(57)【要約】  インドセンダン、パンコムギ、接着剤及びワサビノキからなる群から選択される少なくとも１つの成分の水性組成物を含む、バッテリ電極バインダが提供される。また、バッテリ電極バインダを含むバッテリ電極、バッテリ電極バインダを含むバッテリ電極を調製する方法、及びバッテリ電極を含むバッテリが提供される。
2019530192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インドセンダン、パンコムギ、接着剤及びワサビノキからなる群から選択される少なくとも１つの成分の水性組成物を含む、バッテリ電極バインダ。
【請求項２】
インドセンダンが、インドセンダンの樹皮抽出物であり、且つ／又はワサビノキが、ワサビノキの樹皮抽出物である、請求項１に記載のバッテリ電極バインダ。
【請求項３】
水性組成物が、
（ｉ）インドセンダン及びパンコムギ；
（ｉｉ）パンコムギ及び接着剤；
（ｉｉｉ）インドセンダン及び接着剤；
（ｉｖ）接着剤及びワサビノキ；
（ｖ）インドセンダン及びワサビノキ；
（ｖｉ）インドセンダン、接着剤及びワサビノキ；又は
（ｖｉｉ）接着剤
を含む、請求項１又は２に記載のバッテリ電極バインダ。
【請求項４】
水性組成物に含まれる成分の水に対する質量比が、１：１〜１：２０である、請求項１から３のいずれか一項に記載のバッテリ電極バインダ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載のバインダ及び電極活物質を含むバッテリ電極。
【請求項６】
電極活物質が、
（ａ）バッテリがリチウムイオンバッテリである場合、Ｌｉ＋含有化合物、遷移金属酸化物、炭素ベース材料、リチウム金属若しくはそれらの組合せ、又は
（ｂ）バッテリがナトリウムイオンバッテリである場合、Ｎａ＋含有化合物、遷移金属酸化物、炭素ベース材料、ナトリウム金属若しくはそれらの組合せ
から選択される、請求項５に記載のバッテリ電極。
【請求項７】
導電性材料を更に含む、請求項５又は６に記載のバッテリ電極。
【請求項８】
請求項５から７のいずれか一項に記載のバッテリ電極を含むバッテリ。
【請求項９】
バッテリ電極を調製する方法であって、
請求項１から４のいずれか一項に記載のバッテリ電極バインダを電極活物質と混合して、電極コーティング組成物を形成する工程と、
電流コレクタ上に電極コーティング組成物をコーティングして、バッテリ電極を形成する工程と
を含む方法。
【請求項１０】
バッテリ電極バインダが、インドセンダン、パンコムギ、接着剤及びワサビノキからなる群から選択される少なくとも１つの成分を水に溶解することにより形成され、水は、２５〜９０℃の温度である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
電極活物質が、
（ａ）バッテリがリチウムイオンバッテリである場合、Ｌｉ＋含有化合物、遷移金属酸化物、炭素ベース材料、リチウム金属若しくはそれらの組合せ、又は
（ｂ）バッテリがナトリウムイオンバッテリである場合、Ｎａ＋含有化合物、遷移金属酸化物、炭素ベース材料、ナトリウム金属若しくはそれらの組合せ
から選択される、請求項９又は１０に記載の方法。
【請求項１２】
混合する工程が、導電性材料を混合することを更に含む、請求項９から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
混合する工程が、所定期間撹拌して、均質な電極コーティング組成物を形成することを含む、請求項９から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
所定期間が、０．１〜１２時間である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
コーティング後にバッテリ電極を乾燥させる工程を更に含む、請求項９から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
乾燥させる工程が、真空チャンバ内又は不活性ガス雰囲気中でバッテリ電極を乾燥させることを含む、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリ電極バインダ、及びバッテリ電極におけるその使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
高い電力密度及び高いエネルギー密度を有する充電式リチウムイオンバッテリ（ＬＩＢ）及びナトリウムイオンバッテリ（ＮＩＢ）は、電気自動車（ＥＶ）及びスマートグリッドの用途における有望なエネルギー貯蔵デバイスとみなされている。バッテリにおいて使用される電極は、典型的には、（ｉ）リチウム／ナトリウムイオンが挿入／脱離される電気化学的に活性な成分（電極活物質）；（ｉｉ）電子移動を促進する導電性添加剤；（ｉｉｉ）活物質及び導電性添加剤を電流コレクタと結合させるバッテリ電極バインダ；並びに（ｉｖ）電子を収集する電流コレクタ（通常、陰極には金属銅、陽極には金属アルミニウム）からなる。
【０００３】
バッテリ電極バインダは、電極の物理的構造を維持し得るため、電極配合において重要な役割を果たす。そのようなバインダがないと、電極は崩壊する。バッテリ電極中のバインダ材料として、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）が広く使用されている。その良好な電気化学的安定性及び良好な結合能力にもかかわらず、リチウムイオンバッテリにおけるその用途にはいくつかの制限がある。第一に、ＰＶＤＦは絶縁性である。第二に、ＰＶＤＦは、溶液形態とするために、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）等の高価で有毒な有機溶媒を必要とする。第三に、高温ではフッ素化ポリマーがリチウム化グラファイト（ＬｉｘＣ６）と反応してＬｉＦ及び＞Ｃ＝ＣＦ−二重結合を形成し、この反応が極めて発熱性であるため、安全性の問題がもたらされる。
【０００４】
これらの制限を克服するために、ＰＶＤＦバインダの代替品として、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）及びポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の水溶性バインダが調査されてきた。しかしながら、これらのバインダは、電極材料と電流コレクタとの間の十分な接着に欠ける、又は低い分散度及び高い電極抵抗をもたらす重度の凝集の問題を有する。
【０００５】
したがって、改善された水性バインダが必要とされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、これらの問題に対処すること、及び／又は改善されたバッテリ電極バインダを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一般的に、本発明は、低い電極抵抗、良好な電気化学的安定性、及び電極に含まれる電極活物質と電流コレクタとの間のより良好な接着性を有する水性バインダに関する。更に、水性バインダは、豊富に存在する天然由来成分を含む。また、水性バインダを作製する方法は、非毒性で容易に入手可能な水以外の溶媒の使用を必要としない。これによって、水性バインダを使用した電極製作プロセス及びバッテリ製作は経済的となり、環境に優しいものとなる。一方で、これは本発明による水性バインダを含むバッテリのコストを低下させる。
【０００８】
第１の態様によれば、本発明は、インドセンダン（ａｚａｄｉｒａｃｈｔａ  ｉｎｄｉｃａ）、パンコムギ（ｔｒｉｔｉｃｕｍ  ａｅｓｔｉｖｕｍ）、接着剤及びワサビノキ（ｍｏｒｉｎｇａ  ｏｌｅｉｆｅｒａ）からなる群から選択される少なくとも１つの成分の水性組成物を含む、バッテリ電極バインダを提供する。
【０００９】
インドセンダン、パンコムギ、接着剤及びワサビノキはそれぞれ、いかなる形態であってもよく、また任意の好適な源に由来してもよい。特定の態様によれば、インドセンダンは、インドセンダンの樹皮抽出物であってもよい。別の特定の態様によれば、ワサビノキは、ワサビノキの樹皮抽出物であってもよい。
【００１０】
バッテリ電極バインダは、水中に分散した少なくとも１つの成分を含んでもよく、したがって少なくとも１つの成分の水性組成物を含んでもよい。特に、水性組成物は、少なくとも１つの成分の以下の組合せのいずれか１つを含んでもよい。
（ｉ）インドセンダン及びパンコムギ；
（ｉｉ）パンコムギ及び接着剤；
（ｉｉｉ）インドセンダン及び接着剤；
（ｉｖ）接着剤及びワサビノキ；
（ｖ）インドセンダン及びワサビノキ；
（ｖｉ）インドセンダン、接着剤及びワサビノキ；又は
（ｖｉｉ）接着剤。
【００１１】
バッテリ電極バインダは、水中に分散した好適な割合の少なくとも１つの成分を含んでもよい。
【００１２】
特定の態様によれば、水性組成物中に含まれる少なくとも１つの成分の水に対する質量比は、１：１〜１：２０の範囲内であってもよい。特に、質量比は、１：２〜１：１９、１：４〜１：１８、１：５〜１：１５、１：７〜１：１３、１：８〜１：１２、１：１０〜１：１１であってもよい。更により詳細には、質量比は、１：１０であってもよい。
【００１３】
本発明の第２の態様は、電極活物質及び上述のバインダを含むバッテリ電極を提供する。特に、バッテリ電極は、陽極又は陰極であってもよい。更により詳細には、バッテリ電極は、バッテリ電極が陽極である場合には陽極活物質を、バッテリ電極が陰極である場合には陰極活物質を含んでもよい。
【００１４】
電極活物質は、任意の好適な電極活物質であってもよい。例えば、リチウムイオンバッテリの場合、電極活物質は、これらに限定されないが、Ｌｉ＋含有化合物、遷移金属酸化物、リチウム金属又はそれらの組合せから選択され得る。例えば、バッテリがナトリウムイオンバッテリである場合、電極活物質は、Ｎａ＋含有化合物、遷移金属酸化物、ナトリウム金属又はそれらの組合せから選択され得る。
【００１５】
特定の態様によれば、バッテリ電極は、導電性材料を更に含んでもよい。導電性材料は、任意の好適な導電性材料であってもよい。例えば、導電性材料は、リチウムイオン及びナトリウムイオンバッテリにおいて使用される任意の好適な導電性材料、例えば、これらに限定されないが、アセチレンブラック、スーパーＰカーボンブラック、グラファイト、ハードカーボン、カーボンナノチューブ又はそれらの組合せであってもよい。
【００１６】
第３の態様によれば、本発明は、上述のバッテリ電極を含むバッテリを提供する。バッテリは、任意の好適なバッテリ、例えば、これらに限定されないが、リチウムイオンバッテリ又はナトリウムイオンバッテリであってもよい。
【００１７】
第４の態様によれば、バッテリ電極を調製する方法であって、
−  上述のバッテリ電極バインダを電極活物質と混合して、電極コーティング組成物を形成する工程と、
−  電流コレクタ上に電極コーティング組成物をコーティングして、バッテリ電極を形成する工程と
を含む方法が提供される。
【００１８】
特定の態様によれば、バッテリ電極バインダは、インドセンダン、パンコムギ、接着剤及びワサビノキからなる群から選択される少なくとも１つの成分を水に溶解することにより形成されてもよく、水は、２５〜９０℃の温度であってもよい。
【００１９】
混合する工程は、所定期間撹拌して、均質な溶液を形成することを含んでもよい。所定期間は、任意の好適な期間であってもよい。例えば、所定期間は、０．１〜１２時間であってもよい。特に、所定期間は、０．５〜１０時間、１．０〜９．５時間、１．５〜９．０時間、２．０〜８．５時間、２．５〜８．０時間、３．０〜７．５時間、３．５〜７．０時間、４．０〜６．５時間、４．５〜６．０時間、５．０〜６．５時間又は５．５〜６．０時間であってもよい。更により詳細には、所定期間は、０．５〜５．０時間であってもよい。
【００２０】
特定の態様によれば、混合する工程は、導電性材料を混合することを更に含んでもよい。電極活物質及び導電性材料は、上述の通りであってもよい。
【００２１】
方法は、コーティング後にバッテリ電極を乾燥させる工程を更に含んでもよい。例えば、乾燥させる工程は、任意の好適な方法によるものであってもよい。特に、乾燥させる工程は、真空チャンバ内又は不活性ガス雰囲気中でバッテリ電極を乾燥させることを含んでもよい。
【００２２】
ここで、本発明を完全に理解し容易に実践することができるようにするために、限定されない例として、例示的に過ぎない実施形態を説明するが、説明は添付の例示的図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】バインダとしてＰＶＤＦ、ＣＭＣ又はバインダＡＢを使用したＬｉ４Ｔｉ５Ｏ１２対Ｌｉ／Ｌｉ＋の（Ｃ／５での）第１サイクル電圧プロファイルの比較を示す図である。
【図２Ａ】異なるＣ率でのＰＶＤＦバインダを使用したＬｉ４Ｔｉ５Ｏ１２対Ｌｉの充電及び放電曲線を示す図である。
【図２Ｂ】異なるＣ率でのバインダＡＣを使用したＬｉ４Ｔｉ５Ｏ１２対Ｌｉの充電及び放電曲線を示す図である。
【図２Ｃ】異なるＣ率でのバインダＣＤを使用したＬｉ４Ｔｉ５Ｏ１２対Ｌｉの充電及び放電曲線を示す図である。
【図３】１ＣでのバインダＡＣ（１：１）及びＰＶＤＦを使用したＬｉ４Ｔｉ５Ｏ１２対Ｌｉのサイクル性能を示す図である。
【図４Ａ】ＰＶＤＦバインダを使用した２．６〜４．２Ｖの電圧範囲内の異なるＣ率でのＮＭＣの初期充電−放電曲線を示す図である。
【図４Ｂ】バインダＡＣを使用した２．６〜４．２Ｖの電圧範囲内の異なるＣ率でのＮＭＣの初期充電−放電曲線を示す図である。
【図５】Ｃ／５でのＰＶＤＦ及びバインダＡＣを用いて調製されたＮＭＣ電極を使用したコイン電池のサイクル寿命の比較を示す図である。
【図６】Ｃ／５でのバインダＡＢを使用したＭＣＭＢ対Ｌｉ／Ｌｉ＋の電圧プロファイルを示す図である。
【図７】Ｃ／５でのバインダＡＢ（１：１）を使用したＬｉＭｎ０．８Ｆｅ０．１５Ｍｇ０．０５ＰＯ４対Ｌｉ／Ｌｉ＋の電圧プロファイルを示す図である。
【図８】Ｃ／５でのバインダＡＢ（１：１）を使用したＬｉＭｎ２Ｏ４対Ｌｉ／Ｌｉ＋の電圧プロファイルを示す図である。
【図９Ａ】Ｃ／５でのバインダＣを使用したα−Ｆｅ２Ｏ３対Ｌｉ／Ｌｉ＋の電圧プロファイルを示す図である。
【図９Ｂ】Ｃ／５でのＰＶＤＦを使用したα−Ｆｅ２Ｏ３対Ｌｉ／Ｌｉ＋の電圧プロファイルを示す図である。
【図１０】Ｃ／５でのバインダＣを使用したＮａＴｉ２（ＰＯ４）３対Ｎａ／Ｎａ＋の電圧プロファイルを示す図である。
【図１１】バインダＡＣを含む電極を使用して作製された１８６５０試作品バッテリ、ＮＭＣ対ＬＴＯの電圧プロファイルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
上で説明されたように、水性であり、現在知られている水性バインダの問題を克服することができる改善されたバッテリ電極バインダが必要とされている。特に、本発明は、低コストで、調製が容易であり、取扱いが容易及び安全で、また環境に優しい水性バインダを提供する。本発明の水性バインダはまた、それがコーティングされる電極の電流コレクタとの良好な接着性を有する。特に、本発明のバインダは、高い接着能力を有するのみならず、電極の活物質と導電性材料との間の良好な電気ネットワークを形成する能力も有して、バッテリ内での電子の輸送及びイオン拡散を促進する。更に、バインダは水性であるため、バインダがコーティングされる電流コレクタの腐食がない、又は最小限である。
【００２５】
本発明はまた、水性バインダを含むバッテリ電極及びバッテリを提供する。本発明のバインダを含む電極はまた、より良好な機械的強度、より高い可撓性、改善された電池性能、及びより低い分極を考慮した高い速度性能等の望ましい特性を示す。
【００２６】
第１の態様によれば、インドセンダン、パンコムギ、接着剤及びワサビノキからなる群から選択される少なくとも１つの成分の水性組成物を含む、バッテリ電極バインダが提供される。
【００２７】
インドセンダン、パンコムギ、接着剤及びワサビノキはそれぞれ、いかなる形態であってもよく、また任意の好適な源に由来してもよい。例えば、成分はそれぞれ、固体又は液体形態であってもよい。特に、成分はそれぞれ、固体形態であってもよい。更により詳細には、成分はそれぞれ、粉末形態であってもよい。
【００２８】
特定の態様によれば、インドセンダンは、インドセンダンの樹皮抽出物であってもよい。別の特定の態様によれば、接着剤は、市販の液体接着剤（例えばＤｅｌｉブランド）であってもよい。
【００２９】
バッテリ電極バインダは、水中に分散されたインドセンダン、パンコムギ、接着剤及びワサビノキからなる群から選択される所望の割合の１つ又は複数の成分を含んでもよく、したがって少なくとも１つの成分の水性組成物を含んでもよい。
【００３０】
少なくとも１つの成分が分散される水は、任意の好適な温度であってもよい。特定の態様によれば、水は、分散前に予熱されてもよい。例えば、少なくとも１つの成分が分散される水は、２５〜９０℃の温度であってもよい。特に、温度は、３０〜９０℃、３５〜８５℃、４０〜８０℃、４５〜７５℃、５０〜７０℃、５５〜６５℃、５８〜６０℃であってもよい。更により詳細には、水が加熱される温度は、７０℃であってもよい。そのような予熱は、本発明のバインダを使用して電極を形成する際、電極活物質と電流コレクタとの間の接着を促進し得る。水が加熱される温度は比較的低いことから、過剰のエネルギーを必要としないためバインダを調製するコストは低く維持される。
【００３１】
少なくとも１つの成分が、好適な割合で水中に分散され得る。例えば、少なくとも２つ又は３つの成分が、好適な割合で水中に分散され得る。水性組成物が２つの成分を含む場合、成分の質量割合は、０．１：１〜１：１であってもよい。特に、２つの成分のそれぞれの質量割合は、０．２：１〜０．９：１、０．３：１〜０．８：１、０．４：１〜０．７：１、０．５：１〜０．６：１であってもよい。更により詳細には、質量比は、１：１であってもよい。水性組成物が３つの成分を含む場合、成分の質量割合は、０．１：０．１：１〜１：１：１であってもよい。特に、質量割合は、０．２５：０．５：１、０．５：０．５：１、１：０．５：１、１：１：０．５であってもよい。
【００３２】
水性組成物は、任意の１つの成分、又は様々な質量比で含まれる、成分の組合せを含んでもよい。特定の態様によれば、水性組成物は、少なくとも１つの成分の以下の組合せのいずれか１つを含んでもよい。
（ｉ）インドセンダン及びパンコムギ；
（ｉｉ）パンコムギ及び接着剤；
（ｉｉｉ）インドセンダン及び接着剤；
（ｉｖ）接着剤及びワサビノキ；
（ｖ）インドセンダン及びワサビノキ；
（ｖｉ）インドセンダン、接着剤及びワサビノキ；又は
（ｖｉｉ）接着剤。
【００３３】
少なくとも１つの成分又は少なくとも１つの成分の組合せは、所望の稠度のバッテリ電極バインダを形成するために好適な量の水に分散され得る。特定の態様によれば、水中に分散される成分の全質量の水に対する質量比は、１：１〜１：２０であってもよい。特に、質量比は、１：２〜１：１９、１：４〜１：１８、１：５〜１：１５、１：７〜１：１３、１：８〜１：１２、１：１０〜１：１１であってもよい。更により詳細には、質量比は、１：４、１：８、１：１０であってもよい。
【００３４】
本発明の第２の態様は、電極活物質及び上述のバインダを含むバッテリ電極を提供する。特に、バッテリ電極は、陽極（カソード）又は陰極（アノード）であってもよい。更により詳細には、バッテリ電極は、バッテリ電極が陽極である場合には陽極活物質を、バッテリ電極が陰極である場合には陰極活物質を含んでもよい。
【００３５】
本発明の目的において、陽極は、バッテリが負荷に接続された場合、電子を取り込むことができる電極を指し得る。この命名法において、それはカソードを表す。
【００３６】
本発明の目的において、陰極は、動作中に電子を放出することができる電極を指し得る。この命名法において、それはアノードを表す。
【００３７】
電極活物質は、電極用に、又は電極内に、又は電極上に、又は電極として使用され得る無機材料又は無機化合物若しくは物質を指す。これらの化合物又は物質は、その化学的性質によって、リチウム／ナトリウムイオンバッテリの動作条件下で、リチウム／ナトリウムイオン又は金属リチウム／ナトリウムを取り込む（挿入する）、及び再放出することができる。電気化学電池又はバッテリにおける使用のために、電極活物質は、支持体に塗布されてもよい。例えば、支持体は、金属支持体、例えば、これらに限定されないが、カソードにはアルミニウム、及びアノードには銅であってもよい。支持体はまた、電流コレクタと呼ぶことができる。
【００３８】
電極活物質は、任意の好適な電極活物質であってもよい。例えば、リチウムイオンバッテリの場合、電極活物質は、これらに限定されないが、Ｌｉ＋含有化合物、遷移金属ベース酸化物、炭素ベース材料、リチウム金属又はそれらの組合せから選択され得る。例えば、バッテリがナトリウムイオンバッテリである場合、電極活物質は、Ｎａ＋含有化合物、遷移金属ベース酸化物、炭素ベース材料、ナトリウム金属又はそれらの組合せから選択され得る。
【００３９】
電極活物質は、リチウム／ナトリウムイオンの可逆的挿入及び脱離が可能な材料を含んでもよい。例えば、リチウム／ナトリウムイオンの可逆的挿入及び脱離が可能な材料は、炭素ベース材料であってもよく、リチウム／ナトリウムバッテリにおいて使用される一般的な炭素ベース電極活物質に使用される限り限定され得ない。例えば、材料は、結晶性炭素、非晶質炭素、又はそれらの混合物であってもよい。結晶性炭素の例は、非晶質、板状、フレーク状、円形、若しくは繊維状天然グラファイト、又は人工グラファイトを制限なく含む。非晶質炭素の例は、これらに限定されないが、ソフトカーボン（低温焼結炭素）、ハードカーボン、メソフェーズピッチカーバイド、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、焼結コークス、合金ベース材料、例えばケイ素、スズ等を含む。特に、電極活物質は、グラファイトを含み得る。
【００４０】
遷移金属ベース酸化物の例は、限定されないが、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化チタン、リチウムチタン酸化物、酸化バナジウム、リチウムバナジウム酸化物、チタン酸ナトリウム、リチウムバナジウムリン酸塩、ナトリウムバナジウムリン酸塩、プルシアンブルー類似体、Ｌｉに富むＭｎ／Ｎｉ層状酸化物等を含む。
【００４１】
特に、電極活物質は、これらに限定されないが、リチウムニッケルマンガンコバルト酸化物（ＮＭＣ）、リチウムコバルト酸化物、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２、ＬｉＭｎ０．８Ｆｅ０．１５Ｍｇ０．０５ＰＯ４、ＬｉＦｅＰＯ４、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＮｉ０．５Ｍｎ１．５Ｏ４、α−Ｆｅ２Ｏ３、ＮａＴｉ２（ＰＯ４）３、又はそれらの組合せであってもよい。
【００４２】
特定の態様によれば、バッテリ電極は、導電性材料を更に含んでもよい。導電性材料は、バッテリ電極の電気伝導性を改善し得る。導電性材料は、任意の好適な導電性材料であってもよい。例えば、導電性材料は、化学変化を引き起こすことを回避又は実質的に回避し得る材料を含む。例示的な導電性材料は、これらに限定されないが、天然グラファイト、人工グラファイト、スーパーＰカーボンブラック、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ハードカーボン、カーボンナノチューブ若しくは炭素繊維等の炭素ベース材料；銅、ニッケル、アルミニウム、銀等の１種若しくは複数種の金属を含む金属粉末若しくは金属繊維（若しくは同様のもの）の金属ベース材料；導電性ポリマー材料、例えばポリフェニレン誘導体；又はそれらの組合せを含む。特に、導電性材料は、スーパーＰカーボンブラック単独、又は他の好適な導体との組合せであってもよい。
【００４３】
第３の態様によれば、本発明は、上述のバッテリ電極を含むバッテリを提供する。バッテリは、任意の好適なバッテリ、例えば、これらに限定されないが、リチウムイオンバッテリ又はナトリウムイオンバッテリであってもよい。
【００４４】
特定の態様によれば、バッテリは、陰極、陰極に対向する陽極、及び陰極と陽極との間に配置される電解質を含んでもよく、陰極及び陽極の少なくとも１つはバインダを含む。
【００４５】
電解質は、任意の好適な電解質であってもよい。特に、電解質は、リチウム／ナトリウム電解質塩が単一の溶媒、又は異なる体積比で混合された２種以上の溶媒を含む溶媒混合物に溶解した液体を含む。例えば、溶媒混合物は、それぞれ１：１又は１：１：１の体積比の２種又は３種の溶媒の組合せを含み得る。液体は、好ましくは、電解質塩用の溶媒である。したがって、Ｌｉ／Ｎａ電解質塩は、好ましくは電解質溶液として存在する。例えば、電解質溶液は、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）及びジエチレンカーボネート（ＤＥＣ）の溶媒混合物中に均一に溶解したヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）を含み得る。
【００４６】
陽極及び陰極は、セパレータを使用することにより分離され得、リチウム／ナトリウムバッテリにおいて一般的に使用される任意のセパレータが使用され得る。特定の態様によれば、セパレータは、電解質のイオン移動に対する低い抵抗性を有する一方で、優れた電解質溶液含有能力を有し得る。セパレータはまた、電子の非導体であってもよい。例えば、セパレータは、これらに限定されないが、ガラス繊維又はポリマーから選択される材料を含んでもよい。好適なポリマーは、これらに限定されないが、ポリエステル、好ましくはポリエチレンテレフタレート；ポリオレフィン、好ましくはポリエチレン、ポリプロピレン；ポリアクリロニトリル；ポリフッ化ビニリデン；ポリビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン；ポリエーテルイミド；ポリイミド、ポリエーテル；ポリエーテルケトン及びそれらの混合物を含む。セパレータは、リチウム／ナトリウムイオンが透過し得るように多孔性を有してもよい。
【００４７】
第４の態様によれば、バッテリ電極を調製する方法であって、
−  上述のバッテリ電極バインダを電極活物質と混合して、電極コーティング組成物を形成する工程と、
−  電流コレクタ上に電極コーティング組成物をコーティングして、バッテリ電極を形成する工程と
を含む方法が提供される。
【００４８】
特に、電極コーティング組成物は、スラリーであってもよい。更により詳細には、電極コーティング組成物は、粘稠性スラリーであってもよい。
【００４９】
電極活物質及び電流コレクタは、上述の通りであってもよい。
【００５０】
特定の態様によれば、バッテリ電極バインダは、インドセンダン、パンコムギ、接着剤及びワサビノキからなる群から選択される少なくとも１つの成分を水に溶解することにより形成されてもよく、水は、２５〜９０℃の温度であってもよい。
【００５１】
混合する工程は、所定期間撹拌して、均質な溶液を形成することを含んでもよい。所定期間は、任意の好適な期間であってもよい。例えば、所定期間は、０．１〜１２時間であってもよい。特に、所定期間は、０．５〜１０時間、１．０〜９．５時間、１．５〜９．０時間、２．０〜８．５時間、２．５〜８．０時間、３．０〜７．５時間、３．５〜７．０時間、４．０〜６．５時間、４．５〜６．０時間、５．０〜６．５時間又は５．５〜６．０時間であってもよい。更により詳細には、所定期間は、０．５〜５時間であってもよい。
【００５２】
特定の態様によれば、混合する工程は、導電性材料を混合することを更に含んでもよい。導電性材料は、上述の通りであってもよい。
【００５３】
コーティングする工程は、電流コレクタの表面上に電極コーティング組成物の均一な層をコーティングすることを含んでもよい。コーティングする工程は、任意の好適な方法によるものであってもよい。例えば、コーティングする工程は、好適な厚さのコーティングをもたらすために、ドクターブレード法、アプリケータ法、バーコーティング、直接浸漬、又はニッケル若しくはステンレス鋼、銅若しくはアルミニウム等の金属メッシュへのシルクスクリーン法若しくは電極コーティング組成物の浸漬コーティングによるものであってもよい。例えば、ドクターブレード法では、電極コーティング組成物が電流コレクタ上にコーティングされ得、所定のスリット幅を有するブレードにより好適な均一厚さまで均等化され得る。特に、コーティングする工程は、ドクターブレード法により電流コレクタ上に電極コーティング組成物をコーティングすることを含んでもよい。
【００５４】
方法は、コーティング後にバッテリ電極を乾燥させる工程を更に含んでもよい。例えば、乾燥させる工程は、好適な条件下での任意の好適な方法によるものであってもよい。特に、乾燥させる工程は、真空チャンバ内でバッテリ電極を乾燥させることを含んでもよい。乾燥させる工程は、真空条件下、又はアルゴン若しくは窒素等の不活性ガス雰囲気中であってもよい。
【００５５】
乾燥させる工程は、任意の好適な温度であってもよい。例えば、乾燥させる工程は、８０〜２５０℃の温度であってもよい。特に、乾燥させる工程は、９０〜２２５℃、１００〜２００℃、１２０〜１８０℃、１３０〜１７０℃、１４０〜１６０℃、１４５〜１５０℃の温度であってもよい。更により詳細には、乾燥させる工程は、約１２０℃の温度であってもよい。
【００５６】
乾燥させる工程は、好適な期間であってもよい。例えば、乾燥させる工程は、電極からの水分が排除されるまで、例えば３〜１５時間であってもよい。特に、乾燥させる工程は、４〜１１時間、５〜１０時間、６〜９時間、７〜８時間であってもよい。更により詳細には、乾燥させる工程は、約１０時間である。
【００５７】
乾燥させた電極は、次いで、バッテリ電極を製造するために、プレス装置によるプレス処理に供されてもよい。プレス処理は、好適な温度、例えば室温又は２５〜１００℃の温度であってもよい。プレス処理は、５〜１５ｋＰａの任意の好適な圧力であってもよい。例えば、プレス処理は、約１２ｋＰａでロールプレスを使用することを含んでもよい。
【００５８】
本発明を以下の限定されない実施例により例示する。
【００５９】
［実施例１］
インドセンダン（バインダＡ）及びパンコムギ（バインダＢ）を含むバッテリ電極バインダを、バインダＡ及びバインダＢをＡ：Ｂ＝１：１の質量比で混合することにより調製した。次いでこれらを、７０℃の温度に加熱した水に分散させた。固体バインダ（バインダＡＢ）及び水は、１：１０の質量比で混合した。
【００６０】
次いで、電極活物質Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２（チタン酸リチウム、ＬＴＯ）及びバインダＡＢを９０：１０の質量比で混合することにより、試験電極を調製した。導電性材料は添加しなかった。バインダＡＢ及び活物質を含有するスラリーを０．５時間撹拌して、均質混合物を得た。次に、スラリーを３〜４ｍｇ／ｃｍ２の投入量でアルミニウム箔上にコーティングした。
【００６１】
次いで、コーティングされた電極を真空チャンバ内で一晩、１２０℃の温度で１０時間乾燥させ、水分を排除した。次いで、必要な圧密を提供するために、室温でロールプレスを使用して、乾燥させた電極をプレスした。次いで、電極を円形ディスクに切断し、グローブボックス内に移動した。電極をセパレータ膜で分離したリチウム金属と組み合わせることにより、半電池を作製した。次いで、アセンブリ全体を、体積で１：１ｖ／ｖのエチレンカーボネート（ＥＣ）及びジエチレンカーボネート（ＤＥＣ）中１．２ＭのＬｉＰＦ６に含浸させた。
【００６２】
また、比較のためにＰＶＤＦ及びＣＭＣバインダを使用して電極を調製した。ＰＶＤＦバインダは、ＰＶＤＦ及びＮＭＰを１：１０の質量比で混合することにより調製した。ＣＭＣバインダは、ＣＭＣ及び水を１：４０の質量比で混合することにより調製した。電極は、活物質、導電性添加剤及びＰＶＤＦ又はＣＭＣバインダを、９０：０：１０の比で含有した。
【００６３】
図１は、バインダＡＢ、ＰＶＤＦ及びＣＭＣを使用したＬｉ４Ｔｉ５Ｏ１２（ＬＴＯ）対Ｌｉ／Ｌｉ＋の第１サイクル電圧プロファイルを比較している。全ての半電池は、１．０〜２．５Ｖの電圧ウィンドウ内で０．２Ｃでサイクルされた。３つ全ての電池が、使用されたバインダとは無関係に、１．５５Ｖ対Ｌｉ／Ｌｉ＋の平均挿入電位（ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ  ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）を示した。しかしながら、バインダＡＢを使用して調製された電池は、他のバインダを使用して調製された電池と比較して、１６６ｍＡｈ  ｇ−１というはるかに高い脱リチウム化容量（ｄｅ−ｌｉｔｈｉａｔｉｏｎ  ｃａｐａｃｉｔｙ）を示した。
【００６４】
［実施例２］
実施例１に従って３つの電極を調製したが、ただしバインダは、それぞれバインダＡＣ（バインダＡ及び接着剤（バインダＣ）の混合物）（ＡのＣに対する質量比は１：１である）、バインダＣＤ（バインダＣ及びワサビノキ（バインダＤ）の混合物）（ＣのＤに対する質量比は１：１である）、並びにＰＶＤＦであった。より良好なイオン拡散を促進するために、電極を１：１：１ｖ／ｖ／ｖの体積比のＥＣ：ＤＥＣ：ジメチレンカーボネート（ＤＭＣ）中１．３ＭのＬｉＰＦ６に含浸させた。
【００６５】
図２は、０．１Ｃ〜２Ｃの範囲の異なるＣ率でのＰＶＤＦ（図２Ａ）、バインダＡＣ（図２Ｂ）及びバインダＣＤ（図２Ｃ）を使用したＬＴＯ電極の速度性能及び放電プロファイルを示す。電極中の活物質の典型的な投入量は、約１２〜１４ｍｇ／ｃｍ２であり、これは、市販のバッテリにおいて使用される投入量、すなわち工業基準に等しい。
【００６６】
図２Ｂ及び図２Ｃに示されるように、バインダＡＣ／ＣＤベースの電極の充電容量は、全てのＣ率においてＰＶＤＦ（図２Ａ）ベースのバインダの容量よりも高い。充電容量は、全ての考慮される電極において、特にＰＶＤＦバインダを用いた電極において、放電速度の上昇と共に減少した。放電速度の増加と共に、バインダＡＣ／ＣＤを用いた電極は、より大きな改善を示している。０．２Ｃ〜２Ｃの充電速度で継続的に検出される充電容量の減少は、ＡＣ／ＣＤベースの電極及びＰＶＤＦベースの電極において、それぞれ約１２％及び２０％程度である。したがって、バインダＡＣ／ＣＤベースのＬＴＯアノードは、ＰＶＤＦベースの電極よりも良好な性能を示す。更に、図３に示されるように、ＡＣバインダを使用したＬＴＯ電池は、ＰＶＤＦバインダを使用したＬＴＯ電池と比較して改善されたサイクル性能を示した。
【００６７】
［実施例３］
実施例２において調製されたＬＴＯ電極と同様に、リチウムニッケルマンガンコバルト酸化物（ＮＭＣ）電極もまた、バインダＡＣ及びＰＶＤＦを使用して調製した。図４は、２．６〜４．２の電圧範囲内の様々な電流密度でのＰＶＤＦ（図４Ａ）及びバインダＡＣ（図４Ｂ）を使用したＮＭＣ電極の充電−放電プロファイルを示す。室温及び１Ｃ率でのバインダＡＣ及びＰＶＤＦバインダを用いたＮＭＣ電極のサイクル性能を、図５に示す。バインダＡＣを使用して調製された電池においては、より良好な放電安定性が観察され、一方ＰＶＤＦバインダで作製された電池は、容量を１１％失う。
【００６８】
［実施例４］
バインダＡ及びバインダＢをＡ：Ｂ＝１：１の質量比で混合することにより、バインダＡＢを得た。次いでこれを、７０℃の温度に加熱した水に分散させた。固体バインダ（バインダＡＢ）及び水は、１：８の質量比で混合した。
【００６９】
次いで、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、導電性添加剤としてのアセチレンブラック及びバインダＡＢを９０：２：８の質量比で混合することにより、試験電極を調製した。バインダＡＢ及び活物質を含有するスラリーを０．５時間撹拌して、均質ブレンドを得た。次に、スラリーを１３〜１５ｍｇ／ｃｍ２の投入量で銅箔上にコーティングした。
【００７０】
次いで、コーティングされた電極を真空チャンバ内で１２０℃の温度で１０時間乾燥させ、水分を排除した。次いで、必要な圧密を提供するために、ロールプレスを使用して、乾燥させた電極をプレスした。次いで、電極を円形ディスクに切断し、グローブボックス内に移動した。電極をセパレータ膜で分離したリチウム金属と組み合わせることにより、半電池を作製した。次いで、アセンブリ全体を、１：１ｖ／ｖのＥＣ及びＤＥＣ中１．２ＭのＬｉＰＦ６を含む電解質に含浸させた。
【００７１】
図６は、０〜３．０Ｖの電圧ウィンドウ内でサイクルされたメソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）対Ｌｉ／Ｌｉ＋の電圧プロファイルを示す。確認され得るように、ＭＣＭＢにおける平均リチウム挿入電位は約０．１Ｖ対Ｌｉ／Ｌｉ＋であり、最初の脱リチウム化容量は約３０６ｍＡｈ  ｇ−１であり、これはその理論容量３７６ｍＡｈ  ｇ−１に近い。これは、約０Ｖのより低い電位範囲内でのバインダＡＢの適合性を示す。
【００７２】
［実施例５］
バインダＡ及びバインダＢをＡ：Ｂ＝１：１の質量比で混合することにより、バインダＡＢを得た。次いでこれを、７０℃の温度に加熱した水に分散させた。固体バインダ（バインダＡＢ）及び水は、１：４の質量比で混合した。
【００７３】
次いで、ＬｉＭｎ０．８Ｆｅ０．１５Ｍｇ０．０５ＰＯ４（ＬＭＦＰ）、導電性添加剤としてのスーパーＰカーボンブラック及びバインダＡＢを６５：２５：１０の質量比で混合することにより、試験電極を調製した。バインダＡＢ及び活物質を含有するスラリーを０．５時間撹拌して、均質ブレンドを得た。次に、スラリーを１３〜１５ｍｇ／ｃｍ２の投入量でアルミニウム箔上にコーティングした。
【００７４】
次いで、コーティングされた電極を真空チャンバ内で１２０℃の温度で１０時間乾燥させ、水分を排除した。次いで、必要な圧密を提供するために、ロールプレスを使用して、乾燥させた電極をプレスした。次いで、電極を円形ディスクに切断し、グローブボックス内に移動した。電極をセパレータ膜で分離したリチウム金属と組み合わせることにより、半電池を作製した。次いで、アセンブリ全体を、１：１の体積比のＥＣ及びＤＥＣの混合物中１．２ＭのＬｉＰＦ６に含浸させた。
【００７５】
図７は、２．３〜４．６Ｖの電圧ウィンドウ内でサイクルされたＬｉＭｎ０．８Ｆｅ０．１５Ｍｇ０．０５ＰＯ４対Ｌｉ／Ｌｉ＋の電圧プロファイルを示す。確認され得るように、４．０Ｖ及び３．５Ｖ対Ｌｉ／Ｌｉ＋での明確な放電プラトーが見られ、これはＭｎ２＋／Ｍｎ３＋及びＦｅ２＋／Ｆｅ３＋酸化還元対に対応する。得られた放電容量は１５６ｍＡｈ  ｇ−１であり、これはその理論容量１６３ｍＡｈ  ｇ−１に近い。これは、約４．６Ｖのより高い電位範囲内でのバインダＡＢの適合性を示す。
【００７６】
［実施例６］
バインダＡ及びバインダＢをＡ：Ｂ＝１：１の質量比で混合することにより、バインダＡＢを得た。次いでこれを、７０℃の温度に加熱した水に分散させた。固体バインダ（バインダＡＢ）及び水は、１：１０の質量比で混合した。
【００７７】
次いで、ＬｉＭｎ２Ｏ４、導電性添加剤としてのスーパーＰカーボンブラック及びバインダＡＢを８０：１０：１０の質量比で混合することにより、試験電極を調製した。バインダＡＢ及び活物質を含有するスラリーを０．５時間撹拌して、均質ブレンドを得た。次に、スラリーを１２〜１５ｍｇ／ｃｍ２の投入量でアルミニウム箔上にコーティングした。
【００７８】
次いで、コーティングされた電極を真空チャンバ内で１２０℃の温度で１０時間乾燥させ、水分を排除した。次いで、必要な圧密を提供するために、ロールプレスを使用して、乾燥させた電極をプレスした。次いで、電極を円形ディスクに切断し、グローブボックス内に移動した。電極をセパレータ膜で分離したリチウム金属と組み合わせることにより、半電池を作製した。次いで、アセンブリ全体を、ＥＣ及びＤＥＣの１：１ｖ／ｖ混合物中１．２ＭのＬｉＰＦ６に含浸させた。
【００７９】
図８は、３．０〜４．６Ｖの電圧ウィンドウ内でサイクルされたＬｉＭｎ２Ｏ４対Ｌｉ／Ｌｉ＋の電圧プロファイルを示す。確認され得るように、ＬｉＭｎ２Ｏ４の傾斜電圧プロファイル特性が、４．０Ｖの平均電圧で得られた。更に、得られた放電容量は約１３６ｍＡｈ  ｇ−１であり、これはその理論容量１４８ｍＡｈ  ｇ−１に近い。この実施例は、４．６Ｖまでのより高い電位範囲内でのバインダＡＢの適合性を更に示している。
【００８０】
［実施例７］
この実施例では、バインダとして接着剤（バインダＣ）を使用した。次いでバインダＣを、７０℃の温度に加熱した水に分散させた。固体バインダ（バインダＣ）及び水は、１：１０の質量比で混合した。
【００８１】
次いで、α−Ｆｅ２Ｏ３、導電性添加剤としてのスーパーＰカーボンブラック及びバインダＣを７５：１５：１０の質量比で混合することにより、試験電極を調製した。バインダＣ及び活物質を含有するスラリーを０．５時間撹拌して、均質ブレンドを得た。次に、スラリーを１３〜１５ｍｇ／ｃｍ２の投入量で銅箔上にコーティングした。
【００８２】
次いで、コーティングされた電極を真空チャンバ内で１２０℃の温度で１０時間乾燥させ、水分を排除した。次いで、必要な圧密を提供するために、ロールプレスを使用して、乾燥させた電極をプレスした。次いで、電極を円形ディスクに切断し、グローブボックス内に移動した。電極をセパレータ膜で分離したリチウム金属と組み合わせることにより、半電池を作製した。次いで、アセンブリ全体を、ＥＣ及びＤＥＣの１：１ｖ／ｖ混合物中１．２ＭのＬｉＰＦ６に含浸させた。
【００８３】
図９は、α−Ｆｅ２Ｏ３対Ｌｉ／Ｌｉ＋の電圧プロファイルを示す。図９Ａから確認され得るように、バインダＣを使用した第１の放電電圧プロファイルは、約０．８Ｖで平坦なプラトーを示し、これはこの材料における変換反応によるリチウム貯蔵に典型的である。第１サイクル放電及び充電容量は１６０４ｍＡｈ  ｇ−１及び１２２５ｍＡｈ  ｇ−１であり、７７％の高い第１サイクルクーロン効率をもたらす。これは、わずか１３５１及び７２２ｍＡｈ  ｇ−１の第１サイクル放電及び充電容量（図９Ｂ）をもたらす従来のＰＶＤＦバインダを使用したα−Ｆｅ２Ｏ３対Ｌｉ／Ｌｉ＋とは著しく対照的である。明らかに、ＰＶＤＦバインダを用いて調製されたα−Ｆｅ２Ｏ３電極の第１サイクルクーロン効率はわずか５３％であり、これはバインダＣを用いて調製されたα−Ｆｅ２Ｏ３電極より低い。第１サイクルにおける低いクーロン効率は、ＰＶＤＦバインダを用いて調製された変換型電極において一般的に見られる。驚くべきことに、ＰＶＤＦをバインダＣで置き換えると、系の第１サイクルクーロン効率が大幅に改善された。低いクーロン効率は、第１サイクルにおけるリチウムの永久的損失をもたらすため極めて望ましくないことに留意することが重要である。更に、バインダＣを用いたα−Ｆｅ２Ｏ３は、初期脱リチウム化容量の９８％を維持し、一方ＰＶＤＦを用いたα−Ｆｅ２Ｏ３は、１０サイクル後にわずか６７％を維持した。
【００８４】
［実施例８］
この実施例では、バインダとして接着剤（バインダＣ）を使用した。次いでバインダＣを、７０℃の温度に加熱した水に０．５時間分散させた。固体バインダ（バインダＣ）及び水は、１：１０の質量比で混合した。
【００８５】
次いで、ＮａＴｉ２（ＰＯ４）３、導電性添加剤としてのスーパーＰカーボンブラック及びバインダＣを８０：１０：１０の質量比で混合することにより、試験電極を調製した。バインダＣ及び活物質を含有するスラリーを０．５時間撹拌して、均質ブレンドを得た。次に、スラリーを１３〜１５ｍｇ／ｃｍ２の投入量で銅箔上にコーティングした。
【００８６】
次いで、コーティングされた電極を真空チャンバ内で１２０℃の温度で１０時間乾燥させ、水分を排除した。次いで、必要な圧密を提供するために、ロールプレスを使用して、乾燥させた電極をプレスした。次いで、電極を円形ディスクに切断し、グローブボックス内に移動した。
【００８７】
ナトリウム貯蔵を評価するために、対極及び基準電極としてＮａ金属を使用し、一方電解質としてエチレンカーボネート及びプロピレンカーボネート中１ＭのＮａＣｌＯ４を使用した。
【００８８】
図１０は、ＮａＴｉ２（ＰＯ４）３対Ｎａ／Ｎａ＋の電圧プロファイルを示す。確認され得るように、第２サイクルで達成されたＮａＴｉ２（ＰＯ４）３の容量は１２６ｍＡｈ  ｇ−１であったが、これは理論限界１３３ｍＡｈ  ｇ−１に近い。この実施例は、ナトリウムイオンバッテリにおける使用のためのバインダの適合性を示す。
【００８９】
［実施例９］
実施例２に記載のように調製されたバインダＡＣ（１：１）を使用して製作された１８６５０試作品バッテリ（工業形式）の性能を試験した。ＬＴＯ又はＮＭＣ、導電性添加剤スーパーＰカーボンブラック及びバインダＡＣを混合することにより、試験電極を調製した。ＬＴＯの電極組成は８６：７：７であり、一方ＮＭＣの電極組成は９０：５：５であった。バインダＡＣ及び電極材料を混合することによりスラリーを調製し、混合物を５〜７時間撹拌して、均質ブレンドを得た。次に、スラリーの両方を２０〜３０ｍｇ／ｃｍ２の投入量でアルミニウム箔上にコーティングした。
【００９０】
次いで、コーティングされた電極を真空チャンバ内で１２０℃の温度で１０時間乾燥させ、水分を排除した。次いで、必要な圧密を提供するために、ロールプレスを使用して、乾燥させた電極をプレスした。電極をセパレータと巻き合わせて複数層のゼリーを得、次いでこれを１８６５０缶及びキャップ内に入れ、次にグローブボックス内に移動した。ＥＣ：ＤＥＣ：ＤＭＣ溶媒混合物（体積で１：１：１ｖ／ｖ／ｖ）中１．３ＭのＬｉＰＦ６を含む電解質を充填し、次いでバッテリを封止した。
【００９１】
図１１は、異なるＣ率での１．５〜３．０Ｖの電圧ウィンドウ内でサイクルされた１８６５０試作品ＮＭＣ／ＬＴＯバッテリの放電プロファイルを示す。確認され得るように、バインダＡＣを含む１８６５０試作品バッテリ（ＮＭＣ／ＬＴＯ）は、低いＣ率で約１．０１Ａｈの高い容量を示した。最も顕著には、このバッテリは、ＰＶＤＦバインダを含むバッテリよりも４Ｃまで高い容量を示す（図には示さず）。バインダＡＣを含む１８６５０試作品バッテリ（ＮＭＣ／ＬＴＯ）の容量保持（Ｃ／５〜４Ｃ）は、７３％と高い。この実施例は、本発明のバッテリ電極バインダの工業用途への利用可能性を更に示している。
【００９２】
所見
実施例から、本発明によるバインダは、既存のバインダに勝る利点を提供することが確認され得る。低コストであること、及び環境に優しいことに加えて、バッテリに使用されるバインダはまた、長いサイクル寿命及び性能を付与しなければならない。例えば、バインダＡＣは、挿入ホストに対して高い速度性能及びサイクル寿命をもたらし、一方バインダＣは、著しい体積変化を生じる変換ホストの優れた貯蔵性能を付与する。
【００９３】
更に、本発明によるバインダは、ナトリウムイオンバッテリにおけるＰＶＤＦバインダの代替品とみなすことができる。ナトリウムベースの原材料は安価で豊富に入手可能であるため、ナトリウムイオンバッテリは、スマートグリッド等の大規模エネルギー貯蔵システムを支えるための最善の候補であると期待されている。しかしながら、この技術はまだ初期段階にある。ナトリウムイオンバッテリアノードに本発明によるバインダ、例えばバインダＣを配備することによって、バッテリは、優れた容量保持を伴って、６分／サイクルの急速放電時間で２０００サイクルまでサイクルされ得る。これは、容量のわずか４％を保持するＰＶＤＦバインダとは著しく対照的である。したがって、本発明のバインダはまた、ナトリウムイオンバッテリ技術にも有益である。
【００９４】
上記説明は例示的実施形態について説明してきたが、当業者には、本発明から逸脱せずに多くの変形例が考案され得ることが理解される。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
2019530192.tif 000015
【図１０】
2019530192.tif 000016
【図１１】
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【国際調査報告】
2019530192.tif 000018
2019530192.tif 000019
2019530192.tif 000020