[发明专利]导电性碳材料分散液

说明书

下述导电性碳材料分散液适于在锂离子二次电池等储能器件的电极集电体上所形成的底涂层的制作，该导电性碳材料分散液包含导电性碳材料、阳离子性分散剂和溶剂，不含阴离子性化合物，阳离子性分散剂例如为双氰胺/二亚乙基三胺缩合物、聚乙撑亚胺等不具有阴离子性官能团的阳离子性聚合物。

技术领域

本发明涉及导电性碳材料分散液。

背景技术

随着智能电话、数码相机、便携游戏机等便携电子设备的小型轻质化、高功能化的要求，近年来积极地进行了高性能电池的开发，通过充电能够反复使用的二次电池的需求大幅地扩大。

其中，锂离子二次电池由于具有高能量密度、高电压，另外不具有充放电时的记忆效应等，因此是目前最集中精力进行开发的二次电池。

另外，从近年来的对环境问题的应对出发，电动汽车的开发也在活跃地进行，对于作为其动力源的二次电池，逐渐要求更高的性能。

此外，锂离子二次电池具有如下结构：将能够吸储、放出锂的正极和负极与介于它们之间的间隔件收容在容器内，其中充满了电解液(锂离子聚合物二次电池的情况下替代液体电解液而是凝胶状或全固体型的电解质)。

正极和负极一般通过将包含能够吸储、放出锂的活性物质、主要由碳材料构成的导电材料、进而聚合物粘结剂的组合物在铜箔、铝箔等集电体上涂布而制造。该粘结剂用于将活性物质与导电材料、进而将它们与金属箔粘接，聚偏氟乙烯(PVdF)等可溶于N-甲基吡咯烷酮(NMP)的氟系树脂、烯烃系聚合物的水分散体等已市售。

但是，上述的粘结剂的对于集电体的粘接力不能说充分，在电极的裁断工序、卷绕工序等制造工序时，成为活性物质、导电材料的一部分从集电体剥离、脱落、发生微小短路、电池容量的波动的原因。

进而，通过长期的使用，由于电解液引起的粘结剂的溶胀、活性物质的锂吸储、放出引起的体积变化相伴的电极合材层的体积变化，也存在发生电极合材层与集电体间的接触电阻增大或者活性物质、导电材料的一部分从集电体剥离、脱落引起的电池容量的劣化的问题，进而在安全性方面也存在问题。

作为解决上述课题的尝试，作为通过提高集电体与电极合材层之间的密合性、降低接触电阻从而使电池低电阻化的技术，开发出了在集电体与电极合材层之间存在导电性的底涂层的方法。

例如，在专利文献1中公开了将使碳作为导电性填料的导电层作为底涂层、在集电体与电极合材层之间配设的技术，示出了通过使用包括底涂层的复合集电体(以下也称为复合集电体)，从而能够减小集电体与电极合材层之间的接触电阻，并且也能够抑制高速放电时的容量减小，进而也能够抑制电池的劣化，另外，在专利文献2、专利文献3中也公开了同样的技术。

进而，在专利文献4、专利文献5中公开了将碳纳米管(以下也简写为CNT)作为导电性填料的底涂层。

在导电性碳材料中，专利文献4、5中使用的CNT为具有特别优异的导电性的导电性碳材料，但由于不溶于溶剂，因此难以形成涂膜。因此，近年来，报道了使用分散剂使CNT分散来使用的例子(专利文献6)。

另一方面，阳离子性聚合物通过与阴离子性聚合物强烈地进行静电的相互作用，从而显示高粘接力。

在专利文献7中报道了使用阳离子性聚合物作为碳纳米管的分散剂的例子，在该文献的技术中，必须将二烯丙胺系阳离子性聚合物、阴离子性表面活性剂和非离子性表面活性剂并用。

另外，在专利文献8中，使用了具有阳离子性的胺头的分散剂，但为双性离子，在使碳纳米管进一步分散时需要第二聚合物成分。

在上述专利文献7、8的技术中，由于所需的绝缘性的成分增多，因此存在对CNT所期待的导电性的显现受到阻碍的问题，而且由于在组合物内含有阳离子性的成分和阴离子性的成分，因此成为了被中和的状态，不能期待对于阴离子性的其他材料的强静电相互作用。