导电性糊剂的制造方法与流程

本发明涉及一种导电性糊剂的制造方法。

背景技术：

1、一直以来，碳纳米管(以下也称为“cnt”)等作为导电性、导热性和机械特性等各项性能优异的物质而为人所知。而且，近年来还提出了通过使用cnt来改善膜、纤维等各种制品的各项性能的技术。具体而言，提出有将含有cnt和有机溶剂的cnt分散液用作材料来制造含有cnt的制品，以改善制品的各项性能的技术。

2、其中，锂离子二次电池的正极使用活性物质、粘合剂、导电助剂三者作为主材料，其中，由于占正极合剂90％以上的活性物质缺乏导电性，所以一直将炭黑(乙炔黑)用作解决这一问题的导电助剂，但近年来，导电性比炭黑更优异的cnt一直受到关注。

3、尽管为了使cnt作为导电助剂有效地发挥作用，需要将cnt充分分散在活性物质中，但由于cnt具有易凝聚、难分散的性质，因此，为了提高其分散性，进行的是预先制备含有cnt和分散剂的cnt分散液，将该分散液与活性物质等混合的尝试。例如，在专利文献1中公开了一种cnt浓度为2～30％的cnt分散液，其中，相对于100重量份cnt使用了30～200重量份的非离子型分散剂。然而，使用分散剂尽管能够使cnt分散在活性物质中，但也带来了电池工作期间可能发生副反应而对电池性能和安全性等造成不良影响的担忧，而且还有分散剂的这部分含量造成其它有效成分的含有率降低这样的不利问题。

4、因此，尽可能不使用分散剂的cnt分散液的制备也在研究之中。

5、例如，已知有使用超声波处理的方法(专利文献2、3)、使用轧机的方法(专利文献4)、使用胶体磨的方法(专利文献5)、使用匀浆机或湿式喷磨机的方法(专利文献6、7)等。

6、现有技术文献

7、专利文献

8、专利文献1：日本专利5628503号公报

9、专利文献2：日本专利6258215号公报

10、专利文献3：日本专利6445585号公报

11、专利文献4：日本专利6454267号公报

12、专利文献5：日本特开2019-172485号公报

13、专利文献6：国际公开第2016/203746号公报

14、专利文献7：国际公开第2019/188023号公报

技术实现思路

1、发明所要解决的技术问题

2、但是，为了在尽量不添加分散剂等额外成分的情况下将cnt以高浓度分散，就需要在抑制溶剂量的状态下将cnt分散，但在使用了砂磨机、喷磨机、分散器等分散设备的情况下，存在分散体变成高粘度、对分散设备的运转造成不良影响、花费时间过多等问题。

3、此外，由于在上述专利文献2、3、5、6、7所记载的方法中，需要溶剂来提供一定程度的流动性，因此在提高浓度方面被认为是有限的。特别是在超声波处理、匀浆机、湿式喷磨机等中，液体介质是必不可少的，在糊剂状态下的分散就很困难。

4、另一方面，尽管上述专利文献4公开了一种高浓度的cnt分散体，但在本发明的发明人补充试验后发现：所得到的cnt分散体的粘度与未分散的cnt的粘度几乎等同。在这种cnt分散体的粘度非常高的情况下，分散体的流动性差，因此难以确保合剂的加工性及均质性、涂敷性，难以得到均匀的复合电极。而且，据认为还有可能在正极合剂中发生cnt凝聚。

5、为此，在进行了进一步研究后，结果发现：通过将cnt和溶剂使用行星式搅拌机制备成以高浓度含有cnt的混炼物，接着将所得到的混炼物与溶剂混合，对所得到的稀释物进行分散处理，而且，在混炼物制备时，将浸润度调节至特定的范围，就能够制备含有更高浓度的cnt的导电性糊剂，而且在混合有该导电性糊剂的正极合剂中具有不易生成cnt凝聚物的性能，上述浸润度由基于每1gcnt的溶剂最大浸透重量的cnt浓度与基于包含cnt和溶剂的混合物重量的cnt浓度的比率表示。

6、因此，本发明的课题在于提供一种可以用于锂离子二次电池的正极合剂的导电性糊剂的制造方法，其中，即使分散剂很少，也能够制备以高浓度含有cnt的粘度低且易于处理的导电性糊剂。

7、用于解决技术问题的技术方案

8、本发明涉及一种导电性糊剂的制造方法，其中，使cnt与溶剂接触，使下式(1)表示的浸润度达到25～125％，将溶剂浸渗在cnt中得到含有cnt和溶剂的混合物，用行星式搅拌机对上述混合物进行混炼得到糊状的混炼物之后，向所得到的上述混炼物中混合溶剂，对得到的稀释物进行分散处理。

9、浸润度(％)＝a/b×100(1)

10、a：根据下式计算出的溶剂达到最大浸透量时的cnt浓度

11、a(％)＝1g cnt/(1g cnt+每1g cnt的溶剂最大浸透重量[g])×100

12、b：根据下式计算出的上述混合物中的cnt浓度

13、b(％)＝cnt重量[g]/混合物重量[g]×100

14、在本发明的实施方式中，上述混合物、上述混炼物和上述稀释物中，相对于100重量份cnt，分散剂含量可以小于30重量份。

15、在本发明的实施方式中，上述分散处理可以利用搅拌机进行，上述搅拌机为使搅拌叶片高速旋转来对稀释物赋予剪切力的搅拌机；和/或在填充了天然或合成的介质的容器中，在对该介质进行机械搅拌的状态下，使上述稀释物回流或通过来进行分散的搅拌机。

16、在本发明的实施方式中，可以通过向进行了上述分散处理的稀释物中进一步混合溶剂来调节cnt浓度。

17、发明的效果

18、由于本发明所得到的导电性糊剂的分散剂的含量少，因此没有电池工作期间因分散剂造成的副反应的担忧，而且，由于分散剂的这部分含量少，因此可以相应提高正极合剂中的有效成分(活性物质、粘合剂及cnt以外的导电助剂)的含有率。此外，由于本发明所得到的导电性糊剂不仅cnt浓度高，而且是易于处理的粘度，所以易于配制到正极合剂中，且易于进行cnt的浓度调节，因此能够高效制造所希望的电子导电性优异的电极部件。

19、例如，由于本发明所得到的导电性糊剂使得活性物质中的cnt分散性非常优异，因此通过在正极合剂中的添加、混合，能够显著提高放电容量。此外，由于本发明所得到的导电性糊剂不以分散剂为必需成分，因此能够增加活性物质、粘合剂、导电助剂等其它成分的含量，促进与各种特性相应的电极部件的开发。

技术特征：

1.一种导电性糊剂的制造方法，其中：

2.根据权利要求1所述的导电性糊剂的制造方法，其中：

3.根据权利要求1或2所述的导电性糊剂的制造方法，其中：

4.根据权利要求1～3中任一项所述的导电性糊剂的制造方法，其中：

技术总结
本发明涉及一种导电性糊剂的制造方法，其中，使碳纳米管(CNT)与溶剂接触，使浸润度达到25～125％，将溶剂浸渗在CNT中得到含有CNT和溶剂的混合物，用行星式搅拌机对上述混合物进行混炼得到糊状的混炼物之后，向所得到的上述混炼物中混合溶剂，对得到的稀释物进行分散处理。即使分散剂很少，也能够制备以高浓度含有CNT的粘度低且易于处理的导电性糊剂。该导电性糊剂与锂离子二次电池的正极活性物质混合，能够制成正极合剂。

技术研发人员：植村由
受保护的技术使用者：山阳色素株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14