JP7319999B2 - リチウムイオン電池のカソード生産のための分散剤としてのエチルセルロース - Google Patents
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Description
式2の第2の化合物のうちの1つ以上であって、
式3の第3の化合物のうちの1つ以上であって、
米国特許実務を目的として、いかなる参照される特許、特許出願、または公開の内容も、特に定義の開示(本開示に具体的に提供される任意の定義に矛盾しない範囲で)、およびこの技術分野における一般的知識に関して、参照によりこれらの全体が組み込まれる(または、その同等の米国版が参照によりそのように組み込まれる)。
図1は、NMPが溶媒として使用されるリチウムイオン電池の従来の生産プロセスのフロー図を示す。NMPは、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)のようなバインダーポリマーを溶解する溶媒として使用され、次に、活物質、導電剤、分散剤、および他の添加剤のスラリーを形成するために使用される。導電剤には、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラフェン、および/またはフラーレンが含まれるが、これらに限定されない。活物質には、コバルト酸リチウム(LiCoO2)、マンガン酸リチウム(LiMn2O4)、リチウムニッケルマンガンコバルト酸化物(LiNiMnCoO2またはNMC)、リン酸鉄リチウム(LiFePO4)、リチウムニッケルコバルトアルミニウム酸化物(LiNiCoAlO2)、およびチタン酸リチウム(Li4Ti5O12)が含まれる。次に、スラリーを、箔、典型的には、カソードにはアルミニウム、アノードには銅にコーティングし、次に、コーティングした箔を乾燥させる。
本開示の実施形態の実施において、任意のナノサイズ導電剤を使用することができる。典型的には、導電剤は、ナノサイズカーボンブラック、例えば、アセチレンブラック、カーボンナノチューブなどである。TIMCAL(商標)Graphite and Carbonより入手可能であるSUPER P(商標)導電性カーボンブラックは、本開示の実施形態の実施において使用可能である市販の導電剤の例である。SUPER P(商標)導電性カーボンブラックの平均粒子サイズは、約1マイクロメートルである。
本開示の実施形態の実施において使用される分散剤は、エチルセルロースであり、その構造は、
本開示の実施形態の実施において使用される溶媒は、図1に示すようなリチウムイオン電池生産プロセスにおけるNMPの代替溶媒である。この溶媒は、式1、2、または3の化合物のうちの1つ以上からなるか、または本質的にそれからなる。一実施形態では、溶媒は、式1、2、3、または4のうちの任意の化合物の1つのみからなる。一実施形態では、溶媒は、式1、2、または3のうちの任意の2つの化合物の混合物からなる。一実施形態では、溶媒は、式1、2、および3のうちの3つすべての化合物の混合物からなる。溶媒が式1、2、または3のうちの2つ以上の化合物の混合物からなるそれらの実施形態では、混合物中の化合物のうちのいずれか1つの量は、混合物の重量の1~99、または10~90、または20~80、または30~70、または40~60重量パーセント(重量%)範囲であり得る。一実施形態では、溶媒の混合物中の各溶媒は、混合物中の他の溶媒の各々の20、または15、または10、または5、または3、または1重量%以内の量で存在する。
溶媒は、N-メチル-2-ピロリドン(Sinopharma、99%)、N,N-ジエチルアセトアミド(Xinxing Chemical、99.5%)、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド(Tianhua Pharmaceutical、98%)、およびN,N-ジメチルプロピオンアミド(Xingxin、98%)である。
分散剤を溶媒と混合して0.1重量%および0.2重量%の混合物を作製し、均一になるまで混合物を攪拌する。導電剤を1重量%で混合物に別々に添加する。調整した試料をSPEEDMIX(商標)DAC 150-1FVZ-kにおいて3000回転/分(rpm)で2分間分散させる。LEICA DM2500M顕微鏡を使用して、溶液の外観を観察し、顕微鏡写真を撮る。
Claims (14)
- リチウムイオン電池のカソードを作製するプロセスであって、活物質、ナノサイズ導電剤、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)からなる任意のバインダーポリマー、溶媒、エチルセルロースからなる分散剤、及び任意の界面活性剤からなるスラリーを形成するステップを含み、
前記溶媒が、式1の化合物のうちの1つ以上であって、
N,N-ジエチルアセトアミド(DEAC)からなる第2の化合物のうちの1つ以上、あるいは、
3-メトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド(M3DMPA)からなる第3の化合物のうちの1つ以上、
からなり、
前記分散剤と前記溶媒とを混合する第一混合により、当該混合物の合計重量に対して0.1重量%~0.2重量%の前記エチルセルロースを含有する混合物を調製し、
前記第一混合の後、前記混合物に前記ナノサイズ導電剤を添加し、そして
前記スラリーを混合する第二混合により、前記溶媒中に前記ナノサイズ導電剤を分散させることを特徴とする、プロセス。 - 前記溶媒が、式1の化合物からなる、請求項1に記載のプロセス。
- 前記溶媒が、N,N-ジメチルプロピオンアミドである、請求項2に記載のプロセス。
- 前記溶媒が、第2の化合物からなる、請求項1に記載のプロセス。
- 前記溶媒が、N,N-ジエチルアセトアミドである、請求項4に記載のプロセス。
- 前記溶媒が、第3の化合物からなる、請求項1に記載のプロセス。
- 前記溶媒が、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミドである、請求項6に記載のプロセス。
- 前記溶媒が、N,N-ジメチルプロピオンアミド、N,N-ジエチルアセトアミド、および3-メトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミドのうちの2つ以上からなる、請求項1に記載のプロセス。
- 前記溶媒が、N,N-ジメチルプロピオンアミド、N,N-ジエチルアセトアミド、および3-メトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミドのうちの3つすべてからなる、請求項1に記載のプロセス。
- 前記ナノサイズ導電剤が、カーボンナノチューブである、請求項1に記載のプロセス。
- ポリフッ化ビニリデン(PVDF)からなる前記バインダーポリマーが存在する、請求項1に記載のプロセス。
- 前記活物質が、コバルト酸リチウム(LiCoO2)、マンガン酸リチウム(LiMn2O4)、リチウムニッケルマンガンコバルト酸化物(LiNiMnCoO2)、リン酸鉄リチウム(LiFePO4)、リチウムニッケルコバルトアルミニウム酸化物(LiNiCoAlO2)、およびチタン酸リチウム(Li4Ti5O12)のうちの1つ以上である、請求項1に記載のプロセス。
- ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドン及びこれらの混合物からなる群より選ばれた前記界面活性剤が存在する、請求項1に記載のプロセス。
- 前記スラリーを箔に塗布し、そして
前記箔を乾燥させて前記溶媒を除去することをさらに含む、請求項1に記載のプロセス。
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