非水系碳纳米管浆料和正极用分散体的制作方法

本发明涉及用于制作锂离子二次电池等的正极电极的正极用分散体、以及成为其中间材料的碳纳米管浆料。

背景技术：

1、近年来，随着电子设备、考虑到环境方面的出行方式等的普及，锂离子电池市场受到关注。锂离子电池具备：含有使锂离子可逆地嵌入/脱嵌的活性物质的负极、正极和浸渍它们的非水系电解质，正极通过将由活性物质、导电材料和粘结剂构成的电极浆料涂覆于铝箔等集电板而制造。

2、以往，研究了在包括锂离子电池在内的非水系二次电池中使用高表面积碳材料、特别是石墨（石墨颗粒），特别是已知在石墨中形成层间化合物，将该层间化合物用作二次电池电极材料，公开了多种技术。

3、专利文献1中公开了一种电极膜用浆料，其包含碳纳米管分散液和电极活性物质，所述碳纳米管分散液包含碳纳米管、第一聚合物、第二聚合物和溶剂，所述第一聚合物包含选自由含羟基的结构单元和含杂环的结构单元组成的组中的至少1种以上且不包含含腈基的结构单元，所述第二聚合物包含含腈基的结构单元，所述碳纳米管在利用扫描型电子显微镜测定的纤维直径分布中在100nm以下的范围内包含纤维直径分布不同的至少两种碳纳米管，所述两种碳纳米管包含显示第一纤维直径分布的成分和显示第二纤维直径分布的成分。

4、专利文献2中公开了碳纳米管分散液电极活性物质及电极的制造方法，所述碳纳米管分散液电极活性物质的特征在于，其包含束型碳纳米管、分散介质和残余双键（rdb）值为0.5~40质量%的部分氢化丁腈橡胶，所述碳纳米管的分散粒径的粒径分布d50为3~10μm，所述电极的制造方法包括如下步骤：将粘结剂树脂混合而制造电极浆料的步骤；和，使用所述电极浆料来成形为电极的步骤。

5、专利文献3中公开了一种非水电解质二次电池用电极，其包含：活性物质、粘结剂、碳纳米管和非纤维状导电性碳材料，其特征在于，以相对于前述碳纳米管100质量份为5~25质量份的范围包含聚乙烯吡咯烷酮系高分子。

6、专利文献4中公开了一种电极浆料，其包含碳纳米管分散液、电极活性物质和粘结剂树脂，所述碳纳米管分散液的特征在于，包含束型碳纳米管、分散介质和质均分子量超过5万的聚乙烯醇缩丁醛树脂，束型碳纳米管的分散粒径的粒径分布d50为3~10μm。

7、通常，含有碳纳米纤维的非水系浆料具有生成分散性低、粘度高的浆料的倾向。因此，进行了配混分散剂的操作，但其改善效果未必充分。另一方面，专利文献1~4中并未提及碳纳米管分散液中的金属含量。

8、现有技术文献

9、专利文献

10、专利文献1：日本特开2022-99288号公报（权利要求书、实施例等）

11、专利文献2：日本特开2020-19705号公报（权利要求书、实施例等）

12、专利文献3：国际公开第2012/114590号公报（权利要求书、实施例等）

13、专利文献4：日本特表2018-535284号公报（权利要求书、实施例等）

技术实现思路

1、发明要解决的问题

2、对于制作电池电极时的含有碳纳米纤维的浆料组合物，要求进一步的改良。粘度高的浆料在制作电极时，对基板的涂覆性差，因此需要增加溶剂，结果涂覆后的干燥所需的时间变长。另外，使用这样的浆料组合物制作的电极常常具有大的电阻，不适合作为构成锂离子二次电池等的电极。

3、本发明所要解决的课题在于，提供粘度低的碳纳米管浆料，以及提供用于制作电阻低、充放电特性优异的正极的正极用组合物。

4、用于解决问题的方案

5、本发明人等发现：在碳纳米管浆料中，浆料中含有的碱土金属的浓度对碳纳米管在浆料中的行为起到重要的作用，至此完成了本发明。

6、本发明涉及一种碳纳米管浆料，其特征在于，其包含碳纳米管、非水系分散剂和非水系极性溶剂，碱土金属的含量相对于碳纳米管的含量为5ppm~2000ppm。

7、另外，另一本发明涉及正极用分散体以及二次电池用正极，所述正极用分散体包含前述碳纳米管浆料、正极活性物质、炭黑、石墨和粘结材料，所述二次电池用正极是由前述正极用分散体制作的。

8、发明的效果

9、本发明的碳纳米管浆料的流动性高，因此其制造和操作容易。

10、另外，使用本发明的碳纳米管浆料而成的正极用分散体的粘度低，因此容易进行涂覆/干燥而制作正极用电极。进而，由本发明的正极用分散体制作的正极用电极的电阻低，而且充放电后的容量维持率和反复循环维持率高，因此作为锂离子二次电池正极是特别有用的。

1.一种碳纳米管浆料，其特征在于，其包含碳纳米管、非水系分散剂和非水系极性溶剂，碱土金属的含量相对于碳纳米管的含量为5ppm~2000ppm。

2.根据权利要求1所述的碳纳米管浆料，其中，非水系分散剂为选自由氢化丁腈橡胶、聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯醇缩丁醛组成的组中的1种以上。

3.根据权利要求1所述的碳纳米管浆料，其中，相对于碳纳米管浆料总量，碳纳米管的含量为0.05质量%以上且8.00质量%以下、且非水系分散剂的含量为0.01质量%以上且5.00质量%以下。

4.一种正极用分散体，其包含：权利要求1~3中任一项所述的碳纳米管浆料、正极活性物质、炭黑、石墨和粘结材料。

5.一种二次电池用正极，其是由权利要求4所述的正极用分散体制作的。