコンなどが挙げられる。 Examples of the silicon-based negative electrode active material include so-called metallurgical grade silicon produced by reducing silicon dioxide with carbon, industrial grade silicon obtained by reducing impurities by acid treatment or unidirectional solidification of metallurgical grade silicon, and silicon. High-purity silicon produced from silane obtained by reaction and having different crystal states such as single crystal, polycrystalline, and amorphous, and industrial grade silicon are highly purified by sputtering method or EB vapor deposition (electron beam vapor deposition) method. At the same time, silicon whose crystal state and precipitation state are adjusted can be mentioned.

また、シリコンと酸素の化合物である酸化珪素や、シリコンと各種合金及びそれらの結晶状態を急冷法などで調整したシリコン化合物も挙げられる。中でも、外側がカーボン皮膜で被覆された、珪素ナノ粒子が酸化珪素中に分散した構造を有するシリコン系負極活物質が好ましい。 Further, silicon oxide which is a compound of silicon and oxygen, various alloys of silicon and various alloys, and a silicon compound in which the crystal state thereof is adjusted by a quenching method or the like can be mentioned. Of these, a silicon-based negative electrode active material having a structure in which silicon nanoparticles are dispersed in silicon oxide, the outside of which is coated with a carbon film, is preferable.

本実施形態の負極活物質は、シリコン系負極活物質に加えて、ソフトカーボンやハードカーボンといった、アモルファス系炭素質材料や、高黒鉛化炭素材料等の人造黒鉛、あるいは天然黒鉛等の炭素質粉末を使用することが好ましい。その中でも、人造黒鉛や天然黒鉛等の炭素質粉末を使用することが好ましい。 The negative electrode active material of the present embodiment is, in addition to the silicon negative negative active material, an amorphous carbon material such as soft carbon or hard carbon, artificial graphite such as high graphitized carbon material, or carbon powder such as natural graphite. It is preferable to use. Among them, it is preferable to use carbonaceous powder such as artificial graphite or natural graphite.

シリコン系負極活物質の量は、人造黒鉛、あるいは天然黒鉛等の炭素質粉末100質量部とした場合、3〜50質量部であることが好ましく、5〜25質量部であることがより好ましい。 When the amount of the silicon-based negative electrode active material is 100 parts by mass of a carbonaceous powder such as artificial graphite or natural graphite, it is preferably 3 to 50 parts by mass, and more preferably 5 to 25 parts by mass.

本実施形態の活物質のBET比表面積は0.1〜10m2/gのものが好ましく、0.2〜5m2/gのものがより好ましく、0.3〜3m2/gのものがさらに好ましい。 BET specific surface area of the active material of the present embodiment is preferably a 0.1 to 10 m 2 / g, more preferably a 0.2~5m 2 / g, yet those 0.3~3m 2 / g preferable.

本実施形態の活物質の平均粒子径は0.5〜50μmの範囲内であることが好ましく、
2〜20μmであることがより好ましい。本明細書でいう活物質の平均粒子径とは、活物質を電子顕微鏡で測定した粒子径の平均値である。
The average particle size of the active material of the present embodiment is preferably in the range of 0.5 to 50 μm.
It is more preferably 2 to 20 μm. The average particle size of the active material as used herein is an average value of the particle size of the active material measured with an electron microscope.

(7)合材スラリーの製造方法
本実施形態の合材スラリーは従来公知の様々な方法で作製することができる。例えば、カーボンナノチューブ樹脂組成物に活物質を添加して作製する方法や、カーボンナノチューブ分散液に活物質を添加した後、バインダーを添加して作製する方法が挙げられる。
(7) Method for Producing Mixture Slurry The mixture slurry of the present embodiment can be produced by various conventionally known methods. For example, a method of adding an active material to a carbon nanotube resin composition to prepare the composition, and a method of adding an active material to a carbon nanotube dispersion liquid and then adding a binder to prepare the carbon nanotube resin composition can be mentioned.

本実施形態の合材スラリーを得るには、カーボンナノチューブ樹脂組成物に活物質を加えた後、分散させる処理を行うことが好ましい。かかる処理を行うために使用される分散装置は特に限定されない。合材スラリーは前記カーボンナノチューブ分散液で説明した分散装置を用いて、合材スラリーを得ることができる。 In order to obtain the mixture slurry of the present embodiment, it is preferable to add an active material to the carbon nanotube resin composition and then disperse it. The disperser used to perform such processing is not particularly limited. As the mixture slurry, the mixture slurry can be obtained by using the dispersion device described in the carbon nanotube dispersion liquid.

本実施形態の合材スラリー中の活物質の量は合材スラリー100質量部に対して、20〜85質量部であることが好ましく、30〜75質量部であることがより好ましく、40〜70質量部であることがさらに好ましい。 The amount of the active material in the mixture slurry of the present embodiment is preferably 20 to 85 parts by mass, more preferably 30 to 75 parts by mass, and 40 to 70 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the mixture slurry. It is more preferably parts by mass.

本実施形態の合材スラリー中のカーボンナノチューブの量は活物質100質量部に対して、0.01〜10質量部であることが好ましく、0.02〜5質量部であることが好ましく0.03〜1質量部であることが好ましい。 The amount of carbon nanotubes in the mixture slurry of the present embodiment is preferably 0.01 to 10 parts by mass and preferably 0.02 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the active material. It is preferably 03 to 1 part by mass.

本実施形態の合材スラリー中のバインダーの量は活物質100質量部に対して、0.5〜30質量部であることが好ましく、1〜25質量部であることがさらに好ましく、2〜20質量部であることが特に好ましい。 The amount of the binder in the mixture slurry of the present embodiment is preferably 0.5 to 30 parts by mass, more preferably 1 to 25 parts by mass, and 2 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the active material. It is particularly preferable that it is by mass.

本実施形態の合材スラリーの固形分の量は、合材スラリー100質量%に対して、30〜90質量%であることが好ましく、30〜80質量%であることがより好ましく、40〜75質量%であることが好ましい。 The solid content of the mixture slurry of the present embodiment is preferably 30 to 90% by mass, more preferably 30 to 80% by mass, and 40 to 75% by mass with respect to 100% by mass of the mixture slurry. It is preferably mass%.

(8)電極膜
本実施形態の電極膜とは、合材スラリーを膜状に形成してなるものである。例えば、集電体上に合材スラリーを塗工乾燥することで、電極合材層を形成した塗膜である。
(8) Electrode film The electrode film of the present embodiment is formed by forming a mixture slurry in the form of a film. For example, it is a coating film in which an electrode mixture layer is formed by applying and drying a mixture slurry on a current collector.

本実施形態の電極膜に使用する集電体の材質や形状は特に限定されず、各種二次電池にあったものを適宜選択することができる。例えば、集電体の材質としては、アルミニウム、銅、ニッケル、チタン、又はステンレス等の金属や合金が挙げられる。また、形状としては、一般的には平板上の箔が用いられるが、表面を粗面化したものや、穴あき箔状のもの、及びメッシュ状の集電体も使用できる。 The material and shape of the current collector used for the electrode film of the present embodiment are not particularly limited, and those suitable for various secondary batteries can be appropriately selected. For example, examples of the material of the current collector include metals and alloys such as aluminum, copper, nickel, titanium, and stainless steel. As the shape, a foil on a flat plate is generally used, but a roughened surface, a perforated foil, or a mesh-shaped current collector can also be used.

集電体上に合材スラリーを塗工する方法としては、特に制限はなく公知の方法を用いることができる。具体的には、ダイコーティング法、ディップコーティング法、ロールコーティング法、ドクターコーティング法、ナイフコーティング法、スプレーコティング法、グラビアコーティング法、スクリーン印刷法または静電塗装法等が挙げる事ができ、乾燥方法としては放置乾燥、送風乾燥機、温風乾燥機、赤外線加熱機、遠赤外線加熱機などが使用できるが、特にこれらに限定されるものではない。 The method of applying the mixture slurry on the current collector is not particularly limited, and a known method can be used. Specific examples include a die coating method, a dip coating method, a roll coating method, a doctor coating method, a knife coating method, a spray coating method, a gravure coating method, a screen printing method, an electrostatic coating method, and the like, and drying. As the method, a neglected drying, a blower dryer, a warm air dryer, an infrared heater, a far infrared heater and the like can be used, but the method is not particularly limited thereto.

また、塗布後に平版プレスやカレンダーロール等による圧延処理を行っても良い。電極合材層の厚みは、一般的には1μm以上、500μm以下であり、好ましくは10μm以上、300μm以下である。 Further, after coating, a rolling process such as a lithographic press or a calendar roll may be performed. The thickness of the electrode mixture layer is generally 1 μm or more and 500 μm or less, preferably 10 μm or more and 300 μm or less.

(8)非水電解質二次電池
本実施形態の非水電解質二次電池とは正極と、負極と、電解質とを含むものである。
(8) Non-aqueous electrolyte secondary battery The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment includes a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte.

正極としては、集電体上に正極活物質を含む合材スラリーを塗工乾燥して電極膜を作製したものを使用することができる。 As the positive electrode, a current collector obtained by applying and drying a mixture slurry containing a positive electrode active material to prepare an electrode film can be used.

負極としては、集電体上負極活物質を含む合材スラリーを塗工乾燥して電極膜を作製したものを使用することができる。 As the negative electrode, a mixture slurry containing the negative electrode active material on the current collector is coated and dried to prepare an electrode film.

電解質としては、イオンが移動可能な従来公知の様々なものを使用することができる。例えば、LiBF、LiClO、LiPF、LiAsF、LiSbF、LiCFSO、Li(CFSON、LiCSO、Li(CFSOC、LiI、LiBr、LiCl、LiAlCl、LiHF、LiSCN、又はLiBPh(ただし、Phはフェニル基である)等リチウム塩を含むものが挙げられるが、これらに限定されず、ナトリウム塩やカルシウム塩を含むものも使用できる。電解質は非水系の溶媒に溶解して、電解液として使用することが好ましい。 As the electrolyte, various conventionally known electrolytes in which ions can move can be used. For example, LiBF 4 , LiClO 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, LiC 4 F 9 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 3 C, LiI , LiBr, LiCl, LiAlCl, LiHF 2 , LiSCN, or LiBPh 4 (where Ph is a phenyl group) and the like, but are not limited to those containing a sodium salt or a calcium salt. Can also be used. The electrolyte is preferably dissolved in a non-aqueous solvent and used as an electrolytic solution.

非水系の溶媒としては、特に限定はされないが、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、及びジエチルカーボネート等のカーボネート類;γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、及びγ−オクタノイックラクトン等のラクトン類;テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、1,2−メトキシエタン、1,2−エトキシエタン、及び1,2−ジブトキシエタン等のグライム類;メチルフォルメート、メチルアセテート、及びメチルプロピオネート等のエステル類;ジメチルスルホキシド、及びスルホラン等のスルホキシド類;並びに、アセトニトリル等のニトリル類等が挙げられる。これらの溶媒は、それぞれ単独で使用しても良いが、2種以上を混合して使用しても良い。 The non-aqueous solvent is not particularly limited, and is, for example, carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, and diethyl carbonate; γ-butyrolactone, γ-valerolactone, and γ. Solvents such as −octanoic lactone; tetrahydrofuran, 2-methyl tetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, 1,2-methoxyethane, 1,2-ethoxyethane, and 1, Glymes such as 2-dibutoxyetane; esters such as methylformate, methylacetate, and methylpropionate; sulfoxides such as dimethyl sulfoxide and sulfolane; and nitriles such as acetonitrile. Each of these solvents may be used alone, or two or more kinds may be mixed and used.

本実施形態の非水電解質二次電池には、セパレーターを含むことが好ましい。セパレーターとしては、例えば、ポリエチレン不織布、ポリプロピレン不織布、ポリアミド不織布及びこれらに親水性処理を施したものが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。 The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment preferably contains a separator. Examples of the separator include, but are not limited to, polyethylene non-woven fabric, polypropylene non-woven fabric, polyamide non-woven fabric, and those obtained by subjecting them to a hydrophilic treatment.

本実施形態の非水電解質二次電池の構造は特に限定されないが、通常、正極及び負極と、必要に応じて設けられるセパレーターとから構成され、ペーパー型、円筒型、ボタン型、積層型等、使用する目的に応じた種々の形状とすることができる。 The structure of the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment is not particularly limited, but is usually composed of a positive electrode and a negative electrode, and a separator provided as needed, and includes a paper type, a cylindrical type, a button type, a laminated type, and the like. It can have various shapes according to the purpose of use.

以下に実施例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明する。本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。実施例中、「カーボンナノチューブ」を「CNT」を略記することがある。なお、特に断らない限り、「部」は「質量部」、「%」は「質量%」を表す。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. The present invention is not limited to the following examples as long as the gist of the present invention is not exceeded. In the examples, "carbon nanotubes" may be abbreviated as "CNT". Unless otherwise specified, "parts" represents "parts by mass" and "%" represents "% by mass".

<物性の測定方法>
後述の各実施例及び比較例において使用されたCNTの物性は以下の方法により測定した。
<Measurement method of physical properties>
The physical characteristics of the CNTs used in each of the examples and comparative examples described later were measured by the following methods.

<CNTの平均外径>
CNTを電子天秤(sartorius社製、MSA225S100DI)を用いて、450mLのSMサンプル瓶(株式会社三商社製)に0.2gを計量し、トルエン200mLを加えて、超音波ホモジナイザー(Advanced Digital Sonifer(登録商標)、MODEL 450DA、BRANSON社製)を使用し、振幅50%で5分間氷冷下分散処理を行い、CNT分散液を調整した。その後、CNT分散液を適宜希釈し、コロジオン膜状に数μL滴下し、室温で乾燥させた後、直接透過型電子顕微鏡(H−7650、株式会社日立製作所社製)を用いて、観察した。観察は5万倍の倍率で、視野内に10本以上のCNTが含まれる写真を複数撮り、任意に抽出した300本のCNTの外径を測定し、その平均値をCNTの平均外径(nm)とした。
<Average outer diameter of CNT>
Using an electronic balance (manufactured by Sartorius, MSA225S100DI), weigh 0.2 g of CNT into a 450 mL SM sample bottle (manufactured by Sansho Co., Ltd.), add 200 mL of toluene, and add an ultrasonic homogenizer (Advanced Digital Sonyer) (registered). A CNT dispersion liquid was prepared by performing a dispersion treatment under ice cooling for 5 minutes at an amplitude of 50% using (trademark), MODEL 450DA, manufactured by BRANSON. Then, the CNT dispersion was appropriately diluted, dropped in the form of a collodion film in the form of several μL, dried at room temperature, and then observed using a direct transmission electron microscope (H-7650, manufactured by Hitachi, Ltd.). Observation is performed at a magnification of 50,000 times, multiple photographs containing 10 or more CNTs in the field of view are taken, the outer diameters of 300 arbitrarily extracted CNTs are measured, and the average value is the average outer diameter of CNTs (the average outer diameter of CNTs). nm).

<CNTのBET比表面積>
CNTを電子天秤(sartorius社製、MSA225S100DI)を用いて、0.03g計量した後、110℃で15分間、脱気しながら乾燥させた。その後、全自動比表面積測定装置(MOUNTECH社製、HM−model1208)を用いて、CNTのBET比表面積(m/g)を測定した。
<BET specific surface area of CNT>
After weighing 0.03 g of CNTs using an electronic balance (MSA225S100DI manufactured by Sartorius), the CNTs were dried at 110 ° C. for 15 minutes while degassing. Then, the BET specific surface area (m 2 / g) of CNT was measured using a fully automatic specific surface area measuring device (HM-model 1208 manufactured by MOUNTECH).

<CNTの繊維長>
CNTを電子天秤(sartorius社製、MSA225S100DI)を用いて、450mLのSMサンプル瓶(株式会社三商社製)に0.2gを計量し、トルエン200mLを加えて、超音波ホモジナイザー(Advanced Digital Sonifer(登録商標)、MODEL 450DA、BRANSON社製)を使用し、振幅50%で5分間氷冷下分散処理を行い、CNTの繊維長測定用サンプルを調整した。その後、CNTの繊維長測定用サンプルをマイカ基板上に数μL滴下した後、80℃のオーブンで乾燥して、CNTの繊維長測定用基板を作製した。さらにその後、CNTの繊維長測定用基板を白金スパッタリングし、SEMを用いて観察した。観察はCNTの繊維長に合わせて5000倍または2万倍の倍率で、視野内に10本以上のCNTが含まれる写真を複数撮り、任意に抽出した100本のCNTの繊維長を測定し、その平均値をCNTの平均繊維長(μm)とした。
<Fiber length of CNT>
Using an electronic balance (manufactured by Sartorius, MSA225S100DI), weigh 0.2 g of CNT into a 450 mL SM sample bottle (manufactured by Sansho Co., Ltd.), add 200 mL of toluene, and add an ultrasonic homogenizer (Advanced Digital Sonyer) (registered). A sample for measuring the fiber length of CNT was prepared by subjecting it to dispersion treatment under ice cooling for 5 minutes at an amplitude of 50% using (trademark), MODEL 450DA, manufactured by BRANSON. Then, several μL of a sample for measuring the fiber length of CNT was dropped onto the mica substrate, and then dried in an oven at 80 ° C. to prepare a substrate for measuring the fiber length of CNT. After that, the substrate for measuring the fiber length of CNT was platinum sputtered and observed using SEM. For observation, take multiple photographs containing 10 or more CNTs in the field of view at a magnification of 5000 times or 20,000 times according to the fiber length of CNTs, and measure the fiber lengths of 100 CNTs arbitrarily extracted. The average value was taken as the average fiber length (μm) of CNT.

<CNTのG/D比>
ラマン顕微鏡(XploRA、株式会社堀場製作所社製)にCNTを設置し、532nmのレーザー波長を用いて測定を行った。測定条件は取り込み時間60秒、積算回数2回、減光フィルタ10%、対物レンズの倍率20倍、コンフォーカスホール500、スリット幅100μm、測定波長は100〜3000cm−1とした。測定用のCNTはスライドガラス上に分取し、スパチュラを用いて平坦化した。得られたピークの内、スペクトルで1560〜1600cm−1の範囲内で最大ピーク強度をG、1310〜1350cm−1の範囲内で最大ピーク強度をDとし、G/Dの比をCNTのG/D比とした。
<G / D ratio of CNT>
A CNT was installed in a Raman microscope (XploRA, manufactured by HORIBA, Ltd.), and measurement was performed using a laser wavelength of 532 nm. The measurement conditions were an capture time of 60 seconds, an integration frequency of 2 times, a dimming filter of 10%, an objective lens magnification of 20 times, a confocus hole of 500, a slit width of 100 μm, and a measurement wavelength of 100 to 3000 cm -1 . The CNTs for measurement were separated on a slide glass and flattened using a spatula. Among the obtained peaks, the maximum peak intensity is G in the range of 1560 to 1600 cm -1 in the spectrum, the maximum peak intensity is D in the range of 131 to 1350 cm -1 , and the G / D ratio is G / of CNT. It was set to D ratio.

<CNTの体積抵抗率>
粉体抵抗率測定装置((株)三菱化学アナリテック社製:ロレスターGP粉体抵抗率測定システムMCP−PD−51)を用い、試料質量1.2gとし、粉体用プローブユニット(四探針・リング電極、電極間隔5.0mm、電極半径1.0mm、試料半径12.5mm)により、印加電圧リミッタを90Vとして、種々加圧下の導電性粉体の体積抵抗率[Ω・cm]を測定した。1g/cmの密度におけるCNTの体積抵抗率の値について評価した。
<Volume resistivity of CNT>
Using a powder resistivity measuring device (manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech Co., Ltd .: Lorester GP powder resistivity measuring system MCP-PD-51), the sample mass was 1.2 g, and the probe unit for powder (four probes). -Measure the volume resistivity [Ω · cm] of conductive powder under various pressurization with the applied voltage limiter set to 90 V with a ring electrode, electrode spacing 5.0 mm, electrode radius 1.0 mm, sample radius 12.5 mm). did. The value of the volume resistivity of CNT at a density of 1 g / cm 3 was evaluated.

<CNTの真密度>
乾式自動密度計(島津製作所社製、アキュピック1330)を用いて、CNTの真密度を測定した。真密度の測定は、ヘリウムガスを用い、25℃の条件下で行った。
<True density of CNT>
The true density of CNTs was measured using a dry automatic density meter (Acupic 1330 manufactured by Shimadzu Corporation). The true density was measured using helium gas under the condition of 25 ° C.

<CNTの半価幅>
アルミ試料板(外径φ46mm、厚さ3mm、試料部φ26.5mm、厚さ2mm)の中央凹部にCNTをのせ、スライドガラスを用いて、平坦化した。その後、試料を載せた面に薬包紙をのせ、さらにアルミハイシートパッキンをのせた面に対して、1トンの荷重をかけて平坦化した。その後、薬包紙とアルミハイシートパッキンを除去して、CNTの粉末X線回折分析用サンプルを得た。その後、X線回折装置(Ultima2100、株式会社リガク社製)にCNTの粉末X線回折分析用サンプルを設置し、15°から35°まで操作し、分析を行った。サンプリングは0.02°毎に行い、スキャンスピードは2°/min.とした。電圧は40kV、電流は40mA、X線源はCuKα線とした。この時得られる回折角2θ=25°±2°に出現するプロットをそれぞれ11点単純移動平均し、そのピークの半価幅をCNTの半価幅とした。ベースラインは2θ=16°および2θ=34°のプロットを結んだ線とした。
<Half price range of CNT>
A CNT was placed in the central recess of an aluminum sample plate (outer diameter φ46 mm, thickness 3 mm, sample portion φ26.5 mm, thickness 2 mm) and flattened using a slide glass. Then, a medicine wrapping paper was placed on the surface on which the sample was placed, and a load of 1 ton was applied to the surface on which the aluminum high sheet packing was placed to flatten the surface. Then, the medicine wrapping paper and the aluminum high sheet packing were removed to obtain a sample for powder X-ray diffraction analysis of CNT. Then, a sample for powder X-ray diffraction analysis of CNT was placed in an X-ray diffractometer (Ultima2100, manufactured by Rigaku Co., Ltd.) and operated from 15 ° to 35 ° for analysis. Sampling is performed every 0.02 °, and the scan speed is 2 ° / min. And said. The voltage was 40 kV, the current was 40 mA, and the X-ray source was CuKα ray. The plots appearing at the diffraction angle 2θ = 25 ° ± 2 ° obtained at this time were simply moved averaged at 11 points, and the half-value width of the peak was defined as the half-value width of CNT. The baseline was a line connecting the plots of 2θ = 16 ° and 2θ = 34 °.

<CNTの炭素純度>
CNTをマイクロ波試料前処理装置(マイルストーンゼネラル社製、ETHOS1)を使用し、酸分解し、CNTに含まれる金属を抽出した。その後、マルチ型ICP発光分光分析装置(Agilent社製、720−ES)を用いて分析を行い、抽出液に含まれる金属量を算出した。CNTの炭素純度は次のようにして計算した。
(式1)炭素純度(%)=((CNT質量−CNT中の金属質量)÷CNT質量)×100%
<Carbon purity of CNT>
The CNT was acid-decomposed using a microwave sample pretreatment device (ETHOS1 manufactured by Milestone General Co., Ltd.) to extract the metal contained in the CNT. Then, analysis was performed using a multi-type ICP emission spectrophotometer (720-ES, manufactured by Agilent), and the amount of metal contained in the extract was calculated. The carbon purity of CNT was calculated as follows.
(Equation 1) Carbon purity (%) = ((mass of CNT-mass of metal in CNT) ÷ mass of CNT) × 100%

<CNTの嵩密度および安息角>
嵩密度測定装置(筒井理化学器械社製、JISカサ比重測定器)を用いて、JIS−K−5101にてCNTの嵩密度を測定した。まず、受器の質量を計量し、その後嵩密度測定装置を水平にして漏斗台に漏斗を取り付け、漏斗上にふるいを載せ、受器を受器台に重ねた。その後、薬さじを用いてCNTをふるい上に載せ、CNTをはけでふるいの全面に均等に軽くはき、ふるいを通った試料を受器に受けた。この作業をCNTが受器に山盛りとなるまで、繰り返し行った。山盛りになった際の円錐状に堆積した粉体と水平面とのなす角を、分度器を用いて計測し、CNTの安息角とした。さらにその後、ヘラを用いて山の部分を削り取り、試料の入った受器を計量した。CNTの嵩密度は、CNTの入った受器質量から受器質量を引いた後、受器容量で除して算出した。
<Bulk density and angle of repose of CNT>
The bulk density of CNT was measured with JIS-K-5101 using a bulk density measuring device (JIS bulk density measuring instrument manufactured by Tsutsui Rikagaku Kikai Co., Ltd.). First, the mass of the receiver was weighed, then the bulk density measuring device was leveled, the funnel was attached to the funnel stand, the sieve was placed on the funnel, and the receiver was placed on the receiver stand. Then, the CNT was placed on the sieve using a spatula, the CNT was lightly wiped evenly over the entire surface of the sieve with a brush, and the sample passed through the sieve was received by the receiver. This work was repeated until the CNTs were piled up on the receiver. The angle formed by the conical powder deposited in a heap and the horizontal plane was measured using a protractor and used as the angle of repose of CNT. After that, the mountain part was scraped off with a spatula, and the receiver containing the sample was weighed. The bulk density of CNTs was calculated by subtracting the receiver mass from the receiver mass containing CNTs and then dividing by the receiver capacity.

<CNT分散液のpH測定>
CNT分散液を25℃の恒温槽に1時間以上静置した後、CNT分散液を十分に撹拌してから、pH計(株式会社堀場製作所社製、pH METER F−52)を用いて測定した。
<pH measurement of CNT dispersion liquid>
The CNT dispersion was allowed to stand in a constant temperature bath at 25 ° C. for 1 hour or more, and then the CNT dispersion was sufficiently stirred, and then measured using a pH meter (pH METER F-52, manufactured by HORIBA, Ltd.). ..

<CNT分散液の粘度>
CNT分散液を25℃の恒温槽に1時間以上静置した後、CNT分散液を十分に撹拌してから、B型粘度計ローター回転速度60rpmにて直ちに行った。測定に使用したローターは、粘度値が100mPa・s未満の場合はNo.1を、100以上500mPa・s未満の場合はNo.2を、500以上2000mPa・s未満の場合はNo.3を、2000以上10000mPa・s未満の場合はNo.4のものをそれぞれ用いた。
<Viscosity of CNT dispersion liquid>
The CNT dispersion was allowed to stand in a constant temperature bath at 25 ° C. for 1 hour or more, and then the CNT dispersion was sufficiently stirred, and then immediately performed at a B-type viscometer rotor rotation speed of 60 rpm. The rotor used for the measurement was No. 1 when the viscosity value was less than 100 mPa · s. If 1 is 100 or more and less than 500 mPa · s, No. If 2 is 500 or more and less than 2000 mPa · s, No. If 3 is 2000 or more and less than 10000 mPa · s, No. The ones of 4 were used respectively.

<CNT分散液中のCNT繊維長> 後述の実施例および比較例で作製したCNT分散液をCNT濃度が0.01質量%となるようにCNT分散液を作製する際に使用した溶媒で希釈し、マイカ基板上に数μL滴下した後、120℃の電気オーブン中で乾燥して、CNT繊維長観察用の基板を作製した。その後、CNT繊維長観察用の作製した基盤表面を白金でスパッタリングした。さらにその後、SEMを用いて、観察した。観察はCNTの繊維長に合わせて5000倍または2万倍の倍率で、視野内に10本以上のCNTが含まれる写真を複数撮り、任意に抽出した100本のCNTの繊維長を測定し、その平均値をCNTの平均繊維長(μm)とした。 <length of CNT Fibers in CNT Dispersion> The CNT dispersions prepared in Examples and Comparative Examples described later are diluted with the solvent used to prepare the CNT dispersion so that the CNT concentration is 0.01% by mass. After dropping several μL onto the mica substrate, the substrate was dried in an electric oven at 120 ° C. to prepare a substrate for observing the length of CNT fibers. Then, the surface of the prepared substrate for observing the CNT fiber length was sputtered with platinum. After that, it was observed using SEM. For observation, take multiple photographs containing 10 or more CNTs in the field of view at a magnification of 5000 times or 20,000 times according to the fiber length of CNTs, and measure the fiber lengths of 100 CNTs arbitrarily extracted. The average value was taken as the average fiber length (μm) of CNT.

<負極用の電極膜の体積抵抗率>
負極用合材スラリーを、アプリケーターを用いて、電極の単位当たりの目付量が8mg/cmとなるように銅箔上に塗工した後、電気オーブン中で120℃±5℃で25分間、塗膜を乾燥させた。その後、(株)三菱化学アナリテック社製:ロレスターGP、MCP−T610を用いて乾燥後の塗膜の表面抵抗率(Ω/□)を測定した。測定後、銅箔上に形成した電極合材層の厚みを掛けて、負極用の電極膜の体積抵抗率(Ω・cm)とした。電極合材層の厚みは、膜厚計(NIKON社製、DIGIMICRO MH−15M)を用いて、電極膜中の3点を測定した平均値から、銅箔の膜厚を引き算し、電極膜の体積抵抗率(Ω・cm)とした。
<Volume resistivity of electrode film for negative electrode>
The negative electrode mixture slurry is applied onto a copper foil using an applicator so that the amount of the electrode per unit is 8 mg / cm 2, and then in an electric oven at 120 ° C. ± 5 ° C. for 25 minutes. The coating was dried. Then, the surface resistivity (Ω / □) of the coating film after drying was measured using Lorester GP and MCP-T610 manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech Co., Ltd. After the measurement, the thickness of the electrode mixture layer formed on the copper foil was multiplied to obtain the volume resistivity (Ω · cm) of the electrode film for the negative electrode. The thickness of the electrode mixture layer is determined by subtracting the thickness of the copper foil from the average value measured at three points in the electrode film using a film thickness meter (DIGIMICRO MH-15M manufactured by NIKON). The volume resistivity (Ω · cm) was used.

<負極用の電極膜の剥離強度>
負極用合材スラリーを、アプリケーターを用いて、電極の単位当たりの目付量が8mg/cmとなるように銅箔上に塗工した後、電気オーブン中で120℃±5℃で25分間、塗膜を乾燥させた。その後、塗工方向を長軸として90mm×20mmの長方形に2本カットした。剥離強度の測定には卓上型引張試験機(東洋精機製作所社製、ストログラフE3)を用い、180度剥離試験法により評価した。具体的には、100mm×30mmサイズの両面テープ(No.5000NS、ニトムズ(株)製)をステンレス板上に貼り付け、作製した電池電極合材層を両面テープのもう一方の面に密着させ、一定速度(50mm/分)で下方から上方に引っ張りながら剥がし、このときの応力の平均値を剥離強度とした。
<Peeling strength of electrode film for negative electrode>
The negative electrode mixture slurry is applied onto a copper foil using an applicator so that the amount of the electrode per unit is 8 mg / cm 2, and then in an electric oven at 120 ° C. ± 5 ° C. for 25 minutes. The coating was dried. Then, two pieces were cut into a rectangle of 90 mm × 20 mm with the coating direction as the major axis. A desktop tensile tester (Strograph E3 manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd.) was used to measure the peel strength, and the peel strength was evaluated by a 180-degree peel test method. Specifically, a 100 mm × 30 mm size double-sided tape (No. 5000NS, manufactured by Nitoms Co., Ltd.) was attached onto a stainless steel plate, and the produced battery electrode mixture layer was brought into close contact with the other surface of the double-sided tape. Peeling was performed while pulling from the bottom to the top at a constant speed (50 mm / min), and the average value of stress at this time was taken as the peel strength.

<標準正極の作製>
後述の実施例および比較例で使用した標準正極は以下の方法により作製した。
<Preparation of standard positive electrode>
The standard positive electrodes used in Examples and Comparative Examples described later were prepared by the following methods.

まず、正極活物質(BASF戸田バッテリーマテリアルズ合同会社製、HED(登録商標)NCM−111 1100)93質量部、アセチレンブラック(デンカ株式会社製、デンカブラック(登録商標)HS100)4質量部、PVDF(株式会社クレハ・バッテリー・マテイラルズ・ジャパン社製、クレハKFポリマー W#1300)3質量部を容量150cmのプラスチック容器に加えた後、ヘラを用いて粉末が均一になるまで混合した。その後、NMPを20.5質量部添加し、自転・公転ミキサー(シンキー社製あわとり練太郎、ARE−310)を用いて、2000rpmで30秒間撹拌した。その後、プラスチック容器内の混合物をヘラを用いて、均一になるまで混合し、前記自転・公転ミキサーを用いて、2000rpmで30秒間撹拌した。さらにその後、NMPを14.6質量部添加し、前記自転・公転ミキサーを用いて、2000rpmで30秒間撹拌した。最後に、高速攪拌機を用いて、3000rpmで10分間撹拌し、正極用合材スラリーを得た。その後、正極用合材スラリーを集電体となる厚さ20μmのアルミ箔上にアプリケーターを用いて塗工した後、電気オーブン中で120℃±5℃で25分間乾燥して電極の単位面積当たりの目付量が20mg/cmとなるように調整した。さらにロールプレス(株式会社サンクメタル社製、3t油圧式ロールプレス)による圧延処理を行い、合材層の密度が3.1g/cmとなる標準正極を作製した。 First, 93 parts by mass of positive electrode active material (BASF Toda Battery Materials GK, HED (registered trademark) NCM-111 1100), 4 parts by mass of acetylene black (Denka Co., Ltd., Denka Black (registered trademark) HS100), PVDF (Kureha KF Polymer W # 1300, manufactured by Kureha Battery Materialal's Japan Co., Ltd.) After adding 3 parts by mass to a plastic container having a capacity of 150 cm3, the mixture was mixed using a spatula until the powder became uniform. Then, 20.5 parts by mass of NMP was added, and the mixture was stirred at 2000 rpm for 30 seconds using a rotation / revolution mixer (Awatori Rentaro manufactured by Shinky Co., Ltd., ARE-310). Then, the mixture in the plastic container was mixed using a spatula until it became uniform, and the mixture was stirred at 2000 rpm for 30 seconds using the rotation / revolution mixer. After that, 14.6 parts by mass of NMP was added, and the mixture was stirred at 2000 rpm for 30 seconds using the rotation / revolution mixer. Finally, using a high-speed stirrer, the mixture was stirred at 3000 rpm for 10 minutes to obtain a mixture slurry for a positive electrode. Then, the mixture slurry for the positive electrode is applied on an aluminum foil having a thickness of 20 μm as a current collector using an applicator, and then dried in an electric oven at 120 ° C. ± 5 ° C. for 25 minutes per unit area of the electrode. The amount of the grain was adjusted to 20 mg / cm 2. Further, rolling processing was performed by a roll press (3t hydraulic roll press manufactured by Thunk Metal Co., Ltd.) to prepare a standard positive electrode having a density of the mixture layer of 3.1 g / cm 3.

<リチウムイオン二次電池のレート特性評価>
ラミネート型リチウムイオン二次電池を25℃の恒温室内に設置し、充放電装置(北斗電工社製、SM−8)を用いて充放電測定を行った。充電電流11mA(0.2C)にて充電終止電圧4.2Vで定電流定電圧充電(カットオフ電流1.1mA(0.02C))を行った後、放電電流11mA(0.2C)にて、放電終止電圧2.5Vで定電流放電を行った。この操作を3回繰り返した後、充電電流11mA(0.2C)にて充電終止電圧4.2Vで定電流定電圧充電(カットオフ電流(1.1mA0.02C))を行い、放電電流0.2Cおよび3Cで放電終止電圧2.5Vに達するまで定電流放電を行って、それぞれ放電容量を求めた。レート特性は0.2C放電容量と3C放電容量の比、以下の式2で表すことができる。
(式2) レート特性 = 3C放電容量/3回目の0.2C放電容量 ×100 (%)
<Evaluation of rate characteristics of lithium-ion secondary battery>
A laminated lithium-ion secondary battery was installed in a constant temperature room at 25 ° C., and charge / discharge measurement was performed using a charge / discharge device (SM-8 manufactured by Hokuto Denko Co., Ltd.). After performing constant current constant voltage charging (cutoff current 1.1mA (0.02C)) at a charging end voltage of 4.2V at a charging current of 11mA (0.2C), the discharge current is 11mA (0.2C). , Constant current discharge was performed with a discharge end voltage of 2.5 V. After repeating this operation three times, constant current constant voltage charging (cutoff current (1.1mA 0.02C)) is performed at a charging end voltage of 4.2V at a charging current of 11mA (0.2C), and the discharge current is 0. Constant current discharge was performed at 2C and 3C until the discharge end voltage reached 2.5 V, and the discharge capacity was determined for each. The rate characteristic can be expressed by the following equation 2 which is the ratio of the 0.2C discharge capacity to the 3C discharge capacity.
(Equation 2) Rate characteristics = 3C discharge capacity / 3rd 0.2C discharge capacity x 100 (%)

<リチウムイオン二次電池のサイクル特性評価>
ラミネート型リチウムイオン二次電池を25℃の恒温室内に設置し、充放電装置(北斗電工社製、SM−8)を用いて充放電測定を行った。充電電流55mA(1C)にて充電終止電圧4.2Vで定電流定電圧充電(カットオフ電流1.38mA(0.025C))を行った後、放電電流55mA(1C)にて、放電終止電圧2.5Vで定電流放電を行った。この操作を200回繰り返した。1Cは正極の理論容量を1時間で放電する電流値とした。サイクル特性は25℃における3回目の1C放電容量と200回目の1C放電容量の比、以下の式3で表すことができる。
(式3)サイクル特性 = 3回目の1C放電容量/200回目の1C放電容量×100(%)
<Evaluation of cycle characteristics of lithium-ion secondary batteries>
A laminated lithium-ion secondary battery was installed in a constant temperature room at 25 ° C., and charge / discharge measurement was performed using a charge / discharge device (SM-8 manufactured by Hokuto Denko Co., Ltd.). After performing constant current constant voltage charging (cutoff current 1.38mA (0.025C)) at a charging end voltage of 4.2V at a charging current of 55mA (1C), the discharge end voltage is applied at a discharge current of 55mA (1C). A constant current discharge was performed at 2.5 V. This operation was repeated 200 times. 1C was defined as a current value for discharging the theoretical capacity of the positive electrode in 1 hour. The cycle characteristics can be expressed by the following equation 3 which is the ratio of the 3rd 1C discharge capacity to the 200th 1C discharge capacity at 25 ° C.
(Equation 3) Cycle characteristics = 3rd 1C discharge capacity / 200th 1C discharge capacity x 100 (%)

<CNT合成用触媒の製造例>
後述の各実施例及び比較例において使用されたCNT合成用触媒は以下の方法により作製した。
<Production example of catalyst for CNT synthesis>
The catalysts for CNT synthesis used in each of the examples and comparative examples described later were prepared by the following methods.

<CNT合成用触媒(A)>
酢酸マグネシウム4水和物1000質量部を耐熱性容器に秤取り、電気オーブンを用いて、170±5℃の雰囲気温度で6時間乾燥させた後、粉砕機(サンプルミルKIIW−I型、株式会社ダルトン社製)を用いて、1mmのスクリーンを装着し、粉砕し、酢酸マグネシウム乾燥粉砕品を得た。酢酸マグネシウム乾燥粉砕品45.8部、モリブデン酸アンモニウム4水和物7部、酸化珪素(SiO、日本アエロジル社製:AEROSIL(登録商標)200)1.0部、スチールビーズ(ビーズ径2.0mmφ)200部をSMサンプル瓶(株式会社三商製)に仕込み、レッドデビル社製ペイントコンディショナーを用いて、30分間粉砕混合処理を行った。その後、ステンレスふるいを使用し、粉砕混合した粉末とスチールビーズ(ビーズ径2.0mmφ)を分離し、CNT合成用触媒担持体を得た。その後、水酸化コバルト(II)30質量部を耐熱性容器に秤取り、170±5℃の雰囲気温度で2時間乾燥させ、CoHOを含むコバルト組成物を得た。さらにその後、CNT合成用触媒担持体54.9質量部とコバルト組成物29質量部を粉砕機(ワンダークラッシャーWC−3、大阪ケミカル株式会社製)に仕込み、標準フタを装着し、SPEEDダイヤルを2に調節し、30秒間粉砕混合し、CNT合成用触媒前駆体を得た。CNT合成用触媒前駆体を耐熱性容器に移し替え、マッフル炉(FO510、ヤマト科学株式会社製)を使用し、空気雰囲気、450±5℃の条件で30分間焼成した後、乳鉢で粉砕してCNT合成用触媒(A)を得た。
<Catalyst for CNT synthesis (A)>
After weighing 1000 parts by mass of magnesium acetate tetrahydrate in a heat-resistant container and drying it at an atmospheric temperature of 170 ± 5 ° C. for 6 hours using an electric oven, a crusher (Sample Mill KIIW-I type, Co., Ltd.) A 1 mm screen was attached using (manufactured by Dalton Corporation) and pulverized to obtain a dried magnesium acetate pulverized product. 45.8 parts of dried and pulverized magnesium acetate product, 7 parts of ammonium molybdate tetrahydrate, 1.0 part of silicon oxide (SiO 2 , manufactured by Aerosil Japan Co., Ltd .: AEROSIL® 200), steel beads (bead diameter 2. 200 parts (0 mmφ) were charged into an SM sample bottle (manufactured by Sansho Co., Ltd.), and pulverized and mixed for 30 minutes using a paint conditioner manufactured by Red Devil. Then, using a stainless sieve, the pulverized and mixed powder and steel beads (bead diameter 2.0 mmφ) were separated to obtain a catalyst carrier for CNT synthesis. Then, 30 parts by mass of cobalt (II) hydroxide was weighed in a heat-resistant container and dried at an atmospheric temperature of 170 ± 5 ° C. for 2 hours to obtain a cobalt composition containing CoHO 2. After that, 54.9 parts by mass of the catalyst carrier for CNT synthesis and 29 parts by mass of the cobalt composition were charged into a crusher (Wonder Crusher WC-3, manufactured by Osaka Chemical Co., Ltd.), a standard lid was attached, and the SPEED dial was set to 2. Was pulverized and mixed for 30 seconds to obtain a catalyst precursor for CNT synthesis. The catalyst precursor for CNT synthesis is transferred to a heat-resistant container, fired in a muffle furnace (FO510, manufactured by Yamato Kagaku Co., Ltd.) for 30 minutes in an air atmosphere at 450 ± 5 ° C., and then pulverized in a mortar. A catalyst for CNT synthesis (A) was obtained.

<CNT合成用触媒(B)>
モリブデン酸アンモニウム4水和物の添加量を7部から11.2部に変更した以外はCNT合成用触媒(A)と同様の方法にて、CNT合成用触媒(B)を得た。
<Catalyst for CNT synthesis (B)>
A CNT synthesis catalyst (B) was obtained in the same manner as the CNT synthesis catalyst (A) except that the amount of ammonium molybdate tetrahydrate added was changed from 7 parts to 11.2 parts.

<CNT合成用触媒(C)>
モリブデン酸アンモニウム4水和物の添加量を7部から16.8部に変更した以外はCNT合成用触媒(A)と同様の方法にて、CNT合成用触媒(C)を得た。
<Catalyst for CNT synthesis (C)>
A CNT synthesis catalyst (C) was obtained in the same manner as the CNT synthesis catalyst (A) except that the amount of ammonium molybdate tetrahydrate added was changed from 7 parts to 16.8 parts.

<CNT合成用触媒(D)>
モリブデン酸アンモニウム4水和物の添加量を7部から0部に変更した以外はCNT合成用触媒(A)と同様の方法にて、CNT合成用触媒(D)を得た。
<Catalyst for CNT synthesis (D)>
A CNT synthesis catalyst (D) was obtained in the same manner as the CNT synthesis catalyst (A) except that the amount of ammonium molybdate tetrahydrate added was changed from 7 parts to 0 parts.

<CNT合成用触媒(E)>
水酸化コバルト60部の代わりに酢酸コバルト4水和物160部を使用した以外はCNT合成用触媒(A)と同様の方法にて、CNT合成用触媒(E)を得た。
<Catalyst for CNT synthesis (E)>
A CNT synthesis catalyst (E) was obtained in the same manner as the CNT synthesis catalyst (A) except that 160 parts of cobalt acetate tetrahydrate was used instead of 60 parts of cobalt hydroxide.

(実施例1)CNT(A1)の合成
加圧可能で、外部ヒーターで加熱可能な、内容積が10Lの横型反応管の中央部に、前記CNT合成用触媒(A)1.0gを散布した石英ガラス製耐熱皿を設置した。窒素ガスを注入しながら排気を行い、反応管内の空気を窒素ガスで置換し、横型反応管中の雰囲気を酸素濃度1体積%以下とした。次いで、外部ヒーターにて加熱し、横型反応管内の中心温度が680℃になるまで加熱した。680℃に到達した後、炭素源としてエチレンガスを毎分2Lの流速で反応管内に導入し、1時間接触反応させた。反応終了後、反応管内のガスを窒素ガスで置換し、反応管内のガスを窒素ガスで置換し、反応管の温度を100℃以下になるまで冷却し取り出すことで、CNT組成物を得た。
その後、CNT組成物10gをカーボン製の耐熱性容器に計量し、CNT組成物が入ったカーボン製の耐熱性容器を炉内に設置した。さらにその後、炉内を1Torr(133Pa)以下に真空排気し、更にカーボン製ヒーターに通電を行い、炉の内部を1000℃まで昇温させた。次に、アルゴンガスを炉内に導入して、炉内の圧力が70Torr(9.33kPa)となるように調整し、その後毎分1Lのアルゴンガスを炉内に導入した。その後、アルゴンガスに加えて塩素ガスを導入し、炉内の圧力が90Torr(11.99kPa)となるように調整し、当該圧力となった後は毎分0.3Lの塩素ガスを炉内に導入した。そのままの状態で、1時間保持した後に通電を停止し、さらにアルゴンガスと塩素ガスとの導入を停止して、真空冷却した。最後に1Torr(133Pa)以下の圧力で真空冷却を12時間行った後、炉内が室温まで冷却されていることを確認したうえで大気圧になるまで窒素ガスを炉内に導入し、耐熱性容器を取り出し、CNT(A1)を得た。
(Example 1) Synthesis of CNT (A1) 1.0 g of the catalyst for CNT synthesis (A) was sprayed on the central portion of a horizontal reaction tube having an internal volume of 10 L, which can be pressurized and heated by an external heater. A quartz glass bakeware was installed. Exhaust was performed while injecting nitrogen gas, the air in the reaction tube was replaced with nitrogen gas, and the atmosphere in the horizontal reaction tube was adjusted to an oxygen concentration of 1% by volume or less. Then, it was heated by an external heater until the center temperature in the horizontal reaction tube reached 680 ° C. After reaching 680 ° C., ethylene gas was introduced into the reaction tube at a flow rate of 2 L / min as a carbon source, and the contact reaction was carried out for 1 hour. After completion of the reaction, the gas in the reaction tube was replaced with nitrogen gas, the gas in the reaction tube was replaced with nitrogen gas, the temperature of the reaction tube was cooled to 100 ° C. or lower, and the mixture was taken out to obtain a CNT composition.
Then, 10 g of the CNT composition was weighed in a carbon heat-resistant container, and the carbon heat-resistant container containing the CNT composition was installed in the furnace. After that, the inside of the furnace was evacuated to 1 Torr (133 Pa) or less, and the carbon heater was further energized to raise the temperature inside the furnace to 1000 ° C. Next, argon gas was introduced into the furnace to adjust the pressure in the furnace to 70 Torr (9.33 kPa), and then 1 L of argon gas per minute was introduced into the furnace. After that, chlorine gas was introduced in addition to argon gas to adjust the pressure in the furnace to 90 Torr (11.99 kPa), and after the pressure reached that pressure, 0.3 L of chlorine gas per minute was introduced into the furnace. Introduced. In the same state, after holding for 1 hour, the energization was stopped, the introduction of argon gas and chlorine gas was stopped, and vacuum cooling was performed. Finally, vacuum cooling was performed at a pressure of 1 Torr (133 Pa) or less for 12 hours, and after confirming that the inside of the furnace was cooled to room temperature, nitrogen gas was introduced into the furnace until it reached atmospheric pressure, and heat resistance was achieved. The container was taken out to obtain CNT (A1).

(実施例2〜5)CNT(B1)〜(E1)
CNT合成用触媒(A)をCNT合成用触媒(B)〜(E)に変更した以外は実施例1と同様の方法により、CNT(B1)〜(E1)を得た。
(Examples 2 to 5) CNTs (B1) to (E1)
CNTs (B1) to (E1) were obtained by the same method as in Example 1 except that the CNT synthesis catalyst (A) was changed to the CNT synthesis catalysts (B) to (E).

(実施例6)CNT(C2)
塩素ガスを炉内に導入する前の炉内温度を1000℃から1500℃に変更した以外は実施例1と同様の方法により、CNT(C2)を得た。
(Example 6) CNT (C2)
CNT (C2) was obtained by the same method as in Example 1 except that the temperature inside the furnace before introducing chlorine gas into the furnace was changed from 1000 ° C. to 1500 ° C.

(実施例7)CNT(C3)
塩素ガスを炉内に導入する前の炉内温度を1000℃から1800℃に変更した以外は実施例1と同様の方法により、CNT(C3)を得た。
(Example 7) CNT (C3)
CNT (C3) was obtained by the same method as in Example 1 except that the temperature inside the furnace before introducing chlorine gas into the furnace was changed from 1000 ° C. to 1800 ° C.

(実施例8)CNT(C4)
CNT合成用触媒(A)をCNT合成用触媒(C)に変更し、接触反応時間を1時間から2時間に変更させた以外は実施例1と同様の方法により、CNT(C4)を得た。
(Example 8) CNT (C4)
The CNT (C4) was obtained by the same method as in Example 1 except that the catalyst for CNT synthesis (A) was changed to the catalyst for CNT synthesis (C) and the contact reaction time was changed from 1 hour to 2 hours. ..

(実施例9)CNT(C5)
CNT合成用触媒(A)をCNT合成用触媒(C)に変更し、接触反応時間を1時間から3時間に変更させた以外は実施例1と同様の方法により、CNT(C5)を得た。
(Example 9) CNT (C5)
The CNT (C5) was obtained by the same method as in Example 1 except that the catalyst for CNT synthesis (A) was changed to the catalyst for CNT synthesis (C) and the contact reaction time was changed from 1 hour to 3 hours. ..

(実施例10)CNT(D2)の合成
加圧可能で、外部ヒーターで加熱可能な、内容積が10Lの横型反応管の中央部に、前記CNT合成用触媒(D)1.0gを散布した石英ガラス製耐熱皿を設置した。窒素ガスを注入しながら排気を行い、反応管内の空気を窒素ガスで置換し、横型反応管中の雰囲気を酸素濃度1体積%以下とした。次いで、外部ヒーターにて加熱し、横型反応管内の中心温度が680℃になるまで加熱した。680℃に到達した後、炭素源としてエチレンガスを毎分2Lの流速で反応管内に導入し、1時間接触反応させた。反応終了後、反応管内のガスを窒素ガスで置換し、反応管内のガスを窒素ガスで置換し、反応管の温度を100℃以下になるまで冷却し取り出すことで、CNT(D2)を得た。
(Example 10) Synthesis of CNT (D2) 1.0 g of the catalyst (D) for CNT synthesis was sprayed on the central portion of a horizontal reaction tube having an internal volume of 10 L, which can be pressurized and heated by an external heater. A quartz glass bakeware was installed. Exhaust was performed while injecting nitrogen gas, the air in the reaction tube was replaced with nitrogen gas, and the atmosphere in the horizontal reaction tube was adjusted to an oxygen concentration of 1% by volume or less. Then, it was heated by an external heater until the center temperature in the horizontal reaction tube reached 680 ° C. After reaching 680 ° C., ethylene gas was introduced into the reaction tube at a flow rate of 2 L / min as a carbon source, and the contact reaction was carried out for 1 hour. After completion of the reaction, the gas in the reaction tube was replaced with nitrogen gas, the gas in the reaction tube was replaced with nitrogen gas, and the temperature of the reaction tube was cooled to 100 ° C. or lower and taken out to obtain CNT (D2). ..

(比較例1)CNT(A2)の合成
実施例1で得られたCNT組成物10gをカーボン製の耐熱性容器に計量し、CNT組成物が入った耐熱性容器を炉内に設置した。その後、炉内に窒素ガスを導入して、陽圧を保持しながら、炉内中の空気を排出した。炉内の酸素濃度が0.1%以下になった後、炉内を2900℃まで30時間かけて昇温した後、2900℃を3時間保持した。その後、炉内の加熱を停止し、試料を冷却して、CNT(A2)を得た。
(Comparative Example 1) Synthesis of CNT (A2) 10 g of the CNT composition obtained in Example 1 was weighed in a heat-resistant container made of carbon, and the heat-resistant container containing the CNT composition was installed in the furnace. After that, nitrogen gas was introduced into the furnace to discharge the air in the furnace while maintaining the positive pressure. After the oxygen concentration in the furnace became 0.1% or less, the temperature in the furnace was raised to 2900 ° C. over 30 hours, and then the temperature was maintained at 2900 ° C. for 3 hours. Then, the heating in the furnace was stopped and the sample was cooled to obtain CNT (A2).

(比較例2〜5)CNT(F)〜(I)
カーボンナノチューブ(VGCF−H、昭和電工社製)をCNT(F)、多層カーボンナノチューブ(NC7000、ナノシル社製)をCNT(G)、単層カーボンナノチューブ(TUBALL、OCSiAl社製)をCNT(H)、多層カーボンナノチューブ(Flotube9000、Cnano社製)をCNT(I)とした。
(Comparative Examples 2 to 5) CNT (F) to (I)
Carbon nanotubes (VGCF-H, manufactured by Showa Denko) are CNT (F), multi-walled carbon nanotubes (NC7000, manufactured by Nanosil) are CNT (G), and single-walled carbon nanotubes (TUBALL, manufactured by OCSiAl) are CNT (H). , Multi-walled carbon nanotubes (Flotube 9000, manufactured by Canon) were designated as CNT (I).

(比較例6)CNT(J)
特許第6380588号公報の段落[0121]記載の方法により、CNT合成用触媒を作製し、段落[0124]記載の方法により、CNT(J)を得た。
(Comparative Example 6) CNT (J)
A catalyst for CNT synthesis was prepared by the method described in paragraph [0121] of Japanese Patent No. 6380588, and CNT (J) was obtained by the method described in paragraph [0124].

表1にCNT(A1)〜(J)の評価結果を示す。CNT(H)はふるい通しできなかったため、嵩密度および安息角は測定不可であった。 Table 1 shows the evaluation results of CNTs (A1) to (J). Since CNT (H) could not be screened, bulk density and angle of repose could not be measured.

Figure 2021095314
Figure 2021095314

表2に実施例および比較例で使用した分散剤を示す。 Table 2 shows the dispersants used in Examples and Comparative Examples.

Figure 2021095314
Figure 2021095314

(実施例11)
ステンレス容器にイオン交換水98.45部、分散剤(A)0.5部、消泡剤(日信化学工業株式会社製 サーフィノール104E)0.05部を加えて、ディスパーで均一になるまで撹拌した。その後、ディスパーで撹拌しながら、CNT(A1)1部を加えてさらにディスパーで均一になるまで撹拌した。さらにその後、高圧ホモジナイザー(スギノマシン社製、スターバースト10)により分散処理を行った。分散処理はシングルノズルチャンバーを使用し、ノズル径0.17mm、圧力100MPaにて、5パス処理を行い、CNT分散液(A1a)を得た。
(Example 11)
Add 98.45 parts of ion-exchanged water, 0.5 part of dispersant (A), and 0.05 part of defoamer (Surfinol 104E manufactured by Nisshin Kagaku Kogyo Co., Ltd.) to a stainless steel container until it becomes uniform with a disper. Stirred. Then, while stirring with a disper, one part of CNT (A1) was added, and the mixture was further stirred with a disper until uniform. After that, a high-pressure homogenizer (manufactured by Sugino Machine Limited, Starburst 10) was used for dispersion treatment. A single nozzle chamber was used for the dispersion treatment, and a 5-pass treatment was performed at a nozzle diameter of 0.17 mm and a pressure of 100 MPa to obtain a CNT dispersion liquid (A1a).

(実施例12〜26)、(比較例7〜12)
表3に掲載したCNT種類、CNT添加量、分散剤種類、分散剤添加量、消泡剤添加量、イオン交換水添加量、パス回数に変更した以外は実施例11と同様の方法により、CNT分散液(B1a)〜(Ja)を得た。CNT分散液(Ha)は高圧ホモジナイザーでの分散時にノズルが閉塞し、分散処理を行うことができなかった。
(Examples 12 to 26), (Comparative Examples 7 to 12)
CNT was added by the same method as in Example 11 except that the CNT type, CNT addition amount, dispersant type, dispersant addition amount, defoamer addition amount, ion-exchanged water addition amount, and number of passes shown in Table 3 were changed. Dispersions (B1a) to (Ja) were obtained. The nozzle of the CNT dispersion liquid (Ha) was blocked during dispersion with a high-pressure homogenizer, and the dispersion treatment could not be performed.

Figure 2021095314
Figure 2021095314

表4に実施例11〜26および比較例7〜12で作製したCNT分散液の評価結果を示す。CNT分散液の粘度評価は、500mPa・s未満のものを+++(優良)、500以上2000mPa・s未満のものを++(良)、2000以上10000mPa・s未満のものを+(可)、10000mPa・s以上、沈降または分離を−(不良)とした。CNT分散液中のCNT繊維長の評価は、1.5μm以上のものを+++(優良)、1.2μm以上1.5μm未満のものを++(良)、0.8μm以上1.2μm未満のものを+(可)、0.8μm未満のものを−(不可)とした。 Table 4 shows the evaluation results of the CNT dispersions prepared in Examples 11 to 26 and Comparative Examples 7 to 12. The viscosity of the CNT dispersion is evaluated as +++ (excellent) for those with less than 500 mPa · s, ++ (good) for those with 500 or more and less than 2000 mPa · s, and + (possible) for those with 2000 or more and less than 10000 mPa · s. For s or more, sedimentation or separation was defined as − (defective). The evaluation of the CNT fiber length in the CNT dispersion liquid is +++ (excellent) for those with 1.5 μm or more, ++ (good) for those with 1.2 μm or more and less than 1.5 μm, and those with 0.8 μm or more and less than 1.2 μm. Was + (possible), and those less than 0.8 μm were − (impossible).

Figure 2021095314
Figure 2021095314

(実施例27)
容量150cmのプラスチック容器にCNT分散液(A1a)7.5質量部、CMC(ダイセルファインケム株式会社製、#1190)を2質量%溶解した水溶液を12.5質量部、イオン交換水4.9質量部計量した。その後、自転・公転ミキサー(シンキー社製あわとり練太郎、ARE−310)を用いて、2000rpmで30秒間撹拌し、CNT樹脂組成物(A1a)を得た。その後、一酸化珪素(株式会社大阪チタニウムテクノロジー社製、SILICON MONOOXIDE、SiO 1.3C 5μm)を2.4質量部添加し、自転・公転ミキサー(シンキー社製あわとり練太郎、ARE−310)を用いて、2000rpmで30秒間撹拌した。さらに、人造黒鉛(日本黒鉛工業株式会社製、CGB−20)を21.9質量部添加し、自転・公転ミキサー(シンキー社製あわとり練太郎、ARE−310)を用いて、2000rpmで30秒間撹拌した。さらにその後、スチレンブタジエンエマルション(JSR株式会社製、TRD2001)0.78質量部を加えて、自転・公転ミキサー(シンキー社製あわとり練太郎、ARE−310)を用いて、2000rpmで30秒間撹拌し、負極用合材スラリー(A1a)を得た。
(Example 27)
7.5 parts by mass of CNT dispersion liquid (A1a), 2% by mass of CMC (manufactured by Daicel FineChem Co., Ltd., # 1190) dissolved in a plastic container with a capacity of 150 cm 3 12.5 parts by mass, ion-exchanged water 4.9 Weighed by mass. Then, using a rotation / revolution mixer (Awatori Rentaro manufactured by Shinky Co., Ltd., ARE-310), the mixture was stirred at 2000 rpm for 30 seconds to obtain a CNT resin composition (A1a). After that, 2.4 parts by mass of silicon monoxide (SILICON MONOOXIDE, SiO 1.3C 5 μm manufactured by Osaka Titanium Technology Co., Ltd.) was added, and a rotation / revolution mixer (Awatori Rentaro manufactured by Shinky Co., Ltd., ARE-310) was added. Using, the mixture was stirred at 2000 rpm for 30 seconds. Furthermore, 21.9 parts by mass of artificial graphite (CGB-20 manufactured by Nippon Graphite Industry Co., Ltd.) was added, and using a rotation / revolution mixer (Awatori Rentaro manufactured by Shinky Co., Ltd., ARE-310), 2000 rpm for 30 seconds. Stirred. After that, 0.78 parts by mass of styrene-butadiene emulsion (TRD2001 manufactured by JSR Corporation) was added, and the mixture was stirred at 2000 rpm for 30 seconds using a rotation / revolution mixer (Awatori Rentaro manufactured by Shinky Co., Ltd., ARE-310). , Negative mixture slurry (A1a) was obtained.

(実施例28〜42)、(比較例13〜17)
表5に掲載したCNT分散液に変更し、合材スラリー100質量部中のCNTが0.3質量部となるようにCNT分散液の添加量を調節した以外は実施例27と同様の方法により、負極用合材スラリー(B1a)〜(Ja)を得た。
(Examples 28 to 42), (Comparative Examples 13 to 17)
By the same method as in Example 27, the CNT dispersion liquid shown in Table 5 was changed, and the amount of the CNT dispersion liquid added was adjusted so that the CNT in 100 parts by mass of the mixture slurry was 0.3 parts by mass. , Negative mixture slurries (B1a) to (Ja) were obtained.

Figure 2021095314
Figure 2021095314

(実施例43)
負極用合材スラリー(A1a)を、アプリケーターを用いて、電極の単位当たりの目付量が8mg/cmとなるように銅箔上に塗工した後、電気オーブン中で120℃±5℃で25分間、塗膜を乾燥させ電極膜(A1a)を得た。
(Example 43)
The negative electrode mixture slurry (A1a) is applied onto a copper foil using an applicator so that the grain size per unit of the electrode is 8 mg / cm 2, and then at 120 ° C. ± 5 ° C. in an electric oven. The coating film was dried for 25 minutes to obtain an electrode film (A1a).

(実施例44〜58)、(比較例18〜22)
表6に掲載した負極用合材スラリーに変更した以外は実施例43と同様の方法により、電極膜(B1a)〜(Ja)を得た。
(Examples 44 to 58), (Comparative Examples 18 to 22)
Electrode films (B1a) to (Ja) were obtained by the same method as in Example 43 except that the slurry was changed to the negative electrode mixture slurry shown in Table 6.

Figure 2021095314
Figure 2021095314

表7に実施例43〜58、比較例18〜22で作製した合材スラリーの評価結果を示す。導電性評価は電極膜の体積抵抗率(Ω・cm)が0.15未満を+++(優良)、0.15以上0.2未満を++(良)、0.2以上0.3未満を+(可)、0.3以上を−(不可)とした。密着性評価は剥離強度(N/cm)が0.5以上を+++(優良)、0.4以上0.5未満を++(良)、0.3以上0.4未満を+(可)、0.3未満を−(不可)とした。 Table 7 shows the evaluation results of the mixture slurries prepared in Examples 43 to 58 and Comparative Examples 18 to 22. For conductivity evaluation, the volume resistivity (Ω · cm) of the electrode film is +++ (excellent) when it is less than 0.15, ++ (good) when it is 0.15 or more and less than 0.2, and + when it is 0.2 or more and less than 0.3. (Yes), 0.3 or more was set to- (No). Adhesion evaluation is as follows: Peeling strength (N / cm) of 0.5 or more is +++ (excellent), 0.4 or more and less than 0.5 is ++ (good), 0.3 or more and less than 0.4 is + (possible), Less than 0.3 was defined as- (impossible).

Figure 2021095314
Figure 2021095314

(実施例59)
電極膜(A1a)をロールプレス(株式会社サンクメタル社製、3t油圧式ロールプレス)による圧延処理を行い、合材層の密度が1.6g/cmとなる負極を作製した。
(Example 59)
The electrode film (A1a) was rolled by a roll press (3t hydraulic roll press manufactured by Thunk Metal Co., Ltd.) to prepare a negative electrode having a mixture layer density of 1.6 g / cm 3.

(実施例60〜74)、(比較例23〜27)
表8に掲載した電極膜に変更した以外は実施例59と同様の方法にて、負極を作製した。
(Examples 60 to 74), (Comparative Examples 23 to 27)
A negative electrode was prepared in the same manner as in Example 59 except that the electrode film was changed to the electrode film shown in Table 8.

Figure 2021095314
Figure 2021095314

(実施例75)
負極(A1a)と標準正極を各々50mm×45mm、45mm×40mm、に打ち抜き、その間に挿入されるセパレーター(多孔質ポリプロプレンフィルム)とをアルミ製ラミネート袋に挿入し、電気オーブン中、60℃で1時間乾燥した。その後、アルゴンガスで満たされたグローブボックス内で、電解液(エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートとジメチルカーボネートを3:5:2(体積比)の割合で混合した混合溶媒を作製し、さらに添加剤として、VC(ビニレンカーボネート)とFEC(フルオロエチレンカーボネート)を混合溶媒100質量部に対してそれぞれ1質量部加えた後、LiPFを1Mの濃度で溶解させた非水電解液)を2mL注入した後、アルミ製ラミネートを封口してラミネート型リチウムイオン二次電池(A1a)を作製した。
(Example 75)
The negative electrode (A1a) and the standard positive electrode are punched into 50 mm × 45 mm and 45 mm × 40 mm, respectively, and the separator (porous polypropylene film) inserted between them is inserted into an aluminum laminate bag at 60 ° C. in an electric oven. It was dried for 1 hour. Then, in a glove box filled with argon gas, an electrolytic solution (a mixed solvent in which ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate and dimethyl carbonate were mixed at a ratio of 3: 5: 2 (volume ratio) was prepared, and further used as an additive. , VC (vinylene carbonate) and FEC (fluoroethylene carbonate) were added by 1 part by mass with respect to 100 parts by mass of the mixed solvent, and then 2 mL of a non-aqueous electrolyte solution in which LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1 M) was injected. , The aluminum laminate was sealed to prepare a laminated lithium ion secondary battery (A1a).

(実施例76〜実施例90)、(比較例28〜32)
表9に掲載された負極に変更した以外は同様の方法により、ラミネート型リチウムイオン二次電池(B1a)〜(Ja)を作製した。
(Examples 76 to 90), (Comparative Examples 28 to 32)
Laminated lithium ion secondary batteries (B1a) to (Ja) were produced by the same method except that the negative electrode was changed to the negative electrode shown in Table 9.

Figure 2021095314
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表10に実施例75〜90、比較例28〜32で作製したラミネート型リチウムイオン二次電池の評価結果を示す。レート特性は、レート特性が80%以上のものを+++(優良)、70%以上80%未満のものを++(良)、60%以上70%未満のものを+(可)、60%未満のものを−(不可)とした。サイクル特性は、サイクル特性が90%以上を+++(優良)、85%以上90%未満を++(良)、80%以上85%未満を+(可)、80%未満を−(不可)とした。 Table 10 shows the evaluation results of the laminated lithium ion secondary batteries produced in Examples 75 to 90 and Comparative Examples 28 to 32. The rate characteristics are +++ (excellent) for those with a rate characteristic of 80% or more, ++ (good) for those with a rate characteristic of 70% or more and less than 80%, + (possible) for those with a rate characteristic of 60% or more and less than 70%, and less than 60%. The thing was set to- (impossible). As for the cycle characteristics, 90% or more of the cycle characteristics was +++ (excellent), 85% or more and less than 90% was ++ (good), 80% or more and less than 85% was + (possible), and less than 80% was- (impossible). ..

Figure 2021095314
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上記実施例では、外径が5〜25nmであり、BET比表面積が150〜400m/gであり、CNTの繊維長が0.5〜5.0μmであり、G/D比が0.8〜2.0であり、体積抵抗率が1.0×10−2〜1.5×10−2Ω・cmであり、真密度が1.7〜2.1g/ccのカーボンナノチューブを用いた。実施例では、比較例に比べてレート特性およびサイクル特性に優れたリチウムイオン二次電池が得られた。よって、本発明により、従来のカーボンナノチューブでは実現しがたい高容量、高出力かつ高耐久性を有するリチウムイオン二次電池を提供できることが明らかとなった。 In the above embodiment, the outer diameter is 5 to 25 nm, the BET specific surface area is 150 to 400 m 2 / g, the fiber length of CNT is 0.5 to 5.0 μm, and the G / D ratio is 0.8. Carbon nanotubes having a volume resistivity of 1.0 × 10 -2 to 1.5 × 10 -2 Ω · cm and a true density of 1.7 to 2.1 g / cc were used. .. In the examples, a lithium ion secondary battery having excellent rate characteristics and cycle characteristics as compared with the comparative example was obtained. Therefore, it has been clarified that the present invention can provide a lithium ion secondary battery having high capacity, high output and high durability, which cannot be realized by conventional carbon nanotubes.

以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。 Although the invention of the present application has been described above with reference to the embodiments, the invention of the present application is not limited to the above. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made within the scope of the invention in the configuration and details of the invention of the present application.

Claims (13)

下記(1)〜(6)を満たすことを特徴とするカーボンナノチューブ。
(1)平均外径が、5〜25nmであること
(2)BET比表面積が、150〜400m/gであること
(3)繊維長が、0.5〜5.0μmであること
(4)ラマンスペクトルにおいて1560〜1600cm−1の範囲内での最大ピーク強度をG、1310〜1350cm−1の範囲内での最大ピーク強度をDとした際にG/D比が、0.7〜2.0であること
(5)体積抵抗率が1.0×10−2〜1.5×10−2Ω・cmであること
(6)真密度が、1.7〜2.1g/ccであること
A carbon nanotube characterized by satisfying the following (1) to (6).
(1) The average outer diameter is 5 to 25 nm (2) The BET specific surface area is 150 to 400 m 2 / g (3) The fiber length is 0.5 to 5.0 μm (4) ) in the Raman spectra a maximum peak intensity in the range of 1560~1600cm -1 G, the G / D ratio maximum peak intensity upon the D in the range of 1310~1350cm -1, 0.7~2 .0 (5) Volume resistivity is 1.0 x 10 -2 to 1.5 x 10 -2 Ω · cm (6) True density is 1.7 to 2.1 g / cc Being
半価幅が、2〜6°であることを特徴とする請求項1記載のカーボンナノチューブ。 The carbon nanotube according to claim 1, wherein the half-value width is 2 to 6 °. 炭素純度が、95%以上であることを特徴とする請求項1または2記載のカーボンナノチューブ。 The carbon nanotube according to claim 1 or 2, wherein the carbon purity is 95% or more. 安息角が、40〜70°であることを特徴とする請求項1〜3いずれか記載のカーボンナノチューブ。 The carbon nanotube according to any one of claims 1 to 3, wherein the angle of repose is 40 to 70 °. 請求項1〜4いずれか記載のカーボンナノチューブと、溶媒と、分散剤とを含むカーボンナノチューブ分散液。 A carbon nanotube dispersion liquid containing the carbon nanotube according to any one of claims 1 to 4, a solvent, and a dispersant. 分散剤が、カーボンナノチューブ100質量部に対して、20〜100質量部含まれることを特徴とする請求項5記載のカーボンナノチューブ分散液。 The carbon nanotube dispersion liquid according to claim 5, wherein the dispersant is contained in an amount of 20 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the carbon nanotubes. カーボンナノチューブ分散液100質量部中に0.5質量部以上3.0質量部以下のカーボンナノチューブを含む分散液であって、25℃におけるB型粘度計のローター回転速度60rpmで測定した粘度が、10mPa・s以上2000mPa・s未満であることを特徴とする請求項5または6記載のカーボンナノチューブ分散液。 A dispersion containing 0.5 parts by mass or more and 3.0 parts by mass or less of carbon nanotubes in 100 parts by mass of the carbon nanotube dispersion liquid, and the viscosity measured at a rotor rotation speed of a B-type viscometer at 25 ° C. is 60 rpm. The carbon nanotube dispersion liquid according to claim 5 or 6, characterized in that it is 10 mPa · s or more and less than 2000 mPa · s. 溶媒が、水を含むことを特徴とする請求項5〜7いずれか記載のカーボンナノチューブ分散液。 The carbon nanotube dispersion liquid according to any one of claims 5 to 7, wherein the solvent contains water. 請求項5〜8いずれか記載のカーボンナノチューブ分散液と、バインダーとを含むことを特徴とするカーボンナノチューブ樹脂組成物。 A carbon nanotube resin composition comprising the carbon nanotube dispersion liquid according to any one of claims 5 to 8 and a binder. バインダーが、カルボキシメチルセルロース、スチレンブタエンゴムおよびポリアクリル酸からなる群より選ばれる少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項9記載のカーボンナノチューブ樹脂組成物。 The carbon nanotube resin composition according to claim 9, wherein the binder contains at least one selected from the group consisting of carboxymethyl cellulose, styrene-butaene rubber, and polyacrylic acid. 請求項10記載のカーボンナノチューブ樹脂組成物と活物質とを含むことを特徴とする合材スラリー。 A mixture slurry comprising the carbon nanotube resin composition according to claim 10 and an active material. 請求項11記載の合材スラリーを膜状に形成してなる電極膜。 An electrode film formed by forming the mixture slurry according to claim 11 in the form of a film. 正極と、負極と、電解質とを具備してなる非水電解質二次電池であって、正極または負極の少なくとも一方が、請求項12記載の電極膜を含むことを特徴とする非水電解質二次電池。








A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte, wherein at least one of the positive electrode and the negative electrode includes the electrode film according to claim 12. battery.








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