本發(fā)明的實施方式涉及一種碳納米管分散液、電極用復合材漿料、電極膜、及二次電池。

背景技術(shù)：

1、鋰離子二次電池廣泛用作電動汽車及便攜設(shè)備等的電池。隨著電動汽車及便攜設(shè)備等的高性能化，對鋰離子二次電池的高容量、高輸出及小型輕量化等要求逐年提高。

2、鋰離子二次電池的容量很大程度上依賴于作為主要材料的正極活性物質(zhì)及負極活性物質(zhì)，因此用于這些電極活性物質(zhì)的各種材料正在被積極地研究。但是，使用被實用化的電極活性物質(zhì)時的充電容量均達到了接近理論值的程度，改良接近極限。因此，如果電極膜內(nèi)的電極活性物質(zhì)的填充量增加，則可簡單地增加充電容量，因此，正在嘗試削減對充電容量無直接貢獻的導電材及粘合劑樹脂的添加量。

3、導電材承擔著在電極膜內(nèi)部形成導電路徑、或?qū)㈦姌O活性物質(zhì)的粒子之間加以連接的作用，要求導電路徑及粒子間的連接不易因電極膜的膨脹收縮而產(chǎn)生切斷。為了以少的添加量來維持導電路徑及粒子間的連接，通過使用比表面積大的納米碳、特別是碳納米管(carbon?nanotube，cnt)作為導電材，有效率地形成有效率的導電網(wǎng)絡。但是，比表面積大的納米碳的凝聚力強，因此存在不易使納米碳良好地分散在電極用復合材漿料中和/或電極膜中的問題。

4、在此種背景下，提出了使用各種分散劑制作導電材分散液并經(jīng)由導電材分散液來制造電極用復合材漿料的方法、或者對碳納米管本身的物性進行研究的方法(參照專利文獻1～專利文獻3)。

5、在專利文獻1～3中，提出了一種通過并用多個導電材而抑制分散時以及干燥時的導電材的凝聚、或減少了導電材以及粘合劑樹脂的添加量的鋰離子電池用電極的制備。另外，通常，碳納米管的外徑越小，比表面積越大，因此在溶媒中的潤濕性變差，難以獲得高濃度且良好的分散液。但是，由于越是外徑小、比表面積高的碳納米管，越可理想地形成有效率的導電網(wǎng)絡，因此當務之急是獲得一種分散液，所述分散液對于外徑小、比表面積高的碳納米管，在擔載碳納米管特有的導電性的同時，更具體而言不折斷其纖維長度地加以有效利用，且良好地使其分散。

6、現(xiàn)有技術(shù)文獻

7、專利文獻

8、專利文獻1：日本專利特開2008-044820號公報

9、專利文獻2：日本專利特表2010-238575號公報

10、專利文獻3：日本專利特開2016-025077號公報

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、發(fā)明所要解決的問題

2、然而，專利文獻1～3中獲得的分散液中的碳納米管的纖維長度短，無法在維持導電性的同時穩(wěn)定地分散碳納米管。進而，由于并用多個碳納米管，碳納米管彼此的結(jié)構(gòu)粘性提高，有經(jīng)時增粘或凝膠化的可能性。

3、因此，本發(fā)明的目的在于提供一種導電性高、經(jīng)時穩(wěn)定性良好的碳納米管分散液、且通過使用所述碳納米管分散液的電極用復合材漿料以及電極膜而提供一種具有優(yōu)異的速率特性以及循環(huán)特性的二次電池。

4、解決問題的技術(shù)手段

5、本發(fā)明人等人進行了努力研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了通過制成一種包含溶媒、分散劑以及碳納米管、且具有特定的粒度分布特性的碳納米管分散液，而即使在包含多個碳納米管的情況下，也不會損害導電性，經(jīng)時的穩(wěn)定性也優(yōu)異，在制備電極用復合材漿料時以及制造電極膜時，能夠維持其良好的分散狀態(tài)，在電極中形成良好的導電網(wǎng)絡。

6、即，本發(fā)明包括以下的實施方式。

7、〔1〕一種碳納米管分散液，包含碳納米管、分散劑、以及溶媒，在通過激光衍射/散射式粒度分布測定法而測定出的體積基準的粒度分布曲線中，在粒徑為0.1μm以上且3μm以下的范圍、以及粒徑為10μm以上且100μm以下的范圍具有粒度分布峰值，

8、累積粒徑d50為4μm以上。

9、〔2〕根據(jù)〔1〕所述的碳納米管分散液，其中，在通過穿透式電子顯微鏡而測定出的碳納米管的纖維直徑分布中，在纖維直徑為0.1nm以上且20nm以下的范圍具有至少兩個纖維直徑分布。

10、〔3〕根據(jù)〔2〕所述的碳納米管分散液，具有0.5nm以上且小于3nm的范圍的第一纖維直徑分布、以及3nm以上且10nm以下的范圍的第二纖維直徑分布。

11、〔4〕根據(jù)〔1〕至〔3〕中任一項所述的碳納米管分散液，其中，所述分散劑包含氟系樹脂。

12、〔5〕根據(jù)〔1〕至〔4〕中任一項所述的碳納米管分散液，其中，氟系樹脂相對于碳納米管的質(zhì)量比為0.1～10。

13、〔6〕根據(jù)〔1〕至〔5〕中任一項所述的碳納米管分散液，其中，所述溶媒實質(zhì)上不含水，并且ph為8以上且12以下。

14、〔7〕一種電極用復合材漿料，包含根據(jù)〔1〕至〔6〕中任一項所述的碳納米管分散液、以及電極活性物質(zhì)。

15、〔8〕一種電極膜，包括根據(jù)〔1〕至〔6〕中任一項所述的碳納米管分散液、或根據(jù)〔7〕所述的電極用復合材漿料的涂敷膜。

16、〔9〕一種二次電池，包括正極、負極、以及電解質(zhì)，所述二次電池中，將根據(jù)〔8〕所述的電極膜用于正極或負極中的至少一者。

17、發(fā)明的效果

18、根據(jù)本發(fā)明的實施方式，能夠提供一種導電性高、經(jīng)時穩(wěn)定性良好的碳納米管分散液、且通過使用所述碳納米管分散液的電極用復合材漿料以及電極膜而提供一種具有優(yōu)異的速率特性以及循環(huán)特性的二次電池。

技術(shù)特征：

1.一種碳納米管分散液，包含碳納米管、分散劑、以及溶媒，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳納米管分散液，其中，在通過穿透式電子顯微鏡而測定出的碳納米管的纖維直徑分布中，在纖維直徑為0.1nm以上且20nm以下的范圍具有至少兩個纖維直徑分布。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的碳納米管分散液，具有0.5nm以上且小于3nm的范圍的第一纖維直徑分布、以及3nm以上且10nm以下的范圍的第二纖維直徑分布。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳納米管分散液，其中，所述分散劑包含氟系樹脂。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的碳納米管分散液，其中，氟系樹脂相對于碳納米管的質(zhì)量比為0.1～10。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳納米管分散液，其中，所述溶媒實質(zhì)上不含水，并且ph為8以上且12以下。

7.一種電極用復合材漿料，包含如權(quán)利要求1至6中任一項所述的碳納米管分散液、以及電極活性物質(zhì)。

8.一種電極膜，包括如權(quán)利要求1至6中任一項所述的碳納米管分散液、或如權(quán)利要求7所述的電極用復合材漿料的涂敷膜。

9.一種二次電池，包括正極、負極、以及電解質(zhì)，所述二次電池中，將如權(quán)利要求8所述的電極膜用于正極或負極中的至少一者。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種碳納米管分散液，包含碳納米管、分散劑、以及溶媒，在通過激光衍射/散射式粒度分布測定法而測定出的體積基準的粒度分布曲線中，在粒徑為0.1μm以上且3μm以下的范圍、以及粒徑為10μm以上且100μm以下的范圍具有粒度分布峰值，累積粒徑D<subgt;50</subgt;為4μm以上。

技術(shù)研發(fā)人員：深川聰一郎,森田雄,平林穗波
受保護的技術(shù)使用者：愛天思株式會社
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/20