JP2023552151A - リチウムイオン電池用分散剤及びその製造方法、正極スラリー及びリチウムイオン電池 - Google Patents

リチウムイオン電池用分散剤及びその製造方法、正極スラリー及びリチウムイオン電池 Download PDF

Info

Publication number
JP2023552151A
JP2023552151A JP2023532455A JP2023532455A JP2023552151A JP 2023552151 A JP2023552151 A JP 2023552151A JP 2023532455 A JP2023532455 A JP 2023532455A JP 2023532455 A JP2023532455 A JP 2023532455A JP 2023552151 A JP2023552151 A JP 2023552151A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
dispersant
acid
positive electrode
monomer
lithium ion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2023532455A
Other languages
English (en)
Inventor
▲楊▼吉祥
▲陳▼永坤
唐富▲蘭▼
▲張▼▲亜▼楠
▲ハオ▼▲ロン▼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BYD Co Ltd
Original Assignee
BYD Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BYD Co Ltd filed Critical BYD Co Ltd
Publication of JP2023552151A publication Critical patent/JP2023552151A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F226/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a single or double bond to nitrogen or by a heterocyclic ring containing nitrogen
    • C08F226/06—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a single or double bond to nitrogen or by a heterocyclic ring containing nitrogen by a heterocyclic ring containing nitrogen
    • C08F226/10—N-Vinyl-pyrrolidone
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F20/00—Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride, ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F20/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms, Derivatives thereof
    • C08F20/04—Acids, Metal salts or ammonium salts thereof
    • C08F20/06—Acrylic acid; Methacrylic acid; Metal salts or ammonium salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/04—Acids; Metal salts or ammonium salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/52—Amides or imides
    • C08F220/54—Amides, e.g. N,N-dimethylacrylamide or N-isopropylacrylamide
    • C08F220/58—Amides, e.g. N,N-dimethylacrylamide or N-isopropylacrylamide containing oxygen in addition to the carbonamido oxygen, e.g. N-methylolacrylamide, N-(meth)acryloylmorpholine
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F222/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a carboxyl radical and containing at least one other carboxyl radical in the molecule; Salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof
    • C08F222/02—Acids; Metal salts or ammonium salts thereof, e.g. maleic acid or itaconic acid
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F228/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a bond to sulfur or by a heterocyclic ring containing sulfur
    • C08F228/02—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a bond to sulfur or by a heterocyclic ring containing sulfur by a bond to sulfur
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F230/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and containing phosphorus, selenium, tellurium or a metal
    • C08F230/02—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and containing phosphorus, selenium, tellurium or a metal containing phosphorus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F236/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds
    • C08F236/02—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds the radical having only two carbon-to-carbon double bonds
    • C08F236/04—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds the radical having only two carbon-to-carbon double bonds conjugated
    • C08F236/06—Butadiene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F236/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds
    • C08F236/02—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds the radical having only two carbon-to-carbon double bonds
    • C08F236/04—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds the radical having only two carbon-to-carbon double bonds conjugated
    • C08F236/08—Isoprene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F26/00—Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a single or double bond to nitrogen or by a heterocyclic ring containing nitrogen
    • C08F26/06—Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a single or double bond to nitrogen or by a heterocyclic ring containing nitrogen by a heterocyclic ring containing nitrogen
    • C08F26/10—N-Vinyl-pyrrolidone
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F28/00—Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a bond to sulfur or by a heterocyclic ring containing sulfur
    • C08F28/02—Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a bond to sulfur or by a heterocyclic ring containing sulfur by a bond to sulfur
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F30/00—Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and containing phosphorus, selenium, tellurium or a metal
    • C08F30/02—Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and containing phosphorus, selenium, tellurium or a metal containing phosphorus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F36/00—Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds
    • C08F36/02—Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds the radical having only two carbon-to-carbon double bonds
    • C08F36/04—Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds the radical having only two carbon-to-carbon double bonds conjugated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F36/00—Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds
    • C08F36/02—Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds the radical having only two carbon-to-carbon double bonds
    • C08F36/04—Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds the radical having only two carbon-to-carbon double bonds conjugated
    • C08F36/06—Butadiene
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/621—Binders
    • H01M4/622—Binders being polymers
    • H01M4/623—Binders being polymers fluorinated polymers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624—Electric conductive fillers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/028—Positive electrodes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Emulsifying, Dispersing, Foam-Producing Or Wetting Agents (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

リチウムイオン電池用分散剤及びその製造方法、正極スラリー及びリチウムイオン電池を提供し、当該分散剤は、Ｎ－ビニルピロリドンに由来する構成単位Ａ、共役ジエン系単量体に由来する構成単位Ｂ及び有機酸系単量体に由来する構成単位Ｃを含み、前記有機酸系単量体は、不飽和スルホン酸系単量体、不飽和リン酸系単量体及び不飽和カルボン酸系単量体のうちの１種又は複数種を含む。

Description

（関連出願の参照出願）
本願は、２０２０年１１月２８日に中国国家知識産権局に提出された、出願名称が「リチウムイオン電池用分散剤及びその製造方法、正極スラリー、正極板及びリチウムイオン電池」の中国特許出願第２０２０１１３６１７１２．８号の優先権を主張するものであり、その全ての内容は参照により本願に組み込まれるものとする。
本願は、リチウムイオン電池の技術分野に関し、具体的には、リチウムイオン電池用分散剤及びその製造方法、正極スラリー及びリチウムイオン電池に関する。
電池の性能への要求が高まっているにつれて、その正極スラリーのプロセス製造工程への要求も高まっている。リチウムイオン電池の正極スラリーの成分は、主に正極活物質、導電剤、接着剤及び溶媒を含む。正極板の均一性を向上させるために正極活物質及び導電剤などの正極スラリーにおける分散効果を向上させる必要がある。一方では、正極スラリーの塗布性能を改善し、正極板の歩留まり及び生産能力を向上させるために、正極スラリーの固体含有量を向上させる必要がある。正極スラリーに分散助剤を添加する方法を採用する電池メーカーを増加しつつある。正極スラリーに分散助剤を添加することは、業界では、正極スラリーの分散効果及び固体含有量を向上させる主流な方法である。
従来のリチウムイオン電池に利用可能な分散剤は、種類が少なく、主にポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリアクリルアミド（ＰＡＭ）などである。しかしながら、これらの分散剤は、正極スラリーに対する分散能力が限られ、添加量が一般的に大きいため、それに応じて、正極スラリーで形成された正極材料層における正極活物質の質量割合を低下させ、さらに電池の比容量を低下させる。したがって、少ない使用量の分散剤により優れたスラリー分散効果を達成するために、正極スラリーに対して優れた分散能力を有する分散剤を開発する必要がある。
これに鑑み、本願の実施例は、リチウムイオン電池用分散剤及びその製造方法、正極スラリー及びリチウムイオン電池を提供し、当該リチウムイオン電池用分散剤は、正極スラリーの分散性及び固体含有量を向上させるとともに正極活物質の含有量の低下による電池の比容量の低下の問題を回避することができる。
具体的には、第１の態様では、本願は、リチウムイオン電池用分散剤を提供し、前記リチウムイオン電池用分散剤は、Ｎ－ビニルピロリドンに由来する構成単位Ａ、共役ジエン系単量体に由来する構成単位Ｂ及び有機酸系単量体に由来する構成単位Ｃを含み、前記有機酸系単量体は、不飽和スルホン酸系単量体、不飽和リン酸系単量体及び不飽和カルボン酸系単量体のうちの１種又は複数種を含む。
前記共役ジエン系単量体は、前記分散剤に対して分子骨格作用を果たす構成単位Ｂを提供し、前記分散剤の分子鎖に一定の可撓性を持たせる。前記Ｎ－ビニルピロリドンは、前記分散剤に正極スラリーの溶媒（例えばＮ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）など）と高い親和性を有する構成単位Ａを提供し、前記分散剤と正極スラリーの溶媒との相溶性を向上させる。前記有機酸系単量体により、前記分散剤は、カルボキシル基、リン酸基、スルホン酸基などの極性基の構成単位Ｃを有するため、当該分散剤が正極活物質の表面に水素結合、ファンデルワールス力などを形成することができる。例えば、分散剤は、リン酸鉄リチウム、リン酸マンガン鉄リチウムなどの正極活物質の表面のリン酸基と水素結合を形成し、三元系正極活物質の表面のヒドロキシル基と水素結合を形成することができ、また、カーボンナノチューブ、グラフェンなどの導電剤の表面のヒドロキシル基、カルボキシル基などの機能基と水素結合を形成することができる。
したがって、前記分散剤は、両親媒性を有し、溶媒への親和性を有するだけでなく、分散される粒子（正極活物質の粒子、導電剤の粒子など）への親和性を有し、当該分散剤は、分散される粒子の表面と溶媒の界面に吸着されやすく、正極活物質及び導電剤などがリチウムイオン電池の正極スラリーにおいて優れた分散効果を達成し、分散される粒子の再凝集を阻止し、かつ分散時間が短く、分散剤の使用量が少なく、また、前記分散剤は、優れた可撓性を有し、その両親媒性作用をよりよく発揮し、その可撓性により各粒子の正極板における内部応力を減少させることにより、正極板の可撓性を改善する作用を果たし、正極板を電池に組み立てやすい。
本願のいくつかの実施形態では、前記分散剤は、上記構成単位Ａ、構成単位Ｂ及び構成単位Ｃを同時に含有する共重合体を含む。当該共重合体は、ランダム、ブロック、交互及びグラフト共重合構造のうちのいずれかの構造を含んでもよい。
本願のいくつかの実施形態では、前記分散剤の総量で計算すると、前記構成単位Ａのモル割合は、３０％～９０％であり、前記構成単位Ｂのモル割合は、５％～５０％であり、前記構成単位Ｃのモル割合は、１％～３０％である。このようにして、当該分散剤は、一定の親溶媒性、分散対象粒子親和性及び可撓性を有して、高い分散効果を達成することができる。
本願のいくつかの実施形態では、前記共役ジエン系単量体の炭素原子数は、４個以上であり、例えば４個～１２個である。例示的な共役ジエン系単量体は、１，３－ブタジエン、イソプレン、２，３－ジメチル－１，３－ブタジエン、２－クロロ－１，３－ブタジエン、１，３－ペンタジエン、１，３－ヘキサジエン、１，３－デカジエン、２－メチル－１，５－ヘプタジエンなどのうちの１種又は複数種を含むことができる。
本願の実施形態では、例示的な前記不飽和スルホン酸系単量体は、ビニルスルホン酸及びその塩、アリルスルホン酸及びその塩、メタリルスルホン酸及びその塩、２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸及びその塩、スチレンスルホン酸及びその塩、３－アリルオキシ－２－ヒドロキシプロパンスルホン酸及びその塩、２－（メタクリロイルオキシ）エタンスルホン酸及びその塩、アクリル酸３－スルホプロピル及びその塩、メタクリル酸３－スルホプロピル及びその塩のうちの１種又は複数種を含んでもよく、本願のいくつかの実施形態では、前記不飽和スルホン酸系単量体は、アリルスルホン酸ナトリウム（ＣＡＳ番号：２４９５－３９－８）、メタリルスルホン酸ナトリウム（１５６１－９２－８）、２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸、スチレンスルホン酸ナトリウム、３－アリルオキシ－２－ヒドロキシ－１－プロパンスルホン酸ナトリウム塩（ＣＡＳ番号：５２５５６－４２－０）、２－（メタクリロイルオキシ）エタンスルホン酸（ＣＡＳ番号：１０５９５－８０－９）、メタクリル酸３－スルホプロピルカリウム塩（ＣＡＳ番号：３１０９８－２１－２）及びアクリル酸３－スルホプロピルカリウム塩（ＣＡＳ番号：３１０９８－２０－１）などのうちの１種又は複数種を含んでもよい。
本願の実施形態では、例示的な前記不飽和リン酸系単量体は、ビニルホスホン酸（ＣＡＳ番号：１７４６－０３－８）、（１－フェニルビニル）ホスホン酸（ＣＡＳ番号：３２２０－５－６）、アリルホスホン酸（ＣＡＳ番号：６８３３－６７－６）、ビス［２－（メタクリロイルオキシ）エチル］リン酸（ＣＡＳ番号：３２４３５－４６－４）、２－（メタクリロイルオキシ）エチル－２－（トリメチルアミノ）エチルリン酸エステル（ＣＡＳ番号：６７８８１－９８－５）及び２－メチル－２－アクリル酸－２－（ホスホノオキシ）エチル（２４５９９－２１－１）のうちの１種又は複数種を含んでもよいが、これらに限定されない。
本願の実施形態では、例示的な前記不飽和カルボン酸系単量体は、アクリル酸、メタクリル酸、２－エチルアクリル酸、α－アセトキシアクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸、イタコン酸及びフマル酸などのうちの１種又は複数種を含んでもよいが、これらに限定されない。
本願のいくつかの実施形態では、前記有機酸系単量体は、不飽和スルホン酸系単量体及び／又は不飽和リン酸系単量体である。不飽和カルボン酸系単量体に対して、これらの２種類の有機酸系単量体は、提供するリン酸基、スルホン酸基が正極活物質と水素結合を形成しやすく、正極活物質との間のファンデルワールス力もより強いため、前記分散剤が正極活物質、導電剤などに対してより高い分散効果を有する。
本願のいくつかの実施形態では、前記分散剤は、Ｎ－ビニルピロリドン、共役ジエン系単量体及び有機酸系単量体を含む単量体原料を重合して形成される。本願の別のいくつかの実施形態では、前記分散剤は、前記単量体原料を順に重合し、水素化して得られてもよい。前記単量体原料を重合して得られたポリマーを水素化することにより、単量体原料を重合して得られたポリマーにおける二重結合を還元し、前記分散剤の高電圧での抗酸化能力を強化することができる。
本願の実施形態では、前記分散剤の重量平均分子量は、５０００～１０万である。重量平均分子量が当該範囲にある分散剤は、一定の強度及び良好な柔軟性などの良好な力学的性質を有することができ、後続の加工利用が容易になる。本願のいくつかの実施形態では、前記分散剤の重量平均分子量は、１万～９万であり、例えば、２万、３万、３．５万、４万、４．５万、５万、５．５万、６万、７万、８万又は８．５万である。
本願の第１の態様に係る前記分散剤は、非常に低い使用量であれば、短時間でリチウムイオン電池の正極スラリーにおいて正極活物質及び導電剤などの高い分散効果を達成することができ、正極スラリーの固体含有量を高くし、正極板の製造効率、製品歩留まり、可撓性などを向上させることができ、正極板における正極活物質の質量割合を明らかに低下させない。
第２の態様では、本願に係るリチウムイオン電池用分散剤の製造方法は、Ｎ－ビニルピロリドン、共役ジエン系単量体及び有機酸系単量体を含む単量体原料を重合反応させる工程を含む。
本願のいくつかの実施形態では、前記製造方法は、前記単量体原料を重合反応させて形成されたポリマーを水素化反応させる工程をさらに含む。換言すれば、このとき、前記分散剤の製造方法は、前記単量体原料を重合反応させて分散剤前駆体を得る工程と、前記分散剤前駆体を水素化反応させる工程と、を含む。単量体原料を重合反応させて得られた分散剤前駆体の一部又は全部の二重結合を水素化反応により還元し、前記分散剤の高電圧での抗酸化能力を強化することができる。
本願のいくつかの実施形態では、前記水素化反応は、Ｐｔを触媒とし、水素を還元剤として行われてもよい。
本願のいくつかの実施形態では、前記単量体原料の総質量で計算すると、Ｎ－ビニルピロリドンの割合は、３０％～９０％であり、共役ジエン系単量体の割合は、５％～４０％であり、有機酸系単量体の割合は、１％～４０％である。このような配合割合の単量体原料を用いることにより製造された分散剤は、高い分散能力を有することができる。本願の他の実施形態では、前記単量体原料の総質量に基づいて、Ｎ－ビニルピロリドンの割合は、４５％～８０％であり、共役ジエン系単量体の割合は、１０％～３０％であり、有機酸系単量体の割合は、１０％～３０％である。
上記重合反応の方法は、特に限定されず、例えば、溶液重合法、乳化重合法、懸濁重合法又は塊状重合法などを用いることができ、本願のいくつかの実施形態では、上記重合反応は、溶液重合法を用いる。前記溶液重合法は、上記単量体原料及び開始剤を溶媒に溶解させ、一定の温度で重合して、得られた反応液を固液分離し、乾燥させる工程を含む。
前記開始剤は、熱開始剤及び／又は光開始剤であってもよく、例えば、熱開始剤である。熱開始剤としては、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウムなどの水性開始剤のうちの１種又は複数種、又はアゾビスイソブチロニトリル、アゾビスイソへプトニトリル、過酸化ベンゾイルなどの油性開始剤のうちの１種又は複数種を用いることができる。このとき、重合反応の温度は、４０℃～８０℃であってもよく、重合反応の時間は、２ｈ～２４ｈであってもよい。水性開始剤又は油性開始剤は、単量体原料及び使用される溶媒に基づいて選択することができる。
本願のいくつかの実施形態では、溶液重合プロセスにおいて、得られるポリマーの分子鎖長を制御するために、連鎖移動剤を溶媒に添加してもよい。例示的な連鎖移動剤としては、酢酸エチル、酢酸ブチル、アセトン、ジエチルカーボネート、メチルｔｅｒｔ－ブチルエーテル、イソプロピルアルコール、エタノール、メタノール、１－ドデカンチオールなどが挙げられる。
本願の第２の態様に係る分散剤の製造方法は、簡単で操作しやすく、エネルギー消費が低く、反応度合いが制御可能であり、工業生産することができる。
本願の第３の態様は、正極スラリーを提供し、前記正極スラリーは、正極活物質、導電剤、接着剤、分散剤及び溶媒を含み、前記分散剤は、本願の第１の態様に記載の分散剤、又は本願の第２の態様に記載の製造方法で製造された分散剤である。
正極スラリーに用いられる従来の分散剤（例えばＰＶＰ）は、良好な分散効果を達成するために、使用量が一般的に正極活物質の質量の０．５％以上であり、一般的に０．８％～２％であるが、これは、正極スラリーにおける正極活物質の質量割合を大幅に低下させる。本願の前記分散剤の質量は、前記正極活物質の質量の０．４％を超えない。例えば、分散剤の質量は、正極活物質の質量の０．１％～０．３％であってもよい。
上記正極活物質、接着剤及び導電剤は、電池分野の一般的な選択である。接着剤は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリ（アクリル酸）（ＰＡＡ）、ポリアクリレート、ポリオレフィン、カルボキシメチルセルロースナトリウム（ＣＭＣ）及びアルギン酸ナトリウムから選択される１種又は複数種であってもよい。前記正極活物質は、リン酸鉄リチウム、リン酸マンガンリチウム、リン酸マンガン鉄リチウム、リン酸バナジウムリチウム、リン酸コバルトリチウム、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム、ニッケルコバルト酸リチウム、ニッケルマンガン酸リチウム、及びニッケルコバルトマンガン（ＮＣＭ）三元系材料、ニッケルコバルトアルミニウム（ＮＣＡ）三元系材料のうちの少なくとも１種であってもよい。導電剤は、カーボンナノチューブ、カーボンブラック及びグラフェンのうちの少なくとも１種を含んでもよいが、これらに限定されない。導電剤は、正極スラリーに分散するように、カルボキシル基、ヒドロキシル基などの官能基を表面に有することができる。上記分散剤は、正極活物質粒子及び接着剤粒子の両方に対して良好な親和性を有する。
本願の第３の態様に係る正極スラリーは、固体含有量が高く、特に正極活物質の含有量が高く、当該正極スラリーの分散性が良く、沈降しにくく、長時間放置することができる。
本願の第４の態様は、リチウムイオン電池をさらに提供し、前記リチウムイオン電池は、集電体及び前記集電体に設けられた正極材料層を含む正極板を含み、前記正極材料層は、正極活物質、導電剤、接着剤及び分散剤を含み、前記分散剤は、本願の第１の態様に記載の分散剤、又は本願の第２の態様に記載の製造方法で製造された分散剤である。前記リチウムイオン電池は、負極板と、負極板と正極板との間に位置するセパレータ及び電解液とをさらに含む。なお、負極板、セパレータ及び電解液などは、いずれも電池の一般的な構造であり、ここでは説明を省略する。正極板における正極活物質の含有量が高いため、当該電池は、高い比容量を有することができる。
さらに、前記正極材料層は、本願の第３の態様に記載の正極スラリーを塗布し、乾燥させて形成することができる。当該正極スラリーは、固体含有量が高く、溶媒量が少なく、短い時間内に乾燥されて正極板を得ることができ、正極板の製造効率が向上し、乾燥処理の時間が短いため、正極板が割れにくく、歩留まりが高い。また、当該正極板は、良好な可撓性を有し、電池に組み立てやすい。
以下の説明は、本願の例示的な実施形態であり、なお、当業者にとって、本願の原理から逸脱することなく、いくつかの改良及び修正を行うことができ、これらの改良及び修正も本願の保護範囲にあると見なされる。
以下、具体的な実施例により本願をさらに説明する。
（実施例１）
リチウムイオン電池用分散剤の製造方法は、
Ｎ－ビニルピロリドン、１，３－ブタジエン、ビニルホスホン酸を７０：２０：１０の質量比でＮ，Ｎ－ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）に溶解させ、開始剤のアゾビスイソブチロニトリル及び連鎖移動剤の１－ドデカンチオールを添加し、４ＭＰａの圧力で６０℃で４ｈ重合し、冷却して反応を停止し、得られた反応物を洗浄し、乾燥させて、分散剤１’を得て、分散剤１’に水素化処理を行って、分散剤１を得る工程を含む。測定された分散剤１の重量平均分子量は、５万である。
正極板の製造方法は、２ｇの接着剤ＰＶＤＦを４０ｇのＮＭＰ（Ｎ－メチルピロリドン）に溶解させ、十分に溶解させた後に０．３ｇの上記分散剤１を添加し、２０ｍｉｎ撹拌する工程と、２０ｇのカーボンナノチューブ分散液（溶媒がＮＭＰであり、固体含有量が５ｗｔ％である）を添加し、２０ｍｉｎ撹拌する工程と、最後に９７ｇのリン酸鉄リチウム正極活物質を添加し、１．５ｈ撹拌し続けて、正極スラリーを得る工程と、当該正極スラリーをアルミニウム箔に塗布し、１３０℃で３０ｍｉｎ乾燥させて、正極材料層を形成し、リン酸鉄リチウム正極板の製造を完了する工程と、を含む。
（実施例２）
リチウムイオン電池用分散剤の製造方法は、
Ｎ－ビニルピロリドン、１，３－ペンタジエン、ビス［２－（メタクリロイルオキシ）エチル］リン酸を５０：２０：３０の質量比でジオキサンに溶解させ、開始剤のアゾビスイソブチロニトリル及び連鎖移動剤の１－ドデカンチオールを添加し、４ＭＰａの圧力で６０℃で４ｈ重合し、冷却して反応を停止し、得られた反応物を洗浄し、乾燥させて、分散剤２を得る工程を含む。測定された分散剤２の重量平均分子量は、１万である。
正極板の製造方法において、実施例１の０．３ｇの分散剤１を０．３ｇの分散剤２に置き換え、他は実施例１と同じである。
（実施例３）
リチウムイオン電池用分散剤の製造方法は、
Ｎ－ビニルピロリドン、１，３－ヘキサジエン、２－エチルアクリル酸を９０：５：５の質量比でジオキサンに溶解させ、開始剤のアゾビスイソブチロニトリル及び連鎖移動剤の酢酸エチルを添加し、４ＭＰａの圧力で６０℃で４ｈ重合し、冷却して反応を停止し、得られた反応物を洗浄し、乾燥させて、分散剤３を得る工程を含む。測定された分散剤３の重量平均分子量は、８．６万である。
正極板の製造方法において、実施例１の０．３ｇの分散剤１を０．３ｇの分散剤３に置き換え、他は実施例１と同じである。
（実施例４）
リチウムイオン電池用分散剤の製造方法は、
Ｎ－ビニルピロリドン、イソプレン、ビニルスルホン酸を６５：３０：５の質量比でＤＭＦに溶解させ、開始剤のアゾビスイソブチロニトリル及び連鎖移動剤の１－ドデカンチオールを添加し、４ＭＰａの圧力で６０℃で４ｈ重合し、冷却して反応を停止し、得られた反応物を洗浄し、乾燥させて、分散剤４’を得て、分散剤４’に水素化処理を行って、分散剤４を得る工程を含む。測定された分散剤４の重量平均分子量は、２．２万である。
正極板の製造方法は、１ｇの接着剤ＰＶＤＦを３０ｇのＮＭＰに溶解させ、十分に溶解させた後に０．３ｇの分散剤４を添加し、２０ｍｉｎ撹拌する工程と、１０ｇのカーボンナノチューブのＮＭＰ分散液（固体含有量が５ｗｔ％である）及び１．５ｇのカーボンブラックを導電剤として添加し、２０ｍｉｎ撹拌する工程と、最後に９７ｇの正極活物質ＮＣＭ６２２（ＬｉＮｉ０．６Ｃｏ０．２Ｍｎ０．２Ｏ２）を添加し、１．５ｈ撹拌し続けて、正極スラリーを得る工程と、当該正極スラリーをアルミニウム箔に塗布し、１３０℃で３０ｍｉｎ乾燥させて、正極材料層を形成し、ＮＣＭ三元系正極板の製造を完了する工程と、を含む。
（実施例５）
リチウムイオン電池用分散剤の製造方法は、
Ｎ－ビニルピロリドン、１，３－ブタジエン、２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸を６０：３０：１０の質量比でＤＭＦに溶解させ、開始剤のアゾビスイソブチロニトリル及び連鎖移動剤の酢酸エチルを添加し、４ＭＰａの圧力で６０℃で４ｈ重合し、冷却して反応を停止し、洗浄し、乾燥させて、分散剤５’を得て、分散剤５’に水素化処理を行って、分散剤５を得る工程を含む。測定された分散剤５の重量平均分子量は、４万である。
正極板の製造方法において、実施例４の０．３ｇの分散剤４を０．３ｇの分散剤５に置き換え、他は実施例４と同じである。
（実施例６）
リチウムイオン電池用分散剤の製造方法は、
Ｎ－ビニルピロリドン、イソプレン、マレイン酸を５０：３５：１５の質量比でジオキサンに溶解させ、開始剤のアゾビスイソブチロニトリル及び連鎖移動剤の１－ドデカンチオールを添加し、４ＭＰａの圧力で６０℃で４ｈ重合し、冷却して反応を停止し、得られた反応物を洗浄し、乾燥させて、分散剤６’を得て、分散剤６’に水素化処理を行って、分散剤６を得る工程を含む。測定された分散剤６の重量平均分子量は、５．５万である。
正極板の製造方法において、実施例４の０．３ｇの分散剤４を０．３ｇの分散剤６に置き換え、他は実施例４と同じである。
本願の有益な効果を強調するために、以下の比較例１～４を設定する。
（比較例１）
比較例１のリン酸鉄リチウム正極板と実施例１のリン酸鉄リチウム正極板とを対比すると、主に、リン酸鉄リチウム正極板を製造する場合、分散剤を添加しないが、溶媒の使用量が増加するという点で相違する。
具体的には、比較例１のリン酸鉄リチウム正極板の製造方法は、２ｇの接着剤ＰＶＤＦを５０ｇのＮＭＰに溶解させ、十分に溶解させる工程と、２０ｇのカーボンナノチューブのＮＭＰ分散液（固体含有量が５ｗｔ％である）を添加し、２０ｍｉｎ撹拌する工程と、最後に９７ｇのリン酸鉄リチウム正極活物質を添加し、３ｈ撹拌し続けて、正極スラリーを得る工程と、当該正極スラリーをアルミニウム箔に塗布し、１３０℃で３０ｍｉｎ乾燥させて、正極材料層を形成し、リン酸鉄リチウム正極板の製造を完了する工程と、を含む。
（比較例２）
比較例２のリン酸鉄リチウム正極板と実施例１のリン酸鉄リチウム正極板とを対比すると、主に、リン酸鉄リチウム正極板を製造する場合、１．０ｇの従来の分散剤ＰＶＰを添加するという点で相違する。
具体的には、比較例２のリン酸鉄リチウム正極板の製造方法は、２ｇの接着剤ＰＶＤＦを４０ｇのＮＭＰに溶解させ、十分に溶解させた後に１．０ｇの分散剤ＰＶＰを添加し、２０ｍｉｎ撹拌する工程と、２０ｇのカーボンナノチューブのＮＭＰ分散液（固体含有量が５ｗｔ％である）を添加し、２０ｍｉｎ撹拌する工程と、最後に９７ｇのリン酸鉄リチウム正極活物質を添加し、１．５ｈ撹拌し続けて、正極スラリーを得る工程と、当該正極スラリーをアルミニウム箔に塗布し、１３０℃で３０ｍｉｎ乾燥させて、正極材料層を形成し、リン酸鉄リチウム正極板の製造を完了する工程と、を含む。
（比較例３）
比較例２の三元系正極板と実施例４の三元系正極板とを対比すると、主に、ＮＣＭ三元系正極板を製造する場合、分散剤を添加しないが、溶媒の使用量が増加するという点で相違する。
具体的には、比較例２の三元系正極板の製造方法は、１ｇの接着剤ＰＶＤＦを４０ｇのＮＭＰに溶解させ、十分に溶解させる工程と、１０ｇのカーボンナノチューブ分散液（５ｗｔ％）及び１．５ｇのカーボンブラックを導電剤として添加し、２０ｍｉｎ撹拌する工程と、最後に９７ｇの正極活物質ＮＣＭ６２２（ＬｉＮｉ０．６Ｃｏ０．２Ｍｎ０．２Ｏ２）を添加し、３ｈ撹拌し続けて、正極スラリーを得る工程と、当該正極スラリーをアルミニウム箔に塗布し、１３０℃で３０ｍｉｎ乾燥させて、正極材料層を形成し、ＮＣＭ三元系正極板の製造を完了する工程と、を含む。
（比較例４）
比較例４の三元系正極板と実施例４の三元系正極板とを対比すると、主に、ＮＣＭ三元系正極板を製造する場合、１．０ｇの分散剤ＰＶＰを添加するという点で相違する。
具体的には、比較例４のＮＣＭ正極板の製造方法は、１ｇの接着剤ＰＶＤＦを３０ｇのＮＭＰに溶解させ、十分に溶解させた後に１．０ｇの分散剤ＰＶＰを添加し、２０ｍｉｎ撹拌する工程と、１０ｇのカーボンナノチューブ分散液（５ｗｔ％）及び１．５ｇのカーボンブラックを導電剤として添加し、２０ｍｉｎ撹拌する工程と、最後に９７ｇの正極活物質ＮＣＭ６２２を添加し、１．５ｈ撹拌し続けて、正極スラリーを得る工程と、当該正極スラリーをアルミニウム箔に塗布し、１３０℃で３０ｍｉｎ乾燥させて、正極材料層を形成し、ＮＣＭ三元系正極板の製造を完了する工程と、を含む。
本願の有益な効果を有利にサポートするために、各実施例及び比較例の正極スラリーの粘度及び固体含有量の結果、正極材料層における正極活物質の含有量、正極板の可撓性の観察結果を以下の表１にまとめる。
上記表１中の正極スラリーの粘度は、参照型番がＡｎｔｏｎ Ｐａａｒ社のＭＣＲ ３０２のレオメータを用いて測定される。正極板の可撓性は、同じ条件で正極板を半分に折った後に肉眼で観察される。
表１から分かるように、実施例１～３と比較例１との比較、及び実施例４～６と比較例２との比較から分かるように、各正極スラリーは、粘度が近く、正極材料層における正極活物質の含有量がほとんど変化しない（又は小さく変動した）場合に、少量の本願の実施例に係る分散剤を含有する正極スラリーは、固体含有量が高く、分散効果が高い正極スラリーの製造時間が短い。また、実施例１～３と比較例２との比較、及び実施例４～６と比較例４との比較から分かるように、正極スラリーが同じ固体含有量を有する場合、ＰＶＰの添加量は、本願の実施例に係る分散剤よりはるかに大きいため、比較例の正極材料層における活物質の割合が少なくなり、その後に電池の比容量を低下させる。これらの結果は、本願に係る分散剤が正極スラリーに対して高い分散能力を有することを示す。また、本願の実施例の分散剤を含有する正極板の可撓性も対応する比較例の正極板の可撓性より大きく、半分に折った後に破断しにくく、光を透過しにくく、これは、本願の実施例の正極板が高い加工性能を有することができることを示す。
上述した実施例は、本願のいくつかの実施形態を示すものに過ぎず、その説明が具体的で詳細であるが、本願の特許請求の範囲を限定するものと理解してはならない。なお、当業者にとっては、本願の構想から逸脱しない前提で、さらにいくつかの変形及び改良を行うことができ、これらは、いずれも本願の保護範囲に属する。したがって、本願の特許の保護範囲は、添付された特許請求の範囲を基準とすべきである。
比較例３の三元系正極板と実施例４の三元系正極板とを対比すると、主に、ＮＣＭ三元系正極板を製造する場合、分散剤を添加しないが、溶媒の使用量が増加するという点で相違する。
具体的には、比較例３の三元系正極板の製造方法は、１ｇの接着剤ＰＶＤＦを４０ｇのＮＭＰに溶解させ、十分に溶解させる工程と、１０ｇのカーボンナノチューブ分散液（５ｗｔ％）及び１．５ｇのカーボンブラックを導電剤として添加し、２０ｍｉｎ撹拌する工程と、最後に９７ｇの正極活物質ＮＣＭ６２２（ＬｉＮｉ０．６Ｃｏ０．２Ｍｎ０．２Ｏ２）を添加し、３ｈ撹拌し続けて、正極スラリーを得る工程と、当該正極スラリーをアルミニウム箔に塗布し、１３０℃で３０ｍｉｎ乾燥させて、正極材料層を形成し、ＮＣＭ三元系正極板の製造を完了する工程と、を含む。


Claims (11)

  1. Ｎ－ビニルピロリドンに由来する構成単位Ａ、共役ジエン系単量体に由来する構成単位Ｂ及び有機酸系単量体に由来する構成単位Ｃを含み、前記有機酸系単量体は、不飽和スルホン酸系単量体、不飽和リン酸系単量体及び不飽和カルボン酸系単量体のうちの１種又は複数種を含む、リチウムイオン電池用分散剤。
  2. 前記分散剤の総量で計算すると、前記構成単位Ａのモル割合は、３０％～９０％であり、前記構成単位Ｂのモル割合は、５％～５０％であり、前記構成単位Ｃのモル割合は、１％～３０％である、請求項１に記載の分散剤。
  3. 前記不飽和スルホン酸系単量体は、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、メタリルスルホン酸、２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸、スチレンスルホン酸、３－アリルオキシ－２－ヒドロキシプロパンスルホン酸、２－（メタクリロイルオキシ）エタンスルホン酸、アクリル酸３－スルホプロピル、メタクリル酸３－スルホプロピル及びそれらの塩のうちの１種又は複数種を含み、
    前記不飽和リン酸系単量体は、ビニルホスホン酸、（１－フェニルビニル）ホスホン酸、アリルホスホン酸、ビス［２－（メタクリロイルオキシ）エチル］リン酸、２－（メタクリロイルオキシ）エチル－２－（トリメチルアミノ）エチルリン酸エステル及び２－メチル－２－アクリル酸－２－（ホスホノオキシ）エチルのうちの１種又は複数種を含み、
    前記不飽和カルボン酸系単量体は、アクリル酸、メタクリル酸、２－エチルアクリル酸、α－アセトキシアクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸、イタコン酸及びフマル酸のうちの１種又は複数種を含む、請求項１又は２に記載の分散剤。
  4. 前記共役ジエン系単量体は、１，３－ブタジエン、イソプレン、２，３－ジメチル－１，３－ブタジエン、２－クロロ－１，３－ブタジエン、１，３－ペンタジエン、１，３－ヘキサジエン、１，３－デカジエン、２－メチル－１，５－ヘプタジエンのうちの１種又は複数種を含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の分散剤。
  5. 重量平均分子量は、５０００～１０万である、請求項１～４のいずれか一項に記載の分散剤。
  6. Ｎ－ビニルピロリドン、共役ジエン系単量体及び有機酸系単量体を含む単量体原料を重合反応させて、リチウムイオン電池用分散剤を得る工程を含み、前記有機酸系単量体は、不飽和スルホン酸系単量体、不飽和リン酸系単量体及び不飽和カルボン酸系単量体のうちの１種又は複数種を含む、リチウムイオン電池用分散剤の製造方法。
  7. 前記単量体原料を重合反応させて形成されたポリマーを水素化反応させる工程をさらに含む、請求項６に記載の方法。
  8. 前記単量体原料の総質量で計算すると、前記Ｎ－ビニルピロリドンの割合は、３０％～９０％であり、前記共役ジエン系単量体の割合は、５％～４０％であり、前記有機酸系単量体の割合は、１％～４０％である、請求項６又は７に記載の方法。
  9. 正極活物質、導電剤、接着剤、分散剤及び溶媒を含み、
    前記分散剤は、請求項１～５のいずれか一項に記載の分散剤、又は請求項６～８のいずれか一項に記載の方法で製造された分散剤である、正極スラリー。
  10. 前記分散剤の質量は、前記正極活物質の質量の０．４％を超えない、請求項９に記載の正極スラリー。
  11. 集電体及び前記集電体上に配置された正極材料層を含む正極板を含み、前記正極材料層は、正極活物質、導電剤、接着剤及び分散剤を含み、前記分散剤は、請求項１～５のいずれか一項に記載の分散剤、又は請求項６～８のいずれか一項に記載の方法で製造された分散剤である、リチウムイオン電池。
JP2023532455A 2020-11-28 2021-11-25 リチウムイオン電池用分散剤及びその製造方法、正極スラリー及びリチウムイオン電池 Pending JP2023552151A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011361712.8 2020-11-28
CN202011361712.8A CN114583163A (zh) 2020-11-28 2020-11-28 一种锂离子电池用分散剂及其制备方法、正极浆料、正极片和锂离子电池
PCT/CN2021/133204 WO2022111590A1 (zh) 2020-11-28 2021-11-25 锂离子电池用分散剂及其制备方法、正极浆料和锂离子电池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023552151A true JP2023552151A (ja) 2023-12-14

Family

ID=81755313

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023532455A Pending JP2023552151A (ja) 2020-11-28 2021-11-25 リチウムイオン電池用分散剤及びその製造方法、正極スラリー及びリチウムイオン電池

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20230327118A1 (ja)
EP (1) EP4250394A1 (ja)
JP (1) JP2023552151A (ja)
KR (1) KR20230113351A (ja)
CN (1) CN114583163A (ja)
CA (1) CA3200240A1 (ja)
WO (1) WO2022111590A1 (ja)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024099970A1 (en) * 2022-11-09 2024-05-16 Byk-Chemie Gmbh Dispersant for lithium iron phosphate
CN116003676B (zh) * 2022-12-23 2023-12-05 楚能新能源股份有限公司 分散剂、其制备方法及含有该分散剂的正极浆料
CN116217796B (zh) * 2023-03-15 2023-10-03 上海宇昂水性新材料科技股份有限公司 一种基于n-乙烯基吡咯烷酮的多元共聚物及其制备方法和应用
CN116333527B (zh) * 2023-04-24 2023-12-01 金华贝尔油墨有限公司 一种可再生降解油墨的制备方法
CN116655859A (zh) * 2023-05-31 2023-08-29 安徽嘉智信诺化工股份有限公司 一种具有梳型结构的两亲型聚合物及其制备方法和应用
CN116895759A (zh) * 2023-08-01 2023-10-17 深圳市皓飞新型材料有限公司 一种正极材料分散剂组合物及其制备方法和应用
KR102636773B1 (ko) 2023-09-25 2024-02-15 주식회사 신아티앤씨 이차전지용 도전재 분산액 및 이를 포함하는 이차전지 전극용 슬러리 조성물
KR102636775B1 (ko) 2023-10-19 2024-02-15 주식회사 신아티앤씨 이차전지용 도전재 분산액 및 이를 포함하는 이차전지 전극용 슬러리 조성물
CN117209653B (zh) * 2023-11-09 2024-01-02 江苏一特新材料有限责任公司 一种三链段聚合物分散剂及其制备方法和磷酸锰铁锂正极浆料

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4336927B2 (ja) * 1999-01-28 2009-09-30 日本ゼオン株式会社 リチウムイオン二次電池電極用バインダー組成物およびその利用
CN104471762B (zh) * 2012-06-20 2017-10-10 日本瑞翁株式会社 锂离子二次电池负极用浆料、锂离子二次电池用电极及其制造方法、以及锂离子二次电池
KR102121446B1 (ko) * 2012-07-31 2020-06-10 제온 코포레이션 리튬 이온 2 차 전지 전극용의 슬러리 조성물, 리튬 이온 2 차 전지용 전극 및 리튬 이온 2 차 전지
PL2908364T3 (pl) * 2012-10-10 2018-08-31 Zeon Corporation Sposób wytwarzania elektrody dodatniej dla akumulatora elektrycznego, akumulator elektryczny i sposób wytwarzania zespołu w postaci stosu dla akumulatora elektrycznego
JP6417943B2 (ja) * 2013-02-04 2018-11-07 日本ゼオン株式会社 リチウムイオン二次電池正極用スラリー
CN105122521B (zh) * 2013-05-14 2017-07-28 日本瑞翁株式会社 锂离子二次电池用粘合剂组合物、锂离子二次电池用浆料组合物、锂离子二次电池用电极、锂离子二次电池、以及锂离子二次电池用粘合剂组合物的制造方法
KR102101006B1 (ko) * 2015-12-10 2020-04-14 주식회사 엘지화학 이차전지용 양극 및 이를 포함하는 이차전지
US11721873B2 (en) * 2017-02-13 2023-08-08 Lg Energy Solution, Ltd. Lithium secondary battery separator including adhesive layer
CN111607036B (zh) * 2020-04-20 2023-02-10 上海抚佳精细化工有限公司 一种木质素改性聚羧酸盐分散剂及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022111590A1 (zh) 2022-06-02
US20230327118A1 (en) 2023-10-12
CA3200240A1 (en) 2022-06-02
EP4250394A1 (en) 2023-09-27
KR20230113351A (ko) 2023-07-28
CN114583163A (zh) 2022-06-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2023552151A (ja) リチウムイオン電池用分散剤及びその製造方法、正極スラリー及びリチウムイオン電池
CN114573751B (zh) 一种锂离子电池用分散剂及其制备方法、正极浆料、正极片和锂离子电池
CN108878960B (zh) 固态电解质正极及固态电池
JP2010205722A (ja) 非水電解液二次電池電極用バインダー。
CN107710470B (zh) 锂离子二次电池的负极用粘合剂、负极用浆料组合物及负极以及锂离子二次电池
JP6638747B2 (ja) 二次電池電極用バインダー及びその用途
JP7318489B2 (ja) 分散剤の製造方法、該分散剤を用いた導電材分散体、合材スラリーおよび非水電解質二次電池の製造方法
JPWO2018180812A1 (ja) 架橋重合体又はその塩の製造方法
JP4969734B2 (ja) 二次電池負極用バインダーおよび二次電池電極用組成物
KR20180021698A (ko) 전기 화학 소자 전극용 조성물, 전기 화학 소자용 전극 및 전기 화학 소자, 그리고 전기 화학 소자 전극용 조성물의 제조 방법
JP5651346B2 (ja) 電池電極用組成物
JP6572410B2 (ja) リチウムイオン二次電池電極用バインダー組成物、リチウムイオン二次電池電極、及びリチウムイオン二次電池
JP2011049177A (ja) 二次電池電極用スラリー、電池用電極および二次電池
WO2021220707A1 (ja) 蓄電デバイス用バインダー組成物、蓄電デバイス電極用スラリー、蓄電デバイス電極、及び蓄電デバイス
JP4552235B2 (ja) リチウムイオン二次電池用電極および二次電池
JP5651518B2 (ja) 電池電極用バインダー及び電池電極用組成物
JP2014123550A (ja) 電池電極用水系バインダー及びその製造方法
JPWO2018180232A1 (ja) 非水電解質二次電池電極用バインダー
CN112385060B (zh) 蓄电设备用组合物、蓄电设备电极用浆料、蓄电设备电极和蓄电设备
CN114303263A (zh) 蓄电装置用粘结剂组合物、蓄电装置电极用浆料、蓄电装置电极和蓄电装置
JP5835682B2 (ja) 電池電極用組成物
JPH10270047A (ja) 電池用バインダー組成物、電池電極用スラリー、リチウム二次電池用電極およびリチウム二次電池
JP7137954B2 (ja) 電池電極用組成物の製造方法
WO2023145612A1 (ja) カーボンナノチューブ分散液、非水系二次電池負極用スラリー、非水系二次電池用負極及び非水系二次電池
JPWO2014007142A1 (ja) 電気二重層キャパシタ用バインダー組成物

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230630

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230630