JP7372692B2

JP7372692B2 - イオン導電体スラリーの調製方法

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Publication number: JP7372692B2
Application number: JP2021557700A
Authority: JP
Inventors: 昭 ▲ヤン▼; 飛羅; 泓李
Original assignee: Tianmulake Excellent Anode Materials Co Ltd
Current assignee: Tianmulake Excellent Anode Materials Co Ltd
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2020-02-10
Publication date: 2023-11-01
Anticipated expiration: 2040-02-10
Also published as: WO2020199755A1; US20220131153A1; EP3951913A1; KR20210131412A; EP3951913A4; JP2022528080A; CN109817871A

Description

本特許出願は、２０１９年３月２９日に中国国家知識産権局に出願された、出願番号２０１９１０２５０７０７．０、「イオン導電体スラリー、その調製方法及び使用」と題する発明の中国特許出願の優先権を要求する。

（技術分野）
本発明はリチウム電池材料の技術分野に関し、特にイオン導電体スラリー、その調製方法及び使用に関する。

現在、リチウムイオン二次電池は、携帯電話、ノートパソコンなどの携帯機器中で広く使用されている。技術の発展に伴い、電気自動車やエネルギー貯蔵分野においてもリチウムイオン電池の利用可能性は極めて高くなっており、将来的に人々の生活に大きな影響を与えるはずである。

リチウム電池の広い使用や急速な発展に伴い、人々のリチウムイオン電池に対する性能要求はますます高くなっており、リチウム電池が高容量を備えることが要求されるだけでなく、繰り返される充放電過程において良好な容量維持率を有することや、サイクル特性のパフォーマンスが良く、長い使用寿命を有することも要求されるようになった。

パルプ化プロセスは、リチウムイオン電池の製造プロセス全体で製品の品質に40％以上の影響を与え、製造プロセス全体で最も重要なリンクです。しかし、現在のプロセスのほとんどは従来のスラリー調製プロセスを使用しており、高速分散プロセスによりスラリーを分散させる。このプロセスで調製されたスラリーは、凝集しやすく、均一性が低く、安定性が低く、調製プロセス時間が長いなどの欠点を有する。このスラリーを使用して調製されたリチウムイオン電池の性能は、一貫性が低く、リチウムイオン電池の構成及び使用に影響を与えるという問題がある。

したがって、既存の技術的欠陥を補うために、新しいタイプのスラリーとその調製方法が、緊急に必要とされている。

本発明は、従来技術に存在する問題を解決し、パルプ化プロセスの品質を改善することによりイオン導電体スラリーの性能を向上させた、イオン導電体スラリー、その調製方法及び使用を提供することを目的としている。

上述の目的を実現するために、第１の態様として、本発明の実施例は、イオン導電体スラリーを提供する。イオン導電体スラリーは、その質量分率に基づいて、０．０５ｗｔ％～９９．９８ｗｔ％のイオン導電体粉体材料、０ｗｔ％～２ｗｔ％の沈殿防止剤、０ｗｔ％～１０ｗｔ％のバインダー、０ｗｔ％～２ｗｔ％の分散剤、０ｗｔ％～２ｗｔ％の助剤及び２０ｗｔ％～９９．９５ｗｔ％の溶媒を含む。

ここで、イオン導電体粉体材料は、ガーネット型固体電解質材料、ＮＡＳＩＣＯＮ型固体電解質材料、ＬＩＳＩＣＯＮ型固体電解質材料、ペロブスカイト型固体電解質材料及びそれらの誘導材料のうちの１つを含む。イオン導電体粉末の粒子サイズは、１ｎｍ～１００μｍの間である。

イオン導電体スラリーは、ダイヤフラムのコーティング材料、正極材料のクラッド材料、負極材料のクラッド材料、正極材料の添加剤、負極材料の添加剤、ポリマー固体電解質の添加剤又は固液混合固体電解質に使用される。

好ましくは、ガーネット型固体電解質は、具体的には
Ｌｉ_{７＋ｍ－ｎ－３ｚ}Ａｌ_ｚＬａ_３－ｍＡ４_ｍＺｒ_２－ｎＢ４_ｎＯ_１２である。ここで、ｍ、ｎ、ｚはいずれも［０～１］の間であり、Ａ４はＬａ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ又はＫのうちの１つ以上であり、Ｂ４はＴａ、Ｎｂ、Ｗ又はハフニウム元素Ｈｆのうちの１つ以上である。

上記のＬＩＳＩＣＯＮ型固体電解質は、具体的にはＬｉ_１４Ａ１（Ｂ１Ｏ_４）_４である。ここで、Ａ１はＺｎ、Ｚｒ、Ｃｒ又はＳｎのうちの１つ以上であり、Ｂ１はＧｅ、Ｓｉ、Ｓ又はＰのうちの１つ以上である。

上記のＮＡＳＩＣＯＮ型固体電解質は、具体的にはＬｉ_１＋ｘＡ２_ｘＢ２_２－ｘ（ＰＯ_４）_３である。ここで、０．０１≦ｘ≦０．５であり、Ａ２はＡｌ、Ｙ、Ｇａ、Ｃｒ、Ｉｎ、Ｆｅ、Ｓｅ又はＬａのうちの１つ以上であり、Ｂ２はＴｉ、Ｇｅ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｖ又はハフニウム元素Ｈｆのうちの１つ以上である。

上記のペロブスカイト型固体電解質は、具体的にはＬｉ_３ｙＡ３_{２／３－ｙ}Ｂ３Ｏ_３である。ここで、０．０１≦ｙ≦２／３であり、Ａ３はＬａ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｆｅ又はＴａのうちの１つ以上であり、Ｂ３はＴｉ、Ｎｂ、Ｓｒ又はＰｒのうちの１つ以上である。

好ましくは、上記の沈殿防止剤は、ポリアミドワックス、ポリオキシエチレン脂肪アミノアルコール、ポリオキシエチレン脂肪アミノアルコール、ポリオキシエチレン脂肪アルコール硫酸塩、ポリグリコールエーテル又はチタネートカップリング剤のうちの１つ以上を含む。

好ましくは、バインダーは、ポリフッ化ビニリデン、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル、スチレン・ブタジエンゴム、ポリビニルアルコール、ポリテトラフルオロエチレン、ポリオレフィン類、フッ素ゴム、アルギン酸ナトリウム、ポリアクリルアミド、ポリメチルメタクリレート－ブチルアクリレート、エチレン酢酸ビニルコポリマー、ポリ酢酸ビニル又はポリウレタン若しくはゼラチンのうちの１つ以上を含む。

好ましくは、分散剤は、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム、ポリアクリル酸、臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸カリウム、オクチルフェノールポリオキシエチレンエーテル、モノグリセリド、グリセリルトリステアレート、オレイン酸アシル（oleic acid acyl）又はコハク酸のうちの１つ以上を含む。

好ましくは、助剤は、ポリジメチルシロキサン、シリコンオイル、ポリエーテル類、アルキルポリオキシエチレンエーテルカルボン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキルフェノールポリオキシエチレンエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン又はポリオキシエチレンアミドのうちの１つ以上を含む。

好ましくは、溶媒は、脱イオン水、アルコール、Ｎ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）又はアセトンのうちの１つまたは複数の混合を含む。

第２の態様として、本発明の実施例は、上述の第１の態様に記載のイオン導電体スラリーの調製方法を提供し、その調製方法は以下の工程を含む。

所要のイオン導電体スラリーの総質量分率に基づいて、０ｗｔ％～１０ｗｔ％のバインダー及び２０ｗｔ％～９９．９５ｗｔ％の溶媒を所要の割合に従って予備攪拌槽中に加え、バインダーを完全に溶解させて、均一な第１スラリーを得る。

所要の割合に従って０．０５ｗｔ％～９９．９８ｗｔ％のイオン導電体粉体材料を第１スラリー中に加え、０ｗｔ％～２ｗｔ％の沈殿防止剤を加えた後、遠心分離速度が５００ｒｐｍ～５０００ｒｐｍの条件下で遠心分離処理を３０分～１時間行う。ここで、イオン導電体粉体材料は、ガーネット型固体電解質材料、ＮＡＳＩＣＯＮ型固体電解質材料、ＬＩＳＩＣＯＮ固体電解質材料、ペロブスカイト型固体電解質材料及びその誘導材料のうちの１つを含む。上記のイオン導電体粉体の粒径は、１ｎｍ～１００μｍの間である。

遠心分離処理後、サンドミルに加えて３０分間～１時間摩砕する。

サンドミルから取り出した後、０ｗｔ％～２ｗｔ％の分散剤及び０ｗｔ％～２ｗｔ％の助剤を加えて攪拌・分散を行い、第２スラリーを得る。ここで、攪拌速度は１０ｒｐｍ～５０ｒｐｍ、分散速度は１０００ｒｐｍ～５０００ｒｐｍとする。

第２スラリーに対して超音波処理を行い、時間は３０分間～１時間、超音波周波数は１～１０ｋＨｚとし、所要のイオン導電体スラリーを得る。

好ましくは、上記のガーネット型固体電解質は、具体的には
Ｌｉ_{７＋ｍ－ｎ－３ｚ}Ａｌ_ｚＬａ_３－ｍＡ４_ｍＺｒ_２－ｎＢ４_ｎＯ_１２である。ここで、ｍ、ｎ、ｚはいずれも［０～１］の間であり、Ａ４はＬａ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ又はＫのうちの１つ以上であり、Ｂ４はＴａ、Ｎｂ、Ｗ又はハフニウム元素Ｈｆのうちの１つ以上である。

上記の沈殿防止剤は、ポリアミドワックス、ポリオキシエチレン脂肪アミノアルコール、ポリオキシエチレン脂肪アミノアルコール、ポリオキシエチレン脂肪アルコール硫酸塩、ポリグリコールエーテル又はチタネートカップリング剤のうちの１つ以上を含む。

バインダーは、ポリフッ化ビニリデン、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル、スチレン・ブタジエンゴム、ポリビニルアルコール、ポリテトラフルオロエチレン、ポリオレフィン類、フッ素ゴム、アルギン酸ナトリウム、ポリアクリルアミド、ポリメチルメタクリレート－ブチルアクリレート、エチレン酢酸ビニルコポリマー、ポリ酢酸ビニル又はポリウレタン若しくはゼラチンのうちの１つ以上を含む。

上記の分散剤は、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム、ポリアクリル酸、臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸カリウム、オクチルフェノールポリオキシエチレンエーテル、モノグリセリド、グリセリルトリステアレート、オレイン酸アシル又はコハク酸のうちの１つ以上を含む。

上記の助剤は、ポリジメチルシロキサン、シリコンオイル、ポリエーテル類、アルキルポリオキシエチレンエーテルカルボン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキルフェノールポリオキシエチレンエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン又はポリオキシエチレンアミドのうちの１つ以上を含む。

上記の溶媒は、脱イオン水、アルコール、Ｎ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）又はアセトンのうちの１つ以上の混合物を含む。

第３の態様として、本発明の実施例は、上述の第１の態様に記載のイオン導電体スラリーを含む適用を提供する。イオン導電体スラリーは、エネルギー貯蔵機器及びエネルギー貯蔵機器を含む製品において使用される。

エネルギー貯蔵機器は、液体リチウムイオン電池、金属リチウム電池、固体液体混合電池、半固体電池又は全固体電池のうちの１つ以上を含む。

本発明が提供するイオン導電体スラリーは、パルプ化プロセスの品質を高めることによりイオン導電体スラリーの性能を向上させるものであり、より良好なサイクル特性を有する。

以下、図面と実施例に基づき、本発明の実施例の技術的解決策についてより詳細に説明する。

本発明の実施例が提供するイオン導電体スラリーの調製方法のフローチャートである。本発明の実施例が提供する、半電池のサイクル性能試験の比較図１である。本発明の実施例が提供する、半電池のサイクル性能試験の比較図２である。本発明の実施例が提供する、電気化学特性図である。

以下、実施例に基づき、本発明についてより詳細に説明するが、本発明の保護範囲を限定する意図は決してない。

本発明の実施例が提供するイオン導電体スラリーは、その質量分率に基づいて、０．０５ｗｔ％～９９．９８ｗｔ％のイオン導電体粉体材料及び２０ｗｔ％～９９．９５ｗｔ％の溶媒を含む。このほかに、２ｗｔ％以下の沈殿防止剤、１０ｗｔ％以下のバインダー、２ｗｔ％以下の分散剤及び２ｗｔ％以下の助剤を含むことができる。沈殿防止剤、バインダー、分散剤及び助剤のうちの１つ以上の成分は０でもよい。

ここで、イオン導電体粉体材料は、ガーネット型固体電解質材料、ＮＡＳＩＣＯＮ型固体電解質材料、ＬＩＳＩＣＯＮ型固体電解質材料、ペロブスカイト型固体電解質材料及びそれらの誘導材料のうちの１つを含む。イオン導電体粉体の粒径は、１ｎｍ～１００μｍの間である。

上記のガーネット型固体電解質は、具体的には、
Ｌｉ_{７＋ｍ－ｎ－３ｚ}Ａｌ_ｚＬａ_３－ｍＡ４_ｍＺｒ_２－ｎＢ４_ｎＯ_１２である。ここで、ｍ、ｎ、ｚはいずれも［０～１］の間であり、Ａ４はＬａ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ又はＫのうちの１つ以上であり、Ｂ４はＴａ、Ｎｂ、Ｗ又はハフニウム元素Ｈｆのうちの１つ以上である。

沈殿防止剤は、ポリアミドワックス、ポリオキシエチレン脂肪アミノアルコール、ポリオキシエチレン脂肪アミノアルコール、ポリオキシエチレン脂肪アルコール硫酸塩、ポリグリコールエーテル又はチタネートカップリング剤のうちの１つ以上を含む。

分散剤は、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム、ポリアクリル酸、臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸カリウム、オクチルフェノールポリオキシエチレンエーテル、モノグリセリド、グリセリルトリステアレート、オレイン酸アシル又はコハク酸のうちの１つ以上を含む。

助剤は、ポリジメチルシロキサン、シリコンオイル、ポリエーテル類、アルキルポリオキシエチレンエーテルカルボン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキルフェノールポリオキシエチレンエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン又はポリオキシエチレンアミドのうちの１つ以上を含む。

溶媒は、脱イオン水、アルコール、Ｎ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）又はアセトンのうちの１つまたは複数の混合を含む。

本発明の上記のイオン導電体スラリーの調製方法は、図１に示す方法の工程フローの通りであり、それは以下を含む。

工程１１０で、所要のイオン導電体スラリーの総質量分率に基づいて、０ｗｔ％～１０ｗｔ％のバインダー及び２０ｗｔ％～９９．９５ｗｔ％の溶媒を所要の割合に従って予備攪拌槽中に加え、バインダーを完全に溶解させて、均一な第１スラリーを得る。

工程１２０で、所要の割合に従って０．０５ｗｔ％～９９．９８ｗｔ％のイオン導電体粉体材料を第１スラリーに加え、０ｗｔ％～２ｗｔ％の沈殿防止剤を加えた後、遠心分離速度が５００ｒｐｍ～５０００ｒｐｍの条件下で遠心分離処理を３０分間～１時間行う。

工程１３０で、遠心分離処理後、サンドミルに加えて３０分間～１時間摩砕する。

工程１４０で、サンドミルから取り出した後、０ｗｔ％～２ｗｔ％の分散剤及び０ｗｔ％～２ｗｔ％の助剤を加えて攪拌・分散を行い、第２スラリーを得る。

ここで、攪拌速度は１０ｒｐｍ～５０ｒｐｍ、分散速度は１０００ｒｐｍ～５０００ｒｐｍとする。

工程１５０で、第２スラリーに対して超音波処理を行い、時間は３０分間～１時間、超音波周波数は１～１０ｋＨｚとし、所要のイオン導電体スラリーを得る。

上述の方法の工程中で言及した各材料については既に説明済みのため、ここでは説明を省略する。

本発明の調製により得たイオン導電体スラリーは、ダイヤフラムのコーティング材料、正極材料のクラッド材料、負極材料のクラッド材料、正極材料の添加剤、負極材料の添加剤、高分子固体電解質の添加剤又は固体液体混合の固体電解質などに用いることができ、具体的には、エネルギー貯蔵機器及びエネルギー貯蔵機器を含む製品において使用することができる。エネルギー貯蔵機器は、液体リチウムイオン電池、金属リチウム電池、固液混合電池、半固体電池又は全固体電池などを含み得る。

本発明が提供するイオン導電体スラリーは、パルプ化プロセスの品質を高めることによりイオン導電体スラリーの性能を向上させるものであり、従来の商用イオン導電体スラリーと比べて、より良好なサイクル特性を有する。

以下、具体的な実施例を基に、本発明の技術的解決策についてより詳細に説明する。

［実施例１］
本実施例では、イオン導電体スラリーの調製方法及び性能試験の結果を提供する。

１ｋｇのイオン導電体粉体Ｌｉ_１．５Ａｌ_０．５Ｔｉ_１．５（ＰＯ_４）_３を１００Ｌの脱イオン水中に加え、遠心分離速度が１０００ｒｐｍの条件下で３０分間遠心分離処理を行い、次に上層スラリーを取ってサンドミルに加えて１時間摩砕し、さらに１時間超音波処理を行い、超音波周波数は３０００Ｈｚとし、イオン導電体スラリーを得た。

上述の調製で得られたイオン導電体スラリーを商品化されているコバルト酸リチウムと混合、乾燥、焼結を行い、本実施例１の被覆改質されたコバルト酸リチウム材料を得た。

被覆改質されたコバルト酸リチウム材料とイオン導電体スラリーによる被覆改質を経ていない商品化されたコバルト酸リチウムをそれぞれバインダーであるポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、導電性添加物である導電性カーボンブラック（ＳＰ）と混合し、それぞれで極片を製造した。

２種類の極片は、それぞれ金属リチウムを対電極に採用して、半電池を製造し、試験・比較を行った。図２に示す通り、２．７～４．６ｖの調製範囲内において、被覆改質されたコバルト酸リチウム材料の電気化学特性と商品化されているコバルト酸リチウムの電気化学特性を１Ｃ倍率で試験し、比較した。２０サイクル後を見ると、従来の商品化されているコバルト酸リチウムは放電容量が急速に低下しているのに対し、本発明が提供する被覆改質されたコバルト酸リチウム材料は１８０ｍＡｈ／ｇ以上を依然として維持できており、サイクル特性が従来の商品化されているコバルト酸リチウム材料よりも大いに優れていることが分かる。

［実施例２］
本実施例では、イオン導電体スラリーの調製方法及び性能試験の結果を提供する。

１ｋｇのイオン導電体粉体ＬｉＡｌ_１／３ＴｉＯ_３を３０ＬのＮ－メチルピロリドン溶媒に加え、遠心分離速度が１０００ｒｐｍの条件下で３０分間遠心分離処理を行い、次に上層スラリーを取ってサンドミルに加えて３０分間摩砕し、さらに３０分間超音波処理を行い、超音波周波数は３０００Ｈｚとし、イオン導電体スラリーを得た。

上述の調製で得られたイオン導電体スラリーを商品化されているコバルト酸リチウムと混合、乾燥、焼結を行い、本実施例２の被覆改質されたコバルト酸リチウム材料を得た。

上述の方法に従って、被覆改質されたコバルト酸リチウム材料をバインダーであるポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、導電性添加物である導電性カーボンブラック（ＳＰ）と混合し、それぞれで極片を製造した。

同様に、金属リチウムを対電極に採用して、半電池を製造し、試験・比較を行った。図２に示す通り、２．７～４．６ｖの調製範囲内において、被覆改質されたコバルト酸リチウム材料の電気化学特性を１Ｃ倍率で試験した。２０サイクル後を見ると、従来の商品化されているコバルト酸リチウムは放電容量が急速に低下しているのに対し、本発明が提供する被覆改質されたコバルト酸リチウム材料は１８０ｍＡｈ／ｇ以上を依然として維持できており、サイクル特性が従来の商品化されているコバルト酸リチウム材料よりも大いに優れていることが分かる。

以上の比較から、本発明の実施例１と実施例２が提供するイオン導電体スラリーによって被覆改質された材料は、より優れたサイクル特性を有していることが分かる。

また、試験温度が４５℃、４．２Ｖ、１Ｃ倍率において、本実施例の被覆改質されたコバルト酸リチウム材料とイオン導電体スラリーによる被覆改質を経ていない商品化されているコバルト酸リチウム材料とで製造された極片について、上述の方法で半電池を組み立てて比較試験を行った。結果は、図３に示す通りである。本発明が提供するイオン導電体スラリーによって被覆改質された材料は、より優れたサイクル特性を有していた。

［実施例３］
本実施例では、イオン導電体スラリーの調製方法を提供する。

１ｋｇのイオン導電体粉体Ｌｉ_７Ｌａ_３Ｚｒ_２Ｏ_１２を５０Ｌのアルコール溶媒に加え、遠心分離速度が１０００ｒｐｍの条件下で３０分間遠心分離処理を行い、次に上層スラリーを取ってサンドミルに加えて１時間摩砕し、さらに１時間超音波処理を行って摩砕し、超音波周波数は３０００Ｈｚとし、イオン導電体スラリーを得た。

［実施例４］
本実施例では、イオン導電体スラリーの調製方法及び特性試験の結果を提供する。

バインダーであるポリフッ化ビニリデン２００ｇを５．２ｋｇのＮ－メチルピロリドン溶媒に加え、十分に溶解するまで攪拌した後、１ｋｇのイオン導電体粉体Ｌｉ_１４Ｚｒ（ＰＯ_４）_４をゆっくりと加え、遠心分離速度が１０００ｒｐｍの条件下で３０分間遠心分離処理を行い、次に上層スラリーを取ってサンドミルに加えて３０分間摩砕し、さらに３０分間超音波処理を行って摩砕し、超音波周波数は３０００Ｈｚとし、イオン導電体スラリーを得た。

上述のイオン導電体スラリーを用いてダイヤフラムにコーティングし、リチウムオンリチウムのボタン型電池を組み立てた後、電流密度３ｍＡ／ｃｍ^２の条件下でサイクルテストを行った。性能を比較するため、未コーティングの商品化されているダイヤフラムを用い、同じ条件で組み立て・試験を行い、比較を行った。結果は、図４に示す通りである。本実施例の材料は、直流内部抵抗がより小さいことが分かる。

［実施例５］
本実施例では、イオン導電体スラリーの調製方法を提供する。

バインダーであるポリアクリロニトリル３００ｇを５ｋｇのジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）に加え、完全に溶解するまで攪拌した後、１ｋｇのイオン導電体粉体Ｌｉ_２ＴｉＯ_３をゆっくりと加え、１０００ｒｐｍの遠心速度で３０分間遠心分離処理を行い、混合後のスラリーをサンドミルに加えて１時間摩砕し、完了後に分散剤であるポリビニルピロリドン５０ｇと助剤であるポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル１５ｇを加えて、ビーターに入れ、攪拌速度２０ｒｐｍ、分散速度３０００ｒｐｍで１時間攪拌し、さらに３０分間超音波処理を行って摩砕し、超音波周波数は３０００Ｈｚとし、イオン導電体スラリーを得た。

上述の比較試験図から、本発明が提供するイオン導電体スラリーは、パルプ化プロセスの品質を高めることによりイオン導電体スラリーの品質、性能を向上させるものであり、それを液体リチウムイオン電池、金属リチウム電池、固液混合電池、半固体電池又は全固体電池などのエネルギー貯蔵機器及びエネルギー貯蔵機器を含む製品において使用すると、より良好なサイクル特性を有することが分かる。

上述した具体的な実施形態は、本発明の目的、技術的解決策及び有益な効果についてより詳細に説明するものであり、本発明の具体的な実施形態に過ぎず、本発明の保護範囲を限定するためのものではないことを理解されたい。本発明の精神及び原則内において行われる何らかの修正、同等の交換、改善などはすべて本発明の保護範囲に含まれるものとする。

（付記）
（付記１）
イオン導電体スラリーであって、
質量分率に基づいて、０．０５ｗｔ％～９９．９８ｗｔ％のイオン導電体粉体材料、０ｗｔ％～２ｗｔ％の沈殿防止剤、０ｗｔ％～１０ｗｔ％のバインダー、０ｗｔ％～２ｗｔ％の分散剤、０ｗｔ％～２ｗｔ％の助剤及び２０ｗｔ％～９９．９５ｗｔ％の溶媒を含み、
ここで、前記イオン導電体粉体材料は、ガーネット型固体電解質材料、ＮＡＳＩＣＯＮ型固体電解質材料、ＬＩＳＩＣＯＮ型固体電解質材料、ペロブスカイト型固体電解質材料及びその誘導材料のうちの１つを含み、前記イオン導電体粉体の粒径は、１ｎｍ～１００μｍの間であり、
前記イオン導電体スラリーは、ダイヤフラムのコーティング材料、正極材料のクラッド材料、負極材料のクラッド材料、正極材料の添加剤、負極材料の添加剤、高分子固体電解質の添加剤又は固体液体混合の固体電解質に用いられることを特徴とする、イオン導電体スラリー。

（付記２）
前記ガーネット型固体電解質は、具体的にはＬｉ_{７＋ｍ－ｎ－３ｚ}Ａｌ_ｚＬａ_３－ｍＡ４_ｍＺｒ_２－ｎＢ４_ｎＯ_１２であり、ここで、ｍ、ｎ、ｚはいずれも［０～１］の間であり、Ａ４はＬａ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ又はKのうちの１つ以上であり、Ｂ４はＴａ、Ｎｂ、Ｗ又はハフニウム元素Ｈｆのうちの１つ以上であり、
前記ＬＩＳＩＣＯＮ型固体電解質は、具体的にはＬｉ_１４Ａ１（Ｂ１Ｏ_４）_４であり、ここで、Ａ１はＺｎ、Ｚｒ、Ｃｒ又はＳｎのうちの１つ以上であり、Ｂ１はＧｅ、Ｓｉ、Ｓ又はＰのうちの１つ以上であり、
前記ＮＡＳＩＣＯＮ型固体電解質は、具体的にはＬｉ_１＋ｘＡ２_ｘＢ２_２－ｘ（ＰＯ_４）_３であり、ここで、０．０１≦ｘ≦０．５であり、Ａ２はＡｌ、Ｙ、Ｇａ、Ｃｒ、Ｉｎ、Ｆｅ、Ｓｅ又はＬａのうちの１つ以上であり、Ｂ２はＴｉ、Ｇｅ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｖ又はハフニウム元素Ｈｆのうちの１つ以上であり、
前記ペロブスカイト型固体電解質は、具体的にはＬｉ_３ｙＡ３_{２／３－ｙ}Ｂ３Ｏ_３であり、ここで、０．０１≦ｙ≦２／３であり、Ａ３はＬａ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｆｅ又はＴａのうちの１つ以上であり、Ｂ３はＴｉ、Ｎｂ、Ｓｒ又はＰｒのうちの１つ以上であることを特徴とする、付記１に記載のイオン導電体スラリー。

（付記３）
前記沈殿防止剤は、ポリアミドワックス、ポリオキシエチレン脂肪アミノアルコール、ポリオキシエチレン脂肪アミノアルコール、ポリオキシエチレン脂肪アルコール硫酸塩、ポリグリコールエーテル又はチタネートカップリング剤のうちの１つ以上を含むことを特徴とする、付記１に記載のイオン導電体スラリー。

（付記４）
前記バインダーは、ポリフッ化ビニリデン、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル、スチレン・ブタジエンゴム、ポリビニルアルコール、ポリテトラフルオロエチレン、ポリオレフィン類、フッ素ゴム、アルギン酸ナトリウム、ポリアクリルアミド、ポリメチルメタクリレート－ブチルアクリレート、エチレン酢酸ビニルコポリマー、ポリ酢酸ビニル又はポリウレタン若しくはゼラチンのうちの１つ以上を含むことを特徴とする、付記１に記載のイオン導電体スラリー。

（付記５）
前記分散剤は、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム、ポリアクリル酸、臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸カリウム、オクチルフェノールポリオキシエチレンエーテル、モノグリセリド、グリセリルトリステアレート、オレイン酸アシル又はコハク酸のうちの１つ以上を含むことを特徴とする、付記１に記載のイオン導電体スラリー。

（付記６）
前記助剤は、ポリジメチルシロキサン、シリコンオイル、ポリエーテル類、アルキルポリオキシエチレンエーテルカルボン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキルフェノールポリオキシエチレンエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン又はポリオキシエチレンアミドのうちの１つ以上を含むことを特徴とする、付記１に記載のイオン導電体スラリー。

（付記７）
前記溶媒は、脱イオン水、アルコール、Ｎ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）又はアセトンのうちの１つまたは複数の混合を含むことを特徴とする、付記１に記載のイオン導電体スラリー。

（付記８）
所要のイオン導電体スラリーの総質量分率に基づいて、０ｗｔ％～１０ｗｔ％のバインダー及び２０ｗｔ％～９９．９５ｗｔ％の溶媒を所要の割合に従って予備攪拌槽に加え、バインダーを完全に溶解させて、均一な第１スラリーを得ることと、
所要の割合に従って０．０５ｗｔ％～９９．９８ｗｔ％のイオン導電体粉体材料を第１スラリーに加え、０ｗｔ％～２ｗｔ％の沈殿防止剤を加えた後、遠心分離速度が５００ｒｐｍ～５０００ｒｐｍの条件下で遠心分離処理を３０分間～１時間行い、ここで、前記イオン導電体粉体材料は、ガーネット型固体電解質材料、ＮＡＳＩＣＯＮ型固体電解質材料、ＬＩＳＩＣＯＮ型固体電解質材料、ペロブスカイト型固体電解質材料及びその誘導材料のうちの１つを含み、前記イオン導電体粉体の粒径は、１ｎｍ～１００μｍの間であることと、
遠心分離処理後、サンドミルに加えて摩砕し、時間は３０分間～１時間とすることと、
サンドミルから取り出した後、０ｗｔ％～２ｗｔ％の分散剤及び０ｗｔ％～２ｗｔ％の助剤を加えて攪拌・分散を行い、第２スラリーを得るが、ここで、攪拌速度は１０ｒｐｍ～５０ｒｐｍ、分散速度は１０００ｒｐｍ～５０００ｒｐｍとすることと、
第２スラリーに対して超音波処理を行い、時間は３０分間～１時間、超音波周波数は１～１０ｋＨｚとし、所要のイオン導電体スラリーを得ることと、を含むことを特徴とする、付記１～７のいずれか１つに記載のイオン導電体スラリーの調製方法。

（付記９）
前記ガーネット型固体電解質は、具体的にはＬｉ_{７＋ｍ－ｎ－３ｚ}Ａｌ_ｚＬａ_３－ｍＡ４_ｍＺｒ_２－ｎＢ４_ｎＯ_１２であり、ここで、ｍ、ｎ、ｚはいずれも［０～１］の間であり、Ａ４はＬａ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ又はＫのうちの１つ以上であり、Ｂ４はＴａ、Ｎｂ、Ｗ又はハフニウム元素Ｈｆのうちの１つ以上であり、
前記ＬＩＳＩＣＯＮ型固体電解質は、具体的にはＬｉ_１４Ａ１（Ｂ１Ｏ_４）_４であり、ここで、Ａ１はＺｎ、Ｚｒ、Ｃｒ又はＳｎのうちの１つ以上であり、Ｂ１はＧｅ、Ｓｉ、Ｓ又はＰのうちの１つ以上であり、
前記ＮＡＳＩＣＯＮ型固体電解質は、具体的にはＬｉ_１＋ｘＡ２_ｘＢ２_２－ｘ（ＰＯ_４）_３であり、ここで、０．０１≦ｘ≦０．５であり、Ａ２はＡｌ、Ｙ、Ｇａ、Ｃｒ、Ｉｎ、Ｆｅ、Ｓｅ又はＬａのうちの１つ以上であり、Ｂ２はＴｉ、Ｇｅ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｖ又はハフニウム元素Ｈｆのうちの１つ以上であり、
前記ペロブスカイト型固体電解質は、具体的にはＬｉ_３ｙＡ３_{２／３－ｙ}Ｂ３Ｏ_３であり、ここで、０．０１≦ｙ≦２／３であり、Ａ３はＬａ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｆｅ又はＴａのうちの１つ以上であり、Ｂ３はＴｉ、Ｎｂ、Ｓｒ又はＰｒのうちの１つ以上であり、
前記沈殿防止剤は、ポリアミドワックス、ポリオキシエチレン脂肪アミノアルコール、ポリオキシエチレン脂肪アミノアルコール、ポリオキシエチレン脂肪アルコール硫酸塩、ポリグリコールエーテル又はチタネートカップリング剤のうちの１つ以上を含み、
前記バインダーは、ポリフッ化ビニリデン、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル、スチレン・ブタジエンゴム、ポリビニルアルコール、ポリテトラフルオロエチレン、ポリオレフィン類、フッ素ゴム、アルギン酸ナトリウム、ポリアクリルアミド、ポリメチルメタクリレート－ブチルアクリレート、エチレン酢酸ビニルコポリマー、ポリ酢酸ビニル又はポリウレタン若しくはゼラチンのうちの１つ以上を含み、
前記分散剤は、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム、ポリアクリル酸、臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸カリウム、オクチルフェノールポリオキシエチレンエーテル、モノグリセリド、グリセリルトリステアレート、オレイン酸アシル又はコハク酸のうちの１つ以上を含み、
前記助剤は、ポリジメチルシロキサン、シリコンオイル、ポリエーテル類、アルキルポリオキシエチレンエーテルカルボン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキルフェノールポリオキシエチレンエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン又はポリオキシエチレンアミドのうちの１つ以上を含み、
前記溶媒は、脱イオン水、アルコール、Ｎ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）又はアセトンのうちの１つまたは複数の混合を含むことを特徴とする、付記８に記載のイオン導電体スラリーの調製方法。

（付記１０）
エネルギー貯蔵機器及び前記エネルギー貯蔵機器を含む製品における付記１～７のいずれか１つに記載のイオン導電体スラリーの使用であって、
前記エネルギー貯蔵機器は、液体リチウムイオン電池、金属リチウム電池、固液混合電池、半固体電池又は全固体電池のうちの１つ以上を含むことを特徴とするイオン導電体スラリーの使用。

Claims

イオン導電体スラリーの調製方法であって、
所要のイオン導電体スラリーの総質量分率に基づいて、０ｗｔ％～１０ｗｔ％のバインダー及び２０ｗｔ％～９９．９５ｗｔ％の溶媒を所要の割合に従って予備攪拌槽に加え、バインダーを完全に溶解させて、均一な第１スラリーを得ることと、
所要の割合に従って０．０５ｗｔ％～８０ｗｔ％のイオン導電体粉体材料を第１スラリーに加え、２ｗｔ％以下の沈殿防止剤を加えた後、遠心分離速度が５００ｒｐｍ～５０００ｒｐｍの条件下で遠心分離処理を３０分間～１時間行い、ここで、前記イオン導電体粉体材料は、ガーネット型固体電解質材料、ＮＡＳＩＣＯＮ型固体電解質材料、ＬＩＳＩＣＯＮ型固体電解質材料、ペロブスカイト型固体電解質材料及びその誘導材料のうちの１つを含み、前記イオン導電体粉体の粒径は、１ｎｍ～１００μｍの間であることと、
遠心分離処理後、上層スラリーを取ってサンドミルに加えて摩砕し、時間は３０分間～１時間とすることと、
サンドミルから取り出した後、０ｗｔ％～２ｗｔ％の分散剤及び０ｗｔ％～２ｗｔ％の助剤を加えて攪拌・分散を行い、第２スラリーを得るが、ここで、攪拌速度は１０ｒｐｍ～５０ｒｐｍ、分散速度は１０００ｒｐｍ～５０００ｒｐｍとすることと、
第２スラリーに対して超音波処理を行い、時間は３０分間～１時間、超音波周波数は１～１０ｋＨｚとし、所要のイオン導電体スラリーを得ることと、を含み、
前記溶媒は、アルコール、Ｎ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）又はアセトンのうちの１つまたは複数の混合を含み、
前記イオン導電体スラリーは、正極材料のクラッド材料、負極材料のクラッド材料、正極材料の添加剤又は負極材料の添加剤に用いられることを特徴とする、イオン導電体スラリーの調製方法。
前記ガーネット型固体電解質は、具体的にはＬｉ_{７＋ｍ－ｎ－３ｚ}Ａｌ_ｚＬａ_３－ｍＡ４_ｍＺｒ_２－ｎＢ４_ｎＯ_１２であり、ここで、ｍ、ｎ、ｚはいずれも［０～１］の間であり、Ａ４はＬａ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ又はＫのうちの１つ以上であり、Ｂ４はＴａ、Ｎｂ、Ｗ又はハフニウム元素Ｈｆのうちの１つ以上であり、
前記ＬＩＳＩＣＯＮ型固体電解質は、具体的にはＬｉ_１４Ａ１（Ｂ１Ｏ_４）_４であり、ここで、Ａ１はＺｎ、Ｚｒ、Ｃｒ又はＳｎのうちの１つ以上であり、Ｂ１はＧｅ、Ｓｉ、Ｓ又はＰのうちの１つ以上であり、
前記ＮＡＳＩＣＯＮ型固体電解質は、具体的にはＬｉ_１＋ｘＡ２_ｘＢ２_２－ｘ（ＰＯ_４）_３であり、ここで、０．０１≦ｘ≦０．５であり、Ａ２はＡｌ、Ｙ、Ｇａ、Ｃｒ、Ｉｎ、Ｆｅ、Ｓｅ又はＬａのうちの１つ以上であり、Ｂ２はＴｉ、Ｇｅ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｖ又はハフニウム元素Ｈｆのうちの１つ以上であり、
前記ペロブスカイト型固体電解質は、具体的にはＬｉ_３ｙＡ３_{２／３－ｙ}Ｂ３Ｏ_３であり、ここで、０．０１≦ｙ≦２／３であり、Ａ３はＬａ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｆｅ又はＴａのうちの１つ以上であり、Ｂ３はＴｉ、Ｎｂ、Ｓｒ又はＰｒのうちの１つ以上であり、
前記沈殿防止剤は、ポリアミドワックス、ポリオキシエチレン脂肪アミノアルコール、ポリオキシエチレン脂肪アミノアルコール、ポリオキシエチレン脂肪アルコール硫酸塩、ポリグリコールエーテル又はチタネートカップリング剤のうちの１つ以上を含み、
前記バインダーは、ポリフッ化ビニリデン、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル、スチレン・ブタジエンゴム、ポリビニルアルコール、ポリテトラフルオロエチレン、ポリオレフィン類、フッ素ゴム、アルギン酸ナトリウム、ポリアクリルアミド、ポリメチルメタクリレート－ブチルアクリレート、エチレン酢酸ビニルコポリマー、ポリ酢酸ビニル又はポリウレタン若しくはゼラチンのうちの１つ以上を含み、
前記分散剤は、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム、ポリアクリル酸、臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸カリウム、オクチルフェノールポリオキシエチレンエーテル、モノグリセリド、グリセリルトリステアレート、オレイン酸アシル又はコハク酸のうちの１つ以上を含み、
前記助剤は、ポリジメチルシロキサン、シリコンオイル、ポリエーテル類、アルキルポリオキシエチレンエーテルカルボン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキルフェノールポリオキシエチレンエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン又はポリオキシエチレンアミドのうちの１つ以上を含むことを特徴とする、請求項１に記載のイオン導電体スラリーの調製方法。