JP2003157846A - カーボンブラックスラリー及びリチウム二次電池用電極 - Google Patents
カーボンブラックスラリー及びリチウム二次電池用電極Info
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Conductive Materials (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【解決手段】 Ｎ−メチル−２−ピロリドンを分散媒と
し、これに平均粒径０．１〜１μｍのカーボンブラック
を３〜３０質量％の割合で懸濁させると共に、ビニルピ
ロリドン系ポリマーを０．１〜１０質量％添加してなる
ことを特徴とするカーボンブラックスラリー。 【効果】 本発明のカーボンブラックスラリーは、粒径
を制御でき、また経日のスラリー安定性が良好で、スラ
リーの計量や輸送等のハンドリング性、また高濃度にす
ることで輸送コストを低減できる。
し、これに平均粒径０．１〜１μｍのカーボンブラック
を３〜３０質量％の割合で懸濁させると共に、ビニルピ
ロリドン系ポリマーを０．１〜１０質量％添加してなる
ことを特徴とするカーボンブラックスラリー。 【効果】 本発明のカーボンブラックスラリーは、粒径
を制御でき、また経日のスラリー安定性が良好で、スラ
リーの計量や輸送等のハンドリング性、また高濃度にす
ることで輸送コストを低減できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、導電性を必要とす
る部位に塗布し、乾燥することで、高導電性を付与する
ことのできる非水系カーボンブラックスラリー、及びこ
れを用いて製造されたリチウム二次電池用電極に関す
る。
る部位に塗布し、乾燥することで、高導電性を付与する
ことのできる非水系カーボンブラックスラリー、及びこ
れを用いて製造されたリチウム二次電池用電極に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、電子機器のポータブル化が進んで
おり、それに伴って電池に対しても小型化、軽量化が必
要となった。即ち、電池の体積及び重量エネルギー密度
を可能な限り大きくすることが要求されている。
おり、それに伴って電池に対しても小型化、軽量化が必
要となった。即ち、電池の体積及び重量エネルギー密度
を可能な限り大きくすることが要求されている。
【０００３】従来、一般にポータブル機器に使用されて
いる二次電池としては、ニッケル−カドミウム二次電
池、ニッケル−水素二次電池、またリチウム二次電池が
ある。近年、その中で最も重量及び体積エネルギー密度
が大きいリチウム二次電池の研究・開発が盛んに行われ
ている。
いる二次電池としては、ニッケル−カドミウム二次電
池、ニッケル−水素二次電池、またリチウム二次電池が
ある。近年、その中で最も重量及び体積エネルギー密度
が大きいリチウム二次電池の研究・開発が盛んに行われ
ている。
【０００４】上記のリチウム二次電池用正極において、
正極活物質として用いられるものとしては、コバルト酸
リチウム、マンガン酸リチウム等のリチウム遷移金属複
合酸化物であり、それ自体は電子伝導性、即ち導電性に
乏しい。そのため、リチウム遷移金属複合酸化物に導電
性を付与するために、高度にストラクチャーが発達した
導電性カーボンブラックや、結晶が著しい異方性を示す
グラファイト等の導電材を電極に添加している。
正極活物質として用いられるものとしては、コバルト酸
リチウム、マンガン酸リチウム等のリチウム遷移金属複
合酸化物であり、それ自体は電子伝導性、即ち導電性に
乏しい。そのため、リチウム遷移金属複合酸化物に導電
性を付与するために、高度にストラクチャーが発達した
導電性カーボンブラックや、結晶が著しい異方性を示す
グラファイト等の導電材を電極に添加している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来より、
リチウム二次電池用正極を作製する場合、上記リチウム
遷移金属複合酸化物、導電材粉、及び結着剤をＮ−メチ
ル−２−ピロリドン等の非水系溶媒に、ミキサー等によ
り混練したスラリーを塗布し、乾燥したものを正極とし
ている。しかしながら、電極内の導電材の分散不良や粒
径の制御が十分でないために、活物質であるリチウム遷
移金属複合酸化物の性能を十分に引き出していないとい
う問題が生じている。
リチウム二次電池用正極を作製する場合、上記リチウム
遷移金属複合酸化物、導電材粉、及び結着剤をＮ−メチ
ル−２−ピロリドン等の非水系溶媒に、ミキサー等によ
り混練したスラリーを塗布し、乾燥したものを正極とし
ている。しかしながら、電極内の導電材の分散不良や粒
径の制御が十分でないために、活物質であるリチウム遷
移金属複合酸化物の性能を十分に引き出していないとい
う問題が生じている。
【０００６】従って、本発明は、分散安定性に優れ、少
ない添加量で良好な導電性を付与することができる非水
系カーボンブラックスラリー、及びこれを導電材として
用いて得られるリチウム二次電池用電極を提供すること
を目的とする。
ない添加量で良好な導電性を付与することができる非水
系カーボンブラックスラリー、及びこれを導電材として
用いて得られるリチウム二次電池用電極を提供すること
を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を行った
結果、カーボンブラックとして平均粒径０．１〜１μｍ
に粒径を制御したカーボンブラックを使用し、これを分
散媒としてのＮ−メチル−２−ピロリドンに懸濁させる
こと、この場合、ビニルピロリドン系ポリマーを添加す
ることにより、安定性に優れるカーボンブラックスラリ
ーを調製でき、それを電極作製時に導電材として用いる
ことにより、導電材の添加量を削減でき、かつ有効に活
物質であるリチウム遷移金属複合酸化物に導電性と電解
液保持性を与えることができることを見出し、本発明を
なすに至ったものである。
発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を行った
結果、カーボンブラックとして平均粒径０．１〜１μｍ
に粒径を制御したカーボンブラックを使用し、これを分
散媒としてのＮ−メチル−２−ピロリドンに懸濁させる
こと、この場合、ビニルピロリドン系ポリマーを添加す
ることにより、安定性に優れるカーボンブラックスラリ
ーを調製でき、それを電極作製時に導電材として用いる
ことにより、導電材の添加量を削減でき、かつ有効に活
物質であるリチウム遷移金属複合酸化物に導電性と電解
液保持性を与えることができることを見出し、本発明を
なすに至ったものである。
【０００８】即ち、本発明は、Ｎ−メチル−２−ピロリ
ドンを分散媒とし、これに平均粒径０．１〜１μｍのカ
ーボンブラックを３〜３０質量％の割合で懸濁させると
共に、ビニルピロリドン系ポリマーを０．１〜１０質量
％添加してなることを特徴とするカーボンブラックスラ
リー、及びこのカーボンブラックスラリーを用いて得ら
れたことを特徴とするリチウム二次電池用電極を提供す
る。
ドンを分散媒とし、これに平均粒径０．１〜１μｍのカ
ーボンブラックを３〜３０質量％の割合で懸濁させると
共に、ビニルピロリドン系ポリマーを０．１〜１０質量
％添加してなることを特徴とするカーボンブラックスラ
リー、及びこのカーボンブラックスラリーを用いて得ら
れたことを特徴とするリチウム二次電池用電極を提供す
る。
【０００９】以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明のカーボンブラックスラリーにおいて、カーボン
ブラックとしては、平均粒径０．１〜１μｍのものを使
用する。平均粒径が０．１μｍ未満ではその製造が経済
的に困難であり、また１μｍを超えると、特にリチウム
二次電池の正極に添加したときに、電極の隙間部が増
え、嵩高くなり、活物質であるリチウム遷移金属複合酸
化物へ有効に導電性を付与できない。また、導電材とし
てのカーボンブラックの添加量が増えるため、活物質で
あるリチウム遷移金属複合酸化物が減り、電池の大きな
特性である容量が小さくなる。従って、リチウム二次電
池用正極の製造に用いて、電極の抵抗を低減でき、また
放電容量を向上することができる点から、カーボンブラ
ックの平均粒径は０．１〜１μｍの範囲であり、好まし
くは０．１〜０．５μｍである。
本発明のカーボンブラックスラリーにおいて、カーボン
ブラックとしては、平均粒径０．１〜１μｍのものを使
用する。平均粒径が０．１μｍ未満ではその製造が経済
的に困難であり、また１μｍを超えると、特にリチウム
二次電池の正極に添加したときに、電極の隙間部が増
え、嵩高くなり、活物質であるリチウム遷移金属複合酸
化物へ有効に導電性を付与できない。また、導電材とし
てのカーボンブラックの添加量が増えるため、活物質で
あるリチウム遷移金属複合酸化物が減り、電池の大きな
特性である容量が小さくなる。従って、リチウム二次電
池用正極の製造に用いて、電極の抵抗を低減でき、また
放電容量を向上することができる点から、カーボンブラ
ックの平均粒径は０．１〜１μｍの範囲であり、好まし
くは０．１〜０．５μｍである。
【００１０】使用されるカーボンブラックとしては、導
電性カーボンブラックとして上市されているものが挙げ
られ、特に限定されるものではない。具体的には、気体
もしくは液体の原料を反応炉中で連続的に熱分解し製造
するファーネスブラック、特にエチレン重油を原料とし
たケッチェンブラック、原料ガスを燃焼させて、その炎
をチャンネル鋼底面にあて急冷し析出させたチャンネル
ブラック、ガスを原料とし燃焼と熱分解を周期的に繰り
返すことにより得られるサーマルブラック、特にアセチ
レンガスを原料とするアセチレンブラックがある。特に
好ましくは、結晶子やストラクチャーが高度に発達した
ケッチェンブラックやアセチレンブラックがよい。又、
これらの混合物でもよい。
電性カーボンブラックとして上市されているものが挙げ
られ、特に限定されるものではない。具体的には、気体
もしくは液体の原料を反応炉中で連続的に熱分解し製造
するファーネスブラック、特にエチレン重油を原料とし
たケッチェンブラック、原料ガスを燃焼させて、その炎
をチャンネル鋼底面にあて急冷し析出させたチャンネル
ブラック、ガスを原料とし燃焼と熱分解を周期的に繰り
返すことにより得られるサーマルブラック、特にアセチ
レンガスを原料とするアセチレンブラックがある。特に
好ましくは、結晶子やストラクチャーが高度に発達した
ケッチェンブラックやアセチレンブラックがよい。又、
これらの混合物でもよい。
【００１１】上記カーボンブラックを用いてカーボンブ
ラックスラリーを得る場合、分散媒としてＮ−メチル−
２−ピロリドンを使用する。この場合、上記カーボンブ
ラックスラリーのカーボンブラック濃度は、３ｗｔ％
（質量％、以下ｗｔ％と記す）未満では、濃度が低く、
輸送コストや分散媒のコストがかさみ、コストアップの
原因となる。また３０ｗｔ％を超えると、粘度が高すぎ
て、スラリーの計量やラインでの輸送等ハンドリング性
に問題が生じる。特にカーボンブラック濃度は、３〜３
０ｗｔ％が好ましく、更に好ましいのは５〜１５ｗｔ％
である。一方、使用される分散媒としては、上述した通
り、Ｎ−メチル−２−ピロリドンであるが、カーボンブ
ラックスラリーに対しては、６０ｗｔ％未満では流動性
に乏しく、ハンドリング性が悪い。少なくとも６０ｗｔ
％以上、好ましくは、７０ｗｔ％以上がよい。
ラックスラリーを得る場合、分散媒としてＮ−メチル−
２−ピロリドンを使用する。この場合、上記カーボンブ
ラックスラリーのカーボンブラック濃度は、３ｗｔ％
（質量％、以下ｗｔ％と記す）未満では、濃度が低く、
輸送コストや分散媒のコストがかさみ、コストアップの
原因となる。また３０ｗｔ％を超えると、粘度が高すぎ
て、スラリーの計量やラインでの輸送等ハンドリング性
に問題が生じる。特にカーボンブラック濃度は、３〜３
０ｗｔ％が好ましく、更に好ましいのは５〜１５ｗｔ％
である。一方、使用される分散媒としては、上述した通
り、Ｎ−メチル−２−ピロリドンであるが、カーボンブ
ラックスラリーに対しては、６０ｗｔ％未満では流動性
に乏しく、ハンドリング性が悪い。少なくとも６０ｗｔ
％以上、好ましくは、７０ｗｔ％以上がよい。
【００１２】ここで、スラリー製造の際に、分散媒であ
るＮ−メチル−２−ピロリドンの中でカーボンブラック
を０．１〜１μｍの平均粒径に保持するには、分散剤と
してビニルピロリドン系ポリマーが必要である。ビニル
ピロリドン系ポリマーとしては、ビニルピロリドンのホ
モポリマー又はビニルピロリドンとスチレンや酢酸エス
テル等のコポリマーが挙げられるが、コポリマーの場
合、少なくとも２０ｗｔ％がビニルピロリドン単位であ
ることが好ましい。また、重量平均分子量は１，０００
〜１，０００，０００が好ましく、更に好ましくは５，
０００〜１００，０００である。
るＮ−メチル−２−ピロリドンの中でカーボンブラック
を０．１〜１μｍの平均粒径に保持するには、分散剤と
してビニルピロリドン系ポリマーが必要である。ビニル
ピロリドン系ポリマーとしては、ビニルピロリドンのホ
モポリマー又はビニルピロリドンとスチレンや酢酸エス
テル等のコポリマーが挙げられるが、コポリマーの場
合、少なくとも２０ｗｔ％がビニルピロリドン単位であ
ることが好ましい。また、重量平均分子量は１，０００
〜１，０００，０００が好ましく、更に好ましくは５，
０００〜１００，０００である。
【００１３】ビニルピロリドン系ポリマーの添加量は、
０．１〜１０ｗｔ％であることが必要である。０．１ｗ
ｔ％未満ではスラリー粘度が高く、またスラリー安定
性、カーボンブラックの粒径制御が難しい。また、１０
ｗｔ％を超えると、スラリーの粘度が高く、搬送しづら
くなったり、放電容量が低下する等、電池性能に悪影響
を及ぼす可能性がある。好ましくは０．３〜５．０ｗｔ
％がよい。
０．１〜１０ｗｔ％であることが必要である。０．１ｗ
ｔ％未満ではスラリー粘度が高く、またスラリー安定
性、カーボンブラックの粒径制御が難しい。また、１０
ｗｔ％を超えると、スラリーの粘度が高く、搬送しづら
くなったり、放電容量が低下する等、電池性能に悪影響
を及ぼす可能性がある。好ましくは０．３〜５．０ｗｔ
％がよい。
【００１４】このカーボンブラックスラリーの粘度の範
囲は、２０℃において０．０１〜１，０００Ｐａ・ｓで
あり、好ましくは１〜１００Ｐａ・ｓがよい。
囲は、２０℃において０．０１〜１，０００Ｐａ・ｓで
あり、好ましくは１〜１００Ｐａ・ｓがよい。
【００１５】本発明のカーボンブラックスラリーの製造
方法は、特に限定されないが、以下の方法が好ましい。
まず、分散媒であるＮ−メチル−２−ピロリドンに、分
散剤であるビニルピロリドンのホモポリマー又はビニル
ピロリドンとスチレンや酢酸ビニル等とのコポリマーを
溶解させる。その溶液に、プロペラ型等の羽根で、所定
の時間、カーボンブラックをプレ分散し、その後３本ロ
ールミルにより大粒径のカーボンブラックを粉砕し、平
均粒径０．１〜１μｍのカーボンブラックを作製する。
方法は、特に限定されないが、以下の方法が好ましい。
まず、分散媒であるＮ−メチル−２−ピロリドンに、分
散剤であるビニルピロリドンのホモポリマー又はビニル
ピロリドンとスチレンや酢酸ビニル等とのコポリマーを
溶解させる。その溶液に、プロペラ型等の羽根で、所定
の時間、カーボンブラックをプレ分散し、その後３本ロ
ールミルにより大粒径のカーボンブラックを粉砕し、平
均粒径０．１〜１μｍのカーボンブラックを作製する。
【００１６】また必要であれば、著しく結晶子の発達し
た黒鉛等を加えてもよい。使用する黒鉛は、天然に産出
する天然黒鉛、易黒鉛化性炭素を３３００Ｋ付近の超高
温で処理した人造黒鉛、天然黒鉛と類似した高い結晶構
造を有する鉄融体中から析出によって得られるキッシュ
黒鉛等が挙げられる。
た黒鉛等を加えてもよい。使用する黒鉛は、天然に産出
する天然黒鉛、易黒鉛化性炭素を３３００Ｋ付近の超高
温で処理した人造黒鉛、天然黒鉛と類似した高い結晶構
造を有する鉄融体中から析出によって得られるキッシュ
黒鉛等が挙げられる。
【００１７】用途としては、導電塗料、リチウム二次電
池用電極、非水系キャパシタ等非水系の二次電池及びキ
ャパシタがあるが、特にリチウム二次電池用正極又は負
極に用いられる。中でも、リチウム二次電池用正極に用
いるのが好ましい。
池用電極、非水系キャパシタ等非水系の二次電池及びキ
ャパシタがあるが、特にリチウム二次電池用正極又は負
極に用いられる。中でも、リチウム二次電池用正極に用
いるのが好ましい。
【００１８】この場合、リチウム二次電池用正極は、コ
バルト酸リチウム、マンガン酸リチウム等のリチウム遷
移金属複合酸化物などの正極活物質、導電材としての上
記カーボンブラック（スラリー）、及びポリフッ化ビニ
リデン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＰＥ）等の
バインダーを主成分として形成することができる。な
お、これらの使用量は、正極活物質を８０〜９８．９ｗ
ｔ％、上記カーボンブラックスラリーを固形分として
０．１〜１０ｗｔ％、バインダーを１〜１０ｗｔ％の割
合とすることができる。なお、リチウム二次電池用正極
は、上記成分を用いて公知の方法によって製造すること
ができる。
バルト酸リチウム、マンガン酸リチウム等のリチウム遷
移金属複合酸化物などの正極活物質、導電材としての上
記カーボンブラック（スラリー）、及びポリフッ化ビニ
リデン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＰＥ）等の
バインダーを主成分として形成することができる。な
お、これらの使用量は、正極活物質を８０〜９８．９ｗ
ｔ％、上記カーボンブラックスラリーを固形分として
０．１〜１０ｗｔ％、バインダーを１〜１０ｗｔ％の割
合とすることができる。なお、リチウム二次電池用正極
は、上記成分を用いて公知の方法によって製造すること
ができる。
【００１９】
【実施例】以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具
体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限される
ものではない。
体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限される
ものではない。
【００２０】［実施例１］ビニルピロリドンのホモポリ
マー（Ｍｗ．１０，０００）１．５重量部を、Ｎ−メチ
ル−２−ピロリドン９３．５重量部に溶解し、その溶液
にカーボンブラックとしてケッチェンブラックＥＣ（ケ
ッチェンブラックインターナショナル（株）製）５重量
部をプロペラ型の羽根でプレ分散し、３本ロールミルで
粉砕し、カーボンブラックスラリーを調製した。
マー（Ｍｗ．１０，０００）１．５重量部を、Ｎ−メチ
ル−２−ピロリドン９３．５重量部に溶解し、その溶液
にカーボンブラックとしてケッチェンブラックＥＣ（ケ
ッチェンブラックインターナショナル（株）製）５重量
部をプロペラ型の羽根でプレ分散し、３本ロールミルで
粉砕し、カーボンブラックスラリーを調製した。
【００２１】カーボンブラックスラリーの物性は、粘
度、経日安定性、平均粒径を評価した。粘度は、回転粘
度計（ＬＶＦ又はＲＶＦ型、ブルックフィールド）によ
り測定し、０．０２５Ｐａ・ｓ（２０℃）であった。経
日安定性は、２５℃，数ヶ月間放置し、分散質であるカ
ーボンブラックと、分散媒であるＮ−メチル−２−ピロ
リドンとが分離するか否かを目視で判定した結果、２５
℃，１ヶ月以上の安定性を有した。平均粒径は、レーザ
ー回折・散乱分光法（ＬＳ２３０、ベックマン・コール
ター株式会社）により、０．３μｍであった。図１に、
実施例１のカーボンブラックスラリーの粒度分布図を示
す。
度、経日安定性、平均粒径を評価した。粘度は、回転粘
度計（ＬＶＦ又はＲＶＦ型、ブルックフィールド）によ
り測定し、０．０２５Ｐａ・ｓ（２０℃）であった。経
日安定性は、２５℃，数ヶ月間放置し、分散質であるカ
ーボンブラックと、分散媒であるＮ−メチル−２−ピロ
リドンとが分離するか否かを目視で判定した結果、２５
℃，１ヶ月以上の安定性を有した。平均粒径は、レーザ
ー回折・散乱分光法（ＬＳ２３０、ベックマン・コール
ター株式会社）により、０．３μｍであった。図１に、
実施例１のカーボンブラックスラリーの粒度分布図を示
す。
【００２２】［実施例２］ビニルピロリドンのホモポリ
マー（Ｍｗ．１０，０００）２．５重量部を、Ｎ−メチ
ル−２−ピロリドン８９．５重量部に溶解し、その溶液
にカーボンブラックとしてケッチェンブラックＥＣ８重
量部をプロペラ型の羽根でプレ分散し、３本ロールミル
で粉砕し、カーボンブラックスラリーを調製した。
マー（Ｍｗ．１０，０００）２．５重量部を、Ｎ−メチ
ル−２−ピロリドン８９．５重量部に溶解し、その溶液
にカーボンブラックとしてケッチェンブラックＥＣ８重
量部をプロペラ型の羽根でプレ分散し、３本ロールミル
で粉砕し、カーボンブラックスラリーを調製した。
【００２３】カーボンブラックスラリーの物性は、粘
度、経日安定性、平均粒径を評価した。粘度は、回転粘
度計（ＬＶＦ又はＲＶＦ型、ブルックフィールド）によ
り測定し、２．３Ｐａ・ｓ（２０℃）であった。経日安
定性は、２５℃，数ヶ月間放置し、分散質であるカーボ
ンブラックと、分散媒であるＮ−メチル−２−ピロリド
ンとが分離するか否かを目視で判定した結果、２５℃，
１ヶ月以上の安定性を有した。平均粒径は、レーザー回
折・散乱分光法（ＬＳ２３０、ベックマン・コールター
株式会社）により、０．３μｍであった。
度、経日安定性、平均粒径を評価した。粘度は、回転粘
度計（ＬＶＦ又はＲＶＦ型、ブルックフィールド）によ
り測定し、２．３Ｐａ・ｓ（２０℃）であった。経日安
定性は、２５℃，数ヶ月間放置し、分散質であるカーボ
ンブラックと、分散媒であるＮ−メチル−２−ピロリド
ンとが分離するか否かを目視で判定した結果、２５℃，
１ヶ月以上の安定性を有した。平均粒径は、レーザー回
折・散乱分光法（ＬＳ２３０、ベックマン・コールター
株式会社）により、０．３μｍであった。
【００２４】［実施例３］ビニルピロリドンのホモポリ
マー（Ｍｗ．１０，０００）０．９重量部を、Ｎ−メチ
ル−２−ピロリドン９６．１重量部に溶解し、その溶液
にカーボンブラックとしてケッチェンブラックＥＣ３重
量部をプロペラ型の羽根でプレ分散し、３本ロールミル
で粉砕し、カーボンブラックスラリーを調製した。
マー（Ｍｗ．１０，０００）０．９重量部を、Ｎ−メチ
ル−２−ピロリドン９６．１重量部に溶解し、その溶液
にカーボンブラックとしてケッチェンブラックＥＣ３重
量部をプロペラ型の羽根でプレ分散し、３本ロールミル
で粉砕し、カーボンブラックスラリーを調製した。
【００２５】カーボンブラックスラリーの物性は、粘
度、経日安定性、平均粒径を評価した。粘度は、回転粘
度計（ＬＶＦ又はＲＶＦ型、ブルックフィールド）によ
り測定し、０．０１Ｐａ・ｓ（２０℃）であった。経日
安定性は、２５℃，数ヶ月間放置し、分散質であるカー
ボンブラックと、分散媒であるＮ−メチル−２−ピロリ
ドンとが分離するか否かを目視で判定した結果、２５
℃，１ヶ月以上の安定性を有した。平均粒径は、レーザ
ー回折・散乱分光法（ＬＳ２３０、ベックマン・コール
ター株式会社）により、０．３μｍであった。
度、経日安定性、平均粒径を評価した。粘度は、回転粘
度計（ＬＶＦ又はＲＶＦ型、ブルックフィールド）によ
り測定し、０．０１Ｐａ・ｓ（２０℃）であった。経日
安定性は、２５℃，数ヶ月間放置し、分散質であるカー
ボンブラックと、分散媒であるＮ−メチル−２−ピロリ
ドンとが分離するか否かを目視で判定した結果、２５
℃，１ヶ月以上の安定性を有した。平均粒径は、レーザ
ー回折・散乱分光法（ＬＳ２３０、ベックマン・コール
ター株式会社）により、０．３μｍであった。
【００２６】［実施例４］ビニルピロリドンと酢酸ビニ
ルとのコポリマー（ビニルピロリドン：酢酸ビニル＝
３：７）１．５重量部を、Ｎ−メチル−２−ピロリドン
９３．５重量部に溶解し、その溶液にカーボンブラック
としてケッチェンブラックＥＣ５重量部をプロペラ型の
羽根でプレ分散し、３本ロールミルで粉砕し、カーボン
ブラックスラリーを調製した。
ルとのコポリマー（ビニルピロリドン：酢酸ビニル＝
３：７）１．５重量部を、Ｎ−メチル−２−ピロリドン
９３．５重量部に溶解し、その溶液にカーボンブラック
としてケッチェンブラックＥＣ５重量部をプロペラ型の
羽根でプレ分散し、３本ロールミルで粉砕し、カーボン
ブラックスラリーを調製した。
【００２７】カーボンブラックスラリーの物性は、粘
度、経日安定性、平均粒径を評価した。粘度は、回転粘
度計（ＬＶＦ又はＲＶＦ型、ブルックフィールド）によ
り測定し、０．０６Ｐａ・ｓ（２０℃）であった。経日
安定性は、２５℃，数ヶ月間放置し、分散質であるカー
ボンブラックと、分散媒であるＮ−メチル−２−ピロリ
ドンとが分離するか否かを目視で判定した結果、２５
℃，１ヶ月以上の安定性を有した。平均粒径は、レーザ
ー回折・散乱分光法（ＬＳ２３０、ベックマン・コール
ター株式会社）により、０．３μｍであった。
度、経日安定性、平均粒径を評価した。粘度は、回転粘
度計（ＬＶＦ又はＲＶＦ型、ブルックフィールド）によ
り測定し、０．０６Ｐａ・ｓ（２０℃）であった。経日
安定性は、２５℃，数ヶ月間放置し、分散質であるカー
ボンブラックと、分散媒であるＮ−メチル−２−ピロリ
ドンとが分離するか否かを目視で判定した結果、２５
℃，１ヶ月以上の安定性を有した。平均粒径は、レーザ
ー回折・散乱分光法（ＬＳ２３０、ベックマン・コール
ター株式会社）により、０．３μｍであった。
【００２８】［比較例１］Ｎ−メチル−２−ピロリドン
９５重量部に、カーボンブラックとしてケッチェンブラ
ックＥＣ５重量部をプロペラ型の羽根でプレ分散し、３
本ロールミルで粉砕し、カーボンブラックスラリーを調
製した。
９５重量部に、カーボンブラックとしてケッチェンブラ
ックＥＣ５重量部をプロペラ型の羽根でプレ分散し、３
本ロールミルで粉砕し、カーボンブラックスラリーを調
製した。
【００２９】カーボンブラックスラリーの物性は、粘
度、経日安定性、平均粒径を評価した。粘度は、回転粘
度計（ＬＶＦ又はＲＶＦ型、ブルックフィールド）によ
り測定し、１２Ｐａ・ｓ（２０℃）であった。経日安定
性は、２５℃，数ヶ月間放置し、分散質であるカーボン
ブラックと、分散媒であるＮ−メチル−２−ピロリドン
とが分離するか否かを目視で判定した結果、２５℃，１
ヶ月で明らかに分離した。平均粒径は、レーザー回折・
散乱分光法（ＬＳ２３０、ベックマン・コールター株式
会社）により、２．２μｍであった。図２に、比較例１
のカーボンブラックスラリーの粒度分布図を示す。
度、経日安定性、平均粒径を評価した。粘度は、回転粘
度計（ＬＶＦ又はＲＶＦ型、ブルックフィールド）によ
り測定し、１２Ｐａ・ｓ（２０℃）であった。経日安定
性は、２５℃，数ヶ月間放置し、分散質であるカーボン
ブラックと、分散媒であるＮ−メチル−２−ピロリドン
とが分離するか否かを目視で判定した結果、２５℃，１
ヶ月で明らかに分離した。平均粒径は、レーザー回折・
散乱分光法（ＬＳ２３０、ベックマン・コールター株式
会社）により、２．２μｍであった。図２に、比較例１
のカーボンブラックスラリーの粒度分布図を示す。
【００３０】表１に実施例１〜４及び比較例１のカーボ
ンブラックスラリーの物性である粘度、安定性、平均粒
径をまとめて示す。
ンブラックスラリーの物性である粘度、安定性、平均粒
径をまとめて示す。
【表１】
（注）ガラス瓶中に２５℃，１ヶ月間静置し、分散媒の
上澄みの有無を目視で評価した。 ○：ほとんど分離なし ×：明らに分離あり
上澄みの有無を目視で評価した。 ○：ほとんど分離なし ×：明らに分離あり
【００３１】［実施例５］リチウム二次電池用正極への
応用 実施例１のカーボンブラックスラリーを用いて、下記の
方法でリチウム二次電池用正極を作製して、その電池性
能を評価した。リチウム二次電池用正極作製には、活物
質としてコバルト酸リチウム（セルシードＣ−５，日本
化学工業（株）製）を９６．５重量部、バインダーとし
てポリフッ化ビニリデン（ＫＦポリマー１１００，呉羽
化学工業（株）製）を３重量部、上記カーボンブラック
スラリーを１０重量部、また分散媒であるＮ−メチル−
２−ピロリドンをスラリー全体の固形分が６０〜７０ｗ
ｔ％となるように加え、ホモジナイザーにより撹拌・混
合し、正極ペーストとした。その正極ペーストをアルミ
箔にドクターブレードにより塗布し、真空乾燥したもの
を正極とした。上記正極を直径１２ｍｍの円形に切り取
り、負極として金属リチウム箔（厚さ０．２ｍｍ、旭東
金属工業）、セパレーターとしてガラス繊維濾紙（ＧＡ
−１００、アドバンテック）を用い、正極と負極には、
それぞれニッケルリード線を取り付けた。両外側から２
枚のポリプロピレン板で挟み込み、固定した後、これを
アルゴンガス雰囲気のグローブボックス中で、電解液の
入ったガラスセルに浸し、栓をしたものを評価セルとし
た。なお、電解液として支持塩（１Ｍ−ＬｉＣｌＯ4）
を添加した炭酸エステル溶媒であるプロピレンカーボネ
ートを用いた。評価は北斗電工（株）製ＳＭ−８を用い
て充放電試験を行い、測定条件は、充電は、充電レート
０．１Ｃで、定電流−定電圧充電（ＣＣＣＶ−４．３
Ｖ）を行い、放電は、放電レート０．５Ｃで、３．１Ｖ
カットで行った。
応用 実施例１のカーボンブラックスラリーを用いて、下記の
方法でリチウム二次電池用正極を作製して、その電池性
能を評価した。リチウム二次電池用正極作製には、活物
質としてコバルト酸リチウム（セルシードＣ−５，日本
化学工業（株）製）を９６．５重量部、バインダーとし
てポリフッ化ビニリデン（ＫＦポリマー１１００，呉羽
化学工業（株）製）を３重量部、上記カーボンブラック
スラリーを１０重量部、また分散媒であるＮ−メチル−
２−ピロリドンをスラリー全体の固形分が６０〜７０ｗ
ｔ％となるように加え、ホモジナイザーにより撹拌・混
合し、正極ペーストとした。その正極ペーストをアルミ
箔にドクターブレードにより塗布し、真空乾燥したもの
を正極とした。上記正極を直径１２ｍｍの円形に切り取
り、負極として金属リチウム箔（厚さ０．２ｍｍ、旭東
金属工業）、セパレーターとしてガラス繊維濾紙（ＧＡ
−１００、アドバンテック）を用い、正極と負極には、
それぞれニッケルリード線を取り付けた。両外側から２
枚のポリプロピレン板で挟み込み、固定した後、これを
アルゴンガス雰囲気のグローブボックス中で、電解液の
入ったガラスセルに浸し、栓をしたものを評価セルとし
た。なお、電解液として支持塩（１Ｍ−ＬｉＣｌＯ4）
を添加した炭酸エステル溶媒であるプロピレンカーボネ
ートを用いた。評価は北斗電工（株）製ＳＭ−８を用い
て充放電試験を行い、測定条件は、充電は、充電レート
０．１Ｃで、定電流−定電圧充電（ＣＣＣＶ−４．３
Ｖ）を行い、放電は、放電レート０．５Ｃで、３．１Ｖ
カットで行った。
【００３２】［比較例２］リチウム二次電池用正極への
応用 比較例１のカーボンブラックスラリーを用いて、下記の
方法でリチウム二次電池を作製して、その性能を評価し
た。リチウム二次電池用正極作製には、活物質としてコ
バルト酸リチウムを９５重量部、バインダーとしてポリ
フッ化ビニリデンを３重量部、上記カーボンブラックス
ラリーを４０重量部、また分散媒であるＮ−メチル−２
−ピロリドンをスラリー全体の固形分が６０〜７０ｗｔ
％となるように加え、ホモジナイザーにより撹拌・混合
し、正極ペーストとした。その正極ペーストをアルミ箔
にドクターブレードにより塗布し、真空乾燥したものを
正極とした。上記正極を直径１２ｍｍの円形に切り取
り、負極として金属リチウム箔（厚さ０．２ｍｍ、旭東
金属工業）、セパレーターとしてガラス繊維濾紙（ＧＡ
−１００、アドバンテック）を用い、正極と負極には、
それぞれニッケルリード線を取り付けた。両外側から２
枚のポリプロピレン板で挟み込み、固定した後、これを
アルゴンガス雰囲気のグローブボックス中で、電解液の
入ったガラスセルに浸し、栓をしたものを評価セルとし
た。なお、電解液として支持塩（１Ｍ−ＬｉＣｌＯ4）
を添加した炭酸エステル溶媒であるプロピレンカーボネ
ートを用いた。評価は充放電試験を行い、測定条件は、
充電は、充電レート０．１Ｃで、定電流−定電圧充電
（ＣＣＣＶ−４．３Ｖ）を行い、放電は、放電レート
０．５Ｃで、３．１Ｖカットで行った。
応用 比較例１のカーボンブラックスラリーを用いて、下記の
方法でリチウム二次電池を作製して、その性能を評価し
た。リチウム二次電池用正極作製には、活物質としてコ
バルト酸リチウムを９５重量部、バインダーとしてポリ
フッ化ビニリデンを３重量部、上記カーボンブラックス
ラリーを４０重量部、また分散媒であるＮ−メチル−２
−ピロリドンをスラリー全体の固形分が６０〜７０ｗｔ
％となるように加え、ホモジナイザーにより撹拌・混合
し、正極ペーストとした。その正極ペーストをアルミ箔
にドクターブレードにより塗布し、真空乾燥したものを
正極とした。上記正極を直径１２ｍｍの円形に切り取
り、負極として金属リチウム箔（厚さ０．２ｍｍ、旭東
金属工業）、セパレーターとしてガラス繊維濾紙（ＧＡ
−１００、アドバンテック）を用い、正極と負極には、
それぞれニッケルリード線を取り付けた。両外側から２
枚のポリプロピレン板で挟み込み、固定した後、これを
アルゴンガス雰囲気のグローブボックス中で、電解液の
入ったガラスセルに浸し、栓をしたものを評価セルとし
た。なお、電解液として支持塩（１Ｍ−ＬｉＣｌＯ4）
を添加した炭酸エステル溶媒であるプロピレンカーボネ
ートを用いた。評価は充放電試験を行い、測定条件は、
充電は、充電レート０．１Ｃで、定電流−定電圧充電
（ＣＣＣＶ−４．３Ｖ）を行い、放電は、放電レート
０．５Ｃで、３．１Ｖカットで行った。
【００３３】表２に実施例５及び比較例２の放電容量を
示す。放電容量は、活物質であるコバルト酸リチウム重
量当り、及び電池当りの容量を示す。実施例１のカーボ
ンブラックスラリーを用いた実施例５の場合、いずれの
放電容量も比較例２に比べて高い。
示す。放電容量は、活物質であるコバルト酸リチウム重
量当り、及び電池当りの容量を示す。実施例１のカーボ
ンブラックスラリーを用いた実施例５の場合、いずれの
放電容量も比較例２に比べて高い。
【表２】
【００３４】
【発明の効果】本発明のカーボンブラックスラリーは、
粒径を制御でき、また経日のスラリー安定性が良好で、
スラリーの計量や輸送等のハンドリング性、また高濃度
にすることで輸送コストを低減できる等のメリットを得
ることができる導電性スラリーである。特にリチウム二
次電池用電極活物質に導電性、電解液保持性を付与する
のに適したものである。
粒径を制御でき、また経日のスラリー安定性が良好で、
スラリーの計量や輸送等のハンドリング性、また高濃度
にすることで輸送コストを低減できる等のメリットを得
ることができる導電性スラリーである。特にリチウム二
次電池用電極活物質に導電性、電解液保持性を付与する
のに適したものである。
【図１】実施例１のカーボンブラックスラリーの粒度分
布図を示す。
布図を示す。
【図２】比較例１のカーボンブラックスラリーの粒度分
布図を示す。
布図を示す。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 黒田 真太郎
東京都墨田区本所１丁目３番７号 ライオ
ン株式会社内
(72)発明者 桜井 竜也
東京都墨田区本所１丁目３番７号 ライオ
ン株式会社内
(72)発明者 戸堀 悦雄
東京都墨田区本所１丁目３番７号 ライオ
ン株式会社内
Ｆターム(参考） 5G301 DA18 DA42 DD01 DE01
5H050 AA19 BA16 BA17 CA08 CB12
DA09 DA10 EA10 EA25 FA17
GA10 HA01 HA05
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｎ−メチル−２−ピロリドンを分散媒と
し、これに平均粒径０．１〜１μｍのカーボンブラック
を３〜３０質量％の割合で懸濁させると共に、ビニルピ
ロリドン系ポリマーを０．１〜１０質量％添加してなる
ことを特徴とするカーボンブラックスラリー。 - 【請求項２】 請求項１記載のカーボンブラックスラリ
ーを用いて得られたことを特徴とするリチウム二次電池
用電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001353193A JP4235788B2 (ja) | 2001-11-19 | 2001-11-19 | カーボンブラックスラリー及びリチウム二次電池用電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001353193A JP4235788B2 (ja) | 2001-11-19 | 2001-11-19 | カーボンブラックスラリー及びリチウム二次電池用電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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