WO2023188706A1 - 正極組成物及びその製造方法、正極及びその製造方法、並びに電池 - Google Patents

正極組成物及びその製造方法、正極及びその製造方法、並びに電池 Download PDF

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WO2023188706A1
WO2023188706A1 PCT/JP2023/001215 JP2023001215W WO2023188706A1 WO 2023188706 A1 WO2023188706 A1 WO 2023188706A1 JP 2023001215 W JP2023001215 W JP 2023001215W WO 2023188706 A1 WO2023188706 A1 WO 2023188706A1
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positive electrode
carbon black
conductive material
dispersant
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PCT/JP2023/001215
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達也 永井
瑞樹 松井
哲哉 伊藤
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デンカ株式会社
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    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a positive electrode composition and its manufacturing method, a positive electrode and its manufacturing method, and a battery.
  • One of the key devices commonly required by these technologies is a battery, and such batteries are required to have high energy density in order to miniaturize the system.
  • high output characteristics are required to enable stable power supply regardless of the operating environment temperature.
  • good cycle characteristics that can withstand long-term use are also required. Therefore, the replacement of conventional lead-acid batteries, nickel-cadmium batteries, and nickel-hydrogen batteries with lithium ion secondary batteries, which have higher energy density, output characteristics, and cycle characteristics, is progressing rapidly.
  • the positive electrode of a lithium ion secondary battery is manufactured by applying a positive electrode paste containing a positive electrode active material, a conductive material, and a binding material (also referred to as a binder) to a current collector.
  • positive electrode active materials lithium-containing composite oxides such as lithium cobalt oxide and lithium manganate have been used.
  • a conductive material such as carbon black has been added to the positive electrode paste for the purpose of imparting conductivity (for example, Patent Document 1).
  • An object of the present invention is to provide a positive electrode composition capable of obtaining a lithium ion secondary battery with low internal resistance and excellent discharge rate characteristics and cycle characteristics, and a method for manufacturing the positive electrode composition. do.
  • Another object of the present invention is to provide a positive electrode capable of obtaining a lithium ion secondary battery with low internal resistance and excellent discharge rate characteristics and cycle characteristics, and a method for manufacturing the positive electrode.
  • a further object of the present invention is to provide a battery including the above-mentioned positive electrode.
  • the present invention relates to, for example, the following ⁇ 1> to ⁇ 15>.
  • a positive electrode composition containing a conductive material, an active material, a binder, a dispersant for the conductive material, and a liquid medium, the conductive material comprising carbon black, carbon nanotubes, , wherein the dispersant for a conductive material contains two or more dispersants having different SP values, and the carbon black has a BET specific surface area of 100 to 500 m 2 /g.
  • the dispersant for conductive materials is selected from the group consisting of polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl butyral, carboxymethylcellulose and its salts, polyvinyl acetal, polyvinyl acetate, polyvinylamine, and polyvinyl formal, ⁇ 1> or The positive electrode composition according to ⁇ 2>.
  • ⁇ 5> The positive electrode composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>, wherein the carbon nanotubes have an average diameter of 5 to 15 nm.
  • a first step of obtaining a first mixed solution a third step of mixing the first mixed solution with a third agent containing carbon nanotubes, a second dispersant for a conductive material, and a third liquid medium; a second step of obtaining a second mixed solution, and a third step of mixing the second mixed solution and an active material to obtain a positive electrode composition, the first dispersing agent for a conductive material; has an SP value different from the SP value of the second dispersant for a conductive material.
  • the first dispersant for conductive materials and the second dispersant for conductive materials are polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl butyral, carboxymethylcellulose and its salts, polyvinyl acetal, polyvinyl acetate, polyvinylamine, respectively. and polyvinyl formal, the manufacturing method according to any one of ⁇ 6> to ⁇ 9>.
  • the positive electrode composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 5> is applied onto a current collector, and the conductive material, the active material, the binder, and the conductive material are coated on the current collector.
  • a method for producing a positive electrode comprising the step of forming a composite material layer containing a dispersant for use.
  • a positive electrode including a composite material layer containing a conductive material, an active material, a binder, and a dispersant for conductive material, wherein the conductive material contains carbon black and carbon nanotubes, and the conductive material contains carbon black and carbon nanotubes, and A positive electrode, wherein the material dispersant contains two or more types of dispersants having different SP values, and the carbon black has a BET specific surface area of 100 to 500 m 2 /g.
  • the dispersant for conductive materials is selected from the group consisting of polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl butyral, carboxymethyl cellulose and its salts, polyvinyl acetal, polyvinyl acetate, polyvinylamine, and polyvinyl formal, ⁇ 12> or The positive electrode according to ⁇ 13>.
  • a battery comprising the positive electrode according to any one of ⁇ 12> to ⁇ 14>.
  • a positive electrode composition capable of obtaining a lithium ion secondary battery with low internal resistance and excellent discharge rate characteristics and cycle characteristics, and a method for manufacturing the positive electrode composition are provided. Further, according to the present invention, a positive electrode capable of obtaining a lithium ion secondary battery with low internal resistance and excellent discharge rate characteristics and cycle characteristics, and a method for manufacturing the positive electrode are provided. Furthermore, according to the present invention, a battery including the above-mentioned positive electrode is provided.
  • the positive electrode composition of this embodiment contains a conductive material, an active material, a binder, a dispersant for the conductive material, and a liquid medium.
  • the positive electrode composition of the present embodiment is a dispersion liquid for forming a positive electrode, and can also be referred to as a composition for forming a positive electrode, a dispersion liquid for forming a positive electrode, or a coating liquid for forming a positive electrode.
  • the conductive material contains carbon black with a BET specific surface area of 100 to 500 m 2 /g and carbon nanotubes.
  • the dispersant for a conductive material contains two or more types of dispersants having different SP values.
  • a lithium ion secondary battery with low internal resistance and excellent discharge rate characteristics and cycle characteristics can be realized.
  • carbon black and carbon nanotubes are electrically conductive materials.
  • the basic role of a conductive material is to impart conductivity to an active material that lacks conductivity.
  • the active materials expand and contract through repeated charging and discharging, so the contacts between the active materials are gradually lost.However, conductive materials connect the active materials that have lost their contacts, and conduct electricity. It also plays a role in preventing loss of sexuality.
  • the positive electrode composition of this embodiment by containing two or more types of dispersants for conductive materials having different SP values, carbon black and carbon nanotubes, which are conductive materials, are incorporated into the positive electrode composition. It is thought that it is dispersed in a suitable dispersed state in the material. Note that when poor dispersion of the conductive material occurs, the active material and the conductive material cannot be brought into sufficient contact with each other, making it difficult to form a conductive path, resulting in a problem that the performance of the active material cannot be fully exploited. As a result, parts with poor conductivity appear locally within the positive electrode, so that the active material is not fully utilized, resulting in a decrease in discharge capacity and a shortened battery life. In contrast, in the positive electrode composition of the present embodiment, the conductive material is dispersed in a suitable dispersed state, so the above problem does not occur, and it is considered that excellent discharge rate characteristics and cycle characteristics are realized.
  • the carbon black may be carbon black used as a general conductive material for batteries, and may be acetylene black, furnace black, channel black, etc.
  • the carbon black is preferably acetylene black from the viewpoint of having excellent purity and making it easy to obtain excellent battery characteristics.
  • the BET specific surface area of carbon black is 100 m 2 /g or more.
  • the BET specific surface area of carbon black is preferably 120 m 2 /g or more, more preferably 140 m 2 /g or more, and even more preferably from the viewpoint of lowering the internal resistance and improving the discharge rate characteristics and cycle characteristics. is 160 m 2 /g or more, and may be 180 m 2 /g or more, 200 m 2 /g or more, or 220 m 2 /g or more.
  • the BET specific surface area of carbon black is 500 m 2 /g or less.
  • the BET specific surface area of carbon black is preferably 450 m 2 /g or less, more preferably 400 m 2 /g or less, from the viewpoint of lowering the internal resistance and better discharge rate characteristics and cycle characteristics, It may be 350 m 2 /g or less, 300 m 2 /g or less, or 250 m 2 /g or less.
  • the BET specific surface area of carbon black is, for example, 100 to 500 m 2 /g, 100 to 450 m 2 /g, 100 to 400 m 2 /g, 100 to 350 m 2 /g, 100 to 300 m 2 /g, 100 to 250 m 2 /g, 120-500m 2 /g, 120-450m 2 /g, 120-400m 2 /g, 120-350m 2 /g, 120-300m 2 /g, 120-250m 2 /g, 140-500m 2 /g g, 140-450m 2 /g, 140-400m 2 /g, 140-350m 2 /g, 140-300m 2 /g, 140-250m 2 /g, 160-500m 2 /g, 160-450m 2 /g , 160-400m 2 /g, 160-350m 2 /g, 160-300m 2 /g, 160-250m 2 /g, 160-400m 2 /g, 160-350m 2
  • the BET specific surface area of carbon black can be measured by the static capacitance method in accordance with JIS Z8830 using nitrogen as an adsorbent.
  • the crystallite size (Lc) of carbon black is preferably 15 ⁇ or more. When the crystallite size (Lc) is 15 ⁇ or more, it becomes easier for ⁇ electrons to move through the crystal layer, and a conductive path that carries the electrons flowing from the current collector to the active material is more likely to be formed. Battery characteristics can be obtained.
  • the crystallite size (Lc) of carbon black may be 16 ⁇ or more, 18 ⁇ or more, or 20 ⁇ or more.
  • the crystallite size (Lc) of carbon black is preferably 26 ⁇ or less.
  • the particle shape of carbon black becomes more rounded, which reduces interparticle interaction and makes it easier to disperse more uniformly in the active material. , conductive paths are more easily formed, and better battery characteristics can be obtained.
  • the crystallite size (Lc) of carbon black is preferably 24 ⁇ or less, even if it is 22 ⁇ or less or 20 ⁇ or less, from the viewpoint of lowering the internal resistance and improving the discharge rate characteristics and cycle characteristics. good.
  • the crystallite size (Lc) of carbon black is, for example, 15-26 ⁇ , 15-24 ⁇ , 15-22 ⁇ , 15-20 ⁇ , 16-26 ⁇ , 16-24 ⁇ , 16-22 ⁇ , 16-20 ⁇ , 18-26 ⁇ , It may be 18-24 ⁇ , 18-22 ⁇ , 18-20 ⁇ , 20-26 ⁇ , 20-24 ⁇ or 20-22 ⁇ .
  • the crystallite size (Lc) of carbon black is measured in accordance with JIS R7651. Note that the crystallite size (Lc) of carbon black means the crystallite size in the c-axis direction of the carbon black crystal layer.
  • the average primary particle diameter of carbon black is preferably 15 nm or more. Since the average primary particle size of carbon black is 15 nm or more, the interaction between the liquid medium and the conductive material and the interaction between the conductive materials are reduced, so that it is more uniformly dispersed in the active material. This makes it easier to form conductive paths, making it easier to obtain excellent battery characteristics.
  • the average primary particle diameter of carbon black may be 16 nm or more, 17 nm or more, 18 nm or more, 19 nm or more, or 20 nm or more.
  • the average primary particle diameter of carbon black is 30 nm or less.
  • the average primary particle diameter of carbon black is preferably 28 nm or less, 26 nm or less, 24 nm or less, 22 nm or less, or 20 nm or less, from the viewpoint of reducing internal resistance and improving discharge rate characteristics and cycle characteristics. It may be.
  • the average primary particle diameter of carbon black is, for example, 15 to 30 nm, 15 to 28 nm, 15 to 26 nm, 15 to 24 nm, 15 to 22 nm, 15 to 20 nm, 16 to 30 nm, 16 to 28 nm, 16 to 26 nm, 16 to 24nm, 16-22nm, 16-20nm, 17-30nm, 17-28nm, 17-26nm, 17-24nm, 17-22nm, 17-20nm, 18-30nm, 18-28nm, 18-26nm, 18-24nm, 18-22nm, 18-20nm, 19-30nm, 19-28nm, 19-26nm, 19-24nm, 19-22nm, 19-20nm, 20-30nm, 20-28nm, 20-26nm, 20-24nm or 20- It may be 22 nm.
  • the average primary particle diameter of carbon black means the average value of the equivalent circle diameter measured based on images obtained when carbon black is observed with a transmission electron microscope (TEM). Using a microscope JEM-2000FX (manufactured by JEOL Ltd.), take 10 images of carbon black at a magnification of 100,000 times, and image the circular equivalent diameter of 200 primary particles of carbon black randomly extracted from the obtained images. It is obtained by measuring by analysis and taking the arithmetic average.
  • TEM transmission electron microscope
  • the peak area S1 The ratio of the peak area S 2 to the peak area S 2 (S 2 /S 1 ) is preferably 0.2 to 1.9.
  • the ratio (S 2 /S 1 ) indicates the proportion of organic components adsorbed on the surface of carbon black.
  • the ratio (S 2 /S 1 ) is 1.9 or less, the amount of organic components adsorbed on the surface of carbon black is sufficiently reduced, and the conductivity caused by the organic components trapping ⁇ electrons is reduced. The decline is significantly suppressed.
  • the peak area S 1 of the peak at mass number m/z 57 and the peak area S 2 of the peak at mass number m/z 128 can be measured by evolved gas mass spectrometry (EGA-MS).
  • EVA-MS evolved gas mass spectrometry
  • carbon black is set in a gas chromatograph mass spectrometer equipped with a thermal decomposition device, held at 50°C for 5 minutes in an atmospheric pressure He flow, and then heated to 800°C at a rate of 80°C/min.
  • the ratio (S 2 /S 1 ) is 1.5 or less, 1.0 or less, 0.8 or less, 0.6 from the viewpoint of lowering the internal resistance and improving the discharge rate characteristics and cycle characteristics. Below, it may be 0.5 or less, 0.4 or less, or 0.3 or less. Further, the ratio (S 2 /S 1 ) may be 0.25 or more or 0.3 or more. That is, the ratio (S 2 /S 1 ) is, for example, 0.2 to 1.9, 0.2 to 1.5, 0.2 to 1.0, 0.2 to 0.8, 0.2 to 0.
  • the volume resistivity of carbon black may be 0.30 ⁇ cm or less or 0.25 ⁇ cm or less from the viewpoint of excellent conductivity.
  • the volume resistivity of carbon black is measured, for example, in a compressed state under a load of 7.5 MPa.
  • the ash content and moisture content of carbon black are not particularly limited.
  • the ash content of carbon black may be, for example, 0.04% by mass or less, and the moisture content of carbon black may be, for example, 0.10% by mass or less.
  • the method for producing carbon black is not particularly limited. Carbon black is manufactured through two processes: a synthesis process in which raw material gas containing hydrocarbons is processed in a cylindrical decomposition furnace to obtain carbon black, and a high purification process in which magnetic foreign substances are removed using a magnet from the carbon black obtained in the synthesis process. It may be manufactured by a manufacturing method including.
  • the raw material gas is processed in a cylindrical cracking furnace.
  • the cylindrical cracking furnace may include, for example, a thermal decomposition section that performs a thermal decomposition reaction of hydrocarbons, and an aging section that reforms the thermal decomposition reaction product.
  • the cylindrical cracking furnace may further include a supply port for supplying raw material gas to the thermal decomposition section, and a recovery port for recovering carbon black produced from the aging section.
  • the supplied raw material gas remains at a temperature of 1900° C. or higher for 30 to 150 seconds.
  • the residence time of the raw material gas is 30 seconds or more, it is possible to more reliably complete the thermal decomposition reaction and form a carbon aerosol by developing a chain structure.
  • the residence time of the raw material gas is 150 seconds or less, agglomeration of the carbon aerosol is suppressed, making it easier to remove magnetic foreign substances in the purification process, making it easier to obtain high-purity carbon black. Become.
  • the thermal decomposition reaction product supplied from the thermal decomposition section stays at a temperature of 1700° C. or higher for 20 to 90 seconds.
  • the residence time of the thermal decomposition reaction product is 20 seconds or more, higher quality carbon black can be easily obtained by modifying the carbon aerosol and promoting the development of aggregates.
  • the residence time of the thermal decomposition reaction product is 90 seconds or less, agglomeration of the carbon aerosol is suppressed, making it easier to remove magnetic foreign substances in the purification process, and producing high-purity carbon black. easier to obtain.
  • the residence time in the thermal decomposition section and the ripening section can be adjusted appropriately by adjusting the gas linear velocity of the flowing gas, respectively.
  • the residence time in the ripening section is preferably shorter than the residence time in the thermal decomposition section. That is, the gas linear velocity in the aging section is preferably higher than the gas linear velocity in the thermal decomposition section.
  • the raw material gas preferably contains acetylene as a carbon source.
  • the content of the carbon source (for example, acetylene) in the raw material gas is, for example, 10% by volume or more, preferably 20% by volume or more, more preferably 30% by volume or more, and may be 100% by volume. Note that the content of each component in the raw material gas indicates a volume ratio based on the volume at 100° C. and 1 atmosphere.
  • the raw material gas may further contain hydrocarbons other than the carbon source (for example, acetylene).
  • hydrocarbons include methane, ethane, propane, ethylene, propylene, butadiene, benzene, toluene, xylene, gasoline, kerosene, light oil, and heavy oil.
  • the other hydrocarbons are preferably selected from the group consisting of aromatic hydrocarbons such as benzene and toluene and unsaturated hydrocarbons such as ethylene and propylene.
  • the content of the other hydrocarbons is, for example, 0.1 to 99 parts by volume, preferably 0.2 to 99 parts by volume, based on 100 parts by volume of acetylene.
  • the amount is 50 parts by volume, more preferably 0.3 to 30 parts by volume. That is, the content of other hydrocarbons is, for example, 0.1 to 99 parts by volume, 0.1 to 50 parts by volume, 0.1 to 30 parts by volume, 0.2 to 99 parts by volume with respect to 100 parts by volume of acetylene. parts, 0.2 to 50 parts by volume, 0.2 to 30 parts by volume, 0.3 to 99 parts by volume, 0.3 to 50 parts by volume, or 0.3 to 30 parts by volume.
  • the raw material gas may further contain water vapor gas, oxygen gas, hydrogen gas, carbon dioxide gas, etc.
  • these gases it is preferable to use high purity gases of 99.9% by volume or more. By using such a high-purity gas, it tends to be easier to produce carbon black with less magnetic foreign matter and a stable BET specific surface area and oil absorption amount.
  • the content of water vapor gas may be, for example, 0 to 80 parts by volume, preferably 0.1 to 70 parts by volume, more preferably 1 to 70 parts by volume, per 100 parts by volume of the carbon source (for example, acetylene) in the raw material gas.
  • the amount is 60 parts by volume, more preferably 3 to 55 parts by volume.
  • the BET specific surface area of carbon black tends to become larger. That is, the content of water vapor gas is, for example, 0 to 80 parts by volume, 0 to 70 parts by volume, 0 to 60 parts by volume, or 0 to 55 parts by volume with respect to 100 parts by volume of the carbon source (for example, acetylene) in the raw material gas.
  • 0.1 to 80 parts by volume 0.1 to 70 parts by volume, 0.1 to 60 parts by volume, 0.1 to 55 parts by volume, 1 to 80 parts by volume, 1 to 70 parts by volume, 1 to 60 parts by volume , 1 to 55 parts by volume, 3 to 80 parts by volume, 3 to 70 parts by volume, 3 to 60 parts by volume, or 3 to 55 parts by volume.
  • oxygen gas it is preferable to supply oxygen gas to the pyrolysis section along with the raw material gas, and by injecting oxygen gas from around the supply port that supplies the raw material gas to the pyrolysis section, oxygen gas is supplied to the pyrolysis section. It is more preferable to do so.
  • the cylindrical cracking furnace preferably has an oxygen gas injection port near the raw material gas supply port, and more preferably has a plurality of injection ports provided at equal intervals so as to surround the supply port.
  • the number of injection ports is preferably 3 or more, more preferably 3 to 8.
  • the cylindrical cracking furnace may be equipped with a nozzle having a multi-tube structure (for example, a double-tube structure, a triple-tube structure, etc.) that has a supply port for raw material gas and an injection port for injecting oxygen gas from around the feed port. good.
  • a double tube structure for example, the raw material gas may be injected from the gap on the inner cylinder side, and the oxygen gas may be injected from the gap on the outer cylinder side.
  • oxygen gas is injected from the gap formed by the outer wall of the middle tube and the inner wall of the outer tube, and the raw material gas is injected from the remaining gap. You may do so.
  • the amount of oxygen gas injected is not particularly limited unless the production yield of carbon black is taken into account. Carbon black can be produced even if more oxygen gas is injected than necessary.
  • the injection amount of oxygen gas is, for example, 0 to 300 parts by volume, 0 to 250 parts by volume, 0 to 220 parts by volume, or 0 to 200 parts by volume with respect to 100 parts by volume of the carbon source (for example, acetylene) in the raw material gas.
  • the amount may be preferably 0.1 to 190 parts by volume, more preferably 0.5 to 180 parts by volume, and even more preferably 1 to 160 parts by volume.
  • the injection amount of oxygen gas is, for example, 0 to 300 parts by volume, 0 to 250 parts by volume, 0 to 220 parts by volume, 0 to 200 parts by volume with respect to 100 parts by volume of the carbon source (for example, acetylene) in the raw material gas.
  • the primary particle diameter, BET specific surface area, and crystallite size (Lc) of the resulting carbon black can be controlled. Can be adjusted.
  • the high purification step is a step in which magnetic foreign substances are removed from the carbon black obtained in the synthesis step using a magnet.
  • the carbon black obtained in the synthesis step is brought into contact with a magnet or placed near the magnet (e.g., passed near the magnet) to remove magnetic foreign substances from the carbon black. It may be a step of removing.
  • the maximum surface magnetic flux density of the magnet is not particularly limited, but may be, for example, 700 mT or more, preferably 1000 mT or more, more preferably 1200 mT or more. As a result, fine magnetic foreign matter adhering to carbon black is more strongly adsorbed, making it easier to obtain carbon black with a lower nickel content.
  • the upper limit of the maximum surface magnetic flux density of the magnet is not particularly limited, and may be, for example, 1400 mT or less. That is, the maximum surface magnetic flux density of the magnet may be, for example, 700 to 1400 mT, 1000 to 1400 mT, or 1200 to 1400 mT.
  • the high purification step may be a step of removing magnetic foreign substances from carbon black so that the nickel content is 50 ppb or less (preferably 40 ppb or less, more preferably 30 ppb or less, even more preferably 20 ppb or less).
  • the nickel content in carbon black may be, for example, 1 ppb or more, and from the viewpoint of cost and productivity, it may be 10 ppb or more, or 15 ppb or more. You can.
  • the nickel content in the carbon black after the high purification step is, for example, 1 to 50 ppb, 1 to 40 ppb, 1 to 30 ppb, 1 to 20 ppb, 10 to 50 ppb, 10 to 40 ppb, 10 to 30 ppb, 10 to 20 ppb, It may be 15-50 ppb, 15-40 ppb, 15-30 ppb or 15-20 ppb.
  • the carbon black content (C 1 ) is, for example, 0.01% by mass or more, 0.05% by mass or more, 0.1% by mass or more, 0.2% by mass, based on the total mass of the solid content in the positive electrode composition. It may be at least 0.3% by mass, at least 0.4% by mass, or at least 0.5% by mass.
  • the carbon black content (C 1 ) is, for example, 10% by mass or less, 7% by mass or less, 5% by mass or less, 4% by mass or less, 3% by mass or less, based on the total mass of solids in the positive electrode composition. Or it may be 2% by mass or less.
  • the carbon black content (C 1 ) is, for example, 0.01 to 10% by mass, 0.01 to 7% by mass, or 0.01 to 5% by mass, based on the total mass of solids in the positive electrode composition. %, 0.01 to 4% by mass, 0.01 to 3% by mass, 0.01 to 2% by mass, 0.05 to 10% by mass, 0.05 to 7% by mass, 0.05 to 5% by mass, 0.05-4% by mass, 0.05-3% by mass, 0.05-2% by mass, 0.1-10% by mass, 0.1-7% by mass, 0.1-5% by mass, 0.
  • Examples of carbon nanotubes include carbon nanotubes having an average diameter of 5 to 15 nm and a ratio of the average diameter to the BET specific surface area (average diameter/BET specific surface area) of 0.01 to 0.068 nm/(m 2 /g). is preferred.
  • the average diameter of carbon nanotubes is as small as 5 to 15 nm and the ratio of the average diameter to the BET specific surface area is 0.01 to 0.068 nm/(m 2 /g)
  • more conductive paths are formed in the positive electrode. can do.
  • the average diameter of the carbon nanotubes is preferably 5 nm or more.
  • the average diameter of the carbon nanotubes may be 6 nm or more.
  • the average diameter of the carbon nanotubes is 15 nm or less.
  • the average diameter of the carbon nanotubes is preferably 12 nm or less, more preferably 10 nm or less, 9 nm or less, 8 nm or less, from the viewpoint of reducing internal resistance and improving discharge rate characteristics and cycle characteristics. Or it may be 7 nm or less.
  • the average diameter of carbon nanotubes is 5 to 15 nm, 5 to 12 nm, 5 to 10 nm, 5 to 9 nm, 5 to 8 nm, 5 to 7 nm, 6 to 15 nm, 6 to 12 nm, 6 to 10 nm, 6 to 9 nm, 6 It may be ⁇ 8 nm or 6-7 nm.
  • the average diameter of carbon nanotubes means the average value of diameters measured based on images of carbon nanotubes observed with a transmission electron microscope (TEM). (manufactured by JEOL Ltd.) to take 10 images of carbon nanotubes at a magnification of 200,000 times, measure the diameters of 100 randomly selected carbon nanotubes from the obtained images by image analysis, and calculate the arithmetic average. It can be obtained by
  • the BET specific surface area of the carbon nanotubes is preferably 170 to 320 m 2 /g.
  • the BET specific surface area of carbon nanotubes is 170 m 2 /g or more, there are many electrical contacts with the active material and the conductive material, and the effect of imparting conductivity is good, making it easier to obtain excellent battery characteristics.
  • the BET specific surface area of the carbon nanotubes is 320 m 2 /g or less, the carbon nanotubes become more uniformly dispersed, conductive paths are more easily formed, and better battery characteristics are easily obtained.
  • the BET specific surface area of carbon nanotubes can be measured by a static capacitance method in accordance with JIS Z8830 using nitrogen as an adsorbent.
  • the BET specific surface area of carbon nanotubes is 180 m 2 /g or more, 200 m 2 /g or more, 230 m 2 /g or more, or 250 m from the viewpoint of lowering the internal resistance and better discharge rate characteristics and cycle characteristics. 2 /g or more, 280 m 2 /g or more, or 300 m 2 /g or more.
  • the BET specific surface area of the carbon nanotubes may be 300 m 2 /g or less from the viewpoint of lowering the internal resistance and improving the discharge rate characteristics and cycle characteristics.
  • the BET specific surface area of carbon nanotubes is, for example, 170 to 320 m 2 /g, 170 to 300 m 2 /g, 180 to 320 m 2 /g, 180 to 300 m 2 /g, 200 to 320 m 2 /g, 200 to 300 m 2 /g, 230-320m 2 /g, 230-300m 2 /g, 250-320m 2 /g, 250-300m 2 /g, 280-320m 2 /g, 280-300m 2 / g or 300-320m 2 /g It may be g.
  • the ratio of the average diameter to the BET specific surface area of the carbon nanotubes is preferably 0.01 to 0.068 nm/(m 2 /g).
  • the above ratio (average diameter/BET specific surface area) is a value obtained by dividing the average diameter of carbon nanotubes by the BET specific surface area of carbon nanotubes.
  • the ratio (average diameter/BET specific surface area) is 0.01 nm/(m 2 /g) or more, carbon nanotubes become less entangled with each other and are more easily dispersed in the active material. This makes it easier to form a conductive path, resulting in better battery characteristics.
  • the ratio (average diameter/BET specific surface area) is 0.068 nm/(m 2 /g) or less, the number of carbon nanotubes per unit weight increases, allowing electricity to flow more efficiently throughout the active material. Therefore, better battery characteristics can be obtained.
  • the ratio (average diameter/BET specific surface area) is 0.06 nm/(m 2 /g) or less, 0.04 nm/ (m 2 /g) or less, 0.03 nm/(m 2 /g) or less, or 0.02 nm/(m 2 /g) or less.
  • the ratio (average diameter/BET specific surface area) may be 0.02 nm/(m 2 /g) or more from the viewpoint of lowering the internal resistance and improving the discharge rate characteristics and cycle characteristics. That is, the ratio (average diameter/BET specific surface area) is, for example, 0.01-0.068 nm/(m 2 /g), 0.01-0.06 nm/(m 2 /g), 0.01-0.
  • the method for producing carbon nanotubes is not particularly limited.
  • the carbon nanotubes may be manufactured by, for example, a conventionally known carbon nanotube manufacturing method.
  • Carbon nanotubes can be used, for example, by placing a powdered catalyst in which iron is supported on magnesia (magnesium oxide) over the entire horizontal cross-sectional direction of the reactor in a vertical reactor, and by allowing methane to flow vertically within the reactor. It can be produced by bringing methane into contact with the above catalyst at 500 to 1200°C, and then oxidizing the resulting product (unoxidized carbon nanotubes).
  • a powdered catalyst in which iron is supported on magnesia (magnesium oxide) over the entire horizontal cross-sectional direction of the reactor in a vertical reactor, and by allowing methane to flow vertically within the reactor. It can be produced by bringing methane into contact with the above catalyst at 500 to 1200°C, and then oxidizing the resulting product (unoxidized carbon nanotubes).
  • carbon nanotubes consisting of several graphene layers, having an average diameter of 5 to 15 nm, and a BET specific surface property of 160 to 300 m 2 /g
  • the oxidation treatment of the above product may be, for example, a calcination treatment.
  • the temperature of the firing treatment is not particularly limited, and may be, for example, 300 to 1000°C. Since the temperature of the firing process is affected by the atmospheric gas, it is preferable to perform the firing process at a relatively low temperature when the oxygen concentration is high, and at a relatively high temperature when the oxygen concentration is low.
  • the product can be fired in the atmosphere within a range of ⁇ 50°C, the combustion peak temperature of carbon nanotubes before oxidation treatment, but if the oxygen concentration is higher than in the atmosphere, When firing is performed in a temperature range lower than the firing peak temperature and the oxygen concentration is lower than the atmosphere, a temperature range higher than the firing peak temperature is selected.
  • carbon nanotubes are subjected to firing treatment before oxidation treatment in the atmosphere, it is preferable to perform firing treatment within a range of ⁇ 15° C. of the combustion peak temperature of carbon nanotubes before oxidation treatment.
  • the oxidation treatment of the above product may be treatment with hydrogen peroxide, mixed acid, nitric acid, etc.
  • a method for treating the above product with hydrogen peroxide for example, the above product is mixed in a 34.5% hydrogen peroxide solution to a concentration of 0.01 to 10% by mass, and the mixture is heated at 0 to 100°C. Examples include a method of reacting at a temperature for 0.5 to 48 hours.
  • the mixing ratio of the mixed acid (concentrated sulfuric acid: concentrated nitric acid) can be adjusted within the range of 1:10 to 10:1 depending on the amount of single-walled carbon nanotubes in the above product.
  • a method of treating the above product with nitric acid for example, the above product is mixed in nitric acid with a concentration of 40 to 80% by mass to a concentration of 0.01 to 10% by mass, and the mixture is heated at a temperature of 60 to 150°C.
  • a method of reacting for 0.5 to 48 hours is mentioned.
  • oxidation treatment By performing oxidation treatment on the above product, impurities such as amorphous carbon and single-walled carbon nanotubes with low heat resistance in the product can be selectively removed, and several graphene layers, especially two The purity of ⁇ 5-layer carbon nanotubes can be improved.
  • functional groups are added to the surface of the carbon nanotubes, which improves the affinity with the liquid medium and additives and improves the dispersibility.
  • treatment using nitric acid is preferred.
  • the above oxidation treatment may be performed immediately after obtaining the carbon nanotubes before the oxidation treatment, or may be performed after another purification treatment.
  • the catalyst may be purified before the oxidation treatment with an acid such as hydrochloric acid, and then the oxidation treatment may be performed, or the catalyst may be removed after the oxidation treatment. Purification treatment may be performed for this purpose.
  • the content of carbon nanotubes (C 2 ) may be, for example, 0.01% by mass or more based on the total mass of the solid content in the positive electrode composition, and from the viewpoint of lowering the internal resistance of the battery and discharging. From the viewpoint of better rate characteristics and cycle characteristics, the content may be 0.03% by mass or more, 0.05% by mass or more, 0.07% by mass or more, 0.1% by mass or more, or 0.2% by mass or more. . Further, the content of carbon nanotubes (C 2 ) may be, for example, 5% by mass or less, 3% by mass or less, 2% by mass or less, 1% by mass, based on the total mass of solids in the positive electrode composition.
  • the carbon nanotube content (C 2 ) is, for example, 0.01 to 5% by mass, 0.01 to 3% by mass, or 0.01 to 2% by mass, based on the total mass of solids in the positive electrode composition. %, 0.01 to 1% by mass, 0.01 to 0.9% by mass, 0.01 to 0.8% by mass, 0.01 to 0.7% by mass, 0.03 to 5% by mass, 0.
  • the total content of carbon black and carbon nanotubes (C 1 +C 2 ) may be, for example, 0.5% by mass or more based on the total mass of solids in the positive electrode composition, and can lower the internal resistance of the battery. From the viewpoint of improving discharge rate characteristics and cycle characteristics, the content may be 0.75% by mass or more, 1.0% by mass or more, or 2.0% by mass or more. Further, the total content of carbon black and carbon nanotubes (C 1 +C 2 ) may be, for example, 5.0% by mass or less based on the total mass of solid content in the positive electrode composition, and From the viewpoint of improving the dispersibility of the conductive material, the content may be 4.5% by mass or less, 3.5% by mass or less, or 3.0% by mass or less.
  • the total content of carbon black and carbon nanotubes (C 1 +C 2 ) is, for example, 0.5 to 5.0% by mass, 0.5 to 4.0% by mass, based on the total mass of solids in the positive electrode composition.
  • the ratio (C 2 /(C 1 +C 2 )) of the carbon nanotube content (C 2 ) to the total content of carbon black and carbon nanotubes (C 1 +C 2 ) may be, for example, 0.05 or more, From the viewpoint of lowering the internal resistance of the battery and improving the discharge rate characteristics and cycle characteristics, it may be 0.07 or more, 0.1 or more, 0.2 or more, or 0.3 or more.
  • the ratio (C 2 /(C 1 +C 2 )) of the carbon nanotube content (C 2 ) to the total content of carbon black and carbon nanotubes (C 1 +C 2 ) is, for example, 0.8 or less. From the viewpoint of improving the dispersibility of the conductive material in the positive electrode composition, it may be 0.75 or less, 0.7 or less, 0.6 or less, or 0.5 or less. That is, the ratio (C 2 /(C 1 +C 2 )) of the carbon nanotube content (C 2 ) to the total content of carbon black and carbon nanotubes (C 1 +C 2 ) is, for example, 0.05 to 0.8.
  • the positive electrode composition of this embodiment may further contain a conductive material other than carbon black and carbon nanotubes.
  • a conductive material other than carbon black and carbon nanotubes.
  • other conductive materials include Ketjen black, graphite, graphene, activated carbon, and fullerene.
  • the content of the other conductive material may be, for example, 10% by mass or less, 5% by mass or less, 3% by mass or less, 1% by mass or less, or 0.5% by mass or less, based on the total amount of the conductive material. It may be 0% by mass. That is, the total amount of carbon black and carbon nanotubes in the conductive material may be, for example, 90% by mass or more, 95% by mass or more, 97% by mass or more, 99% by mass or more, or 99% by mass, based on the total amount of the conductive material. It may be 5% by mass or more, or 100% by mass.
  • the active material may be any material that can reversibly absorb and release cations.
  • the active material can also be called a positive electrode active material.
  • the active material may be, for example, a lithium-containing composite oxide containing manganese with a volume resistivity of 1 ⁇ 10 4 ⁇ cm or more, or a lithium-containing polyanion compound.
  • lithium-containing polyanion compound examples include polyanion compounds such as LiFePO 4 , LiMnPO 4 , Li 2 MPO 4 F (where M is at least one metal selected from Co, Ni, Fe, Cr, and Zn). It will be done. M in each compositional formula is at least one selected from the group consisting of Fe, Co, Ni, Al, Cu, Mg, Cr, Zn, and Ta.
  • the average particle diameter (D 50 ) of the active material may be 20 ⁇ m or less or 10 ⁇ m or less, from the viewpoint that the binding property between the conductive material and the binder is sufficiently excellent and it is easy to obtain a battery with better cycle characteristics.
  • the average particle diameter (D 50 ) of the active material may be 100 nm or more.
  • the average particle diameter (D 50 ) of the active material can be measured by a laser light scattering method.
  • the content of the active material may be, for example, 80% by mass or more, based on the total mass of solids in the positive electrode composition, and is preferably 85% by mass or more from the viewpoint of further improving battery characteristics. , 87% by mass or more, 90% by mass or more, 92% by mass or more, or 95% by mass. Further, the content of the active material may be, for example, 99.9% by mass or less, 99.5% by mass or less, 99% by mass or less, or 98% by mass based on the total mass of solids in the positive electrode composition. The following may be sufficient.
  • the content of the active material is, for example, 80 to 99.9 mass%, 80 to 99.5 mass%, 80 to 99 mass%, 80 to 98 mass% based on the total mass of solid content in the positive electrode composition.
  • % 85-99.9% by mass, 85-99.5% by mass, 85-99% by mass, 85-98% by mass, 87-99.9% by mass, 87-99.5% by mass, 87-99% by mass %, 87-98% by mass, 90-99.9% by mass, 90-99.5% by mass, 90-99% by mass, 90-98% by mass, 92-99.9% by mass, 92-99.5% by mass %, 92-99% by weight, 92-98% by weight, 95-99.9% by weight, 95-99.5% by weight, 95-99% by weight or 95-98% by weight.
  • binder examples include polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, styrene-butadiene copolymer, and (meth)acrylic acid ester copolymer.
  • the structure of the polymer of the binder may be, for example, a random copolymer, an alternating copolymer, a graft copolymer, a block copolymer, or the like.
  • polyvinylidene fluoride is preferred from the viewpoint of excellent voltage resistance.
  • the content of the binder may be, for example, 0.3% by mass or more based on the total mass of solids in the positive electrode composition, and the binding property of the positive electrode plate is further improved and the cycle characteristics are more excellent. From this point of view, it may be 0.5% by mass or more, 1.0% by mass or more, or 1.5% by mass or more.
  • the content of the binder may be, for example, 5.0% by mass or less based on the total mass of solids in the positive electrode composition, and the resistance of the positive electrode plate is lowered and the discharge rate characteristics are further improved. From this point of view, it may be 4.5% by mass or less, 4.0% by mass or less, or 3.5% by mass or less.
  • the content of the binder is, for example, 0.3 to 5.0% by mass, 0.3 to 4.5% by mass, or 0.3 to 4% by mass, based on the total mass of solids in the positive electrode composition. .0% by mass, 0.3-3.5% by mass, 0.5-5.0% by mass, 0.5-4.5% by mass, 0.5-4.0% by mass, 0.5-3 .5% by mass, 1.0-5.0% by mass, 1.0-4.5% by mass, 1.0-4.0% by mass, 1.0-3.5% by mass, 1.5-5 It may be .0% by weight, 1.5-4.5% by weight, 1.5-4.0% by weight or 1.5-3.5% by weight.
  • liquid medium examples include water, N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter also referred to as "NMP"), cyclohexane, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and the like.
  • NMP N-methyl-2-pyrrolidone
  • cyclohexane methyl ethyl ketone
  • methyl isobutyl ketone examples of the liquid medium
  • NMP N-methyl-2-pyrrolidone
  • the dispersant for the conductive material may be any component that has a function of assisting the dispersion of the conductive material (carbon black and carbon nanotubes) into the liquid medium.
  • dispersants for conductive materials include polymeric dispersants, low molecular weight dispersants, and the like, and polymeric dispersants are preferred from the viewpoint of long-term dispersion stability of the conductive material.
  • the positive electrode composition of this embodiment contains two or more types of dispersants having different SP values as dispersants for a conductive material. That is, the positive electrode composition of the present embodiment contains a first dispersant for a conductive material and a second dispersant for a conductive material having an SP value different from the SP value of the first dispersant for a conductive material. do.
  • the first dispersant for conductive material may be a dispersant for carbon black
  • the second dispersant for conductive material may be a dispersant for carbon nanotubes.
  • the first dispersant for conductive materials has a higher SP value than the second dispersant for conductive materials. It is preferable. This also provides the effect of suppressing aggregation between carbon black and carbon nanotubes.
  • the difference between the SP value of the first dispersant for conductive material and the SP value of the second dispersant for conductive material is The difference is preferably 1 J/cm 3 or more, more preferably 3 J/cm 3 or more, and even more preferably 5 J/cm 3 or more.
  • the difference between the SP value of the first dispersant for conductive materials and the SP value of the second dispersant for conductive materials is preferably 30 J/cm 3 or less, more preferably 20 J/cm 3 or less, and 15 J/cm 3 or less. is even more preferable.
  • the SP value of the dispersant for conductive materials is based on the Fedor estimation method described on page 66 of "SP Value Basics, Applications, and Calculation Methods," published in 2006, Information Technology Corporation. Indicates the calculated value.
  • Dispersants for conductive materials include, for example, polyvinyl alcohol (SP value: 35 J/cm 3 ), polyvinylpyrrolidone (SP value: 25 J/cm 3 ), polyvinyl butyral (SP value: 24 J/cm 3 ), and carboxymethyl cellulose (SP value). :21 J/cm 3 ) and its salts (SP value: 29 J/cm 3 ), polyvinyl acetal (SP value: 25 J/cm 3 ), polyvinyl acetate (SP value: 18 J/cm 3 ), polyvinylamine (SP value: 16 J/cm 3 ) and polyvinyl formal (SP value: 26 J/cm 3 ).
  • the total content of the dispersant for the conductive material may be, for example, 0.03% by mass or more based on the total solid content of the positive electrode composition, and from the viewpoint of further improving the dispersibility of the conductive material, the total content is 0.04% by mass or more. It is preferably at least 0.05% by mass, more preferably at least 0.05% by mass, and may be at least 0.06% by mass, at least 0.07% by mass, or at least 0.08% by mass. Further, the total content of the dispersant for the conductive material may be, for example, 1.5% by mass or less based on the total solid content of the positive electrode composition, and the conductivity reduction due to the insulating dispersant is suppressed.
  • the content is preferably 1.0% by mass or less, more preferably 0.8% by mass or less, and may be 0.5% by mass or less, 0.3% by mass or less, or 0.2% by mass or less. That is, the total content of the dispersant for conductive material is, for example, 0.03 to 1.5% by mass, 0.03 to 1.0% by mass, 0.03 to 1.0% by mass, based on the total solid content of the positive electrode composition.
  • the total content of the first conductive material dispersant may be, for example, 0.01% by mass or more based on the total solid content of the positive electrode composition. It is preferably .02% by mass or more, more preferably 0.025% by mass or more, and may be 0.03% by mass or more, 0.035% by mass or more, or 0.05% by mass or more. Further, the total content of the first dispersant for conductive material may be, for example, 1.0% by mass or less based on the total solid content of the positive electrode composition, and the conductivity decreases due to the insulating dispersant. From the viewpoint of suppressing the good.
  • the total content of the first dispersant for conductive material is, for example, 0.01 to 1.0% by mass, 0.01 to 0.8% by mass, 0.01% by mass, based on the total solid content of the positive electrode composition. .01 to 0.6 mass%, 0.01 to 0.4 mass%, 0.01 to 0.2 mass%, 0.01 to 0.1 mass%, 0.02 to 1.0 mass%, 0 .02-0.8% by mass, 0.02-0.6% by mass, 0.02-0.4% by mass, 0.02-0.2% by mass, 0.02-0.1% by mass, 0 .025-1.0 mass%, 0.025-0.8 mass%, 0.025-0.6 mass%, 0.025-0.4 mass%, 0.025-0.2 mass%, 0 .025-0.1% by mass, 0.03-1.0% by mass, 0.03-0.8% by mass, 0.03-0.6% by mass, 0.03-0.4% by mass, 0 .03 to 0.2 mass%, 0.03 to 0.1 mass%, 0.035 to 1.0 mass%,
  • the total content of the second dispersant for conductive material may be, for example, 0.01% by mass or more based on the total solid content of the positive electrode composition, and from the viewpoint of improving the dispersibility of carbon nanotubes, It is preferably .02% by mass or more, more preferably 0.025% by mass or more, and may be 0.03% by mass or more, 0.035% by mass or more, or 0.05% by mass or more. Further, the total content of the second dispersant for conductive material may be, for example, 1.0% by mass or less based on the total solid content of the positive electrode composition, and the conductivity decreases due to the insulating dispersant. From the viewpoint of suppressing the good.
  • the total content of the second dispersant for conductive material is, for example, 0.01 to 1.0% by mass, 0.01 to 0.8% by mass, 0.01% by mass, based on the total solid content of the positive electrode composition. .01 to 0.6 mass%, 0.01 to 0.4 mass%, 0.01 to 0.2 mass%, 0.01 to 0.1 mass%, 0.02 to 1.0 mass%, 0 .02-0.8% by mass, 0.02-0.6% by mass, 0.02-0.4% by mass, 0.02-0.2% by mass, 0.02-0.1% by mass, 0 .025-1.0 mass%, 0.025-0.8 mass%, 0.025-0.6 mass%, 0.025-0.4 mass%, 0.025-0.2 mass%, 0 .025-0.1% by mass, 0.03-1.0% by mass, 0.03-0.8% by mass, 0.03-0.6% by mass, 0.03-0.4% by mass, 0 .03 to 0.2 mass%, 0.03 to 0.1 mass%, 0.035 to 1.0 mass%,
  • the content of the liquid medium is not particularly limited, and may be changed as appropriate so that the solid content concentration of the positive electrode composition is within a desired range.
  • the solid content concentration of the positive electrode composition is, for example, 63% by mass or more, which can shorten the time for drying the liquid medium when manufacturing the positive electrode, and can suppress migration of the conductive material when drying the liquid medium. From this point of view, it may be 65% by weight or more, 66% by weight or more, or 67% by weight or more.
  • the solid content concentration of the positive electrode composition is, for example, 82% by mass or less, and from the viewpoint of making the coating film smooth when manufacturing the positive electrode and reducing the variation in the internal resistance of the battery, the solid content concentration is 82% by mass or less. % or less, 78% by mass or less, 76% by mass or less, 74% by mass or less, 72% by mass or less, or 70% by mass or less. That is, the solid content concentration of the positive electrode composition is, for example, 63-82% by mass, 63-80% by mass, 63-78% by mass, 63-76% by mass, 63-74% by mass, 63-72% by mass, and 63-82% by mass.
  • Method for manufacturing positive electrode composition Although the method for producing the positive electrode composition of this embodiment is not particularly limited, the following production method is preferable from the viewpoint of making the dispersion state of the conductive material more suitable and improving the battery characteristics.
  • the method for producing a positive electrode composition of the present embodiment includes a first part containing a binder and a first liquid medium, and a second part containing carbon black, a first dispersant for a conductive material, and a second liquid medium.
  • a positive electrode composition is obtained by mixing a second component, a third component containing carbon nanotubes, a second conductive material dispersant, and a third liquid medium, and an active material in a predetermined order. .
  • a positive electrode composition of the present embodiment compared to a case where carbon black, carbon nanotubes, a dispersant for a conductive material, a binder, and an active material are mixed at the same time, carbon black and carbon as a conductive material are mixed together.
  • the nanotubes are in a suitable dispersed state, making it easier to obtain a positive electrode composition that can achieve excellent discharge rate characteristics and cycle characteristics.
  • the method for producing the positive electrode composition of the present embodiment may be, for example, the first embodiment below or the second embodiment below.
  • the method for producing a positive electrode composition includes a first agent containing a binder and a first liquid medium, and a first agent containing carbon black, a first dispersant for a conductive material, and a second liquid medium.
  • the conductive material (carbon black and carbon nanotubes) is in a preferable dispersed state compared to a case where carbon black, carbon nanotubes, a dispersant for a conductive material, a binder, and an active material are mixed at the same time.
  • This makes it easy to obtain a positive electrode composition that can realize excellent discharge rate characteristics and cycle characteristics.
  • the reason why the above-mentioned effects are achieved by the manufacturing method of the first aspect is that in the first step, the interaction between the binder, carbon black, and the dispersant for the conductive material makes it difficult to aggregate and become entangled with carbon nanotubes.
  • One of the reasons is considered to be that a dispersed state is achieved and non-uniformity caused by agglomeration of carbon black or entanglement of carbon black and carbon nanotubes is suppressed.
  • the first step of the first embodiment includes a first agent containing a binder and a first liquid medium, and a second agent containing carbon black, a first dispersing agent for conductive material, and a second liquid medium.
  • a third agent containing carbon nanotubes, a second dispersing agent for a conductive material, and a third liquid medium are mixed to obtain a mixed liquid.
  • the method of mixing the first agent, second agent, and third agent is not particularly limited, and any known method (e.g., ball mill, sand mill, twin-screw kneader, rotation-revolution type
  • the mixing may be carried out using a stirrer, a planetary mixer, a disperser mixer, etc.).
  • the first step in the first embodiment may be, for example, a step in which a first agent, a second agent, and a third agent are added to a mixing container and then stirred to obtain a mixed liquid.
  • the second step of the first embodiment is a step of mixing the liquid mixture obtained in the first step and an active material to obtain a positive electrode composition.
  • the method of mixing the liquid mixture and the active material is not particularly limited, and may be any known method (for example, a ball mill, a sand mill, a twin-screw kneader, an autorotation-revolution stirrer, a planetary mixer, etc.). This may be carried out by stirring and mixing using a mixer, a disperser mixer, etc.
  • the second step in the first embodiment may be, for example, a step in which the active material is poured into a mixing container containing the liquid mixture and then stirred to obtain a positive electrode composition.
  • the method for producing a positive electrode composition includes a first agent containing a binder and a first liquid medium, and a first agent containing carbon black, a first dispersant for a conductive material, and a second liquid medium. a first step of obtaining a first mixed solution by mixing a second agent to obtain a first mixed solution; The method includes a second step of mixing the three components to obtain a second mixed solution, and a third step of mixing the second mixed solution and an active material to obtain a positive electrode composition.
  • the conductive material (carbon black and carbon nanotubes) is in a preferable dispersed state compared to a case where carbon black, carbon nanotubes, a dispersant for a conductive material, a binder, and an active material are mixed at the same time.
  • This makes it easier to obtain a positive electrode composition that can achieve excellent discharge rate characteristics and cycle characteristics.
  • the reason why the manufacturing method of the second embodiment achieves the above effects is that in the first step, the interaction between the binder, carbon black, and the dispersant for the conductive material makes it difficult to aggregate and become entangled with carbon nanotubes.
  • One of the reasons is thought to be that a dispersed state is achieved and non-uniformity of the electrode structure due to agglomeration of carbon black or entanglement of carbon black and carbon nanotubes is suppressed.
  • the first step of the second embodiment includes a first agent containing a binder and a first liquid medium, and a second agent containing carbon black, a first dispersant for a conductive material, and a second liquid medium.
  • the first mixed liquid is obtained by mixing the first mixed liquid with the first mixed liquid.
  • the method of mixing the first part and the second part is not particularly limited, and may be any known method (for example, a ball mill, a sand mill, a twin-screw kneader, an autorotation-revolution stirrer, a planetary mixer, etc.). This may be carried out by stirring and mixing using a Lee mixer, a disper mixer, etc.
  • the first step in the second embodiment may be, for example, a step in which the first agent and the second agent are placed in a mixing container and then stirred to obtain a first liquid mixture.
  • the first liquid mixture obtained in the first step and a third agent containing carbon nanotubes, a second dispersant for a conductive material, and a third liquid medium are combined. This is a step of mixing to obtain a second mixed liquid.
  • the method of mixing the first liquid mixture and the third agent is not particularly limited, and may be any known method (e.g., a ball mill, a sand mill, a twin-screw kneader, a rotation-revolution stirrer). , a planetary mixer, a disperser mixer, etc.).
  • the second step of the second embodiment may be, for example, a step in which the third agent is added to a mixing container containing the first mixed liquid and then stirred to obtain a second mixed liquid.
  • the third step of the second embodiment is a step of mixing the second liquid mixture obtained in the second step and the active material to obtain a positive electrode composition.
  • the method of mixing the second liquid mixture and the active material is not particularly limited, and may be any known method (for example, a ball mill, a sand mill, a twin-screw kneader, a rotation-revolution stirrer, It may be carried out by stirring and mixing using a planetary mixer, a disperser mixer, etc.
  • the third step in the second embodiment may be, for example, a step in which the active material is poured into a mixing container containing the second liquid mixture and then stirred to obtain a positive electrode composition.
  • the first agent includes a binding material and a first liquid medium.
  • the first liquid medium is not particularly limited as long as it can dissolve the binder and is compatible with the second liquid medium and the third liquid medium.
  • the first liquid medium include water, N-methyl-2-pyrrolidone, cyclohexane, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, etc.
  • N-methyl-2-pyrrolidone is preferred from the viewpoint of solubility. preferable.
  • the content of the first liquid medium in the first agent is not particularly limited, as long as it is within a range that can dissolve the binder, and the solid content concentration of the positive electrode composition is within a desired range. You may change it as appropriate.
  • the solid content concentration of the first agent is not particularly limited, and may be, for example, 1.0% by mass or more, 2.0% by mass or more, 3.0% by mass or more, or 4.0% by mass or more. good. Further, the solid content concentration of the first agent may be, for example, 11.0% by mass or less, 10.0% by mass or less, or 9.0% by mass or less. That is, the solid content concentration of the first agent is, for example, 1.0 to 11.0% by mass, 1.0 to 10.0% by mass, 1.0 to 9.0% by mass, or 2.0 to 11.0% by mass.
  • the first agent may further contain components other than the binder and the first liquid medium.
  • the first agent may further contain, for example, polyvinylpyrrolidone, polyvinylimidazole, polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, carboxymethylcellulose, acetylcellulose, or a carboxylic acid-modified (meth)acrylic acid ester copolymer.
  • the second agent includes carbon black, the first dispersant for conductive material, and the second liquid medium.
  • the content of carbon black in the second agent is not particularly limited, and may be changed as appropriate so that the content of carbon black in the positive electrode composition is within a desired range.
  • the first dispersant for conductive material may be any component that has a function of assisting the dispersion of carbon black into the second liquid medium, and can also be referred to as a dispersant for carbon black.
  • the content of the first dispersant for conductive material in the second agent is not particularly limited, and may be changed as appropriate so that the content of the dispersant for conductive material in the positive electrode composition is within a desired range. .
  • the content of the first dispersant for conductive material in the second agent may be, for example, 1 part by mass or more based on 100 parts by mass of carbon black, and from the viewpoint of improving the dispersibility of carbon black, it is preferably It is 2 parts by mass or more, more preferably 3 parts by mass or more, and may be 4 parts by mass or more or 5 parts by mass or more. Further, the content of the first dispersant for conductive material in the second agent may be, for example, 50 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of carbon black, and the conductivity decrease due to the insulating dispersant can be avoided.
  • the amount is preferably 45 parts by mass or less, more preferably 40 parts by mass or less, and may be 35 parts by mass or less or 30 parts by mass or less. That is, the content of the first dispersant for a conductive material in the second agent is, for example, 1 to 50 parts by weight, 1 to 45 parts by weight, 1 to 40 parts by weight, 1 to 100 parts by weight, based on 100 parts by weight of carbon black.
  • the second liquid medium is not particularly limited as long as it can disperse carbon black and is compatible with the first liquid medium and the third liquid medium.
  • Examples of the second liquid medium include water, N-methyl-2-pyrrolidone, cyclohexane, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone. 2-pyrrolidone is preferred.
  • the second liquid medium may be the same or different from the first liquid medium and the third liquid medium, but preferably the same.
  • the content of the second liquid medium in the second agent is not particularly limited as long as it is within a range that can disperse carbon black, and is such that the solid content concentration of the positive electrode composition is within a desired range. may be changed as appropriate.
  • the solid content concentration of the second agent is not particularly limited, and may be, for example, 1.5% by mass or more, 2.5% by mass or more, 3.5% by mass or more, or 5.0% by mass or more. good. Moreover, the solid content concentration of the second agent may be, for example, 25.0% by mass or less, 22.0% by mass or less, 20.0% by mass or less, or 18.0% by mass or less. That is, the solid content concentration of the second agent is, for example, 1.5 to 25.0% by mass, 1.5 to 22.0% by mass, 1.5 to 20.0% by mass, or 1.5 to 18.0% by mass.
  • the third agent includes carbon nanotubes, a second conductive material dispersant, and a third liquid medium.
  • the content of carbon nanotubes in the third agent is not particularly limited, and may be changed as appropriate so that the content of carbon nanotubes in the positive electrode composition is within a desired range.
  • the second dispersant for conductive material may be any component that has a function of assisting the dispersion of carbon nanotubes into the third liquid medium, and can also be referred to as a dispersant for carbon nanotubes.
  • the content of the second dispersant for conductive material in the third agent is not particularly limited, and may be changed as appropriate so that the content of the dispersant for conductive material in the positive electrode composition is within a desired range. .
  • the content of the second conductive material dispersant in the third agent may be, for example, 1 part by mass or more based on 100 parts by mass of carbon nanotubes, and from the viewpoint of improving the dispersibility of carbon nanotubes, it is preferably It is 2 parts by mass or more, more preferably 3 parts by mass or more, and may be 4 parts by mass or more or 5 parts by mass or more. Further, the content of the second dispersant for conductive material in the third agent may be, for example, 50 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of carbon nanotubes, so that the conductivity decreases due to the insulating dispersant.
  • the amount is preferably 45 parts by mass or less, more preferably 40 parts by mass or less, and may be 35 parts by mass or less or 30 parts by mass or less. That is, the content of the second conductive material dispersant in the third agent is, for example, 1 to 50 parts by mass, 1 to 45 parts by mass, 1 to 40 parts by mass, and 1 to 40 parts by mass, based on 100 parts by mass of carbon nanotubes.
  • the third liquid medium is not particularly limited as long as it can disperse carbon nanotubes and is compatible with the first liquid medium and the second liquid medium.
  • the third liquid medium include water, N-methyl-2-pyrrolidone, cyclohexane, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone. Among these, N-methyl- 2-pyrrolidone is preferred.
  • the third liquid medium may be the same or different from the first liquid medium and the second liquid medium, but preferably the same.
  • the content of the third liquid medium in the third agent is not particularly limited, as long as it is within a range in which carbon nanotubes can be dispersed, and the content of the third liquid medium in the third agent is not particularly limited. may be changed as appropriate.
  • the solid content concentration of the third agent is not particularly limited, and may be, for example, 0.2% by mass or more, 0.8% by mass or more, 1.5% by mass or more, or 2.5% by mass or more. good. Further, the solid content concentration of the third agent may be, for example, 15.0% by mass or less, 12.5% by mass or less, 10.0% by mass or less, or 7.5% by mass or less. That is, the solid content concentration of the third agent is, for example, 0.2 to 15.0% by mass, 0.2 to 12.5% by mass, 0.2 to 10.0% by mass, or 0.2 to 7.5% by mass.
  • the method for producing a positive electrode of the present embodiment includes applying the above-described positive electrode composition onto a current collector, and forming a composite material containing a conductive material, a binder, an active material, and a dispersant for the conductive material on the current collector. A forming step of forming a layer is included.
  • the positive electrode composition is applied onto the current collector to form a composite material layer on the current collector.
  • the composite material layer is a layer containing solid content (at least a conductive material, a binder, an active material, and a dispersant for a conductive material) in the positive electrode composition, and removes at least a portion of the liquid medium from the positive electrode composition. It may be a layer made of
  • the current collector is not particularly limited, and any known current collector can be used without particular restriction.
  • a current collector for example, metal foil (metals such as gold, silver, copper, platinum, aluminum, iron, nickel, chromium, manganese, lead, tungsten, and titanium, and alloys containing any one of these as the main component) ) is used. Among these, it is preferable to use aluminum for the positive electrode and copper for the negative electrode.
  • the current collector is generally provided in the form of a foil, but is not limited thereto; perforated foil-like and mesh-like current collectors can also be used.
  • the method of applying the positive electrode composition on the current collector is not particularly limited, and examples include die coating method, dip coating method, roll coating method, doctor coating method, knife coating method, spray coating method, gravure coating method, and screen.
  • the method may be a printing method, an electrostatic coating method, or the like.
  • the amount of the positive electrode composition to be applied is not particularly limited, and may be adjusted as appropriate so that the thickness of the composite layer is within a desired range.
  • the composite material layer may be formed by removing at least a portion of the liquid medium from the coating film of the positive electrode composition formed on the current collector.
  • the method for removing the liquid medium is not particularly limited, and examples of methods for removing the liquid medium by vaporizing at least a portion of the liquid medium by heating and/or reduced pressure include leaving drying, a blow dryer, a warm air dryer, an infrared heater, Examples include far-infrared heating equipment.
  • the method for manufacturing a positive electrode of the present embodiment may further include a pressurizing step of pressurizing the composite material layer and the current collector formed in the forming step in the stacking direction.
  • the pressurizing process allows the composite material layer and the current collector to be brought into close contact with each other.
  • the pressurizing method in the pressurizing step is not particularly limited, and may be, for example, a roll press, a mold press, a calendar press, or the like.
  • the thickness of the composite material layer in the positive electrode is not particularly limited, and may be, for example, 50 ⁇ m or more, and from the viewpoint of increasing the capacity of the battery, it is preferably 55 ⁇ m or more, more preferably 60 ⁇ m or more, and 65 ⁇ m or more or 70 ⁇ m. It may be more than that. Further, the thickness of the composite material layer in the positive electrode may be, for example, 150 ⁇ m or less, and from the viewpoint of further improving discharge rate characteristics, it is preferably 140 ⁇ m or less, more preferably 130 ⁇ m or less, and 120 ⁇ m or less or 110 ⁇ m or less. There may be.
  • the thickness of the composite material layer in the positive electrode is, for example, 50 to 150 ⁇ m, 50 to 140 ⁇ m, 50 to 130 ⁇ m, 50 to 120 ⁇ m, 50 to 110 ⁇ m, 55 to 150 ⁇ m, 55 to 140 ⁇ m, 55 to 130 ⁇ m, 55 to 120 ⁇ m, 55-110 ⁇ m, 60-150 ⁇ m, 60-140 ⁇ m, 60-130 ⁇ m, 60-120 ⁇ m, 60-110 ⁇ m, 65-150 ⁇ m, 65-140 ⁇ m, 65-130 ⁇ m, 65-120 ⁇ m, 65-110 ⁇ m, 70-150 ⁇ m, 70- It may be 140 ⁇ m, 70-130 ⁇ m, 70-120 ⁇ m or 70-110 ⁇ m.
  • the positive electrode manufactured by the manufacturing method of this embodiment can be suitably used as a positive electrode of a battery, particularly a secondary battery (lithium ion secondary battery).
  • the positive electrode of this embodiment is a positive electrode including a composite material layer containing a conductive material, an active material, a binder, and a dispersant for the conductive material.
  • the positive electrode of this embodiment may be, for example, a positive electrode manufactured by the above-mentioned manufacturing method.
  • the positive electrode of this embodiment can be suitably used as a positive electrode of a battery, especially a secondary battery (lithium ion secondary battery).
  • the battery (preferably a secondary battery, more preferably a lithium ion secondary battery) in this embodiment includes a positive electrode manufactured by the above-mentioned manufacturing method.
  • the configuration other than the positive electrode may be the same as that of a known battery.
  • the uses of the battery in this embodiment are not particularly limited, and include, for example, digital cameras, video cameras, portable audio players, portable AV devices such as portable LCD televisions, portable information terminals such as notebook computers, smartphones, and mobile PCs, and others. It can be used in a wide range of fields such as portable game devices, power tools, electric bicycles, hybrid cars, electric cars, and power storage systems.
  • Example 1 Carbon black
  • Carbon black From a nozzle installed upstream of a carbon black reactor (furnace length: 6 m, furnace diameter: 0.65 m), the raw materials acetylene at 12 Nm 3 /h, toluene at 32 kg/h, and oxygen at 22 Nm 3 /h are supplied to produce carbon. Black was produced and collected in a bag filter installed downstream of the reactor. Thereafter, it was passed through a dry cyclone device and a magnet for iron removal and collected into a tank. Note that acetylene, toluene, and oxygen were heated to 115° C. and then supplied to the reactor to obtain carbon black A.
  • the obtained carbon black A had a BET specific surface area of 240 m 2 /g, an average primary particle diameter of 20 nm, and a crystallite size (Lc) of 16 ⁇ .
  • Carbon black dispersion Carbon black A, NMP as a liquid medium, and polyvinyl alcohol (manufactured by Denka Corporation, Poval DR-1137, SP value: 35 J/cm 3 ) as a dispersant were prepared. 1.0% by mass of polyvinyl alcohol and 10.0% by mass of carbon black A were added to 89.0% by mass of NMP, and the mixture was mixed for 120 minutes with a planetary mixer (manufactured by Primix, Hivis Dispermix 3D-5 model). A slurry containing carbon black A was prepared by stirring.
  • the obtained slurry was put into a bead mill (Mugenflow MGF2-ZA, manufactured by Ashizawa Finetech) equipped with zirconia beads (diameter 0.5 mm), and a dispersion treatment was performed. After performing the dispersion treatment, the zirconia beads were removed by filtration to obtain a carbon black dispersion.
  • a bead mill Mogenflow MGF2-ZA, manufactured by Ashizawa Finetech
  • Carbon nanotube dispersion Carbon nanotubes (manufactured by CNano, "Flotube 6000", average diameter 6 nm, BET specific surface area 300 m 2 /g), NMP as a liquid medium, polyvinylpyrrolidone as a dispersant (manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., Pitzcor K90, SP value: 25 J /cm 3 ) was prepared. 1.0% by mass of polyvinylpyrrolidone and 4.0% by mass of carbon nanotubes were added to 95.0% by mass of NMP, and the mixture was stirred for 120 minutes with a planetary mixer (manufactured by Primix, Hivis Dispermix 3D-5 model).
  • a slurry containing carbon nanotubes was prepared.
  • the obtained slurry was put into a bead mill (Mugenflow MGF2-ZA, manufactured by Ashizawa Finetech) equipped with zirconia beads (diameter 0.5 mm), and a dispersion treatment was performed. After performing the dispersion treatment, the zirconia beads were removed by filtration to obtain a carbon nanotube dispersion.
  • lithium nickel manganese cobalt oxide manufactured by Beijing Dasheng Co., Ltd., "ME6A” having an average particle diameter D50 of 12 ⁇ m was prepared.
  • an NMP solution of polyvinylidene fluoride manufactured by Kureha Co., Ltd., "L#7208"
  • a carbon black dispersion liquid used as a binder, 0.7 parts by mass of carbon black, and 0.7 parts by mass of carbon nanotubes.
  • the positive electrode composition was formed into a film using an applicator on one side of a 15 ⁇ m thick aluminum foil (manufactured by UACJ) to prepare a laminate, which was left standing in a dryer and pre-dried at 105° C. for 1 hour. , NMP was completely removed. Next, the dried laminate was pressed using a roll press machine at a linear pressure of 200 kg/cm, so that the thickness of the entire laminate was 80 ⁇ m. Subsequently, it was vacuum-dried at 170° C. for 3 hours to completely remove residual moisture, thereby obtaining a positive electrode including a current collector and a composite material layer.
  • CMC and artificial graphite were weighed and mixed to have a solid content of 1% by mass and 97% by mass, pure water was added to this mixture, and Using a Tori Rentaro ARV-310), the mixture was mixed until homogeneous to obtain a mixture.
  • SBR was weighed to have a solid content of 2% by mass, added to the obtained mixture, and made homogeneous using a rotational revolution mixer (manufactured by Shinky Co., Ltd., Awatori Rentaro ARV-310).
  • a negative electrode composition was obtained.
  • the negative electrode composition was formed into a film using an applicator on a 10 ⁇ m thick copper foil (manufactured by UACJ) to prepare a laminate, which was left to stand in a dryer and pre-dried at 60° C. for 1 hour.
  • the laminate was pressed with a linear pressure of 50 kg/cm using a roll press machine, so that the total thickness of the laminate was 60 ⁇ m. Subsequently, it was vacuum-dried at 120° C. for 3 hours to completely remove residual moisture, thereby obtaining a negative electrode including a current collector and a composite material layer.
  • the fabricated positive electrode was processed into a size of 40 x 40 mm, and the fabricated negative electrode was processed into a size of 44 x 44 mm, and then an aluminum tab was welded to the positive electrode, and a nickel tab was welded to the negative electrode. did.
  • the composite coated surfaces of the positive and negative electrodes faced each other at the center, and a polyolefin microporous membrane processed to a size of 45 ⁇ 45 mm was placed between the positive and negative electrodes.
  • the sheet-like exterior which had been cut and processed into a 70 x 140 mm square, was folded in half at the center of the long side.
  • the laminate of positive electrode/polyolefin microporous membrane/negative electrode was sandwiched between the folded outer case while arranging the outer case so that the aluminum tab for the positive electrode and the nickel tab for the negative electrode were exposed to the outside of the outer case.
  • a vacuum heat sealer the remaining side of the exterior was heat-sealed while reducing the internal pressure to obtain a lithium ion secondary battery.
  • Carbon nanotube dispersion Carbon nanotubes (manufactured by CNano, "Flotube 6000", average diameter 6 nm, BET specific surface area 300 m 2 /g), NMP as a liquid medium, polyvinyl butyral as a dispersant (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd., BL-1, SP value: 24 J/cm 3 ) was prepared. 1.0% by mass of polyvinyl butyral and 4.0% by mass of carbon nanotubes were added to 95.0% by mass of NMP, and the mixture was stirred for 120 minutes with a planetary mixer (manufactured by Primix, Hivis Dispermix 3D-5 model).
  • a slurry containing carbon nanotubes was prepared.
  • the obtained slurry was put into a bead mill (Mugenflow MGF2-ZA, manufactured by Ashizawa Finetech Co., Ltd.) equipped with zirconia beads (0.5 mm in diameter), and a dispersion treatment was performed. After performing the dispersion treatment, the zirconia beads were removed by filtration to obtain a carbon nanotube dispersion.
  • Example 2 Manufacture of positive electrode and battery
  • the same carbon black dispersion, binder, and active material as in Example 1 were prepared.
  • an NMP solution of polyvinylidene fluoride (manufactured by Kureha Co., Ltd., "L#7208"), a carbon black dispersion liquid, and a carbon nanotube dispersion liquid were used as a binder, 0.7 parts by mass of carbon black, and 0.7 parts by mass of carbon nanotubes.
  • Example 3 Carbon black dispersion
  • Carbon black A, NMP as a liquid medium, and carboxymethylcessulose sodium salt (manufactured by Daicel, D2200, SP value: 29 J/cm 3 ) as a dispersant were prepared. 1.0% by mass of carboxymethylcessulose sodium salt and 10.0% by mass of carbon black A were added to 89.0% by mass of NMP, and a planetary mixer (manufactured by Primix, Hivis Dispermix 3D-5 type) was added. ) for 120 minutes to prepare a slurry containing carbon black A.
  • the obtained slurry was put into a bead mill (Mugenflow MGF2-ZA, manufactured by Ashizawa Finetech) equipped with zirconia beads (diameter 0.5 mm), and a dispersion treatment was performed. After performing the dispersion treatment, the zirconia beads were removed by filtration to obtain a carbon black dispersion.
  • a bead mill Mogenflow MGF2-ZA, manufactured by Ashizawa Finetech
  • Example 1 Manufacture of positive electrodes and batteries
  • the same carbon nanotube dispersion, binder, and active material as in Example 1 were prepared.
  • an NMP solution of polyvinylidene fluoride (manufactured by Kureha Co., Ltd., "L#7208"), a carbon black dispersion liquid, and a carbon nanotube dispersion liquid were used as a binder, 0.7 parts by mass of carbon black, and 0.7 parts by mass of carbon nanotubes.
  • Example 4 Carbon black dispersion
  • Carbon black A, NMP as a liquid medium, and polyvinylpyrrolidone (manufactured by Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., Pitzcol K90, SP value: 25 J/cm 3 ) were prepared as a dispersant. 1.0% by mass of polyvinylpyrrolidone and 10.0% by mass of carbon black A were added to 89.0% by mass of NMP, and the mixture was mixed for 120 minutes with a planetary mixer (manufactured by Primix, Hivis Dispermix 3D-5 model). A slurry containing carbon black A was prepared by stirring.
  • the obtained slurry was put into a bead mill (Mugenflow MGF2-ZA, manufactured by Ashizawa Finetech) equipped with zirconia beads (diameter 0.5 mm), and a dispersion treatment was performed. After performing the dispersion treatment, the zirconia beads were removed by filtration to obtain a carbon black dispersion.
  • a bead mill Mogenflow MGF2-ZA, manufactured by Ashizawa Finetech
  • Carbon nanotube dispersion Carbon nanotubes (manufactured by CNano, "Flotube 6000", average diameter 6 nm, BET specific surface area 300 m 2 /g), NMP as a liquid medium, polyvinyl butyral as a dispersant (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd., BL-1, SP value: 24 J/cm 3 ) was prepared. 1.0% by mass of polyvinyl butyral and 4.0% by mass of carbon nanotubes were added to 95.0% by mass of NMP, and the mixture was stirred for 120 minutes with a planetary mixer (manufactured by Primix, Hivis Dispermix 3D-5 model). A slurry containing carbon nanotubes was prepared.
  • the obtained slurry was put into a bead mill (Mugenflow MGF2-ZA, manufactured by Ashizawa Finetech) equipped with zirconia beads (diameter 0.5 mm), and a dispersion treatment was performed. After performing the dispersion treatment, the zirconia beads were removed by filtration to obtain a carbon nanotube dispersion.
  • a bead mill Mogenflow MGF2-ZA, manufactured by Ashizawa Finetech
  • Example 1 Manufacture of positive electrodes and batteries
  • the same binder and active material as in Example 1 were prepared.
  • an NMP solution of polyvinylidene fluoride (manufactured by Kureha Co., Ltd., "L#7208"), a carbon black dispersion liquid, and a carbon nanotube dispersion liquid were used as a binder, 0.7 parts by mass of carbon black, and 0.7 parts by mass of carbon nanotubes.
  • Carbon nanotube dispersion Carbon nanotubes (manufactured by CNano, "Flotube 6000", average diameter 6 nm, BET specific surface area 300 m 2 /g), NMP as a liquid medium, carboxymethylcessulose sodium salt (manufactured by Daicel, D2200, SP value: 29 J/g) as a dispersant. cm 3 ) was prepared. 1.0% by mass of carboxymethylcessulose sodium salt and 4.0% by mass of carbon nanotubes were added to 95.0% by mass of NMP, and the mixture was mixed with a planetary mixer (manufactured by Primix, Hivis Dispermix 3D-5 model).
  • a slurry containing carbon nanotubes was prepared by stirring for 120 minutes.
  • the obtained slurry was put into a bead mill (Mugenflow MGF2-ZA, manufactured by Ashizawa Finetech) equipped with zirconia beads (diameter 0.5 mm), and a dispersion treatment was performed. After performing the dispersion treatment, the zirconia beads were removed by filtration to obtain a carbon nanotube dispersion.
  • Example 2 Manufacture of positive electrodes and batteries
  • the same carbon black dispersion, binder, and active material as in Example 1 were prepared.
  • an NMP solution of polyvinylidene fluoride (manufactured by Kureha Co., Ltd., "L#7208"), a carbon black dispersion liquid, and a carbon nanotube dispersion liquid were used as a binder, 0.7 parts by mass of carbon black, and 0.7 parts by mass of carbon nanotubes.
  • Example 6 Manufacture of positive electrode and battery
  • the same carbon black dispersion, carbon nanotube dispersion, binder, and active material as in Example 1 were prepared.
  • an NMP solution of polyvinylidene fluoride manufactured by Kureha Co., Ltd., "L#7208"
  • a carbon black dispersion liquid used as a binder, 0.4 parts by mass of carbon black, and 0.4 parts by mass of carbon nanotubes.
  • Example 7 Carbon black
  • a carbon black reactor Furnace length: 6 m, furnace diameter: 0.65 m
  • raw materials acetylene at 12 Nm 3 /h, toluene at 32 kg/h, and oxygen at 19 Nm 3 /h are supplied to produce carbon.
  • Black was produced and collected in a bag filter installed downstream of the reactor. Thereafter, it was passed through a dry cyclone device and a magnet for iron removal and collected into a tank.
  • acetylene, toluene, and oxygen were heated to 115° C. and then supplied to the reactor to obtain carbon black B.
  • the obtained carbon black B had a BET specific surface area of 178 m 2 /g, an average primary particle diameter of 22 nm, and a crystallite size (Lc) of 17 ⁇ .
  • Carbon black dispersion Carbon black B, NMP as a liquid medium, and polyvinyl alcohol (manufactured by Denka Corporation, Poval DR-1137, SP value: 35 J/cm 3 ) as a dispersant were prepared. 1.0% by mass of polyvinyl alcohol and 10.0% by mass of carbon black B were added to 89.0% by mass of NMP, and the mixture was mixed for 120 minutes with a planetary mixer (Hivis Dispermix 3D-5, manufactured by Primix). A slurry containing carbon black B was prepared by stirring.
  • the obtained slurry was put into a bead mill (Mugenflow MGF2-ZA, manufactured by Ashizawa Finetech) equipped with zirconia beads (diameter 0.5 mm), and a dispersion treatment was performed. After performing the dispersion treatment, the zirconia beads were removed by filtration to obtain a carbon black dispersion.
  • a bead mill Mogenflow MGF2-ZA, manufactured by Ashizawa Finetech
  • Example 2 Manufacture of positive electrode and battery
  • the same carbon nanotube dispersion, binder, and active material as in Example 1 were prepared.
  • an NMP solution of polyvinylidene fluoride (manufactured by Kureha Co., Ltd., "L#7208"), a carbon black dispersion liquid, and a carbon nanotube dispersion liquid were used as a binder, 0.7 parts by mass of carbon black, and 0.7 parts by mass of carbon nanotubes.
  • Example 8 (Carbon black) Acetylene, which is a raw material, is supplied at a rate of 12Nm 3 /h, toluene at 32kg/h, and oxygen at a rate of 26Nm 3 /h from a nozzle installed upstream of a carbon black reactor (furnace length: 6m, furnace diameter: 0.65m). Black was produced and collected in a bag filter installed downstream of the reactor. Thereafter, it was passed through a dry cyclone device and a magnet for iron removal and collected into a tank. Note that acetylene, toluene, and oxygen were heated to 115° C. and then supplied to the reactor to obtain carbon black C. The obtained carbon black C had a BET specific surface area of 370 m 2 /g, an average primary particle diameter of 18 nm, and a crystallite size (Lc) of 20 ⁇ .
  • Carbon black dispersion Carbon black C, NMP as a liquid medium, and polyvinyl alcohol (manufactured by Denka Corporation, Poval DR-1137, SP value: 35 J/cm 3 ) as a dispersant were prepared. 1.0% by mass of polyvinyl alcohol and 10.0% by mass of carbon black C were added to 89.0% by mass of NMP, and the mixture was mixed for 120 minutes with a planetary mixer (manufactured by Primix, Hivis Dispermix 3D-5 model). A slurry containing carbon black C was prepared by stirring.
  • the obtained slurry was put into a bead mill (Mugenflow MGF2-ZA, manufactured by Ashizawa Finetech) equipped with zirconia beads (diameter 0.5 mm), and a dispersion treatment was performed. After performing the dispersion treatment, the zirconia beads were removed by filtration to obtain a carbon black dispersion.
  • a bead mill Mogenflow MGF2-ZA, manufactured by Ashizawa Finetech
  • Example 2 Manufacture of positive electrode and battery
  • the same carbon nanotube dispersion, binder, and active material as in Example 1 were prepared.
  • an NMP solution of polyvinylidene fluoride (manufactured by Kureha Co., Ltd., "L#7208"), a carbon black dispersion liquid, and a carbon nanotube dispersion liquid were used as a binder, 0.7 parts by mass of carbon black, and 0.7 parts by mass of carbon nanotubes.
  • Example 9 Manufacture of positive electrodes and batteries
  • the same carbon black dispersion, carbon nanotube dispersion, binder, and active material as in Example 1 were prepared.
  • an NMP solution of polyvinylidene fluoride manufactured by Kureha Co., Ltd., "L#7208"
  • a carbon black dispersion liquid used as a binder, 0.2 parts by mass of carbon black, and 0.2 parts by mass of carbon nanotubes.
  • Example 10 Manufacture of positive electrodes and batteries
  • the same carbon black dispersion liquid, carbon nanotube dispersion liquid, binding material, and active material as in Example 1 were prepared.
  • an NMP solution of polyvinylidene fluoride manufactured by Kureha Co., Ltd., "L#7208"
  • a carbon black dispersion liquid and a carbon nanotube dispersion liquid were used as a binder, 0.95 parts by mass of carbon black, and 0.95 parts by mass of carbon nanotubes.
  • Carbon nanotube dispersion Carbon nanotubes (manufactured by CNano, “Flotube 6000”, average diameter 6 nm, BET specific surface area 300 m 2 /g), NMP as a liquid medium, polyvinyl alcohol (manufactured by Denka, Poval DR-1137, SP value: 35 J/cm 3 ).
  • NMP polyvinyl alcohol
  • 1.0% by mass of polyvinyl alcohol and 4.0% by mass of carbon nanotubes were added to 95.0% by mass of NMP, and the mixture was stirred for 120 minutes with a planetary mixer (manufactured by Primix, Hivis Dispermix 3D-5 model). A slurry containing carbon nanotubes was prepared.
  • the obtained slurry was put into a bead mill (Mugenflow MGF2-ZA, manufactured by Ashizawa Finetech Co., Ltd.) equipped with zirconia beads (0.5 mm in diameter), and a dispersion treatment was performed. After performing the dispersion treatment, the zirconia beads were removed by filtration to obtain a carbon nanotube dispersion.
  • a bead mill Mogenflow MGF2-ZA, manufactured by Ashizawa Finetech Co., Ltd.
  • Example 2 Manufacture of positive electrodes and batteries
  • the same carbon black dispersion, binder, and active material as in Example 1 were prepared.
  • an NMP solution of polyvinylidene fluoride (manufactured by Kureha Co., Ltd., "L#7208"), a carbon black dispersion liquid, and a carbon nanotube dispersion liquid were used as a binder, 0.7 parts by mass of carbon black, and 0.7 parts by mass of carbon nanotubes.
  • Carbon black dispersion Carbon black A, NMP as a liquid medium, and polyvinylpyrrolidone (manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., Pitzcol K90, SP value: 25 J/cm 3 ) were prepared as a dispersant. 1.0% by mass of polyvinylpyrrolidone and 10.0% by mass of carbon black A were added to 89.0% by mass of NMP, and the mixture was mixed for 120 minutes with a planetary mixer (manufactured by Primix, Hivis Dispermix 3D-5 model). A slurry containing carbon black A was prepared by stirring.
  • the obtained slurry was put into a bead mill (Mugenflow MGF2-ZA, manufactured by Ashizawa Finetech Co., Ltd.) equipped with zirconia beads (0.5 mm in diameter), and a dispersion treatment was performed. After performing the dispersion treatment, the zirconia beads were removed by filtration to obtain a carbon black dispersion.
  • a bead mill Mogenflow MGF2-ZA, manufactured by Ashizawa Finetech Co., Ltd.
  • Example 2 In addition to the above carbon black dispersion, the same carbon nanotube dispersion, binder, and active material as in Example 1 were prepared.
  • an NMP solution of polyvinylidene fluoride (manufactured by Kureha Co., Ltd., "L#7208"), a carbon black dispersion liquid, and a carbon nanotube dispersion liquid were used as a binder, 0.7 parts by mass of carbon black, and 0.7 parts by mass of carbon nanotubes.
  • a rotation-revolution mixer Align Rentaro ARV-310, manufactured by Shinky Co., Ltd.
  • the mixture was mixed for 5 minutes to obtain a mixed solution.
  • 97 parts by mass of the active material and NMP solution were added to the mixed solution obtained in the first step to adjust the total solids concentration to 69% by mass, and the mixture was prepared using a rotation-revolution mixer ( A cathode composition was obtained by mixing for 5 minutes at a revolution speed of 2000 rpm using Awatori Rentaro ARV-310 (manufactured by Shinky Co., Ltd.).
  • a positive electrode and a battery were manufactured and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 4.
  • Carbon black dispersion Carbon black A, NMP as a liquid medium, and polyvinyl butyral (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd., BL-1, SP value: 24 J/cm 3 ) as a dispersant were prepared. 1.0% by mass of polyvinyl butyral and 10.0% by mass of carbon black A were added to 89.0% by mass of NMP, and the mixture was mixed for 120 minutes with a planetary mixer (manufactured by Primix, Hivis Dispermix 3D-5 model). A slurry containing carbon black A was prepared by stirring.
  • the obtained slurry was put into a bead mill (Mugenflow MGF2-ZA, manufactured by Ashizawa Finetech Co., Ltd.) equipped with zirconia beads (0.5 mm in diameter), and a dispersion treatment was performed. After performing the dispersion treatment, the zirconia beads were removed by filtration to obtain a carbon black dispersion.
  • a bead mill Mogenflow MGF2-ZA, manufactured by Ashizawa Finetech Co., Ltd.
  • Carbon nanotube dispersion Carbon nanotubes (manufactured by CNano, "Flotube 6000", average diameter 6 nm, BET specific surface area 300 m 2 /g), NMP as a liquid medium, polyvinyl butyral as a dispersant (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd., BL-1, SP value: 24 J/cm 3 ) was prepared. 1.0% by mass of polyvinyl butyral and 4.0% by mass of carbon nanotubes were added to 95.0% by mass of NMP, and the mixture was stirred for 120 minutes with a planetary mixer (manufactured by Primix, Hivis Dispermix 3D-5 model). A slurry containing carbon nanotubes was prepared.
  • the obtained slurry was put into a bead mill (Mugenflow MGF2-ZA, manufactured by Ashizawa Finetech) equipped with zirconia beads (diameter 0.5 mm), and a dispersion treatment was performed. After performing the dispersion treatment, the zirconia beads were removed by filtration to obtain a carbon nanotube dispersion.
  • a bead mill Mogenflow MGF2-ZA, manufactured by Ashizawa Finetech
  • Example 1 Manufacture of positive electrode and battery
  • the same binder and active material as in Example 1 were prepared.
  • an NMP solution of polyvinylidene fluoride (manufactured by Kureha Co., Ltd., "L#7208"), a carbon black dispersion liquid, and a carbon nanotube dispersion liquid were used as a binder, 0.7 parts by mass of carbon black, and 0.7 parts by mass of carbon nanotubes.
  • Carbon black dispersion Carbon black A, NMP as a liquid medium, and carboxymethylcessulose sodium salt (manufactured by Daicel, D2200, SP value: 29 J/cm 3 ) as a dispersant were prepared. 1.0% by mass of carboxymethylcessulose sodium salt and 10.0% by mass of carbon black A were added to 89.0% by mass of NMP, and a planetary mixer (manufactured by Primix, Hivis Dispermix 3D-5 type) was added. ) for 120 minutes to prepare a slurry containing carbon black A.
  • the obtained slurry was put into a bead mill (Mugenflow MGF2-ZA, manufactured by Ashizawa Finetech Co., Ltd.) equipped with zirconia beads (0.5 mm in diameter), and a dispersion treatment was performed. After performing the dispersion treatment, the zirconia beads were removed by filtration to obtain a carbon black dispersion.
  • a bead mill Mogenflow MGF2-ZA, manufactured by Ashizawa Finetech Co., Ltd.
  • Carbon nanotube dispersion Carbon nanotubes (manufactured by CNano, "Flotube 6000", average diameter 6 nm, BET specific surface area 300 m 2 /g), NMP as a liquid medium, carboxymethylcessulose sodium salt (manufactured by Daicel, D2200, SP value: 29 J/g) as a dispersant. cm 3 ) was prepared. 1.0% by mass of carboxymethylcessulose sodium salt and 4.0% by mass of carbon nanotubes were added to 95.0% by mass of NMP, and the mixture was mixed with a planetary mixer (manufactured by Primix, Hivis Dispermix 3D-5 model). A slurry containing carbon nanotubes was prepared by stirring for 120 minutes.
  • the obtained slurry was put into a bead mill (Mugenflow MGF2-ZA, manufactured by Ashizawa Finetech Co., Ltd.) equipped with zirconia beads (0.5 mm in diameter), and a dispersion treatment was performed. After performing the dispersion treatment, the zirconia beads were removed by filtration to obtain a carbon nanotube dispersion.
  • a bead mill Mogenflow MGF2-ZA, manufactured by Ashizawa Finetech Co., Ltd.
  • Example 1 Manufacture of positive electrodes and batteries
  • the same binder and active material as in Example 1 were prepared.
  • an NMP solution of polyvinylidene fluoride (manufactured by Kureha Co., Ltd., "L#7208"), a carbon black dispersion liquid, and a carbon nanotube dispersion liquid were used as a binder, 0.7 parts by mass of carbon black, and 0.7 parts by mass of carbon nanotubes.
  • Carbon black has a BET specific surface area of 87 m 2 /g, an average primary particle diameter of 25 nm, and a crystallite size (Lc) of 23 ⁇ (manufactured by Cabot, "LiTX-HP"), NMP as a liquid medium, and polyvinyl as a dispersant.
  • Alcohol manufactured by Denka Corporation, Poval DR-1137, SP value: 35 J/cm 3 ) was prepared. 89.0 mass % NMP, 1.0 mass % polyvinyl alcohol and 10.0 mass % LiTX-HP.
  • Example 2 In addition to the above carbon black dispersion, the same carbon nanotube dispersion, binder, and active material as in Example 1 were prepared.
  • an NMP solution of polyvinylidene fluoride (manufactured by Kureha Co., Ltd., "L#7208"), a carbon black dispersion liquid, and a carbon nanotube dispersion liquid were used as a binder, 0.7 parts by mass of carbon black, and 0.7 parts by mass of carbon nanotubes.
  • a cathode composition was obtained by mixing for 5 minutes at a revolution speed of 2000 rpm using Awatori Rentaro ARV-310 (manufactured by Shinky Co., Ltd.). Using the obtained positive electrode composition, a positive electrode and a battery were manufactured and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 5.
  • Carbon black dispersion Carbon black (manufactured by Lion Corporation, "ECP") with a BET specific surface area of 820 m 2 /g, an average primary particle diameter of 40 nm, and a crystallite size (Lc) of 16 ⁇ , NMP as a liquid medium, and polyvinyl alcohol as a dispersant. (manufactured by Denka, Poval DR-1137, SP value: 35 J/cm 3 ) was prepared.
  • Example 2 In addition to the above carbon black dispersion, the same carbon nanotube dispersion, binder, and active material as in Example 1 were prepared.
  • an NMP solution of polyvinylidene fluoride (manufactured by Kureha Co., Ltd., "L#7208"), a carbon black dispersion liquid, and a carbon nanotube dispersion liquid were used as a binder, 0.7 parts by mass of carbon black, and 0.7 parts by mass of carbon nanotubes.
  • a cathode composition was obtained by mixing for 5 minutes at a revolution speed of 2000 rpm using Awatori Rentaro ARV-310 (manufactured by Shinky Co., Ltd.). Using the obtained positive electrode composition, a positive electrode and a battery were manufactured and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 5.

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Abstract

導電材と、活物質と、結着材と、導電材用分散剤と、液状媒体と、を含有する正極組成物であって、前記導電材が、カーボンブラックと、カーボンナノチューブと、を含有し、前記導電材用分散剤が、SP値の異なる二種以上の分散剤を含有し、前記カーボンブラックのBET比表面積が、100~500m2/gである、正極組成物。

Description

正極組成物及びその製造方法、正極及びその製造方法、並びに電池
 本発明は、正極組成物及びその製造方法、正極及びその製造方法、並びに電池に関する。
 環境・エネルギー問題の高まりから、化石燃料への依存度を減らす低炭素社会の実現に向けた技術の開発が盛んに行われている。このような技術開発としては、ハイブリッド電気自動車や電気自動車等の低公害車の開発、太陽光発電や風力発電等の自然エネルギー発電・蓄電システムの開発、電力を効率よく供給し、送電ロスを減らす次世代送電網の開発等があり、多岐に渡っている。
 これらの技術に共通して必要となるキーデバイスの一つが電池であり、このような電池に対しては、システムを小型化するための高いエネルギー密度が求められる。また、使用環境温度に左右されずに安定した電力の供給を可能にするための高い出力特性が求められる。さらに、長期間の使用に耐えうる良好なサイクル特性等も求められる。そのため、従来の鉛蓄電池、ニッケル-カドミウム電池、ニッケル-水素電池から、より高いエネルギー密度、出力特性及びサイクル特性を有するリチウムイオン二次電池への置き換えが急速に進んでいる。
 従来、リチウムイオン二次電池の正極は、正極活物質、導電材及び結着材(バインダーとも言う)を含有する正極ペーストを、集電体に塗工することより製造されている。正極活物質としては、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム等のリチウム含有複合酸化物が用いられてきた。また、正極活物質は導電性に乏しいことから、導電性を付与する目的で、正極ペーストにカーボンブラック等の導電材を添加することが行われてきた(例えば、特許文献1)。
特開2008-227481号公報
 近年、リチウムイオン二次電池の更なる性能向上が求められている。
 本発明は、内部抵抗が小さく、且つ、放電レート特性及びサイクル特性に優れたリチウムイオン二次電池を得ることができる正極組成物、並びに、当該正極組成物の製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、内部抵抗が小さく、且つ、放電レート特性及びサイクル特性に優れたリチウムイオン二次電池を得ることができる正極、並びに、当該正極の製造方法を提供することを目的とする。更に本発明は、上記正極を備える電池を提供することを目的とする。
 本発明は、例えば、下記<1>~<15>に関する。
<1>導電材と、活物質と、結着材と、導電材用分散剤と、液状媒体と、を含有する正極組成物であって、前記導電材が、カーボンブラックと、カーボンナノチューブと、を含有し、前記導電材用分散剤が、SP値の異なる二種以上の分散剤を含有し、前記カーボンブラックのBET比表面積が、100~500m/gである、正極組成物。
<2>前記カーボンブラック及び前記カーボンナノチューブの総含有量に対する前記カーボンナノチューブの含有量の比(質量比)が、0.1~0.7である、<1>に記載の正極組成物。
<3>前記導電材用分散剤が、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルブチラール、カルボキシメチルセルロース及びその塩、ポリビニルアセタール、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアミン並びにポリビニルホルマールからなる群より選択される、<1>又は<2>に記載の正極組成物。
<4>前記カーボンブラックが、100~400m/gのBET比表面積、及び、15~26Åの結晶子サイズ(Lc)を有する、<1>~<3>のいずれかに記載の正極組成物。
<5>前記カーボンナノチューブが、5~15nmの平均直径を有する、<1>~<4>のいずれかに記載の正極組成物。
<6>結着材及び第一の液状媒体を含有する第一剤と、カーボンブラック、第一の導電材用分散剤及び第二の液状媒体を含有する第二剤と、カーボンナノチューブ、第二の導電材用分散剤及び第三の液状媒体を含有する第三剤とを混合して、混合液を得る第一の工程と、前記混合液と活物質とを混合して、正極組成物を得る第二の工程と、を含み、前記第一の導電材用分散剤が、前記第二の導電材用分散剤のSP値と異なるSP値を有する、正極組成物の製造方法。
<7>結着材及び第一の液状媒体を含有する第一剤と、カーボンブラック、第一の導電材用分散剤及び第二の液状媒体を含有する第二剤とを混合して、第一の混合液を得る第一の工程と、前記第一の混合液と、カーボンナノチューブ、第二の導電材用分散剤及び第三の液状媒体を含有する第三剤とを混合して、第二の混合液を得る第二の工程と、前記第二の混合液と活物質とを混合して、正極組成物を得る第三の工程と、を含み、前記第一の導電材用分散剤が、前記第二の導電材用分散剤のSP値と異なるSP値を有する、正極組成物の製造方法。
<8>前記第一の導電材用分散剤のSP値が、前記第二の導電材用分散剤のSP値より高い、<6>又は<7>に記載の製造方法。
<9>前記カーボンブラック及び前記カーボンナノチューブの総含有量に対する前記カーボンナノチューブの含有量の比(質量比)が、0.1~0.7である、<6>~<8>のいずれかに記載の製造方法。
<10>前記第一の導電材用分散剤及び前記第二の導電材用分散剤が、それぞれ、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルブチラール、カルボキシメチルセルロース及びその塩、ポリビニルアセタール、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアミン並びにポリビニルホルマールからなる群より選択される、<6>~<9>のいずれかに記載の製造方法。
<11><1>~<5>のいずれかに記載の正極組成物を集電体上に塗布して、集電体上に前記導電材、前記活物質、前記結着材及び前記導電材用分散剤を含有する合材層を形成する工程を含む、正極の製造方法。
<12>導電材、活物質、結着材及び導電材用分散剤を含有する合材層を含む正極であって、前記導電材が、カーボンブラックと、カーボンナノチューブと、を含有し、前記導電材用分散剤が、SP値の異なる二種以上の分散剤を含有し、前記カーボンブラックのBET比表面積が、100~500m/gである、正極。
<13>前記カーボンブラック及び前記カーボンナノチューブの総含有量に対する前記カーボンナノチューブの含有量の比(質量比)が、0.1~0.7である、<12>に記載の正極。
<14>前記導電材用分散剤が、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルブチラール、カルボキシメチルセルロース及びその塩、ポリビニルアセタール、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアミン並びにポリビニルホルマールからなる群より選択される、<12>又は<13>に記載の正極。
<15><12>~<14>のいずれか一項に記載の正極を備える、電池。
 本発明によれば、内部抵抗が小さく、且つ、放電レート特性及びサイクル特性に優れたリチウムイオン二次電池を得ることができる正極組成物、並びに、当該正極組成物の製造方法が提供される。また、本発明によれば、内部抵抗が小さく、且つ、放電レート特性及びサイクル特性に優れたリチウムイオン二次電池を得ることができる正極、並びに、当該正極の製造方法が提供される。更に本発明によれば、上記正極を備える電池が提供される。
 以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
(正極組成物)
 本実施形態の正極組成物は、導電材と、活物質と、結着材と、導電材用分散剤と、液状媒体と、を含有する。本実施形態の正極組成物は、正極を形成するための分散液であり、正極形成用組成物、正極形成用分散液、又は、正極形成用塗液ということもできる。
 本実施形態の正極組成物において、導電材は、BET比表面積が100~500m/gのカーボンブラックと、カーボンナノチューブと、を含有する。また、本実施形態の正極組成物において、導電材用分散剤は、SP値の異なる二種以上の分散剤を含有する。
 本実施形態の正極組成物によれば、内部抵抗が小さく、且つ、放電レート特性及びサイクル特性に優れたリチウムイオン二次電池が実現される。
 本実施形態において、カーボンブラック及びカーボンナノチューブは導電材である。導電材の基本的な役割は、導電性に乏しい活物質に導電性を付与することである。また、リチウムイオン二次電池は、充放電を繰り返す事で活物質が膨張収縮するため、活物質同士の接点が徐々に失われるが、導電材は接点の失われた活物質同士をつなぎ、導電性が損なわれることを防ぐ役割もある。
 本発明者らの知見によれば、本実施形態の正極組成物では、SP値の異なる二種以上の導電材用分散剤を含有することで、導電材であるカーボンブラック及びカーボンナノチューブが正極組成物中で好適な分散状態で分散していると考えられる。なお、導電材の分散不良が生じた場合には、活物質と導電材とが充分に接触できず、導電経路を形成しにくくなり、活物質の性能を充分に引き出せないという問題が生じる。結果として、正極内に導電性の劣る部分が局所的に現れるため、活物質が充分に利用されず、放電容量が低下して、電池の寿命が短くなると考えられる。これに対して、本実施形態の正極組成物では、導電材が好適な分散状態で分散しているため、上記問題が生じず、優れた放電レート特性及びサイクル特性が実現されると考えられる。
 カーボンブラックは、一般的な電池用導電材として用いられるカーボンブラックであってよく、アセチレンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック等であってよい。カーボンブラックは、純度に優れ、優れた電池特性を得やすい観点から、好ましくはアセチレンブラックである。
 カーボンブラックのBET比表面積は、100m/g以上である。カーボンブランクのBET比表面積が100m/g以上であることで、活物質及び導電材との電気的接点が多くなり、導電性の付与効果がより良好となるため、より優れた電池特性が得られる。カーボンブラックのBET比表面積は、内部抵抗をより小さくする観点、並びに、放電レート特性及びサイクル特性がより優れる観点からは、好ましくは120m/g以上、より好ましくは140m/g以上、更に好ましくは160m/g以上であり、180m/g以上、200m/g以上又は220m/g以上であってもよい。
 また、カーボンブラックのBET比表面積は、500m/g以下である。カーボンブラックのBET比表面積が500m/g以下であると、液状媒体と導電材と間の相互作用、及び、導電材間の相互作用が小さくなり、活物質に対して均一に分散しやすくなる。これにより、導電経路が形成されやすくなり、より優れた電池特性が得られる。カーボンブラックのBET比表面積は、内部抵抗をより小さくする観点、並びに、放電レート特性及びサイクル特性がより優れる観点からは、好ましくは450m/g以下、より好ましくは400m/g以下であり、350m/g以下、300m/g以下又は250m/g以下であってもよい。
 すなわち、カーボンブラックのBET比表面積は、例えば100~500m/g、100~450m/g、100~400m/g、100~350m/g、100~300m/g、100~250m/g、120~500m/g、120~450m/g、120~400m/g、120~350m/g、120~300m/g、120~250m/g、140~500m/g、140~450m/g、140~400m/g、140~350m/g、140~300m/g、140~250m/g、160~500m/g、160~450m/g、160~400m/g、160~350m/g、160~300m/g、160~250m/g、180~500m/g、180~450m/g、180~400m/g、180~350m/g、180~300m/g、180~250m/g、200~500m/g、200~450m/g、200~400m/g、200~350m/g、200~300m/g、200~250m/g、220~500m/g、220~450m/g、220~400m/g、220~350m/g、220~300m/g又は220~250m/gであってもよい。
 カーボンブラックのBET比表面積は、吸着質として窒素を使用し、JIS Z8830に準拠して静的容量法により測定することができる。
 カーボンブラックの結晶子サイズ(Lc)は、15Å以上であることが好ましい。結晶子サイズ(Lc)が15Å以上であることで、π電子が結晶層を動き易くなり、集電体から流れてきた電子を活物質へと運ぶ導電経路がより形成されやすくなり、より優れた電池特性が得られる。カーボンブラックの結晶子サイズ(Lc)は、16Å以上、18Å以上、又は20Å以上であってもよい。
 また、カーボンブラックの結晶子サイズ(Lc)は、26Å以下であることが好ましい。結晶子サイズ(Lc)が26Å以下であることで、カーボンブラックの粒子形状がより丸みを帯び易くなるため、粒子間相互作用が小さくなり、活物質に対してより均一に分散しやすくなることから、導電経路がより形成されやすくなり、より優れた電池特性が得られる。カーボンブラックの結晶子サイズ(Lc)は、内部抵抗をより小さくする観点、並びに、放電レート特性及びサイクル特性がより優れる観点からは、好ましくは24Å以下であり、22Å以下又は20Å以下であってもよい。
 すなわち、カーボンブラックの結晶子サイズ(Lc)は、例えば15~26Å、15~24Å、15~22Å、15~20Å、16~26Å、16~24Å、16~22Å、16~20Å、18~26Å、18~24Å、18~22Å、18~20Å、20~26Å、20~24Å又は20~22Åであってもよい。
 カーボンブラックの結晶子サイズ(Lc)は、JIS R7651に準拠して測定される。なお、カーボンブラックの結晶子サイズ(Lc)は、カーボンブラック結晶層のc軸方向の結晶子サイズを意味する。
 カーボンブラックの平均一次粒子径は、15nm以上であることが好ましい。カーボンブラックの平均一次粒子径が15nm以上であることで、液状媒体と導電材との間の相互作用、及び、導電材間の相互作用が小さくなることで、活物質に対してより均一に分散しやすくなり、導電経路が形成されやすくなり、優れた電池特性がより得やすくなる。カーボンブラックの平均一次粒子径は、16nm以上、17nm以上、18nm以上、19nm以上又は20nm以上であってもよい。
 また、カーボンブラックの平均一次粒子径は、30nm以下であることが好ましい。カーボンブラックの平均一次粒子径が30nm以下であることで、活物質及び導電材との電気的接点が多くなり、導電性の付与効果が良好となるため、優れた電池特性がより得やすくなる。カーボンブラックの平均一次粒子径は、内部抵抗をより小さくする観点、並びに、放電レート特性及びサイクル特性がより優れる観点からは、好ましくは28nm以下であり、26nm以下、24nm以下、22nm以下又は20nm以下であってもよい。
 すなわち、カーボンブラックの平均一次粒子径は、例えば15~30nm、15~28nm、15~26nm、15~24nm、15~22nm、15~20nm、16~30nm、16~28nm、16~26nm、16~24nm、16~22nm、16~20nm、17~30nm、17~28nm、17~26nm、17~24nm、17~22nm、17~20nm、18~30nm、18~28nm、18~26nm、18~24nm、18~22nm、18~20nm、19~30nm、19~28nm、19~26nm、19~24nm、19~22nm、19~20nm、20~30nm、20~28nm、20~26nm、20~24nm又は20~22nmであってもよい。
 カーボンブラックの平均一次粒子径は、透過型電子顕微鏡(TEM)でカーボンブラックを観察した際の画像をもとに測定される円相当径の平均値を意味し、具体的には、透過型電子顕微鏡JEM-2000FX(日本電子社製)を用いて、カーボンブラックを10万倍の倍率で10枚撮像し、得られる画像について無作為に抽出したカーボンブラックの一次粒子200個の円相当径を画像解析により測定して、算術平均することにより得られる。
 カーボンブラックの昇温脱離ガス分析法により検出される質量数m/z57のピークのピーク面積をSとし、質量数m/z128のピークのピーク面積をSとしたとき、ピーク面積Sに対するピーク面積Sの比(S/S)は、0.2~1.9であることが好ましい。比(S/S)は、カーボンブラックの表面に吸着している有機成分の割合を示している。比(S/S)が1.9以下であることで、カーボンブラックの表面に吸着している有機成分が十分に少なくなり、有機成分がπ電子をトラップすることに起因する導電性の低下が顕著に抑制される。また、比(S/S)が0.2以上であることで、カーボンブラックの表面に吸着している有機成分が分散剤の役割を担い、液状媒体中での分散性が向上するため、スラリー粘度がより低減される。質量数m/z57のピークのピーク面積Sと質量数m/z128のピークのピーク面積Sは、発生ガス質量分析(EGA-MS)により測定することができる。例えば、熱分解装置を有するガスクロマトグラフ質量分析計にカーボンブラックをセットし、大気圧Heフロー中で、50℃で5分間保持した後、80℃/minで800℃まで昇温し、昇温により脱離した成分の質量分析を行うことで、質量数m/z57のピークのピーク面積Sと質量数m/z128のピークのピーク面積Sを測定できる。
 比(S/S)は、内部抵抗をより小さくする観点、並びに、放電レート特性及びサイクル特性がより優れる観点から、1.5以下、1.0以下、0.8以下、0.6以下、0.5以下、0.4以下、又は0.3以下であってよい。また、比(S/S)は、0.25以上又は0.3以上であってもよい。
 すなわち、比(S/S)は、例えば0.2~1.9、0.2~1.5、0.2~1.0、0.2~0.8、0.2~0.6、0.2~0.5、0.2~0.4、0.2~0.3、0.25~1.9、0.25~1.5、0.25~1.0、0.25~0.8、0.25~0.6、0.25~0.5、0.25~0.4、0.25~0.3、0.3~1.9、0.3~1.5、0.3~1.0、0.3~0.8、0.3~0.6、0.3~0.5又は0.3~0.4であってもよい。
 カーボンブラックの体積抵抗率は、導電性に優れる観点から、0.30Ω・cm以下又は0.25Ω・cm以下であってよい。カーボンブラックの体積抵抗率は、例えば、7.5MPaの荷重下で圧縮した状態で測定される。
 カーボンブラックの灰分量及び水分量は特に限定されるものではない。カーボンブラックの灰分量は、例えば、0.04質量%以下であってよく、カーボンブラックの水分量は、例えば、0.10質量%以下であってよい。
 カーボンブラックの製造方法は特に限定されない。カーボンブラックは、例えば、炭化水素を含む原料ガスを円筒状分解炉で処理して、カーボンブラックを得る合成工程と、合成工程で得られたカーボンブラックから磁石により磁性異物を除去する高純度化工程と、を含む製造方法により製造されたものであってよい。
 合成工程では、原料ガスを円筒状分解炉で処理する。円筒状分解炉は、例えば、炭化水素の熱分解反応を行う熱分解部と、熱分解反応生成物を改質する熟成部と、を備えるものであってよい。円筒状分解炉は、原料ガスを熱分解部に供給する供給口と、熟成部から生成したカーボンブラックを回収する回収口とを更に備えていてよい。
 熱分解部は、供給された原料ガスが、1900℃以上の温度で30~150秒滞留することが好ましい。原料ガスの滞留時間が30秒以上であることで、熱分解反応の完結及び連鎖構造の発達によるカーボンエアロゾルの形成をより確実に実施できる。また、原料ガスの滞留時間が150秒以下であることで、カーボンエアロゾルの凝集化が抑制されるため、高純度化工程で磁性異物をより除去しやすくなり、高純度のカーボンブラックが得られやすくなる。
 熟成部は、熱分解部から供給された熱分解反応生成物が、1700℃以上の温度で20~90秒滞留することが好ましい。熱分解反応生成物の滞留時間が20秒以上であることで、カーボンエアロゾルの改質及びアグリゲートの発達促進によって、より高品質のカーボンブラックが得られやすくなる。また、熱分解反応生成物の滞留時間が90秒以下であることで、カーボンエアロゾルの凝集化が抑制されるため、高純度化工程で磁性異物をより除去しやすくなり、高純度のカーボンブラックが得られやすくなる。
 熱分解部及び熟成部における滞留時間は、それぞれ、流通するガスのガス線速度を調整することで適宜調整できる。熟成部における滞留時間は、熱分解部における滞留時間より短いことが好ましい。すなわち、熟成部におけるガス線速度は、熱分解部におけるガス線速度より速いことが好ましい。
 本実施形態において、原料ガスは、炭素源として、アセチレンを含むことが好ましい。原料ガス中の炭素源(例えばアセチレン)の含有量は、例えば10体積%以上であり、好ましくは20体積%以上、より好ましくは30体積%以上であり、100体積%であってもよい。なお、原料ガス中の各成分の含有量は、100℃、1気圧での体積を基準として体積比を示す。
 原料ガスは、炭素源(例えばアセチレン)以外の他の炭化水素を更に含んでいてもよい。他の炭化水素としては、例えば、メタン、エタン、プロパン、エチレン、プロピレン、ブタジエン、ベンゼン、トルエン、キシレン、ガソリン、灯油、軽油、重油等が挙げられる。これらの他の炭化水素の添加により、反応温度を変化させて、カーボンブラックの比表面積を増減させることができる。他の炭化水素は、ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素及びエチレン、プロピレン等の不飽和炭化水素からなる群より選択されることが好ましい。
 原料ガスが、アセチレンと他の炭化水素とを含有する場合、他の炭化水素の含有量は、アセチレン100体積部に対して、例えば0.1~99体積部であり、好ましくは0.2~50体積部であり、より好ましくは0.3~30体積部である。
 すなわち、他の炭化水素の含有量は、アセチレン100体積部に対して、例えば0.1~99体積部、0.1~50体積部、0.1~30体積部、0.2~99体積部、0.2~50体積部、0.2~30体積部、0.3~99体積部、0.3~50体積部又は0.3~30体積部であってもよい。
 原料ガスは、水蒸気ガス、酸素ガス、水素ガス、二酸化炭素ガス等を更に含んでいてもよい。これらのガスとしては、99.9体積%以上の高純度ガスを用いることが好ましい。このような高純度ガスを用いることで、磁性異物が少なく、BET比表面積及びオイル吸収量が安定したカーボンブラックが製造しやすくなる傾向がある。
 水蒸気ガスの含有量は、原料ガス中の炭素源(例えばアセチレン)100体積部に対して、例えば0~80体積部であってよく、好ましくは0.1~70体積部、より好ましくは1~60体積部、更に好ましくは3~55体積部である。水蒸気ガスの含有量が上記範囲であると、カーボンブラックのBET比表面積がより大きくなる傾向がある。
 すなわち、水蒸気ガスの含有量は、原料ガス中の炭素源(例えばアセチレン)100体積部に対して、例えば0~80体積部、0~70体積部、0~60体積部、0~55体積部、0.1~80体積部、0.1~70体積部、0.1~60体積部、0.1~55体積部、1~80体積部、1~70体積部、1~60体積部、1~55体積部、3~80体積部、3~70体積部、3~60体積部又は3~55体積部であってもよい。
 合成工程では、原料ガスと共に酸素ガスを熱分解部に供給することが好ましく、原料ガスを熱分解部に供給する供給口の周囲から酸素ガスを噴射することで、酸素ガスを熱分解部に供給することがより好ましい。
 円筒状分解炉は、原料ガスの供給口の近傍に酸素ガスの噴射口を有することが好ましく、供給口を取り囲むように均等間隔に設けられた複数の噴射口を有することがより好ましい。噴射口の数は、好ましくは3以上、より好ましくは3~8である。
 また、円筒状分解炉は、原料ガスの供給口とその周囲から酸素ガスを噴射する噴射口とを有する多重管構造(例えば、二重管構造、三重管構造等)のノズルを備えていてもよい。二重管構造の場合、例えば、内筒側の空隙部から原料ガスを、外筒側の空隙部から酸素ガスを噴射してよい。内管、中管及び外管からなる三重管構造の場合、例えば、中管の外壁と外管の内壁とによって形成される空隙部から酸素ガスを噴射し、残りの空隙部から原料ガスを噴射してよい。
 酸素ガスの噴射量は、カーボンブラックの生成収率を考慮しなければ特に制限はない。必要以上に多くの酸素ガスを噴射してもカーボンブラックを製造できる。酸素ガスの噴射量は、原料ガス中の炭素源(例えばアセチレン)100体積部に対して、例えば、0~300体積部、0~250体積部、0~220体積部又は0~200体積部であってよく、好ましくは0.1~190体積部、より好ましくは0.5~180体積部、更に好ましくは1~160体積部である。酸素ガスの噴射量が多くなると、カーボンブラックのBET比表面積、及び、上記の比(S/S)がより大きくなる傾向があり、酸素ガスの噴射量が少なくなると、カーボンブラックの一次粒子径が大きくなる傾向がある。
 すなわち、酸素ガスの噴射量は、原料ガス中の炭素源(例えばアセチレン)100体積部に対して、例えば、0~300体積部、0~250体積部、0~220体積部、0~200体積部、0~190体積部、0~180体積部、0~160体積部、0.1~300体積部、0.1~250体積部、0.1~220体積部、0.1~200体積部、0.1~190体積部、0.1~180体積部、0.1~160体積部、0.5~300体積部、0.5~250体積部、0.5~220体積部、0.5~200体積部、0.5~190体積部、0.5~180体積部、0.5~160体積部、1~300体積部、1~250体積部、1~220体積部、1~200体積部、1~190体積部、1~180体積部又は1~160体積部であってもよい。
 合成工程では、例えば、アセチレン以外の他の炭化水素の添加率、噴射する酸素ガスの量等を調整することによって、得られるカーボンブラックの一次粒子径、BET比表面積、結晶子サイズ(Lc)を調整することができる。
 高純度化工程は、合成工程で得られたカーボンブラックから、磁石により磁性異物を除去する工程である。高純度化工程は、例えば、合成工程で得られたカーボンブラックを、磁石に接触させて、又は、磁石の近傍に配置して(例えば、磁石の近傍を通過させて)、カーボンブラックから磁性異物を除去する工程であってよい。
 磁石の最大表面磁束密度は特に限定されないが、例えば700mT以上であってよく、好ましくは1000mT以上、より好ましくは1200mT以上である。これにより、カーボンブラックに付着した微細な磁性異物がより強力に吸着されるため、ニッケル含有量のより少ないカーボンブラックが得られやすくなる。磁石の最大表面磁束密度の上限は特に限定されず、例えば、1400mT以下であってよい。
 すなわち、磁石の最大表面磁束密度は、例えば700~1400mT、1000~1400mT又は1200~1400mTであってもよい。
 高純度化工程では、ニッケル含有量が50ppb以下(好ましくは40ppb以下、より好ましくは30ppb以下、更に好ましくは20ppb以下)となるように、カーボンブラックから磁性異物を除去する工程であってよい。ニッケル含有量の下限に特に制限はないが、カーボンブラック中のニッケル含有量は、例えば1ppb以上であってよく、コスト及び生産性の観点からは、10ppb以上であってもよく、15ppb以上であってもよい。
 すなわち、高純度化工程後のカーボンブラック中のニッケル含有量は、例えば1~50ppb、1~40ppb、1~30ppb、1~20ppb、10~50ppb、10~40ppb、10~30ppb、10~20ppb、15~50ppb、15~40ppb、15~30ppb又は15~20ppbであってもよい。
 カーボンブラックの含有量(C)は、正極組成物中の固形分の全質量を基準として、例えば0.01質量%以上、0.05質量%以上、0.1質量%以上、0.2質量%以上、0.3質量%以上、0.4質量%以上又は0.5質量%以上であってよい。カーボンブラックの含有量(C)は、正極組成物中の固形分の全質量を基準として、例えば10質量%以下、7質量%以下、5質量%以下、4質量%以下、3質量%以下又は2質量%以下であってよい。
 すなわち、カーボンブラックの含有量(C)は、正極組成物中の固形分の全質量を基準として、例えば0.01~10質量%、0.01~7質量%、0.01~5質量%、0.01~4質量%、0.01~3質量%、0.01~2質量%、0.05~10質量%、0.05~7質量%、0.05~5質量%、0.05~4質量%、0.05~3質量%、0.05~2質量%、0.1~10質量%、0.1~7質量%、0.1~5質量%、0.1~4質量%、0.1~3質量%、0.1~2質量%、0.2~10質量%、0.2~7質量%、0.2~5質量%、0.2~4質量%、0.2~3質量%、0.2~2質量%、0.3~10質量%、0.3~7質量%、0.3~5質量%、0.3~4質量%、0.3~3質量%、0.3~2質量%、0.4~10質量%、0.4~7質量%、0.4~5質量%、0.4~4質量%、0.4~3質量%、0.4~2質量%、0.5~10質量%、0.5~7質量%、0.5~5質量%、0.5~4質量%、0.5~3質量%又は0.5~2質量%であってもよい。
 カーボンナノチューブとしては、5~15nmの平均直径を有し、BET比表面積に対する平均直径の比(平均直径/BET比表面積)が0.01~0.068nm/(m/g)であるカーボンナノチューブが好ましい。カーボンナノチューブの平均直径が5~15nmと小さく、且つ、BET比表面積に対する平均直径の比が0.01~0.068nm/(m/g)であると、正極中により多くの導電経路を形成することができる。
 カーボンナノチューブの平均直径は、5nm以上であることが好ましい。カーボンナノチューブの平均直径が5nm以上であることで、液状媒体と導電材との間の相互作用、及び、導電材間の相互作用が小さくなり、活物質に対してより均一に分散しやすくなる。これにより、導電経路が形成されやすくなり、より優れた電池特性が得られる。カーボンナノチューブの平均直径は、6nm以上であってもよい。
 また、カーボンナノチューブの平均直径は、15nm以下であることが好ましい。カーボンナノチューブの平均直径が15nm以下であることで、活物質と導電材との電気的接点が多くなり、導電性の付与効果が良好となり、より優れた電池特性が得やすくなる。カーボンナノチューブの平均直径は、内部抵抗をより小さくする観点、並びに、放電レート特性及びサイクル特性がより優れる観点からは、好ましくは12nm以下であり、より好ましくは10nm以下であり、9nm以下、8nm以下又は7nm以下であってもよい。
 すなわち、カーボンナノチューブの平均直径は、5~15nm、5~12nm、5~10nm、5~9nm、5~8nm、5~7nm、6~15nm、6~12nm、6~10nm、6~9nm、6~8nm又は6~7nmであってもよい。
 カーボンナノチューブの平均直径は、透過型電子顕微鏡(TEM)でカーボンナノチューブを観察した際の画像をもとに測定される直径の平均値を意味し、具体的には、透過型電子顕微鏡JEM-2000FX(日本電子社製)を用いて、カーボンナノチューブを20万倍の倍率で10枚撮像し、得られる画像について無作為に抽出したカーボンナノチューブ100個の直径を画像解析により測定して、算術平均することにより得られる。
 カーボンナノチューブのBET比表面積は、170~320m/gであることが好ましい。カーボンナノチューブのBET比表面積が170m/g以上であることで、活物質及び導電材との電気的接点が多くなり、導電性の付与効果が良好となるため、優れた電池特性がより得やすくなる。カーボンナノチューブのBET比表面積が320m/g以下であることで、カーボンナノチューブがより均一に分散しやすくなり、導電経路が形成されやすくなり、より優れた電池特性が得やすくなる。カーボンナノチューブのBET比表面積は、吸着質として窒素を使用し、JIS Z8830に準拠して静的容量法により測定することができる。
 カーボンナノチューブのBET比表面積は、内部抵抗をより小さくする観点、並びに、放電レート特性及びサイクル特性がより優れる観点からは、180m/g以上、200m/g以上、230m/g以上、250m/g以上、280m/g以上、又は300m/g以上であってよい。カーボンナノチューブのBET比表面積は、内部抵抗をより小さくする観点、並びに、放電レート特性及びサイクル特性がより優れる観点からは、300m/g以下であってよい。
 すなわち、カーボンナノチューブのBET比表面積は、例えば170~320m/g、170~300m/g、180~320m/g、180~300m/g、200~320m/g、200~300m/g、230~320m/g、230~300m/g、250~320m/g、250~300m/g、280~320m/g、280~300m/g又は300~320m/gであってもよい。
 カーボンナノチューブのBET比表面積に対する平均直径の比(平均直径/BET比表面積)は、0.01~0.068nm/(m/g)であることが好ましい。上記比(平均直径/BET比表面積)は、カーボンナノチューブの平均直径をカーボンナノチューブのBET比表面積で除した値である。比(平均直径/BET比表面積)が0.01nm/(m/g)以上であることで、カーボンナノチューブ同士の絡み合いが少なくなり、活物質に対してより均一に分散しやすくなる。これにより、導電経路が形成されやすくなり、より優れた電池特性が得られる。比(平均直径/BET比表面積)が0.068nm/(m/g)以下であることで、単位重量当たりのカーボンナノチューブ本数が増加し、活物質全体により効率よく電気を流す事ができるようになるため、より優れた電池特性が得られる。
 比(平均直径/BET比表面積)は、内部抵抗をより小さくする観点、並びに、放電レート特性及びサイクル特性がより優れる観点からは、0.06nm/(m/g)以下、0.04nm/(m/g)以下、0.03nm/(m/g)以下、又は0.02nm/(m/g)以下であってよい。比(平均直径/BET比表面積)は、内部抵抗をより小さくする観点、並びに、放電レート特性及びサイクル特性がより優れる観点からは、0.02nm/(m/g)以上であってよい。
 すなわち、比(平均直径/BET比表面積)は、例えば0.01~0.068nm/(m/g)、0.01~0.06nm/(m/g)、0.01~0.04nm/(m/g)、0.01~0.03nm/(m/g)、0.01~0.02nm/(m/g)、0.02~0.068nm/(m/g)、0.02~0.06nm/(m/g)、0.02~0.04nm/(m/g)又は0.02~0.03nm/(m/g)であってもよい。
 カーボンナノチューブの製造方法は特に限定されない。カーボンナノチューブは、例えば、従来公知のカーボンナノチューブの製造方法により製造されたものであってよい。
 カーボンナノチューブは、例えば、マグネシア(酸化マグネシウム)に鉄を担持した粉末状の触媒を、縦型反応器内の反応器の水平断面方向全面に存在させ、当該反応器内にメタンを鉛直方向に流通させ、メタンと上記触媒を500~1200℃で接触させた後、得られた生成物(未酸化のカーボンナノチューブ)を酸化処理することにより製造することができる。このようなカーボンナノチューブの製造方法により、数層のグラフェン層からなる、平均直径が5~15nm、BET比表面性が160~300m/gのカーボンナノチューブが得られやすい。
 上記の生成物の酸化処理は、例えば、焼成処理であってよい。焼成処理の温度は特に限定されず、例えば、300~1000℃であってよい。焼成処理の温度は、雰囲気ガスに影響されるため、酸素濃度が高い場合には比較的低温で、酸素濃度が低い場合には比較的高温で焼成処理することが好ましい。具体的には、生成物の焼成処理としては、大気下、酸化処理前のカーボンナノチューブの燃焼ピーク温度±50℃の範囲内で焼成する方法が挙げられるが、酸素濃度が大気よりも高い場合は、焼成ピーク温度よりも低めの温度範囲で焼成を行い、酸素濃度が大気よりも低い場合は、焼成ピーク温度よりも高めの温度範囲が選択される。特に大気下で酸化処理前のカーボンナノチューブの焼成処理を行う場合は、酸化処理前のカーボンナノチューブの燃焼ピーク温度±15℃の範囲で行うことが好ましい。
 上記の生成物の酸化処理は、過酸化水素、混酸、硝酸等による処理であってもよい。上記の生成物を過酸化水素により処理する方法としては、例えば、上記の生成物を34.5%過酸化水素水中に0.01~10質量%になるように混合し、0~100℃の温度にて0.5~48時間反応させる方法が挙げられる。また、上記の生成物を混酸で処理する方法としては、例えば、上記の生成物を濃硫酸と濃硝酸との混合溶液(濃硫酸:濃硝酸=3:1)中に0.01~10質量%になるように混合し、0~100℃の温度にて0.5~48時間反応させる方法が挙げられる。混酸の混合比(濃硫酸:濃硝酸)は、上記の生成物中の単層カーボンナノチューブの量に応じて、1:10~10:1の範囲内で調整することができる。上記の生成物を硝酸で処理する方法としては、例えば、上記の生成物を濃度40~80質量%の硝酸中に0.01~10質量%になるように混合し、60~150℃の温度にて0.5~48時間反応させる方法が挙げられる。
 上記の生成物に対して酸化処理を行うことで、生成物中のアモルファスカーボン等の不純物及び耐熱性の低い単層カーボンナノチューブを選択的に除去することができ、数層のグラフェン層、特に2~5層のカーボンナノチューブの純度を向上することができる。それと同時に生成物に対して酸化処理を行うことで、カーボンナノチューブの表面に官能基が追加されるため、液状媒体及び添加剤との親和性が向上し、分散性が向上する。上記の酸化処理の中でも、硝酸を用いた処理が好ましい。
 上記の酸化処理は、酸化処理前のカーボンナノチューブを得た直後に行ってもよく、別の精製処理後に行った後に行ってもよい。例えば、触媒として鉄/マグネシアを用いる場合、酸化処理の前に触媒を除去するために塩酸等の酸により精製処理を行った後に酸化処理を行ってもよく、酸化処理を行った後に触媒除去のために精製処理を行ってもよい。
 カーボンナノチューブの含有量(C)は、正極組成物中の固形分の全質量を基準として、例えば0.01質量%以上であってよく、電池の内部抵抗をより低くする観点、並びに、放電レート特性及びサイクル特性がより優れる観点からは、0.03質量%以上、0.05質量%以上、0.07質量%以上、0.1質量%以上又は0.2質量%以上であってよい。また、カーボンナノチューブの含有量(C)は、正極組成物中の固形分の全質量を基準として、例えば5質量%以下であってよく、3質量%以下、2質量%以下、1質量%以下、0.9質量%以下、0.8質量%以下又は0.7質量%以下であってもよい。
 すなわち、カーボンナノチューブの含有量(C)は、正極組成物中の固形分の全質量を基準として、例えば0.01~5質量%、0.01~3質量%、0.01~2質量%、0.01~1質量%、0.01~0.9質量%、0.01~0.8質量%、0.01~0.7質量%、0.03~5質量%、0.03~3質量%、0.03~2質量%、0.03~1質量%、0.03~0.9質量%、0.03~0.8質量%、0.03~0.7質量%、0.05~5質量%、0.05~3質量%、0.05~2質量%、0.05~1質量%、0.05~0.9質量%、0.05~0.8質量%、0.05~0.7質量%、0.07~5質量%、0.07~3質量%、0.07~2質量%、0.07~1質量%、0.07~0.9質量%、0.07~0.8質量%、0.07~0.7質量%、0.1~5質量%、0.1~3質量%、0.1~2質量%、0.1~1質量%、0.1~0.9質量%、0.1~0.8質量%、0.1~0.7質量%、0.2~5質量%、0.2~3質量%、0.2~2質量%、0.2~1質量%、0.2~0.9質量%、0.2~0.8質量%又は0.2~0.7質量%であってもよい。
 カーボンブラック及びカーボンナノチューブの総含有量(C+C)は、正極組成物中の固形分の全質量を基準として、例えば0.5質量%以上であってよく、電池の内部抵抗をより低くする観点、並びに、放電レート特性及びサイクル特性がより優れる観点からは、0.75質量%以上、1.0質量%以上又は2.0質量%以上であってよい。また、カーボンブラック及びカーボンナノチューブの総含有量(C+C)は、正極組成物中の固形分の全質量を基準として、例えば5.0質量%以下であってよく、正極組成物中における導電材の分散性を高める観点からは、4.5質量%以下、3.5質量%以下又は3.0質量%以下であってよい。
 すなわち、カーボンブラック及びカーボンナノチューブの総含有量(C+C)は、正極組成物中の固形分の全質量を基準として、例えば0.5~5.0質量%、0.5~4.5質量%、0.5~3.5質量%、0.5~3.0質量%、0.75~5.0質量%、0.75~4.5質量%、0.75~3.5質量%、0.75~3.0質量%、1.0~5.0質量%、1.0~4.5質量%、1.0~3.5質量%、1.0~3.0質量%、2.0~5.0質量%、2.0~4.5質量%、2.0~3.5質量%又は2.0~3.0質量%であってもよい。
 カーボンブラック及びカーボンナノチューブの総含有量(C+C)に対するカーボンナノチューブの含有量(C)の比(C/(C+C))は、例えば0.05以上であってよく、電池の内部抵抗をより低くする観点、並びに、放電レート特性及びサイクル特性がより優れる観点からは、0.07以上、0.1以上、0.2以上又は0.3以上であってよい。
 また、カーボンブラック及びカーボンナノチューブの総含有量(C+C)に対するカーボンナノチューブの含有量(C)の比(C/(C+C))は、例えば0.8以下であってよく、正極組成物中における導電材の分散性を高める観点からは、0.75以下、0.7以下、0.6以下又は0.5以下であってよい。
 すなわち、カーボンブラック及びカーボンナノチューブの総含有量(C+C)に対するカーボンナノチューブの含有量(C)の比(C/(C+C))は、例えば0.05~0.8、0.05~0.75、0.05~0.7、0.05~0.6、0.05~0.5、0.07~0.8、0.07~0.75、0.07~0.7、0.07~0.6、0.07~0.5、0.1~0.8、0.1~0.75、0.1~0.7、0.1~0.6、0.1~0.5、0.2~0.8、0.2~0.75、0.2~0.7、0.2~0.6、0.2~0.5、0.3~0.8、0.3~0.75、0.3~0.7、0.3~0.6又は0.3~0.5であってもよい。
 本実施形態の正極組成物は、カーボンブラック及びカーボンナノチューブ以外の他の導電材を更に含有していてもよい。他の導電材としては、例えば、ケッチェンブラック、グラファイト、グラフェン、活性炭、フラーレン等が挙げられる。
 他の導電材の含有量は、導電材の全量基準で、例えば10質量%以下であってよく、5質量%以下、3質量%以下、1質量%以下又は0.5質量%以下であってもよく、0質量%であってもよい。すなわち、導電材に占めるカーボンブラック及びカーボンナノチューブの合計量は、導電材の全量基準で、例えば90質量%以上であってよく、95質量%以上、97質量%以上、99質量%以上又は99.5質量%以上であってもよく、100質量%であってもよい。
 活物質は、カチオンを可逆的に吸蔵放出可能な物質であればよい。活物質は、正極活物質ということもできる。活物質は、例えば、体積抵抗率1×10Ω・cm以上のマンガンを含むリチウム含有複合酸化物、又は、リチウム含有ポリアニオン化合物であってよい。マンガンを含むリチウム含有複合酸化物としては、例えば、LiMnO、LiMnO、LiMn、Li1+xMn2-x(但し、x=0~0.33)等のマンガン酸リチウム;LiMnNiCo(但し、x+y+z=1、0≦y<1、0≦z<1、0≦x<1)、Li1+xMn2-x-y(但し、x=0~0.33、y=0~1.0、2-x-y>0)、LiMn2-x(但し、x=0.01~0.1)、LiMnMO等の1種類以上の遷移金属元素を含む複合酸化物が挙げられる。リチウム含有ポリアニオン化合物としては、LiFePO、LiMnPO、LiMPOF(ただし、MはCo、Ni、Fe、Cr、Znより選ばれた少なくとも1種の金属である)等のポリアニオン化合物が挙げられる。各組成式中のMは、Fe、Co、Ni、Al、Cu、Mg、Cr、Zn、Taからなる群より選ばれる少なくとも1種である。
 活物質の平均粒子径(D50)は、導電材と結着材との結着性が充分に優れ、サイクル特性により優れる電池が得やすくなる観点から、20μm以下又は10μm以下であってよい。活物質の平均粒子径(D50)は、100nm以上であってもよい。活物質の平均粒子径(D50)は、レーザー光散乱法で測定することができる。
 活物質の含有量は、正極組成物中の固形分の全質量を基準として、例えば、80質量%以上であってよく、電池特性がより向上する観点からは、好ましくは85質量%以上であり、87質量%以上、90質量%以上、92質量%以上、又は95質量%であってもよい。また、活物質の含有量は、正極組成物中の固形分の全質量を基準として、例えば99.9質量%以下であってよく、99.5質量%以下、99質量%以下又は98質量%以下であってもよい。
 すなわち、活物質の含有量は、正極組成物中の固形分の全質量を基準として、例えば80~99.9質量%、80~99.5質量%、80~99質量%、80~98質量%、85~99.9質量%、85~99.5質量%、85~99質量%、85~98質量%、87~99.9質量%、87~99.5質量%、87~99質量%、87~98質量%、90~99.9質量%、90~99.5質量%、90~99質量%、90~98質量%、92~99.9質量%、92~99.5質量%、92~99質量%、92~98質量%、95~99.9質量%、95~99.5質量%、95~99質量%又は95~98質量%であってもよい。
 結着材としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、スチレンブタジエン共重合体、(メタ)アクリル酸エステル共重合体が挙げられる。結着材のポリマーの構造は、例えば、ランダム共重合体、交互共重合体、グラフト共重合体、ブロック共重合体等であってよい。結着材としては、耐電圧性が優れる観点から、ポリフッ化ビニリデンが好ましい。
 結着材の含有量は、正極組成物中の固形分の全質量を基準として、例えば0.3質量%以上であってよく、正極板の結着性がより向上し、サイクル特性がより優れる観点からは、0.5質量%以上、1.0質量%以上、又は1.5質量%以上であってもよい。結着材の含有量は、正極組成物中の固形分の全質量を基準として、例えば5.0質量%以下であってよく、正極板の抵抗がより小さくなり、放電レート特性がより向上する観点からは、4.5質量%以下、4.0質量%以下、又は3.5質量%以下であってもよい。
 すなわち、結着材の含有量は、正極組成物中の固形分の全質量を基準として、例えば0.3~5.0質量%、0.3~4.5質量%、0.3~4.0質量%、0.3~3.5質量%、0.5~5.0質量%、0.5~4.5質量%、0.5~4.0質量%、0.5~3.5質量%、1.0~5.0質量%、1.0~4.5質量%、1.0~4.0質量%、1.0~3.5質量%、1.5~5.0質量%、1.5~4.5質量%、1.5~4.0質量%又は1.5~3.5質量%であってもよい。
 液状媒体としては、例えば水、N-メチル-2-ピロリドン(以降「NMP」とも記載する)、シクロヘキサン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等が挙げられる。これらのうち、分散性の観点からは、N-メチル-2-ピロリドンが好ましい。
 導電材用分散剤は、導電材(カーボンブラック及びカーボンナノチューブ)の液状媒体への分散を補助する機能を有する成分であればよい。
 導電材用分散剤としては、例えば、高分子型分散剤、低分子型分散剤等が挙げられ、導電材の長期的な分散安定性の観点からは、高分子型分散剤が好ましい。
 本実施形態の正極組成物は、導電材用分散剤として、SP値の異なる二種以上の分散剤を含有する。すなわち、本実施形態の正極組成物は、第一の導電材用分散剤と、第一の導電材用分散剤のSP値と異なるSP値を有する第二の導電材用分散剤と、を含有する。
 例えば、第一の導電材用分散剤はカーボンブラック用分散剤、第二の導電材用分散剤はカーボンナノチューブ用分散剤であってよい。このとき、カーボンブラックがカーボンナノチューブと比較して液状媒体との親和性が低いことから、第一の導電材用分散剤は、第二の導電材用分散剤より高いSP値を有していることが好ましい。これにより、カーボンブラックとカーボンナノチューブとの間の凝集が抑制されるという効果も奏される。電池の内部抵抗をより低くする観点、並びに、放電レート特性及びサイクル特性がより優れる観点からは、第一の導電材用分散剤のSP値と第二の導電材用分散剤のSP値との差は、1J/cm以上が好ましく、3J/cm以上がより好ましく、5J/cm以上がさらに好ましい。第一の導電材用分散剤のSP値と第二の導電材用分散剤のSP値との差は、30J/cm以下が好ましく、20J/cm以下がより好ましく、15J/cm以下がさらに好ましい。すなわち、1~30J/cm、1~20J/cm、1~15J/cm、3~30J/cm、3~20J/cm、3~15J/cm、5~30J/cm、5~20J/cm又は5~15J/cmであってもよい。
 なお、本明細書中、導電材用分散剤のSP値は、「SP値基礎・応用と計算方法、2006年発行、株式会社情報機構」の66頁に記載されているFedorの推算法に基づき算出される値を示す。
 導電材用分散剤は、例えば、ポリビニルアルコール(SP値:35J/cm)、ポリビニルピロリドン(SP値:25J/cm)、ポリビニルブチラール(SP値:24J/cm)、カルボキシメチルセルロース(SP値:21J/cm)及びその塩(SP値:29J/cm)、ポリビニルアセタール(SP値:25J/cm)、ポリ酢酸ビニル(SP値:18J/cm)、ポリビニルアミン(SP値:16J/cm)並びにポリビニルホルマール(SP値:26J/cm)からなる群より選択される分散剤であってよい。
 導電材用分散剤の合計含有量は、正極組成物の固形分の全量を基準として、例えば0.03質量%以上であってよく、導電材の分散性をより高める観点からは、0.04質量%以上が好ましく、0.05質量%以上がより好ましく、0.06質量%以上、0.07質量%以上又は0.08質量%以上であってもよい。また、導電材用分散剤の合計含有量は、正極組成物の固形分の全量を基準として、例えば1.5質量%以下であってよく、絶縁性である分散剤による導電性低下を抑制する観点からは、1.0質量%以下が好ましく、0.8質量%以下がより好ましく、0.5質量%以下、0.3質量%以下又は0.2質量%以下であってもよい。
 すなわち、導電材用分散剤の合計含有量は、正極組成物の固形分の全量を基準として、例えば0.03~1.5質量%、0.03~1.0質量%、0.03~0.8質量%、0.03~0.5質量%、0.03~0.3質量%、0.03~0.2質量%、0.04~1.5質量%、0.04~1.0質量%、0.04~0.8質量%、0.04~0.5質量%、0.04~0.3質量%、0.04~0.2質量%、0.05~1.5質量%、0.05~1.0質量%、0.05~0.8質量%、0.05~0.5質量%、0.05~0.3質量%、0.05~0.2質量%、0.06~1.5質量%、0.06~1.0質量%、0.06~0.8質量%、0.06~0.5質量%、0.06~0.3質量%、0.06~0.2質量%、0.07~1.5質量%、0.07~1.0質量%、0.07~0.8質量%、0.07~0.5質量%、0.07~0.3質量%、0.07~0.2質量%、0.08~1.5質量%、0.08~1.0質量%、0.08~0.8質量%、0.08~0.5質量%、0.08~0.3質量%又は0.08~0.2質量%であってもよい。
 第一の導電材用分散剤の合計含有量は、正極組成物の固形分の全量を基準として、例えば0.01質量%以上であってよく、カーボンブラックの分散性を高める観点からは、0.02質量%以上が好ましく、0.025質量%以上がより好ましく、0.03質量%以上、0.035質量%以上又は0.05質量%以上であってもよい。また、第一の導電材用分散剤の合計含有量は、正極組成物の固形分の全量を基準として、例えば1.0質量%以下であってよく、絶縁性である分散剤による導電性低下を抑制する観点からは、0.8質量%以下が好ましく、0.6質量%以下がより好ましく、0.4質量%以下、0.2質量%以下又は0.1質量%以下であってもよい。
 すなわち、第一の導電材用分散剤の合計含有量は、正極組成物の固形分の全量を基準として、例えば0.01~1.0質量%、0.01~0.8質量%、0.01~0.6質量%、0.01~0.4質量%、0.01~0.2質量%、0.01~0.1質量%、0.02~1.0質量%、0.02~0.8質量%、0.02~0.6質量%、0.02~0.4質量%、0.02~0.2質量%、0.02~0.1質量%、0.025~1.0質量%、0.025~0.8質量%、0.025~0.6質量%、0.025~0.4質量%、0.025~0.2質量%、0.025~0.1質量%、0.03~1.0質量%、0.03~0.8質量%、0.03~0.6質量%、0.03~0.4質量%、0.03~0.2質量%、0.03~0.1質量%、0.035~1.0質量%、0.035~0.8質量%、0.035~0.6質量%、0.035~0.4質量%、0.035~0.2質量%、0.035~0.1質量%、0.05~1.0質量%、0.05~0.8質量%、0.05~0.6質量%、0.05~0.4質量%、0.05~0.2質量%又は0.05~0.1質量%であってもよい。
 第二の導電材用分散剤の合計含有量は、正極組成物の固形分の全量を基準として、例えば0.01質量%以上であってよく、カーボンナノチューブの分散性を高める観点からは、0.02質量%以上が好ましく、0.025質量%以上がより好ましく、0.03質量%以上、0.035質量%以上又は0.05質量%以上であってもよい。また、第二の導電材用分散剤の合計含有量は、正極組成物の固形分の全量を基準として、例えば1.0質量%以下であってよく、絶縁性である分散剤による導電性低下を抑制する観点からは、0.8質量%以下が好ましく、0.6質量%以下がより好ましく、0.4質量%以下、0.2質量%以下又は0.1質量%以下であってもよい。
 すなわち、第二の導電材用分散剤の合計含有量は、正極組成物の固形分の全量を基準として、例えば0.01~1.0質量%、0.01~0.8質量%、0.01~0.6質量%、0.01~0.4質量%、0.01~0.2質量%、0.01~0.1質量%、0.02~1.0質量%、0.02~0.8質量%、0.02~0.6質量%、0.02~0.4質量%、0.02~0.2質量%、0.02~0.1質量%、0.025~1.0質量%、0.025~0.8質量%、0.025~0.6質量%、0.025~0.4質量%、0.025~0.2質量%、0.025~0.1質量%、0.03~1.0質量%、0.03~0.8質量%、0.03~0.6質量%、0.03~0.4質量%、0.03~0.2質量%、0.03~0.1質量%、0.035~1.0質量%、0.035~0.8質量%、0.035~0.6質量%、0.035~0.4質量%、0.035~0.2質量%、0.035~0.1質量%、0.05~1.0質量%、0.05~0.8質量%、0.05~0.6質量%、0.05~0.4質量%、0.05~0.2質量%又は0.05~0.1質量%であってもよい。
 液状媒体の含有量は、特に限定されず、正極組成物の固形分濃度が所望の範囲内となるように適宜変更してよい。
 正極組成物の固形分濃度は、例えば63質量%以上であり、正極を製造する際の液状媒体を乾燥させる時間を短縮できる観点、並びに、液状媒体を乾燥させる際の導電材のマイグレーションを抑制できる観点からは、65質量%以上、66質量%以上又は67質量%以上であってよい。
 また、正極組成物の固形分濃度は、例えば82質量%以下であり、正極を製造する際の塗布膜が平滑にできる観点、並びに、電池の内部抵抗のバラツキを小さくできる観点からは、80質量%以下、78質量%以下、76質量%以下、74質量%以下、72質量%以下又は70質量%以下であってよい。
 すなわち、正極組成物の固形分濃度は、例えば63~82質量%、63~80質量%、63~78質量%、63~76質量%、63~74質量%、63~72質量%、63~70質量%、65~82質量%、65~80質量%、65~78質量%、65~76質量%、65~74質量%、65~72質量%、65~70質量%、66~82質量%、66~80質量%、66~78質量%、66~76質量%、66~74質量%、66~72質量%、66~70質量%、67~82質量%、67~80質量%、67~78質量%、67~76質量%、67~74質量%、67~72質量%又は67~70質量%であってもよい。
(正極組成物の製造方法)
 本実施形態の正極組成物の製造方法は特に限定されないが、導電材の分散状態がより好適となり、電池特性がより向上する観点からは、下記の製造方法であることが好ましい。
 本実施形態の正極組成物の製造方法は、結着材及び第一の液状媒体を含有する第一剤と、カーボンブラック、第一の導電材用分散剤及び第二の液状媒体を含有する第二剤と、カーボンナノチューブ、第二の導電材用分散剤及び第三の液状媒体を含有する第三剤と、活物質と、を所定の順序で混合して、正極組成物を得る方法である。
 本実施形態の正極組成物の製造方法によれば、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、導電材用分散剤、結着材及び活物質を同時に混合した場合と比較して、導電材であるカーボンブラック及びカーボンナノチューブが好適な分散状態となり、優れた放電レート特性及びサイクル特性を実現可能な正極組成物が得られやすくなる。
 本実施形態の正極組成物の製造方法は、例えば、下記第一の態様、又は、下記第二の態様であってよい。
 第一の態様において、正極組成物の製造方法は、結着材及び第一の液状媒体を含有する第一剤と、カーボンブラック、第一の導電材用分散剤及び第二の液状媒体を含有する第二剤と、カーボンナノチューブ、第二の導電材用分散剤及び第三の液状媒体を含有する第三剤とを混合して、混合液を得る第一の工程と、前記混合液と活物質とを混合して、正極組成物を得る第二の工程と、を含む。
 第一の態様によれば、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、導電材用分散剤、結着材及び活物質を同時に混合した場合と比較して、導電材(カーボンブラック及びカーボンナノチューブ)が好適な分散状態となりやすく、優れた放電レート特性及びサイクル特性を実現可能な正極組成物が得られやすくなる。第一の態様の製造方法により上記効果が奏される理由は、第一の工程において、結着材とカーボンブラックと導電材用分散剤との相互作用によって、凝集しにくく、カーボンナノチューブと絡み合いにくい分散状態が実現され、カーボンブラックの凝集又はカーボンブラックとカーボンナノチューブとの絡み合いに起因する不均一化が抑制されることが一因と考えられる。
 第一の態様の第一の工程は、結着材及び第一の液状媒体を含有する第一剤と、カーボンブラック、第一の導電材用分散剤及び第二の液状媒体を含有する第二剤と、カーボンナノチューブ、第二の導電材用分散剤及び第三の液状媒体を含有する第三剤とを混合して、混合液を得る工程である。
 第一の態様の第一の工程において、第一剤、第二剤及び第三剤を混合する方法は特に限定されず、公知の方法(例えば、ボールミル、サンドミル、二軸混練機、自転公転式撹拌機、プラネタリーミキサー、ディスパーミキサー等による撹拌混合)により実施してよい。第一の態様の第一の工程は、例えば、第一剤、第二剤及び第三剤を混合容器に投入した後、撹拌して、混合液を得る工程であってよい。
 第一の態様の第二の工程は、第一の工程で得た混合液と活物質とを混合して、正極組成物を得る工程である。
 第一の態様の第二の工程において、混合液と活物質とを混合する方法は特に限定されず、公知の方法(例えば、ボールミル、サンドミル、二軸混練機、自転公転式撹拌機、プラネタリーミキサー、ディスパーミキサー等による撹拌混合)により実施してよい。第一の態様の第二の工程は、例えば、混合液を含む混合容器に活物質を投入した後、撹拌して、正極組成物を得る工程であってよい。
 第二の態様において、正極組成物の製造方法は、結着材及び第一の液状媒体を含有する第一剤と、カーボンブラック、第一の導電材用分散剤及び第二の液状媒体を含有する第二剤とを混合して、第一の混合液を得る第一の工程と、第一の混合液とカーボンナノチューブ、第二の導電材用分散剤及び第三の液状媒体を含有する第三剤とを混合して、第二の混合液を得る第二の工程と、第二の混合液と活物質とを混合して、正極組成物を得る第三の工程と、を含む。
 第二の態様によれば、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、導電材用分散剤、結着材及び活物質を同時に混合した場合と比較して、導電材(カーボンブラック及びカーボンナノチューブ)が好適な分散状態となりやすく、優れた放電レート特性及びサイクル特性を実現可能な正極組成物が得られやすくなる。第二の態様の製造方法により上記効果が奏される理由は、第一の工程において、結着材とカーボンブラックと導電材用分散剤との相互作用によって、凝集しにくく、カーボンナノチューブと絡み合いにくい分散状態が実現され、カーボンブラックの凝集又はカーボンブラックとカーボンナノチューブとの絡み合いに起因する電極構造の不均一化が抑制されることが一因と考えられる。
 第二の態様の第一の工程は、結着材及び第一の液状媒体を含有する第一剤と、カーボンブラック、第一の導電材用分散剤及び第二の液状媒体を含有する第二剤とを混合して、第一の混合液を得る工程である。
 第二の態様の第一の工程において、第一剤及び第二剤を混合する方法は特に限定されず、公知の方法(例えば、ボールミル、サンドミル、二軸混練機、自転公転式撹拌機、プラネタリーミキサー、ディスパーミキサー等による撹拌混合)により実施してよい。第二の態様の第一の工程は、例えば、第一剤及び第二剤を混合容器に投入した後、撹拌して、第一の混合液を得る工程であってよい。
 第二の態様の第二の工程は、第一の工程で得た第一の混合液と、カーボンナノチューブ、第二の導電材用分散剤及び第三の液状媒体を含有する第三剤とを混合して、第二の混合液を得る工程である。
 第二の態様の第二の工程において、第一の混合液及び第三剤を混合する方法は特に限定されず、公知の方法(例えば、ボールミル、サンドミル、二軸混練機、自転公転式撹拌機、プラネタリーミキサー、ディスパーミキサー等による撹拌混合)により実施してよい。第二の態様の第二の工程は、例えば、第一の混合液を含む混合容器に第三剤を投入した後、撹拌して、第二の混合液を得る工程であってよい。
 第二の態様の第三の工程は、第二の工程で得た第二の混合液と活物質とを混合して、正極組成物を得る工程である。
 第二の態様の第三の工程において、第二の混合液及び活物質を混合する方法は特に限定されず、公知の方法(例えば、ボールミル、サンドミル、二軸混練機、自転公転式撹拌機、プラネタリーミキサー、ディスパーミキサー等による撹拌混合)により実施してよい。第二の態様の第三の工程は、例えば、第二の混合液を含む混合容器に活物質を投入した後、撹拌して、正極組成物を得る工程であってよい。
 以下、本実施形態の正極組成物の製造方法で用いる第一剤、第二剤及び第三剤について詳述する。
 第一剤は、結着材と第一の液状媒体とを含む。
 第一の液状媒体は、結着材を溶解可能であり、第二の液状媒体及び第三の液状媒体との相溶性を有するものであれば特に限定されない。第一の液状媒体としては、例えば水、N-メチル-2-ピロリドン、シクロヘキサン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等が挙げられ、これらのうち、溶解性の観点からは、N-メチル-2-ピロリドンが好ましい。
 第一剤中の第一の液状媒体の含有量は、特に限定されず、結着材を溶解可能な範囲であれば特に限定されず、正極組成物の固形分濃度が所望の範囲内となるように適宜変更してよい。
 第一剤の固形分濃度は特に限定されず、例えば、1.0質量%以上であってよく、2.0質量%以上、3.0質量%以上又は4.0質量%以上であってもよい。また、第一剤の固形分濃度は、例えば、11.0質量%以下であってよく、10.0質量%以下、9.0質量%以下であってもよい。
 すなわち、第一剤の固形分濃度は、例えば1.0~11.0質量%、1.0~10.0質量%、1.0~9.0質量%、2.0~11.0質量%、2.0~10.0質量%、2.0~9.0質量%、3.0~11.0質量%、3.0~10.0質量%、3.0~9.0質量%、4.0~11.0質量%、4.0~10.0質量%又は4.0~9.0質量%であってもよい。
 第一剤は、結着材及び第一の液状媒体以外の成分を更に含有していてよい。第一剤は、例えば、ポリビニルピロリドン、ポリビニルイミダゾール、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、カルボキシメチルセルロース、アセチルセルロース又はカルボン酸変性(メタ)アクリル酸エステル共重合体等を更に含有していてよい。
 第二剤は、カーボンブラックと第一の導電材用分散剤と第二の液状媒体とを含む。
 第二剤中のカーボンブラックの含有量は、特に限定されず、正極組成物中のカーボンブラックの含有量が所望の範囲内となるように適宜変更してよい。
 第一の導電材用分散剤は、カーボンブラックの第二の液状媒体中への分散を補助する機能を有する成分であればよく、カーボンブラック用分散剤ということもできる。
 第二剤中の第一の導電材用分散剤の含有量は、特に限定されず、正極組成物中の導電材用分散剤の含有量が所望の範囲内となるように適宜変更してよい。
 第二剤中の第一の導電材用分散剤の含有量は、カーボンブラック100質量部に対して、例えば1質量部以上であってよく、カーボンブラックの分散性を高める観点からは、好ましくは2質量部以上、より好ましくは3質量部以上であり、4質量部以上又は5質量部以上であってもよい。また、第二剤中の第一の導電材用分散剤の含有量は、カーボンブラック100質量部に対して、例えば50質量部以下であってよく、絶縁性である分散剤による導電性低下を抑制する観点からは、好ましくは45質量部以下、より好ましくは40質量部以下であり、35質量部以下又は30質量部以下であってもよい。
 すなわち、第二剤中の第一の導電材用分散剤の含有量は、カーボンブラック100質量部に対して、例えば1~50質量部、1~45質量部、1~40質量部、1~35質量部、1~30質量部、2~50質量部、2~45質量部、2~40質量部、2~35質量部、2~30質量部、3~50質量部、3~45質量部、3~40質量部、3~35質量部、3~30質量部、4~50質量部、4~45質量部、4~40質量部、4~35質量部、4~30質量部、5~50質量部、5~45質量部、5~40質量部、5~35質量部又は5~30質量部であってもよい。
 第二の液状媒体は、カーボンブラックを分散可能であり、第一の液状媒体及び第三の液状媒体との相溶性を有するものであれば特に限定されない。第二の液状媒体としては、例えば水、N-メチル-2-ピロリドン、シクロヘキサン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等が挙げられ、これらのうち、カーボンブラックの易分散性の観点からは、N-メチル-2-ピロリドンが好ましい。第二の液状媒体は、第一の液状媒体及び第三の液状媒体と同じであっても異なっていてもよいが、同じであることが好ましい。
 第二剤中の第二の液状媒体の含有量は、特に限定されず、カーボンブラックを分散可能な範囲であれば特に限定されず、正極組成物の固形分濃度が所望の範囲内となるように適宜変更してよい。
 第二剤の固形分濃度は特に限定されず、例えば、1.5質量%以上であってよく、2.5質量%以上、3.5質量%以上又は5.0質量%以上であってもよい。また、第二剤の固形分濃度は、例えば、25.0質量%以下であってよく、22.0質量%以下、20.0質量%以下又は18.0質量%以下であってもよい。
 すなわち、第二剤の固形分濃度は、例えば1.5~25.0質量%、1.5~22.0質量%、1.5~20.0質量%、1.5~18.0質量%、2.5~25.0質量%、2.5~22.0質量%、2.5~20.0質量%、2.5~18.0質量%、3.5~25.0質量%、3.5~22.0質量%、3.5~20.0質量%、3.5~18.0質量%、5.0~25.0質量%、5.0~22.0質量%、5.0~20.0質量%又は5.0~18.0質量%であってもよい。
 第三剤は、カーボンナノチューブと第二の導電材用分散剤と第三の液状媒体とを含む。
 第三剤中のカーボンナノチューブの含有量は、特に限定されず、正極組成物中のカーボンナノチューブの含有量が所望の範囲内となるように適宜変更してよい。
 第二の導電材用分散剤は、カーボンナノチューブの第三の液状媒体への分散を補助する機能を有する成分であればよく、カーボンナノチューブ用分散剤ということもできる。
 第三剤中の第二の導電材用分散剤の含有量は、特に限定されず、正極組成物中の導電材用分散剤の含有量が所望の範囲内となるように適宜変更してよい。
 第三剤中の第二の導電材用分散剤の含有量は、カーボンナノチューブ100質量部に対して、例えば1質量部以上であってよく、カーボンナノチューブの分散性を高める観点からは、好ましくは2質量部以上、より好ましくは3質量部以上であり、4質量部以上又は5質量部以上であってもよい。また、第三剤中の第二の導電材用分散剤の含有量は、カーボンナノチューブ100質量部に対して、例えば50質量部以下であってよく、絶縁性である分散剤による導電性低下を抑制する観点からは、好ましくは45質量部以下、より好ましくは40質量部以下であり、35質量部以下又は30質量部以下であってもよい。
 すなわち、第三剤中の第二の導電材用分散剤の含有量は、カーボンナノチューブ100質量部に対して、例えば1~50質量部、1~45質量部、1~40質量部、1~35質量部、1~30質量部、2~50質量部、2~45質量部、2~40質量部、2~35質量部、2~30質量部、3~50質量部、3~45質量部、3~40質量部、3~35質量部、3~30質量部、4~50質量部、4~45質量部、4~40質量部、4~35質量部、4~30質量部、5~50質量部、5~45質量部、5~40質量部、5~35質量部又は5~30質量部であってもよい。
 第三の液状媒体は、カーボンナノチューブを分散可能であり、第一の液状媒体及び第二の液状媒体との相溶性を有するものであれば特に限定されない。第三の液状媒体としては、例えば水、N-メチル-2-ピロリドン、シクロヘキサン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等が挙げられ、これらのうち、カーボンナノチューブの易分散性の観点からは、N-メチル-2-ピロリドンが好ましい。第三の液状媒体は、第一の液状媒体及び第二の液状媒体と同じであっても異なっていてもよいが、同じであることが好ましい。
 第三剤中の第三の液状媒体の含有量は、特に限定されず、カーボンナノチューブを分散可能な範囲であれば特に限定されず、正極組成物の固形分濃度が所望の範囲内となるように適宜変更してよい。
 第三剤の固形分濃度は特に限定されず、例えば、0.2質量%以上であってよく、0.8質量%以上、1.5質量%以上又は2.5質量%以上であってもよい。また、第三剤の固形分濃度は、例えば、15.0質量%以下であってよく、12.5質量%以下、10.0質量%以下又は7.5質量%以下であってもよい。
 すなわち、第三剤の固形分濃度は、例えば0.2~15.0質量%、0.2~12.5質量%、0.2~10.0質量%、0.2~7.5質量%、0.8~15.0質量%、0.8~12.5質量%、0.8~10.0質量%、0.8~7.5質量%、1.5~15.0質量%、1.5~12.5質量%、1.5~10.0質量%、1.5~7.5質量%、2.5~15.0質量%、2.5~12.5質量%、2.5~10.0質量%又は2.5~7.5質量%であってもよい。
(正極の製造方法)
 本実施形態の正極の製造方法は、上述の正極組成物を集電体上に塗布して、集電体上に導電材、結着材、活物質及び導電材用分散剤を含有する合材層を形成する形成工程を含む。
 形成工程では、正極組成物を集電体上に塗布して、集電体上に合材層を形成する。合材層は、正極組成物中の固形分(少なくとも、導電材、結着材、活物質及び導電材用分散剤)を含有する層であり、正極組成物から液状媒体の少なくとも一部を除去してなる層であってよい。
 集電体は特に限定されず、公知の集電体を特に制限無く用いることができる。集電体としては、例えば、金属箔(金、銀、銅、白金、アルミニウム、鉄、ニッケル、クロム、マンガン、鉛、タングステン、及びチタン等の金属並びにこれらの何れか一種を主成分とする合金)が使用される。中でも、正極にはアルミニウムを、負極には銅を用いることが好ましい。集電体は、箔の形態で提供されるのが一般的であるが、それに限られるものではなく、穴あき箔状及びメッシュ状の集電体も使用できる。
 集電体上に正極組成物を塗布する方法は特に限定されず、例えば、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、及び静電塗装法等の方法であってよい。
 正極組成物の塗布量は特に限定されず、合材層の厚みが所望の範囲内となるよう適宜調整してよい。
 合材層は、集電体上に形成された正極組成物の塗膜から、液状媒体の少なくとも一部を除去することで形成されてよい。液状媒体の除去方法は特に限定されず、例えば、加熱及び/又は減圧により液状媒体の少なくとも一部を気化させて除去する方法として、放置乾燥、送風乾燥機、温風乾燥機、赤外線加熱機、遠赤外線加熱機等が挙げられる。
 本実施形態の正極の製造方法は、形成工程で形成された合材層と集電体とを積層方向に加圧する加圧工程を更に含んでいてもよい。加圧工程により、合材層と集電体とを密着させることができる。
 加圧工程における加圧方法は特に限定されず、例えば、ロールプレス、金型プレス、カレンダープレス等の方法であってよい。
 正極中の合材層の厚さは特に限定されず、例えば50μm以上であってよく、電池の高容量化の観点からは、好ましくは55μm以上、より好ましくは60μm以上であり、65μm以上又は70μm以上であってもよい。また、正極中の合材層の厚さは、例えば150μm以下であってよく、放電レート特性をより高める観点からは、好ましくは140μm以下、より好ましくは130μm以下であり、120μm以下又は110μm以下であってもよい。
 すなわち、正極中の合材層の厚さは、例えば50~150μm、50~140μm、50~130μm、50~120μm、50~110μm、55~150μm、55~140μm、55~130μm、55~120μm、55~110μm、60~150μm、60~140μm、60~130μm、60~120μm、60~110μm、65~150μm、65~140μm、65~130μm、65~120μm、65~110μm、70~150μm、70~140μm、70~130μm、70~120μm又は70~110μmであってもよい。
 本実施形態の製造方法により製造される正極は、電池、特に二次電池(リチウムイオン二次電池)の正極として好適に用いることができる。
(正極)
 本実施形態の正極は、導電材、活物質、結着材及び導電材用分散剤を含有する合材層を含む正極である。本実施形態の正極は、例えば、上述の製造方法により製造された正極であってよい。
 本実施形態の正極は、電池、特に二次電池(リチウムイオン二次電池)の正極として好適に用いることができる。
 本実施形態における電池(好ましくは二次電池、より好ましくはリチウムイオン二次電池)は、上述の製造方法により製造された正極を備える。本実施形態の電池において、正極以外の構成は公知の電池と同様の構成であってよい。
 本実施形態における電池の用途は特に限定されず、例えば、デジタルカメラ、ビデオカメラ、ポータブルオーディオプレイヤー、携帯液晶テレビ等の携帯AV機器、ノート型パソコン、スマートフォン、モバイルPC等の携帯情報端末、その他、携帯ゲーム機器、電動工具、電動式自転車、ハイブリット自動車、電気自動車、電力貯蔵システム等の幅広い分野において使用することができる。
 以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
 以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
<実施例1>
(カーボンブラック)
 カーボンブラック反応炉(炉長6m、炉直径0.65m)の上流部に設置されたノズルから原料であるアセチレンを12Nm/h、トルエンを32kg/h、酸素を22Nm/h供給してカーボンブラックを製造し、反応炉の下流部に設置したバグフィルターで捕集した。その後、乾式サイクロン装置、鉄除去用磁石を通過させてタンクに回収した。尚、アセチレン、トルエン、酸素は115℃に加熱してから反応炉へ供給し、カーボンブラックAを得た。得られたカーボンブラックAは、BET比表面積が240m/g、平均一次粒子径が20nm、結晶子サイズ(Lc)が16Åであった。
(カーボンブラック分散液)
 カーボンブラックA、液状媒体としてNMP、分散剤としてポリビニルアルコール(デンカ社製、ポバールDR-1137、SP値:35J/cm)を用意した。89.0質量%のNMPに、1.0質量%のポリビニルアルコール及び10.0質量%のカーボンブラックAを加えて、プラネタリーミキサー(プライミクス社製、ハイビスディスパーミックス3D-5型)で120分撹拌して、カーボンブラックAを含有するスラリーを調製した。ジルコニアビーズ(直径0.5mm)を搭載したビーズミル(アシザワ・ファインテック社製、ムゲンフローMGF2-ZA)に得られたスラリーを投入し、分散処理を行った。分散処理を行った後、ろ過にてジルコニアビーズを取り除き、カーボンブラック分散液を得た。
(カーボンナノチューブ分散液)
 カーボンナノチューブ(CNano社製、「Flotube6000」、平均直径6nm、BET比表面積300m/g)、液状媒体としてNMP、分散剤としてポリビニルピロリドン(第一工業製薬社製、ピッツコールK90、SP値:25J/cm)を用意した。95.0質量%のNMPに、1.0質量%のポリビニルピロリドン及び4.0質量%のカーボンナノチューブ加えて、プラネタリーミキサー(プライミクス社製、ハイビスディスパーミックス3D-5型)で120分撹拌して、カーボンナノチューブを含有するスラリーを調製した。ジルコニアビーズ(直径0.5mm)を搭載したビーズミル(アシザワ・ファインテック社製、ムゲンフローMGF2-ZA)に得られたスラリーを投入し、分散処理を行った。分散処理を行った後、ろ過にてジルコニアビーズを取り除き、カーボンナノチューブ分散液を得た。
(正極組成物の製造)
 活物質として平均粒子径D50が12μmのニッケルマンガンコバルト酸リチウム(北京当升社製、「ME6A」)を用意した。
 第一段階として、結着材としてポリフッ化ビニリデンのNMP溶液(クレハ社製、「L#7208」)、カーボンブラック分散液及びカーボンナノチューブ分散液を、カーボンブラックが0.7質量部、カーボンナノチューブが0.3質量部、結着材が2質量部となるようにポリ容器に計量し、自転公転式混合機(シンキー社製、あわとり練太郎ARV-310)を用いて、公転回転数2000rpmで5分間混合して、混合液を得た。
 第二段階として、第一段階で得られた混合液に、97質量部の活物質、NMP溶液を加えて、総固形分濃度が69質量%になるように調製し、自転公転式混合機(シンキー社製、あわとり練太郎ARV-310)を用いて、公転回転数2000rpmで5分間混合して、正極組成物を得た。
(正極の製造)
 正極組成物を、厚さ15μmのアルミニウム箔(UACJ社製)の片面上に、アプリケーターにて成膜して積層体を作製し、乾燥機内に静置して105℃で1時間予備乾燥させて、NMPを完全に除去した。次いで、乾燥後の積層体をロールプレス機にて200kg/cmの線圧でプレスし、積層体全体の厚さが80μmになるように調製した。次いで、170℃で3時間真空乾燥させて、残留水分を完全に除去し、集電体と合材層とを備える正極を得た。
(負極の製造)
 溶媒として純水(関東化学社製)、負極活物質として人造黒鉛(日立化成社製、「MAG-D」)、結着材としてスチレンブタジエンゴム(日本ゼオン社製、「BM-400B」、以下、SBRと記載)、分散剤としてカルボキシメチルセルロース(ダイセル社製、「D2200」、以下、CMCと記載)をそれぞれ用意した。次いで、CMCが固形分で1質量%、人造黒鉛が固形分で97質量%となるように秤量して混合し、この混合物に純水を添加し、自転公転式混合機(シンキー社製、あわとり練太郎ARV-310)を用いて、均一になるまで混合して混合物を得た。次いで、SBRが固形分で2質量%となるように秤量し、得られた混合物に添加し、自転公転式混合機(シンキー社製、あわとり練太郎ARV-310)を用いて、均一になるまで混合して、負極組成物を得た。次いで、負極組成物を、厚さ10μmの銅箔(UACJ社製)上にアプリケーターにて成膜して積層体を作製し、乾燥機内に静置して60℃で1時間予備乾燥させた。次いで、ロールプレス機にて50kg/cmの線圧でプレスし、積層体全体の厚さが60μmになるように調製した。次いで、120℃で3時間真空乾燥させて、残留水分を完全に除去し、集電体と合材層とを備える負極を得た。
(電池の製造)
 露点-50℃以下に制御したドライルーム内で、作製した正極を40×40mmに加工し、作製した負極を44×44mmに加工した後、正極にアルミ製タブ、負極にニッケル製タブをそれぞれ溶接した。正極と負極それぞれの合材塗工面が中央で対向するようにし、正極と負極との間に45×45mmに加工したポリオレフィン微多孔質膜を配置した。次いで、70×140mm角に切断・加工したシート状の外装を長辺の中央部で二つ折りにした。次いで、正極用アルミ製タブと負極用ニッケル製タブが外装の外部に露出するように外装を配置しながら、二つ折りにした外装によって正極/ポリオレフィン微多孔質膜/負極の積層体を挟んだ。次いで、ヒートシーラーを用いて、外装の正極用アルミ製タブと負極用ニッケル製タブが露出した辺を含む二辺を加熱融着した後、加熱融着していない一辺から、2gの電解液(キシダ化学製、エチレンカーボネート/ジエチルカーボネート=1/2(体積比)と1MのLiPF溶液とを含む溶液)を注液し、正極、負極及びポリオレフィン微多孔膜に電解液を充分に染み込ませてから、真空ヒートシーラーにより、内部を減圧しながら、外装の残り一辺を加熱融着してリチウムイオン二次電池を得た。
(電池の評価)
[内部抵抗]
 作製した電池を、25℃において、4.3V、0.2C制限の定電流定電圧充電をした後、0.2Cの定電流で3.0Vまで放電した。次いで、同一条件で5サイクル充電/放電した後、充電深度50%になるように充電した。その後、周波数範囲10MHz~0.001Hz、振動電圧5mVでインピーダンス測定を行い、内部抵抗を測定した。内部抵抗の測定結果を表1に示す。
[放電レート特性(レート容量維持率)]
 作製した電池を、25℃において、4.3V、0.2C制限の定電流定電圧充電をした後、0.2Cの定電流で3.0Vまで放電した。次いで、再度4.3V、0.2C制限の定電流定電圧で回復充電した後、0.2Cの定電流で3.0Vまで放電させ、このときの放電容量を測定した。次いで、回復充電の条件は4.3V、0.2C制限の定電流定電圧にして充電を行い、一方で放電電流は0.5C、1C、2C、3Cと段階的に変化させながら、回復充電と放電とを繰り返して、各放電電流に対する放電容量を測定した。電池の放電レート特性の指標として、0.2C放電時に対する3C放電時の容量維持率をレート容量維持率として算出した。レート容量維持率の算出結果を表1に示す。
[サイクル特性(サイクル容量維持率)]
 作製した電池を、25℃において、4.3V、1C制限の定電流定電圧充電をした後、1Cの定電流で3.0Vまで放電した。上記の充放電を500サイクル繰り返し、各サイクルにおける放電容量を測定した。電池のサイクル特性の指標として、1サイクル後の容量維持率に対する500サイクル後の容量維持率をサイクル容量維持率として算出した。サイクル容量維持率の算出結果を表1に示す。
<実施例2>
(カーボンナノチューブ分散液)
 カーボンナノチューブ(CNano社製、「Flotube6000」、平均直径6nm、BET比表面積300m/g)、液状媒体としてNMP、分散剤としてポリビニルブチラール(積水化学社製、BL-1、SP値:24J/cm)を用意した。95.0質量%のNMPに、1.0質量%のポリビニルブチラール及び4.0質量%のカーボンナノチューブ加えて、プラネタリーミキサー(プライミクス社製、ハイビスディスパーミックス3D-5型)で120分撹拌して、カーボンナノチューブを含有するスラリーを調製した。ジルコニアビーズ(直径0.5mm)を搭載したビーズミル(アシザワ・ファインテック社製、ムゲンフローMGF2-ZA)に得られたスラリーを投入し、分散処理を行った。分散処理を行った後、ろ過にてジルコニアビーズを取り除き、カーボンナノチューブ分散液を得た。
(正極及び電池の製造)
 上記カーボンナノチューブ分散液に加えて、実施例1と同様のカーボンブラック分散液、結着材及び活物質を用意した。
 第一段階として、結着材としてポリフッ化ビニリデンのNMP溶液(クレハ社製、「L#7208」)、カーボンブラック分散液及びカーボンナノチューブ分散液を、カーボンブラックが0.7質量部、カーボンナノチューブが0.3質量部、結着材が2質量部となるようにポリ容器に計量し、自転公転式混合機(シンキー社製、あわとり練太郎ARV-310)を用いて、公転回転数2000rpmで5分間混合して、混合液を得た。
 第二段階として、第一段階で得られた混合液に、97質量部の活物質、NMP溶液を加えて、総固形分濃度が69質量%になるように調製し、自転公転式混合機(シンキー社製、あわとり練太郎ARV-310)を用いて、公転回転数2000rpmで5分間混合して、正極組成物を得た。
 得られた正極組成物を用いて、実施例1と同様にして正極及び電池を製造し、評価した。結果を表1に示す。
<実施例3>
(カーボンブラック分散液)
 カーボンブラックA、液状媒体としてNMP、分散剤としてカルボキシメチルセスロースナトリウム塩(ダイセル社製、D2200、SP値:29J/cm)を用意した。89.0質量%のNMPに、1.0質量%のカルボキシメチルセスロースナトリウム塩及び10.0質量%のカーボンブラックAを加えて、プラネタリーミキサー(プライミクス社製、ハイビスディスパーミックス3D-5型)で120分撹拌して、カーボンブラックAを含有するスラリーを調製した。ジルコニアビーズ(直径0.5mm)を搭載したビーズミル(アシザワ・ファインテック社製、ムゲンフローMGF2-ZA)に得られたスラリーを投入し、分散処理を行った。分散処理を行った後、ろ過にてジルコニアビーズを取り除き、カーボンブラック分散液を得た。
(正極及び電池の製造)
 上記カーボンブラック分散液に加えて、実施例1と同様のカーボンナノチューブ分散液、結着材及び活物質を用意した。
 第一段階として、結着材としてポリフッ化ビニリデンのNMP溶液(クレハ社製、「L#7208」)、カーボンブラック分散液及びカーボンナノチューブ分散液を、カーボンブラックが0.7質量部、カーボンナノチューブが0.3質量部、結着材が2質量部となるようにポリ容器に計量し、自転公転式混合機(シンキー社製、あわとり練太郎ARV-310)を用いて、公転回転数2000rpmで5分間混合して、混合液を得た。
 第二段階として、第一段階で得られた混合液に、97質量部の活物質、NMP溶液を加えて、総固形分濃度が69質量%になるように調製し、自転公転式混合機(シンキー社製、あわとり練太郎ARV-310)を用いて、公転回転数2000rpmで5分間混合して、正極組成物を得た。
 得られた正極組成物を用いて、実施例1と同様にして正極及び電池を製造し、評価した。結果を表1に示す。
<実施例4>
(カーボンブラック分散液)
 カーボンブラックA、液状媒体としてNMP、分散剤としてポリビニルピロリドン(第一工業製薬社製、ピッツコールK90、SP値:25J/cm)を用意した。89.0質量%のNMPに、1.0質量%のポリビニルピロリドン及び10.0質量%のカーボンブラックAを加えて、プラネタリーミキサー(プライミクス社製、ハイビスディスパーミックス3D-5型)で120分撹拌して、カーボンブラックAを含有するスラリーを調製した。ジルコニアビーズ(直径0.5mm)を搭載したビーズミル(アシザワ・ファインテック社製、ムゲンフローMGF2-ZA)に得られたスラリーを投入し、分散処理を行った。分散処理を行った後、ろ過にてジルコニアビーズを取り除き、カーボンブラック分散液を得た。
(カーボンナノチューブ分散液)
 カーボンナノチューブ(CNano社製、「Flotube6000」、平均直径6nm、BET比表面積300m/g)、液状媒体としてNMP、分散剤としてポリビニルブチラール(積水化学社製、BL-1、SP値:24J/cm)を用意した。95.0質量%のNMPに、1.0質量%のポリビニルブチラール及び4.0質量%のカーボンナノチューブ加えて、プラネタリーミキサー(プライミクス社製、ハイビスディスパーミックス3D-5型)で120分撹拌して、カーボンナノチューブを含有するスラリーを調製した。ジルコニアビーズ(直径0.5mm)を搭載したビーズミル(アシザワ・ファインテック社製、ムゲンフローMGF2-ZA)に得られたスラリーを投入し、分散処理を行った。分散処理を行った後、ろ過にてジルコニアビーズを取り除き、カーボンナノチューブ分散液を得た。
(正極及び電池の製造)
 上記カーボンブラック分散液及び上記カーボンナノチューブ分散液に加えて、実施例1と同様の結着材及び活物質を用意した。
 第一段階として、結着材としてポリフッ化ビニリデンのNMP溶液(クレハ社製、「L#7208」)、カーボンブラック分散液及びカーボンナノチューブ分散液を、カーボンブラックが0.7質量部、カーボンナノチューブが0.3質量部、結着材が2質量部となるようにポリ容器に計量し、自転公転式混合機(シンキー社製、あわとり練太郎ARV-310)を用いて、公転回転数2000rpmで5分間混合して、混合液を得た。
 第二段階として、第一段階で得られた混合液に、97質量部の活物質、NMP溶液を加えて、総固形分濃度が69質量%になるように調製し、自転公転式混合機(シンキー社製、あわとり練太郎ARV-310)を用いて、公転回転数2000rpmで5分間混合して、正極組成物を得た。
 得られた正極組成物を用いて、実施例1と同様にして正極及び電池を製造し、評価した。結果を表1に示す。
<実施例5>
(カーボンナノチューブ分散液)
 カーボンナノチューブ(CNano社製、「Flotube6000」、平均直径6nm、BET比表面積300m/g)、液状媒体としてNMP、分散剤としてカルボキシメチルセスロースナトリウム塩(ダイセル社製、D2200、SP値:29J/cm)を用意した。95.0質量%のNMPに、1.0質量%のカルボキシメチルセスロースナトリウム塩及び4.0質量%のカーボンナノチューブ加えて、プラネタリーミキサー(プライミクス社製、ハイビスディスパーミックス3D-5型)で120分撹拌して、カーボンナノチューブを含有するスラリーを調製した。ジルコニアビーズ(直径0.5mm)を搭載したビーズミル(アシザワ・ファインテック社製、ムゲンフローMGF2-ZA)に得られたスラリーを投入し、分散処理を行った。分散処理を行った後、ろ過にてジルコニアビーズを取り除き、カーボンナノチューブ分散液を得た。
(正極及び電池の製造)
 上記カーボンナノチューブ分散液に加えて、実施例1と同様のカーボンブラック分散液、結着材及び活物質を用意した。
 第一段階として、結着材としてポリフッ化ビニリデンのNMP溶液(クレハ社製、「L#7208」)、カーボンブラック分散液及びカーボンナノチューブ分散液を、カーボンブラックが0.7質量部、カーボンナノチューブが0.3質量部、結着材が2質量部となるようにポリ容器に計量し、自転公転式混合機(シンキー社製、あわとり練太郎ARV-310)を用いて、公転回転数2000rpmで5分間混合して、混合液を得た。
 第二段階として、第一段階で得られた混合液に、97質量部の活物質、NMP溶液を加えて、総固形分濃度が69質量%になるように調製し、自転公転式混合機(シンキー社製、あわとり練太郎ARV-310)を用いて、公転回転数2000rpmで5分間混合して、正極組成物を得た。
 得られた正極組成物を用いて、実施例1と同様にして正極及び電池を製造し、評価した。結果を表2に示す。
<実施例6>
(正極及び電池の製造)
 実施例1と同様のカーボンブラック分散液、カーボンナノチューブ分散液、結着材及び活物質を用意した。
 第一段階として、結着材としてポリフッ化ビニリデンのNMP溶液(クレハ社製、「L#7208」)、カーボンブラック分散液及びカーボンナノチューブ分散液を、カーボンブラックが0.4質量部、カーボンナノチューブが0.6質量部、結着材が2質量部となるようにポリ容器に計量し、自転公転式混合機(シンキー社製、あわとり練太郎ARV-310)を用いて、公転回転数2000rpmで5分間混合して、混合液を得た。
 第二段階として、第一段階で得られた混合液に、97質量部の活物質、NMP溶液を加えて、総固形分濃度が69質量%になるように調製し、自転公転式混合機(シンキー社製、あわとり練太郎ARV-310)を用いて、公転回転数2000rpmで5分間混合して、正極組成物を得た。
 得られた正極組成物を用いて、実施例1と同様にして正極及び電池を製造し、評価した。結果を表2に示す。
<実施例7>
(カーボンブラック)
 カーボンブラック反応炉(炉長6m、炉直径0.65m)の上流部に設置されたノズルから原料であるアセチレンを12Nm/h、トルエンを32kg/h、酸素を19Nm/h供給してカーボンブラックを製造し、反応炉の下流部に設置したバグフィルターで捕集した。その後、乾式サイクロン装置、鉄除去用磁石を通過させてタンクに回収した。尚、アセチレン、トルエン、酸素は115℃に加熱してから反応炉へ供給し、カーボンブラックBを得た。得られたカーボンブラックBは、BET比表面積が178m/g、平均一次粒子径が22nm、結晶子サイズ(Lc)が17Åであった。
(カーボンブラック分散液)
 カーボンブラックB、液状媒体としてNMP、分散剤としてポリビニルアルコール(デンカ社製、ポバールDR-1137、SP値:35J/cm)を用意した。89.0質量%のNMPに、1.0質量%のポリビニルアルコール及び10.0質量%のカーボンブラックBを加えて、プラネタリーミキサー(プライミクス社製、ハイビスディスパーミックス3D-5型)で120分撹拌して、カーボンブラックBを含有するスラリーを調製した。ジルコニアビーズ(直径0.5mm)を搭載したビーズミル(アシザワ・ファインテック社製、ムゲンフローMGF2-ZA)に得られたスラリーを投入し、分散処理を行った。分散処理を行った後、ろ過にてジルコニアビーズを取り除き、カーボンブラック分散液を得た。
(正極及び電池の製造)
 上記カーボンブラック分散液に加えて、実施例1と同様のカーボンナノチューブ分散液、結着材及び活物質を用意した。
 第一段階として、結着材としてポリフッ化ビニリデンのNMP溶液(クレハ社製、「L#7208」)、カーボンブラック分散液及びカーボンナノチューブ分散液を、カーボンブラックが0.7質量部、カーボンナノチューブが0.3質量部、結着材が2質量部となるようにポリ容器に計量し、自転公転式混合機(シンキー社製、あわとり練太郎ARV-310)を用いて、公転回転数2000rpmで5分間混合して、混合液を得た。
 第二段階として、第一段階で得られた混合液に、97質量部の活物質、NMP溶液を加えて、総固形分濃度が78質量%になるように調製し、自転公転式混合機(シンキー社製、あわとり練太郎ARV-310)を用いて、公転回転数2000rpmで5分間混合して、正極組成物を得た。
 得られた正極組成物を用いて、実施例1と同様にして正極及び電池を製造し、評価した。結果を表2に示す。
<実施例8>
(カーボンブラック)
 カーボンブラック反応炉(炉長6m、炉直径0.65m)の上流部に設置されたノズルから原料であるアセチレンを12Nm/h、トルエンを32kg/h、酸素を26Nm/h供給してカーボンブラックを製造し、反応炉の下流部に設置したバグフィルターで捕集した。その後、乾式サイクロン装置、鉄除去用磁石を通過させてタンクに回収した。尚、アセチレン、トルエン、酸素は115℃に加熱してから反応炉へ供給し、カーボンブラックCを得た。得られたカーボンブラックCは、BET比表面積が370m/g、平均一次粒子径が18nm、結晶子サイズ(Lc)が20Åであった。
(カーボンブラック分散液)
 カーボンブラックC、液状媒体としてNMP、分散剤としてポリビニルアルコール(デンカ社製、ポバールDR-1137、SP値:35J/cm)を用意した。89.0質量%のNMPに、1.0質量%のポリビニルアルコール及び10.0質量%のカーボンブラックCを加えて、プラネタリーミキサー(プライミクス社製、ハイビスディスパーミックス3D-5型)で120分撹拌して、カーボンブラックCを含有するスラリーを調製した。ジルコニアビーズ(直径0.5mm)を搭載したビーズミル(アシザワ・ファインテック社製、ムゲンフローMGF2-ZA)に得られたスラリーを投入し、分散処理を行った。分散処理を行った後、ろ過にてジルコニアビーズを取り除き、カーボンブラック分散液を得た。
(正極及び電池の製造)
 上記カーボンブラック分散液に加えて、実施例1と同様のカーボンナノチューブ分散液、結着材及び活物質を用意した。
 第一段階として、結着材としてポリフッ化ビニリデンのNMP溶液(クレハ社製、「L#7208」)、カーボンブラック分散液及びカーボンナノチューブ分散液を、カーボンブラックが0.7質量部、カーボンナノチューブが0.3質量部、結着材が2質量部となるようにポリ容器に計量し、自転公転式混合機(シンキー社製、あわとり練太郎ARV-310)を用いて、公転回転数2000rpmで5分間混合して、混合液を得た。
 第二段階として、第一段階で得られた混合液に、97質量部の活物質、NMP溶液を加えて、総固形分濃度が67質量%になるように調製し、自転公転式混合機(シンキー社製、あわとり練太郎ARV-310)を用いて、公転回転数2000rpmで5分間混合して、正極組成物を得た。
 得られた正極組成物を用いて、実施例1と同様にして正極及び電池を製造し、評価した。結果を表2に示す。
<実施例9>
(正極及び電池の製造)
 実施例1と同様のカーボンブラック分散液、カーボンナノチューブ分散液、結着材及び活物質を用意した。
 第一段階として、結着材としてポリフッ化ビニリデンのNMP溶液(クレハ社製、「L#7208」)、カーボンブラック分散液及びカーボンナノチューブ分散液を、カーボンブラックが0.2質量部、カーボンナノチューブが0.8質量部、結着材が2質量部となるようにポリ容器に計量し、自転公転式混合機(シンキー社製、あわとり練太郎ARV-310)を用いて、公転回転数2000rpmで5分間混合して、混合液を得た。
 第二段階として、第一段階で得られた混合液に、97質量部の活物質、NMP溶液を加えて、総固形分濃度が69質量%になるように調製し、自転公転式混合機(シンキー社製、あわとり練太郎ARV-310)を用いて、公転回転数2000rpmで5分間混合して、正極組成物を得た。
 得られた正極組成物を用いて、実施例1と同様にして正極及び電池を製造し、評価した。結果を表3に示す。
<実施例10>
(正極及び電池の製造)
 実施例1と同様のカーボンブラック分散液、カーボンナノチューブ分散液、結着材及び活物質を用意した。
 第一段階として、結着材としてポリフッ化ビニリデンのNMP溶液(クレハ社製、「L#7208」)、カーボンブラック分散液及びカーボンナノチューブ分散液を、カーボンブラックが0.95質量部、カーボンナノチューブが0.05質量部、結着材が2質量部となるようにポリ容器に計量し、自転公転式混合機(シンキー社製、あわとり練太郎ARV-310)を用いて、公転回転数2000rpmで5分間混合して、混合液を得た。
 第二段階として、第一段階で得られた混合液に、97質量部の活物質、NMP溶液を加えて、総固形分濃度が69質量%になるように調製し、自転公転式混合機(シンキー社製、あわとり練太郎ARV-310)を用いて、公転回転数2000rpmで5分間混合して、正極組成物を得た。
 得られた正極組成物を用いて、実施例1と同様にして正極及び電池を製造し、評価した。結果を表3に示す。
<比較例1>
(カーボンナノチューブ分散液)
 カーボンナノチューブ(CNano社製、「Flotube6000」、平均直径6nm、BET比表面積300m/g)、液状媒体としてNMP、ポリビニルアルコール(デンカ社製、ポバールDR-1137、SP値:35J/cm)を用意した。95.0質量%のNMPに、1.0質量%のポリビニルアルコール及び4.0質量%のカーボンナノチューブ加えて、プラネタリーミキサー(プライミクス社製、ハイビスディスパーミックス3D-5型)で120分撹拌して、カーボンナノチューブを含有するスラリーを調製した。ジルコニアビーズ(直径0.5mm)を搭載したビーズミル(アシザワ・ファインテック社製、ムゲンフローMGF2-ZA)に得られたスラリーを投入し、分散処理を行った。分散処理を行った後、ろ過にてジルコニアビーズを取り除き、カーボンナノチューブ分散液を得た。
(正極及び電池の製造)
 上記カーボンナノチューブ分散液に加えて、実施例1と同様のカーボンブラック分散液、結着材及び活物質を用意した。
 第一段階として、結着材としてポリフッ化ビニリデンのNMP溶液(クレハ社製、「L#7208」)、カーボンブラック分散液及びカーボンナノチューブ分散液を、カーボンブラックが0.7質量部、カーボンナノチューブが0.3質量部、結着材が2質量部となるようにポリ容器に計量し、自転公転式混合機(シンキー社製、あわとり練太郎ARV-310)を用いて、公転回転数2000rpmで5分間混合して、混合液を得た。
 第二段階として、第一段階で得られた混合液に、97質量部の活物質、NMP溶液を加えて、総固形分濃度が69質量%になるように調製し、自転公転式混合機(シンキー社製、あわとり練太郎ARV-310)を用いて、公転回転数2000rpmで5分間混合して、正極組成物を得た。
 得られた正極組成物を用いて、実施例1と同様にして正極及び電池を製造し、評価した。結果を表4に示す。
<比較例2>
(カーボンブラック分散液)
 カーボンブラックA、液状媒体としてNMP、分散剤としてポリビニルピロリドン(第一工業製薬社製、ピッツコールK90、SP値:25J/cm)を用意した。89.0質量%のNMPに、1.0質量%のポリビニルピロリドン及び10.0質量%のカーボンブラックAを加えて、プラネタリーミキサー(プライミクス社製、ハイビスディスパーミックス3D-5型)で120分撹拌して、カーボンブラックAを含有するスラリーを調製した。ジルコニアビーズ(直径0.5mm)を搭載したビーズミル(アシザワ・ファインテック社製、ムゲンフローMGF2-ZA)に得られたスラリーを投入し、分散処理を行った。分散処理を行った後、ろ過にてジルコニアビーズを取り除き、カーボンブラック分散液を得た。
 上記カーボンブラック分散液に加えて、実施例1と同様のカーボンナノチューブ分散液、結着材及び活物質を用意した。
 第一段階として、結着材としてポリフッ化ビニリデンのNMP溶液(クレハ社製、「L#7208」)、カーボンブラック分散液及びカーボンナノチューブ分散液を、カーボンブラックが0.7質量部、カーボンナノチューブが0.3質量部、結着材が2質量部となるようにポリ容器に計量し、自転公転式混合機(シンキー社製、あわとり練太郎ARV-310)を用いて、公転回転数2000rpmで5分間混合して、混合液を得た。
 第二段階として、第一段階で得られた混合液に、97質量部の活物質、NMP溶液を加えて、総固形分濃度が69質量%になるように調製し、自転公転式混合機(シンキー社製、あわとり練太郎ARV-310)を用いて、公転回転数2000rpmで5分間混合して、正極組成物を得た。
 得られた正極組成物を用いて、実施例1と同様にして正極及び電池を製造し、評価した。結果を表4に示す。
<比較例3>
(カーボンブラック分散液)
 カーボンブラックA、液状媒体としてNMP、分散剤としてポリビニルブチラール(積水化学社製、BL-1、SP値:24J/cm)を用意した。89.0質量%のNMPに、1.0質量%のポリビニルブチラール及び10.0質量%のカーボンブラックAを加えて、プラネタリーミキサー(プライミクス社製、ハイビスディスパーミックス3D-5型)で120分撹拌して、カーボンブラックAを含有するスラリーを調製した。ジルコニアビーズ(直径0.5mm)を搭載したビーズミル(アシザワ・ファインテック社製、ムゲンフローMGF2-ZA)に得られたスラリーを投入し、分散処理を行った。分散処理を行った後、ろ過にてジルコニアビーズを取り除き、カーボンブラック分散液を得た。
(カーボンナノチューブ分散液)
 カーボンナノチューブ(CNano社製、「Flotube6000」、平均直径6nm、BET比表面積300m/g)、液状媒体としてNMP、分散剤としてポリビニルブチラール(積水化学社製、BL-1、SP値:24J/cm)を用意した。95.0質量%のNMPに、1.0質量%のポリビニルブチラール及び4.0質量%のカーボンナノチューブ加えて、プラネタリーミキサー(プライミクス社製、ハイビスディスパーミックス3D-5型)で120分撹拌して、カーボンナノチューブを含有するスラリーを調製した。ジルコニアビーズ(直径0.5mm)を搭載したビーズミル(アシザワ・ファインテック社製、ムゲンフローMGF2-ZA)に得られたスラリーを投入し、分散処理を行った。分散処理を行った後、ろ過にてジルコニアビーズを取り除き、カーボンナノチューブ分散液を得た。
(正極及び電池の製造)
 上記カーボンブラック分散液及び上記カーボンナノチューブ分散液に加えて、実施例1と同様の結着材及び活物質を用意した。
 第一段階として、結着材としてポリフッ化ビニリデンのNMP溶液(クレハ社製、「L#7208」)、カーボンブラック分散液及びカーボンナノチューブ分散液を、カーボンブラックが0.7質量部、カーボンナノチューブが0.3質量部、結着材が2質量部となるようにポリ容器に計量し、自転公転式混合機(シンキー社製、あわとり練太郎ARV-310)を用いて、公転回転数2000rpmで5分間混合して、混合液を得た。
 第二段階として、第一段階で得られた混合液に、97質量部の活物質、NMP溶液を加えて、総固形分濃度が69質量%になるように調製し、自転公転式混合機(シンキー社製、あわとり練太郎ARV-310)を用いて、公転回転数2000rpmで5分間混合して、正極組成物を得た。
 得られた正極組成物を用いて、実施例1と同様にして正極及び電池を製造し、評価した。結果を表4に示す。
<比較例4>
(カーボンブラック分散液)
 カーボンブラックA、液状媒体としてNMP、分散剤として分散剤としてカルボキシメチルセスロースナトリウム塩(ダイセル社製、D2200、SP値:29J/cm)を用意した。89.0質量%のNMPに、1.0質量%のカルボキシメチルセスロースナトリウム塩及び10.0質量%のカーボンブラックAを加えて、プラネタリーミキサー(プライミクス社製、ハイビスディスパーミックス3D-5型)で120分撹拌して、カーボンブラックAを含有するスラリーを調製した。ジルコニアビーズ(直径0.5mm)を搭載したビーズミル(アシザワ・ファインテック社製、ムゲンフローMGF2-ZA)に得られたスラリーを投入し、分散処理を行った。分散処理を行った後、ろ過にてジルコニアビーズを取り除き、カーボンブラック分散液を得た。
(カーボンナノチューブ分散液)
 カーボンナノチューブ(CNano社製、「Flotube6000」、平均直径6nm、BET比表面積300m/g)、液状媒体としてNMP、分散剤としてカルボキシメチルセスロースナトリウム塩(ダイセル社製、D2200、SP値:29J/cm)を用意した。95.0質量%のNMPに、1.0質量%のカルボキシメチルセスロースナトリウム塩及び4.0質量%のカーボンナノチューブ加えて、プラネタリーミキサー(プライミクス社製、ハイビスディスパーミックス3D-5型)で120分撹拌して、カーボンナノチューブを含有するスラリーを調製した。ジルコニアビーズ(直径0.5mm)を搭載したビーズミル(アシザワ・ファインテック社製、ムゲンフローMGF2-ZA)に得られたスラリーを投入し、分散処理を行った。分散処理を行った後、ろ過にてジルコニアビーズを取り除き、カーボンナノチューブ分散液を得た。
(正極及び電池の製造)
 上記カーボンブラック分散液及び上記カーボンナノチューブ分散液に加えて、実施例1と同様の結着材及び活物質を用意した。
 第一段階として、結着材としてポリフッ化ビニリデンのNMP溶液(クレハ社製、「L#7208」)、カーボンブラック分散液及びカーボンナノチューブ分散液を、カーボンブラックが0.7質量部、カーボンナノチューブが0.3質量部、結着材が2質量部となるようにポリ容器に計量し、自転公転式混合機(シンキー社製、あわとり練太郎ARV-310)を用いて、公転回転数2000rpmで5分間混合して、混合液を得た。
 第二段階として、第一段階で得られた混合液に、97質量部の活物質、NMP溶液を加えて、総固形分濃度が69質量%になるように調製し、自転公転式混合機(シンキー社製、あわとり練太郎ARV-310)を用いて、公転回転数2000rpmで5分間混合して、正極組成物を得た。
 得られた正極組成物を用いて、実施例1と同様にして正極及び電池を製造し、評価した。結果を表4に示す。
<比較例5>
(カーボンブラック分散液)
 カーボンブラックとしてBET比表面積が87m/g、平均一次粒子径が25nm、結晶子サイズ(Lc)が23Åのカーボンブラック(キャボット社製、「LiTX-HP)、液状媒体としてNMP、分散剤としてポリビニルアルコール(デンカ社製、ポバールDR-1137、SP値:35J/cm)を用意した。89.0質量%のNMPに、1.0質量%のポリビニルアルコール及び10.0質量%のLiTX-HPを加えて、プラネタリーミキサー(プライミクス社製、ハイビスディスパーミックス3D-5型)で120分撹拌して、LiTX-HPを含有するスラリーを調製した。ジルコニアビーズ(直径0.5mm)を搭載したビーズミル(アシザワ・ファインテック社製、ムゲンフローMGF2-ZA)に得られたスラリーを投入し、分散処理を行った。分散処理を行った後、ろ過にてジルコニアビーズを取り除き、カーボンブラック分散液を得た。
 上記カーボンブラック分散液に加えて、実施例1と同様のカーボンナノチューブ分散液、結着材及び活物質を用意した。
 第一段階として、結着材としてポリフッ化ビニリデンのNMP溶液(クレハ社製、「L#7208」)、カーボンブラック分散液及びカーボンナノチューブ分散液を、カーボンブラックが0.7質量部、カーボンナノチューブが0.3質量部、結着材が2質量部となるようにポリ容器に計量し、自転公転式混合機(シンキー社製、あわとり練太郎ARV-310)を用いて、公転回転数2000rpmで5分間混合して、混合液を得た。
 第二段階として、第一段階で得られた混合液に、97質量部の活物質、NMP溶液を加えて、総固形分濃度が70質量%になるように調製し、自転公転式混合機(シンキー社製、あわとり練太郎ARV-310)を用いて、公転回転数2000rpmで5分間混合して、正極組成物を得た。
 得られた正極組成物を用いて、実施例1と同様にして正極及び電池を製造し、評価した。結果を表5に示す。
<比較例6>
(カーボンブラック分散液)
 カーボンブラックとしてBET比表面積が820m/g、平均一次粒子径が40nm、結晶子サイズ(Lc)が16Åのカーボンブラック(ライオン社製、「ECP」)、液状媒体としてNMP、分散剤としてポリビニルアルコール(デンカ社製、ポバールDR-1137、SP値:35J/cm)を用意した。89.0質量%のNMPに、1.0質量%のポリビニルアルコール及び10.0質量%のECPを加えて、プラネタリーミキサー(プライミクス社製、ハイビスディスパーミックス3D-5型)で120分撹拌して、ECPを含有するスラリーを調製した。ジルコニアビーズ(直径0.5mm)を搭載したビーズミル(アシザワ・ファインテック社製、ムゲンフローMGF2-ZA)に得られたスラリーを投入し、分散処理を行った。分散処理を行った後、ろ過にてジルコニアビーズを取り除き、カーボンブラック分散液を得た。
 上記カーボンブラック分散液に加えて、実施例1と同様のカーボンナノチューブ分散液、結着材及び活物質を用意した。
 第一段階として、結着材としてポリフッ化ビニリデンのNMP溶液(クレハ社製、「L#7208」)、カーボンブラック分散液及びカーボンナノチューブ分散液を、カーボンブラックが0.7質量部、カーボンナノチューブが0.3質量部、結着材が2質量部となるようにポリ容器に計量し、自転公転式混合機(シンキー社製、あわとり練太郎ARV-310)を用いて、公転回転数2000rpmで5分間混合して、混合液を得た。
 第二段階として、第一段階で得られた混合液に、97質量部の活物質、NMP溶液を加えて、総固形分濃度が66質量%になるように調製し、自転公転式混合機(シンキー社製、あわとり練太郎ARV-310)を用いて、公転回転数2000rpmで5分間混合して、正極組成物を得た。
 得られた正極組成物を用いて、実施例1と同様にして正極及び電池を製造し、評価した。結果を表5に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005

Claims (15)

  1.  導電材と、活物質と、結着材と、導電材用分散剤と、液状媒体と、を含有する正極組成物であって、
     前記導電材が、カーボンブラックと、カーボンナノチューブと、を含有し、
     前記導電材用分散剤が、SP値の異なる二種以上の分散剤を含有し、
     前記カーボンブラックのBET比表面積が、100~500m/gである、正極組成物。
  2.  前記カーボンブラック及び前記カーボンナノチューブの総含有量に対する前記カーボンナノチューブの含有量の比(質量比)が、0.1~0.7である、請求項1に記載の正極組成物。
  3.  前記導電材用分散剤が、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルブチラール、カルボキシメチルセルロース及びその塩、ポリビニルアセタール、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアミン並びにポリビニルホルマールからなる群より選択される、請求項1に記載の正極組成物。
  4.  前記カーボンブラックが、100~400m/gのBET比表面積、及び、15~26Åの結晶子サイズ(Lc)を有する、請求項1に記載の正極組成物。
  5.  前記カーボンナノチューブが、5~15nmの平均直径を有する、請求項1に記載の正極組成物。
  6.  結着材及び第一の液状媒体を含有する第一剤と、カーボンブラック、第一の導電材用分散剤及び第二の液状媒体を含有する第二剤と、カーボンナノチューブ、第二の導電材用分散剤及び第三の液状媒体を含有する第三剤とを混合して、混合液を得る第一の工程と、
     前記混合液と活物質とを混合して、正極組成物を得る第二の工程と、
    を含み、
     前記第一の導電材用分散剤が、前記第二の導電材用分散剤のSP値と異なるSP値を有する、正極組成物の製造方法。
  7.  結着材及び第一の液状媒体を含有する第一剤と、カーボンブラック、第一の導電材用分散剤及び第二の液状媒体を含有する第二剤とを混合して、第一の混合液を得る第一の工程と、
     前記第一の混合液と、カーボンナノチューブ、第二の導電材用分散剤及び第三の液状媒体を含有する第三剤とを混合して、第二の混合液を得る第二の工程と、
     前記第二の混合液と活物質とを混合して、正極組成物を得る第三の工程と、
    を含み、
     前記第一の導電材用分散剤が、前記第二の導電材用分散剤のSP値と異なるSP値を有する、正極組成物の製造方法。
  8.  前記第一の導電材用分散剤のSP値が、前記第二の導電材用分散剤のSP値より高い、請求項6又は7に記載の製造方法。
  9.  前記カーボンブラック及び前記カーボンナノチューブの総含有量に対する前記カーボンナノチューブの含有量の比(質量比)が、0.1~0.7である、請求項6又は7に記載の製造方法。
  10.  前記第一の導電材用分散剤及び前記第二の導電材用分散剤が、それぞれ、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルブチラール、カルボキシメチルセルロース及びその塩、ポリビニルアセタール、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアミン並びにポリビニルホルマールからなる群より選択される、請求項6又は7に記載の製造方法。
  11.  請求項1~5のいずれか一項に記載の正極組成物を集電体上に塗布して、集電体上に前記導電材、前記活物質、前記結着材及び前記導電材用分散剤を含有する合材層を形成する工程を含む、正極の製造方法。
  12.  導電材、活物質、結着材及び導電材用分散剤を含有する合材層を含む正極であって、
     前記導電材が、カーボンブラックと、カーボンナノチューブと、を含有し、
     前記導電材用分散剤が、SP値の異なる二種以上の分散剤を含有し、
     前記カーボンブラックのBET比表面積が、100~500m/gである、正極。
  13.  前記カーボンブラック及び前記カーボンナノチューブの総含有量に対する前記カーボンナノチューブの含有量の比(質量比)が、0.1~0.7である、請求項12に記載の正極。
  14.  前記導電材用分散剤が、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルブチラール、カルボキシメチルセルロース及びその塩、ポリビニルアセタール、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアミン並びにポリビニルホルマールからなる群より選択される、請求項12に記載の正極。
  15.  請求項12~14のいずれか一項に記載の正極を備える、電池。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006331707A (ja) * 2005-05-24 2006-12-07 Toyota Motor Corp 電池のリサイクル方法
JP2018008828A (ja) * 2014-11-20 2018-01-18 デンカ株式会社 カーボンブラック及びそれを用いた二次電池
WO2020217730A1 (ja) * 2019-04-22 2020-10-29 第一工業製薬株式会社 電極用結着剤組成物、電極用塗料組成物、蓄電デバイス用電極、および蓄電デバイス
JP2020186772A (ja) * 2019-05-15 2020-11-19 三菱重工業株式会社 機械及び油製品
JP2021048132A (ja) * 2016-05-05 2021-03-25 キャボット コーポレイションCabot Corporation 高構造カーボンブラックを有する電極、組成物、及びデバイス
CN114080705A (zh) * 2019-10-04 2022-02-22 株式会社Lg新能源 电极和包括该电极的二次电池

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006331707A (ja) * 2005-05-24 2006-12-07 Toyota Motor Corp 電池のリサイクル方法
JP2018008828A (ja) * 2014-11-20 2018-01-18 デンカ株式会社 カーボンブラック及びそれを用いた二次電池
JP2021048132A (ja) * 2016-05-05 2021-03-25 キャボット コーポレイションCabot Corporation 高構造カーボンブラックを有する電極、組成物、及びデバイス
WO2020217730A1 (ja) * 2019-04-22 2020-10-29 第一工業製薬株式会社 電極用結着剤組成物、電極用塗料組成物、蓄電デバイス用電極、および蓄電デバイス
JP2020186772A (ja) * 2019-05-15 2020-11-19 三菱重工業株式会社 機械及び油製品
CN114080705A (zh) * 2019-10-04 2022-02-22 株式会社Lg新能源 电极和包括该电极的二次电池

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