(57)【要約】【課題】従来の分散剤と比較して、良好な分散性で電子抵抗を低減するだけでなく、イオン抵抗や反応抵抗を低減し、さらに優れた特性の電池を提供すること。【解決手段】前記課題は一般式（１）で表されるトリアジン誘導体と、アミンまたは無機塩基とを含む分散剤、また、前記分散剤と、炭素材料と、溶剤とを含んでなる分散組成物、さらに、バインダーを含んでなる前記分散組成物、また、前記分散組成物に、さらに、活物質を含んでなる電池用分散組成物によって解決される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（１）で表されるトリアジン誘導体と、アミンまたは無機塩基とを含む分散剤。
【化１】
2019087304.tif 000057
［一般式（１）中、Ｒ１は、少なくとも−NHC（＝O）−を含む置換基を有するフェニル基、ベンゾイミダゾール基、置換基を有してもよいインドール基または置換基を有してもよいピラゾール基を表す。］
【請求項２】
トリアジン誘導体に対するアミンの含有量が０．１〜５モル当量である請求項１記載の分散剤。
【請求項３】
トリアジン誘導体に対するアミンの含有量が０．３〜２モル当量である請求項１記載の分散剤。
【請求項４】
トリアジン誘導体に対する無機塩基の含有量が０．１〜１モル当量である請求項１記載の分散剤。
【請求項５】
請求項１〜４いずれか記載の分散剤と、炭素材料と、溶剤とを含んでなる分散組成物。
【請求項６】
さらに、ポリマー分散剤を含んでなる請求項５記載の分散組成物。
【請求項７】
ポリマー分散剤が水酸基を有する請求項６の分散組成物。
【請求項８】
ポリマー分散剤がポリビニルアルコール系樹脂および／またはセルロース系樹脂である請求項６または７記載の分散組成物。
【請求項９】
さらに、バインダーを含んでなる請求項５〜８いずれか記載の分散組成物。
【請求項１０】
請求項５〜９いずれか記載の分散組成物に、さらに、活物質を含んでなる電池用分散組成物。
【請求項１１】
分散剤の添加量が、活物質表面積１ｍ２に対して０．１〜２００ｍｇである請求項１０記載の電池用分散組成物。
【請求項１２】
集電体上に請求項１０または請求項１１記載の電池用分散組成物より形成されてなる合剤層を有する電極。
【請求項１３】
請求項１２記載の電極と、非水電解液を具備してなる電池。
【請求項１４】
非水電解液１ｍｌに対する分散剤量が１０μｇ〜６０ｍｇである請求項１３に記載の電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分散剤、分散組成物、電池用分散組成物、電極、電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
電池分野において炭素材料は導電助剤として広く用いられており、電池の抵抗を下げて高いパフォーマンスを得るためには、炭素材料分布の高精度なコントロールによって、電極中で効率よく導電パスを形成する必要がある。
【０００３】
そのためには、炭素材料を溶液中に均一かつ高濃度で分散する必要があるが、表面積が大きいナノ粒子である炭素材料は、炭素材料同士の凝集力が強く、初期はもちろん、経時後でも安定な分散液を製造するのは難しい。
【０００４】
こうした問題を解決するために、各種分散剤が盛んに研究されている。例えば、特許文献１や特許文献２には、ポリビニルピロリドンやポリビニルブチラール等のポリマー分散剤を用いて炭素材料分散液を作製し電池用組成物として用いている。
【０００５】
しかしながら、こうしたポリマー分散剤はそれ自体が粘性を有するため、特に高導電性で知られるカーボンナノチューブなどの高比表面積な炭素材料に用いた場合、必要な分散剤量が多くなって分散液の粘度が高くなり、塗工性が低下して良好な電極が得られなくなることがあった。
【０００６】
また、電池中で電解液を吸収して膨潤し、炭素材料同士や炭素材料と活物質または集電体との接触状態が壊れ、適切に形成されていた導電パスが切れてしまい、電池の抵抗を悪化させたり、サイクル寿命を低下させるという問題もあった。
【０００７】
さらには、電解液中に溶け出した分散剤が電解液の粘度を増加させ、電解質イオンの拡散性を低下させることで電池の抵抗が悪化してしまう問題もある。電解液は低温で特に粘度上昇の影響を受けるため、低温のイオン抵抗悪化が顕著となってしまう。
【０００８】
一方、特許文献３には、トリアジンの酸性誘導体にアミンを添加した分散剤を用いた電池用分散組成物が開示されている。これらは高分子のような粘性はなく、非プロトン性極性溶媒であるＮ−メチル−２−ピロリドンなどの溶剤中で適切に電荷反発を起こして良好な分散液の製造を可能としている。
【０００９】
しかし、これらの分散剤もそれ自体は絶縁性成分であるため、効率的な導電パス形成による電池特性向上には役立っているものの、炭素材料固有の導電性を最大限に引き出すのが限界であり、さらなる低抵抗化の要求には応えられない。また、電子抵抗以外のイオン抵抗や反応抵抗といった抵抗成分の低減は実現できない。
【００１０】
特許文献４には、芳香族系の水酸基または芳香族系のチオール基を有するトリアジン誘導体にアミンを添加した電池用組成物が開示されている。これらは炭素材料の分散安定性に優れるとともに、電解液の濡れ性を改善できるとされているが、やはり、同様に電子抵抗以外のイオン抵抗や反応抵抗といった抵抗成分の低減は実現できない。
【００１１】
また、分散剤をあらかじめ処理した炭素材料を得る方法として、アミンや無機塩基等を添加した塩基性水溶液に完全ないしは一部溶解させ、その溶液中に炭素材料を添加して混合・分散することで、これら分散剤を炭素材料に作用（例えば吸着）させる方法が記載されている。
【００１２】
しかしながら、特許文献３や特許文献４の分散剤は、分散液に対する溶解性が高いだけでなく、電解液にも溶出しやすいため、溶出した分散剤が電池内で拡散して対極やセパレーター、外装材等の周辺部材に悪影響を及ぼす懸念もあった。
【００１３】
特許文献５では、分散剤としてトリアジン誘導体とポリビニルアルコールを併用して炭素材料分散液を製造し、電極や二次電池を製造している。これにより高濃度で貯蔵安定性に優れ、かつ塗工した電極（塗膜）の密着性（剥離強度）が良好な分散液を提供できるとしているが、トリアジン誘導体とポリビニルアルコールのそれぞれの長所を単純に足し合わせたに過ぎないため、それぞれの性能を超えた効果までは期待できなかった。
【００１４】
また、特許文献５に記載のトリアジン誘導体は、特許文献３や特許文献４に記載のトリアジン誘導体と同様に電解液への溶解性の課題も有していた。
【００１５】
ところで、電池に求められる性能は近年益々高まっている。例えばモバイル用途では、スマートフォンはより複雑なアプリケーションに大画面で対応することが求められ、消費電力が高くなっているにも関わらず、さらなる高速充電や長時間稼働、薄型化、小型化、軽量化も同時に求められる。また、時計などのウェアラブル端末の普及により、さらに小さく高エネルギー密度な電池が必要となってきた。車載用途としては、高出力が求められる反面、低容量が許容されてきたハイブリッド自動車向けから、プラグインハイブリッド自動車や電気自動車向けにバランス良く全ての特性に優れた電池が求められるようになってきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００３−１５７８４６号公報
【特許文献２】特開２０１１−１８４６６４号公報
【特許文献３】国際公開第２００８／１０８３６０号
【特許文献４】特開２０１０−６１９３２号公報
【特許文献５】特開２０１５−１０１６１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
以上の背景に鑑み、本発明では、従来の分散剤と比較して、良好な分散性で電子抵抗を低減するだけでなく、常温及び低温のイオン抵抗や反応抵抗を低減し、さらに優れた特性の電池を提供することが課題である。また、分散剤が電解液へ溶出することによって生じる周辺部材への不具合の懸念をなくすこと、電極密着性（剥離強度）の良化も課題とした。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討を行った結果、下記一般式（１）で表されるトリアジン誘導体と、アミンまたは無機塩基とを含む分散剤を使用した分散組成物が、良好な導電パス形成によって電子抵抗を低減させるだけでなく、イオン抵抗および反応抵抗をも低減できることを見出し、本発明をなすに至ったものである。
【００１９】
さらに、一般式（１）で表されるトリアジン誘導体と、アミンまたは無機塩基とを含む分散剤は、溶解性が低いため電解液への溶出による不具合の懸念はない。この理由は、ひとつのトリアジン環に対して−NH−Ｒ１と水酸基が２つ直結した水素結合性が高い構造によって、結晶性が高くなり溶解性が抑えられたことによると考えられる。また、水素結合などの強い相互作用を起こしやすいことから、炭素材料に対しても作用しやすく、分散液に対する溶解性が低くても十分な分散性を発揮できるものと考えられる。
【００２０】
また、一般式（１）で表されるトリアジン誘導体とポリマー分散剤とを併用すると、炭素材料同士、炭素材料と活物質や集電体との密着性（剥離強度）が特異的に向上する相乗効果が得られることを見出した。この効果は、特に、ポリマー分散剤が水酸基を有する場合に顕著であった。この原理は定かではないが、ポリマー分散剤との間に水素結合などの強い分子間力が作用したことによると考えられた。
【００２１】
すなわち本発明は、下記一般式（１）で表される酸性官能基を有するトリアジン誘導体と、アミンまたは無機塩基とを含む分散剤に関する。
【００２２】
【化１】
2019087304.tif 000002
［一般式（１）中、Ｒ１は、少なくとも−NHC（＝O）−を含む置換基を有するフェニル基、ベンゾイミダゾール基、置換基を有してもよいインドール基または置換基を有してもよいピラゾール基を表す。］
【００２３】
また、本発明は、トリアジン誘導体に対するアミンの含有量が０．１〜５モル当量である分散剤に関する。
【００２４】
また、本発明は、トリアジン誘導体に対するアミンの含有量が０．３〜２モル当量である分散剤に関する。
【００２５】
また、本発明は、トリアジン誘導体に対する無機塩基の含有量が０．１〜１モル当量である分散剤に関する。
【００２６】
また、本発明は、前記分散剤と、炭素材料と、溶剤とを含んでなる分散組成物に関する。
【００２７】
また、本発明は、さらに、ポリマー分散剤を含んでなる分散組成物に関する。
【００２８】
また、本発明は、ポリマー分散剤が水酸基を有する分散組成物に関する。
【００２９】
また、本発明は、ポリマー分散剤がポリビニルアルコール系樹脂および／またはセルロース系樹脂である分散組成物に関する。
【００３０】
また、本発明は、さらに、バインダーを含んでなる分散組成物に関する。
【００３１】
また、本発明は、さらに、活物質を含んでなる電池用分散組成物に関する。
【００３２】
また、本発明は、分散剤の添加量が、活物質表面積１ｍ２に対して０．１〜２００ｍｇである前記電池用分散組成物に関する。
【００３３】
また、本発明は、集電体上に前記電池用分散組成物より形成されてなる合剤層を有する電極に関する。
【００３４】
また、本発明は、前記電極と、非水電解液を具備してなる電池に関する。
【００３５】
また、本発明は、非水電解液１ｍｌに対する前記分散剤量が１０μｇ〜６０ｍｇである電池に関する。
【発明の効果】
【００３６】
本発明により、従来公知の分散組成物を用いた場合よりも、イオン抵抗と反応抵抗が低く、レート特性や低温特性に優れた電池を提供することが可能となる。また、ポリマー分散剤と併用することで、特異的に密着性（剥離強度）が向上する相乗効果が得られる。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００３８】
＜分散剤＞
本発明の一態様は、一般式（１）で表わされるトリアジン誘導体、およびアミンまたは無機塩基を含む分散剤と、炭素材料と、溶剤とを含んでなる分散組成物である。
【００３９】
一般式（１）中、Ｒ１は、少なくとも−NHC（＝O）−を含む置換基を有するフェニル基、ベンゾイミダゾール基、置換基を有してもよいインドール基または置換基を有してもよいピラゾール基を表す。
【００４０】
R１の−NHC（＝O）−を含む置換基としては、以下の構造が挙げられる。ただし、＊印はベンゼン環との結合部分を表す。
【００４１】
【化２】
2019087304.tif 000003
【００４２】
また、少なくとも−NHC（＝O）−を含む置換基を有するフェニル基は、その他の置換基として、メチル基、トリフルオロメチル基、メトキシ基、エトキシ基、フッ素、塩素などのハロゲン基等を有していてもよい。また、これらの置換基は、複数あってもよい。
【００４３】
R１の置換基を有してもよいインドール基または置換基を有してもよいピラゾール基の置換基としては、メチル基が挙げられる。
【００４４】
さらに、トリアジン誘導体とともに添加するアミンとしては、炭素数１〜４０の１級、２級、３級アルキルアミンが挙げられる。
【００４５】
炭素数１〜４０の１級アルキルアミンとしては、プロピルアミン、ブチルアミン、イソブチルアミン、オクチルアミン、２ーエチルヘキシルアミン、ラウリルアミン、ステアリルアミン、オレイルアミン、２−アミノエタノール、３−アミノプロパノール、３−エトキシプロピルアミン、３−ラウリルオキシプロピルアミン等が挙げられる。
【００４６】
炭素数１〜４０の２級アルキルアミンとしては、ジブチルアミン、ジイソブチルアミン、Ｎ−メチルヘキシルアミン、ジオクチルアミン、ジステアリルアミン、２−メチルアミノエタノール等が挙げられる。
【００４７】
炭素数１〜４０の３級アルキルアミンとしては、トリエチルアミン、トリブチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルブチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルエチルアミン、ジメチルオクチルアミン、トリオクチルアミン、ジメチルデシルアミン、ジメチルラウリルアミン、ジメチルミリスチルアミン、ジメチルパルミチルアミン、ジメチルステアリルアミン、ジラウリルモノメチルアミン、トリエタノールアミン、２−（ジメチルアミノ）エタノール等が挙げられる。
【００４８】
この内、炭素数１〜３０の１級、２級または３級アルキルアミンが好ましく、炭素数１〜２０の１級、２級または３級アルキルアミンがさらに好ましい。
【００４９】
本発明で使用されるアミンの添加量は、特に限定されるものではないが、一般式（１）で表わされるトリアジン誘導体に対して、０．１モル当量以上、５モル当量以下が好ましく、０．３モル当量以上、２モル当量以下がより好ましい。
【００５０】
アミンは、分散剤製造時および／または分散組成物製造時に添加することができる。
【００５１】
トリアジン誘導体とともに添加する無機塩基としては、アルカリ金属の水酸化物、アルカリ土類金属の水酸化物、アルカリ金属の炭酸塩、アルカリ土類金属の炭酸塩、アルカリ金属のリン酸塩、アルカリ土類金属のリン酸塩等が挙げられる。
【００５２】
アルカリ金属の水酸化物としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられる。
【００５３】
アルカリ土類金属の水酸化物としては、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化バリウム等が挙げられる。
【００５４】
アルカリ金属の炭酸塩としては、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム等が挙げられる。
【００５５】
アルカリ土類金属の炭酸塩としては、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウム、炭酸バリウム等が挙げられる。
【００５６】
アルカリ金属のリン酸塩としては、リン酸リチウム、リン酸三ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸三カリウム、リン酸水素二カリウム等が挙げられる。
【００５７】
アルカリ土類金属のリン酸塩としては、リン酸マグネシウム、リン酸カルシウム、リン酸ストロンチウム、リン酸バリウム等が挙げられる。
【００５８】
本発明で使用される無機塩基の添加量は、特に限定されるものではないが、一般式（１）で表わされるトリアジン誘導体１モルに対して、０．１モル以上、１．０モル以下が好ましく、０．３モル以上、０．７モル以下がより好ましい。
【００５９】
無機塩基は、分散剤製造時および／または分散組成物製造時に添加することができる。
【００６０】
以上に記載の一般式（１）で表されるトリアジン誘導体と、アミンまたは無機塩基とを含む分散剤を使用することで、本発明の効果が現れる。
【００６１】
分散剤の添加量としては、活物質表面積１ｍ２に対して０．１〜２００ｍｇが好ましく、０．２〜１００ｍｇがより好ましく、０．５〜５０ｍｇがさらに好ましい。
【００６２】
また、非水電解液１ｍｌに対しては、分散剤量は１０μｇ〜６０ｍｇが好ましく、５０μｇ〜２０ｍｇがより好ましく、７０μｇ〜１５ｍｇがさらに好ましい。
【００６３】
本発明の分散剤は、特に電池やコンデンサー、キャパシター用途で使用されるカーボンブラック等の炭素材料の分散剤として好適に使用することができるが、各種インキ、塗料、カラーフィルターレジスト等の着色組成物に使用される顔料の分散剤としても使用可能である。
【００６４】
＜ポリマー分散剤＞
本発明における分散剤は、成膜性や膜強度の調整、またはレオロジーコントロールを目的に、一般的に用いられるポリマー分散剤を一種類併用してもよいし、二種類以上併せて用いてもよい。
【００６５】
本発明で用いるポリマー分散剤は、ポリビニルアルコール、水酸基以外の官能基、例えば、アセチル基、スルホ基、カルボキシル基、カルボニル基、アミノ基を有する変性ポリビニルアルコール、各種塩によって変性されたもの、その他アニオンまたはカチオン変性されたもの、アルデヒド類によってアセタール変性（アセトアセタール変性またはブチラール変性等）されたポリビニルアルコール系樹脂や、各種（メタ）アクリル系ポリマー、エチレン性不飽和炭化水素由来のポリマー、各種セルロース系ポリマー等や、これらのコポリマーが使用できるが、これらに限定されるものではない。
【００６６】
ポリマー分散剤の平均重合度は、低すぎると分散質への吸着力が弱く、高すぎると粘性が悪くなるだけでなく分散液中でうまく広がらず分散安定化効果が薄くなるため、５０〜３０００のものが好ましく、１００〜２０００のものが特に好ましく、２００〜１０００のものがさらに好ましい。
【００６７】
ポリビニルアルコール系樹脂としては、分散質や分散溶剤、電解液と適度な親和性を持たせるために、水酸基が６０ｍｏｌ％以上のものが好ましく、７５ｍｏｌ％以上のものがより好ましく、８０ｍｏｌ％以上のものがさらに好ましい。
【００６８】
上記水酸基量の範囲に含まれる市販のポリビニルアルコール系樹脂としては、例えば、クラレポバール（クラレ社製ポリビニルアルコール樹脂）やゴーセノール、ゴーセネックス（日本合成化学工業社製ポリビニルアルコール樹脂）、デンカポバール（デンカ社製ポリビニルアルコール樹脂）、Ｊ−ポバール（日本酢ビ・ポバール社製ポリビニルアルコール樹脂）などの商品名で、種々のグレードを入手することが出来る。また、各種官能基を有する変性ポリビニルアルコールも同様に入手できる。
【００６９】
市販品を使用せず合成して用いる場合には、一般に、メタノール溶液中等で酢酸ビニルを所定の重合度まで重合し、得られたポリ酢酸ビニルに水酸化ナトリウム等のアルカリ触媒を加えてけん化反応させることで、水酸基量をコントロールしたポリビニルアルコールが得られることが知られている。
【００７０】
変性ポリビニルアルコールを合成して用いる場合には、一般に、メタノール溶液中等で酢酸ビニルとともに（メタ）アクリル酸等の（メタ）アクリル系モノマーや、ビニルエステル系モノマー、α‐β不飽和結合と官能基を有するモノマーなどを共重合させてから、けん化反応させることで、変性率をコントロールした変性ポリビニルアルコールが得られることが知られている。また、ポリビニルアルコール系樹脂に対して酸無水物を付加反応させたり、エステル化反応させる等して変性ポリビニルアルコール系樹脂を得ることもできる。
【００７１】
市販のポリビニルアセタール樹脂としては、例えば、モビタール（クラレ社製ポリビニルブチラール樹脂）、エスレック（積水化学工業社製ポリビニルアセタール、またはポリビニルブチラール）などの商品名で、種々のグレードを入手することができるが、上記の好ましい水酸基量を得るために合成して用いてもよい。一般的な合成方法としては、ポリビニルアルコールにアルデヒドを反応させることで、所定のアセタール化度にコントロールしたポリビニルアセタール樹脂を得ることができる。また、アルデヒドの炭素数を変更すればアセタール基の炭素数を任意に選択することができる。
【００７２】
セルロース系樹脂としては、セルロースまたは、セルロースの水酸基の一部がアルキル基やヒドロキシアルキル基、カルボキシアルキル基に変性されたものやその塩を用いることができ、例えば、メトローズ（信越化学工業社製メチルセルロース、またはヒドロキシプロピルメチルセルロース）、メセロース（巴工業社製水溶性セルロースエーテル、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、メチルセルロース）、サンローズ（日本製紙社製カルボシメチルセルロースナトリウム）、エトセル（ダウケミカル社製エチルセルロース）、ダイセルＣＭＣ（ダイセルファインケム社製カルボシメチルセルロースナトリウム）などの商品名で、種々のグレードを入手することができる。特に、電解液への溶解性や膨潤性の観点から、メチルセルロースやエチルセルロースが好ましい。
【００７３】
＜炭素材料＞
本発明で使用される炭素材料は、特に限定されるものではないが、電池用の炭素材料として使用する場合、グラファイト、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンファイバー、グラフェン、フラーレン等を単独で、もしくは２種類以上併せて使用することが好ましい。炭素材料として用いる場合、導電性、入手の容易さ、およびコスト面から、カーボンブラックの使用が好ましい。
【００７４】
本発明に用いられるカーボンブラックとしては、市販のファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラックなど各種のものを単独で、もしくは２種類以上併せて使用することができる。また、通常行われている酸化処理されたカーボンブラックや、中空カーボン等も使用できる。また、カーボンブラクの粒径は、０．０１〜１μｍが好ましく、０．０１〜０．２μｍがより好ましい。ここでいう粒径とは、電子顕微鏡で測定された平均一次粒子径を示し、この物性値は一般にカーボンブラックの物理的特性を表すのに用いられている。
【００７５】
本発明に用いられるカーボンナノチューブは、グラフェンを筒状に巻いた形状を有する炭素材料であり、電子顕微鏡で観察して求めた直径は数ｎｍから１００ｎｍ程度で、長さは数ｎｍから１ｍｍ程度である。半導体特性、塗膜の透明性等を発揮するには、直径５０ｎｍ以下、特に２０ｎｍ以下が好ましい。長さは１００ｎｍから１ｍｍが好ましく、特に５００ｎｍから１ｍｍが好ましい。カーボンナノチューブには単層のものや多層構造になったものがあるが、いずれの構造であってもよい。また、カーボンナノファイバーとして分類される、電子顕微鏡で観察して求めた繊維径が１００ｎｍから１μｍ程度のものについても使用可能である。
【００７６】
本発明に用いられるグラフェンは、グラファイトを構成する単原子薄膜で、炭素原子が平面上で蜂の巣格子（六角形）状に並んだ炭素材料であり、これが積層化した多層グラフェンを含む。多層グラフェンとしては、グラフェン層数２から５０層のものが使用可能である。
【００７７】
＜溶剤＞
本発明に使用する溶剤としては、非プロトン性の極性溶剤、水溶性の極性溶剤、水の内１種類を単独で用いても、２種類以上を混合して用いてもよい。非プロトン性の極性溶剤としては、アミド系溶剤が好ましく、特に、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ヘキサメチルリン酸トリアミド等のアミド系非プロトン性溶剤の使用が好ましい。水溶性の極性溶剤としては、アルコール系、エステル系、エーテル系、グリコール系、グリコールエステル系、グリコールエーテル系が好ましい。水は単独で用いてもよいし、炭素材料の濡れ性や塗工性向上のために、表面張力が低い水溶性の極性溶剤を少量併用してもよく、特に、プロピレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、Ｎ−メチル−２−ピロリドンとの併用が好ましい。
【００７８】
＜バインダー＞
使用するバインダーとしては特に限定されないが、エチレン、プロピレン、塩化ビニル、酢酸ビニル、ビニルアルコール、マレイン酸、アクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸、メタクリル酸エステル、アクリロニトリル、スチレン、ビニルブチラール、ビニルアセタール、ビニルピロリドン等を構成単位として含む重合体または共重合体、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、アルキッド樹脂、アクリル樹脂、ホルムアルデヒド樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂、カルボキシメチルセルロースのようなセルロース樹脂、スチレン−ブタジエンゴム、フッ素ゴムのようなゴム類、ポリアニリン、ポリアセチレンのような導電性樹脂等が挙げられる。また、これらの樹脂の変性体および共重合体でも良い。特に、電池用途で使用する場合には、耐性面から分子内にフッ素原子を含む高分子化合物、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、テトラフルオロエチレン等の使用が好ましい。これらバインダーは、１種または複数を組み合わせて使用することもできる。また、溶剤に水を用いる場合には、これらフッ素原子を含む高分子化合物やスチレン−ブタジエンゴムなどのエマルションと、増粘剤としても機能するカルボキシメチルセルロースとの併用が好ましい。
【００７９】
＜活物質＞
活物質は、電池内において、酸化還元反応を伴って蓄電または放電を行う物質である。正極に用いられる正極活物質と、負極に用いられる負極活物質が挙げられる。
【００８０】
＜正極活物質＞
使用する正極活物質は、電池用活物質として機能するものであれば、特に限定はされない。例えば、リチウムイオン二次電池に使用する場合には、リチウムイオンをドーピングまたはインターカレーション可能な金属酸化物、金属硫化物等の金属化合物、および導電性高分子等を使用することができる。
【００８１】
具体的には、リチウムマンガン複合酸化物（例えばＬｉｘＭｎ２Ｏ４またはＬｉｘＭｎＯ２）、リチウムニッケル複合酸化物（例えばＬｉｘＮｉＯ２）、リチウムコバルト複合酸化物（ＬｉｘＣｏO２）、リチウムニッケルコバルト複合酸化物（例えばＬｉｘＮｉ１−ｙＣｏｙＯ２）、リチウムマンガンコバルト複合酸化物（例えばＬｉｘＭｎｙＣｏ１−ｙＯ２）、リチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物（例えばＬｉｘＮｉｙＣｏｚＭｎ１−ｙ−ｚＯ２）、スピネル型リチウムマンガンニッケル複合酸化物（例えばＬｉｘＭｎ２−ｙＮｉｙＯ４）等のリチウムと遷移金属との複合酸化物粉末、オリビン構造を有するリチウムリン酸化物粉末（例えばＬｉｘＦｅＰＯ４、ＬｉｘＦｅ１−ｙＭｎｙＰＯ４、ＬｉｘＣｏＰＯ４など）、酸化マンガン、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケル、バナジウム酸化物（例えばＶ２Ｏ５、Ｖ６Ｏ１３）、酸化チタン等の遷移金属酸化物粉末、硫酸鉄（Ｆｅ２（ＳＯ４）３）、ＴｉＳ２、およびＦｅＳ等の遷移金属硫化物粉末等が挙げられる。ただし、ｘ、ｙ、ｚは数であり、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、０＜ｚ＜１、０＜ｙ＋ｚ＜１である。また、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリチオフェン等の導電性ポリマーを使用することもできる。これら正極活物質は、１種または複数を組み合わせて使用することもできる。
【００８２】
＜負極活物質＞
使用する負極活物質としては特に限定はされないが、リチウムイオンをドーピングまたはインターカレーション可能な金属Ｌｉ、またはその合金、スズ合金、シリコン合金負極、ＬｉＸＴｉＯ２、ＬｉＸＦｅ２Ｏ３、ＬｉＸＦｅ３Ｏ４、ＬｉＸＷＯ２等の金属酸化物系、ポリアセチレン、ポリ−ｐ−フェニレン等の導電性高分子、ソフトカーボンやハードカーボンといったアモルファス系炭素質材料や、高黒鉛化炭素材料等の人造黒鉛、あるいは天然黒鉛等の炭素質粉末、カーボンブラック、メソフェーズカーボンブラック、樹脂焼成炭素材料、気層成長炭素繊維、炭素繊維などの炭素系材料が用いられる。ただし、ｘは数であり、０＜ｘ＜１である。これら負極活物質は、１種または複数を組み合わせて使用することもできる。
【００８３】
＜分散組成物＞
以上述べた通り、本発明の分散組成物は、上記分散剤、炭素材料、溶剤を含む炭素材料分散液、または、さらにバインダーを含む炭素材料分散ワニスであり、均質で良好な塗膜物性が求められる印刷インキ、塗料、プラスチック、トナー、カラーフィルタレジストインキ、電池等の分野に使用することができる。特に、均質で良好な塗膜物性と、表面抵抗の低い電極層に適した塗膜を提供することができるため、電池の電極を形成する用途で好適に使用することができる。集電体と合剤層との間に設ける下地層に用いても良い。
【００８４】
＜分散組成物の製造方法＞
本発明の分散組成物である炭素材料分散液は、上記分散剤と、炭素材料と、溶剤とを混合することにより製造することができる。また、炭素材料分散ワニスは、上記分散剤と、炭素材料と、溶剤と、バインダーとを混合することにより製造することができる。各成分の添加順序などについては限定されるものではなく、例えば、炭素材料分散液は、（１）全成分を一括に混合・分散する方法、（２）予め分散剤を分散・溶解した溶剤に炭素材料を分散させる方法等が挙げられる。また、炭素材料分散ワニスは、（１）全成分を一括に混合・分散・溶解する方法、（２）予め炭素材料分散液を作製した後に、バインダー粉を混合・溶解する方法、（３）予め炭素材料分散液を作製した後に、バインダー溶液を混合する方法等が挙げられる。また、必要に応じて上記に記載の溶剤を更に追加しても良い。
【００８５】
混合・分散・溶解装置としては、顔料分散等に通常用いられている分散機を使用することができる。例えば、ディスパー、ホモミキサー、プラネタリーミキサー等のミキサー類、ホモジナイザー（エム・テクニック社製「クレアミックス」、ＰＲＩＭＩＸ社「フィルミックス」等、シルバーソン社製「アブラミックス」等）類、ペイントコンディショナー（レッドデビル社製）、コロイドミル（ＰＵＣ社製「ＰＵＣコロイドミル」、ＩＫＡ社製「コロイドミルＭＫ」）類、コーンミル（ＩＫＡ社製「コーンミルＭＫＯ」等）、ボールミル、サンドミル（シンマルエンタープライゼス社製「ダイノミル」等）、アトライター、パールミル（アイリッヒ社製「ＤＣＰミル」等）、コボールミル等のメディア型分散機、湿式ジェットミル（ジーナス社製「ジーナスＰＹ」、スギノマシン社製「スターバースト」、ナノマイザー社製「ナノマイザー」等）、エム・テクニック社製「クレアＳＳ−５」、奈良機械社製「ＭＩＣＲＯＳ」等のメディアレス分散機、その他ロールミル等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００８６】
また、分散機としては、分散機からの金属混入防止処理を施したものを用いることが好ましい。金属混入防止処理としては、例えばメディア型分散機を使用する場合は、アジテーターおよびベッセルがセラミック製または樹脂製の分散機を使用する方法や、金属製アジテーターおよびベッセル表面をタングステンカーバイド溶射や樹脂コーティング等の処理をした分散機を用いることが好ましい。メディアとしては、ガラスビーズまたはジルコニアビーズもしくはアルミナビーズ等のセラミックビーズを用いることが好ましい。また、ロールミルを使用する場合についても、セラミック製ロールを用いることが好ましい。分散機は、１種のみを使用しても良いし、複数種の装置を組み合わせて使用しても良い。
【００８７】
＜電池用分散組成物＞
本発明の電池用分散組成物は、上記分散剤、炭素材料、溶剤、バインダーを含む分散組成物に、活物質を含有させた電池用分散組成物（以下、「合剤ペースト」と云う）として使用することが好ましい。
【００８８】
この合剤ペーストは、上記分散剤と、炭素材料と、溶剤と、バインダーと、活物質とを混合することにより製造することができる。各成分の添加順序などについては限定されるものではなく、例えば、全成分を一括に混合する方法、上述の方法で予め作製した炭素材料分散液に残りの成分を投入して混合する方法、上述の方法で予め作製した炭素材料分散ワニスに活物質を投入して混合する方法等が挙げられる。また、必要に応じて上記に記載の溶剤を更に追加しても良い。
【００８９】
合剤ペーストを製造するための装置としては、上述した本発明の分散組成物を作製する際に用いられるものと同様のものを使用することができる。
【００９０】
＜電池＞
次に、本発明の組成物を用いた電池について説明する。本発明の組成物は、特にリチウムイオン二次電池に好適に使用することができる。以下ではリチウムイオン二次電池について説明するが、本発明の組成物を用いた電池はリチウムイオン二次電池に限定されるものではない。
【００９１】
リチウムイオン二次電池は、集電体上に正極合剤層を有する正極電極と、集電体上に負極合剤層を有する負極電極と、リチウムを含む電解質からなる非水電解液を具備する。
【００９２】
電極について、使用する集電体の材質や形状は特に限定されず、材質としては、アルミニウム、銅、ニッケル、チタン、ステンレス等の金属や合金が用いられるが、特に正極材料としてはアルミニウムが、負極材料としては銅の使用が好ましい。また、形状としては、一般的には平板上の箔が用いられるが、表面を粗面化したものや、穴あき箔状のもの、およびメッシュ状のものも使用できる。また、集電体には、集電体と合剤層との接触抵抗や密着性（剥離強度）を向上させる目的で、導電性の下地層を設けても良い。
【００９３】
合剤層は、集電体上に上記の合剤ペーストを直接塗布し、乾燥することで形成できる。合剤層の厚みとしては、一般的には１μｍ以上、１ｍｍ以下であり、好ましくは１００μｍ以上、５００μｍ以下である。塗布方法については特に制限はなく、公知の方法を用いることができる。具体的には、ダイコーティング法、ディップコーティング法、ロールコーティング法、ドクターコーティング法、スプレーコティング法、グラビアコーティング法、スクリーン印刷法、静電塗装法等が挙げられる。また、塗布後に平版プレスやカレンダーロール等による圧延処理を行っても良い。
【００９４】
リチウムイオン二次電池を構成する電解液としては、リチウムを含んだ電解質を非水系の溶媒に溶解したものを用いる。電解質としては、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＳｂＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、Ｌｉ（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ、ＬｉＣ４Ｆ９ＳＯ３、Ｌｉ（ＣＦ３ＳＯ２）３Ｃ、ＬｉＩ、ＬｉＢｒ、ＬｉＣｌ、ＬｉＡｌＣｌ、ＬｉＨＦ２、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＢＰｈ４（ただし、Ｐｈはフェニル基である。）等が挙げられるがこれらに限定されない。
【００９５】
非水系の溶媒としては特に限定はされないが、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等のカーボネート類、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、γ−オクタノイックラクトン等のラクトン類、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、４−メチル−１，３−ジオキソラン、１，２−メトキシエタン、１，２−エトキシエタン、１，２−ジブトキシエタン等のグライム類、メチルフォルメート、メチルアセテート、メチルプロピオネート等のエステル類、ジメチルスルホキシド、スルホラン等のスルホキシド類、アセトニトリル等のニトリル類、N−メチル−２−ピロリドン等が挙げられる。またこれらの溶媒は、それぞれ単独で使用しても良いが、２種以上を混合して使用しても良い。特に、高誘電率で電解質の溶解力が高いエチレンカーボネートとその他溶媒との混合が好ましく、さらに、その他溶媒としてはプロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等の直線状のカーボネート系溶媒がより好ましい。
【００９６】
更に上記電解液を、ポリマーマトリクスに保持しゲル状とした高分子電解質とすることもできる。ポリマーマトリクスとしては、ポリアルキレンオキシドセグメントを有するアクリレート系樹脂、ポリアルキレンオキシドセグメントを有するポリホスファゼン系樹脂、ポリアルキレンオキシドセグメントを有するポリシロキサン等が挙げられるがこれらに限定されない。
【００９７】
本発明の組成物を用いた電池の構造については特に限定されないが、通常、正極および負極と、必要に応じて設けられるセパレーターとから構成され、ペーパー型、円筒型、角型、ボタン型、積層型、巻回型など、使用する目的に応じた種々の形状とすることができる。
【実施例】
【００９８】
以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。また、個々の組成物の違いを明確にするために、分散剤、炭素材料、溶剤からなる分散組成物を「炭素材料分散液」、分散剤、炭素材料、溶剤、バインダーからなる分散組成物を「炭素材料分散ワニス」、分散剤、炭素材料、溶剤、バインダー、活物質からなる電池用分散組成物を「合剤ペースト」と呼称することとする。また、特に断わりの無い限り、溶剤として使用したＮ−メチル−２−ピロリドンを「ＮＭＰ」、質量％を「％」と略記する。
【００９９】
＜分散剤＞
以下に本発明の一般式（１）で表わされるトリアジン誘導体Ａ〜Ｙの構造を示す。本発明に用いる一般式（１）で表わされるトリアジン誘導体Ａ〜Ｙの製造方法としては、特に限定されるものではなく、周知の方法を適用することができる。例えば、特開２００４−２１７８４２号公報等に記載されている方法を適用することができる。上記公報による開示を参照することにより、本明細書の一部に組み込むものとする。
【０１００】
【化３】
2019087304.tif 000004
【０１０１】
【化４】
2019087304.tif 000005
【０１０２】
＜トリアジン誘導体とアミンからなる分散剤の製造方法＞
以下の実施例に記載した方法で表１記載の分散剤ａ〜ａｏを製造した。
【０１０３】
【表１】
2019087304.tif 000006
【０１０４】
[実施例１−１]
（分散剤ａの製造）
水２００ｇにトリアジン誘導体Ａを０．０４０モル加えた。これにオクチルアミンを０．０４０モル加え、６０℃で２時間撹拌した。室温まで冷却後、ろ過精製を行った。得られた残渣を９０℃で４８時間乾燥することにより、分散剤ａを得た。
【０１０５】
[実施例１−２〜１−２５]
（分散剤ｂ〜ｙの製造）
分散剤ａの製造においてトリアジン誘導体Ａの代わりに表１の実施例１−２〜１−２５に記載のトリアジン誘導体Ｂ〜Yを添加した以外は、実施例１−１と同様な方法で製造し、分散剤ｂ〜ｙを得た。
【０１０６】
[実施例１−２６〜１−３６]
（分散剤ｚ〜ａｊの製造）
分散剤ｂの製造においてオクチルアミンの代わりに表１の実施例１−２６〜１−３６に記載のアミンを添加した以外は、実施例１−２と同様な方法で製造し、分散剤ｚ〜ａｊを得た。
【０１０７】
[実施例１−３７〜１−４１]
（分散剤ａｋ〜ａｏの製造）
分散剤ｂの製造においてオクチルアミンの添加量を表１の実施例１−３７〜１−４１に記載の添加量に変更した以外は実施例１−２と同様な方法で製造し、分散剤ａｋ〜ａｏを得た。
【０１０８】
以下に比較例で使用するトリアジン誘導体ＡＡ〜ＡＣの構造を示す。比較例に用いるトリアジン誘導体ＡＡ〜ＡＣの製造方法としては、特に限定されるものではなく、周知の方法を適用することができる。例えば、特開２００４−２１７８４２号公報等に記載されている方法を適用することができる。上記公報による開示を参照することにより、本明細書の一部に組み込むものとする。
【０１０９】
【化５】
2019087304.tif 000007
【０１１０】
以下の比較例に記載した方法で表２記載の分散剤ｂａ〜ｂｃを製造した。
【０１１１】
【表２】
2019087304.tif 000008
【０１１２】
[比較例１−１〜１−３]
（分散剤ｂａ〜ｂｃの製造）
分散剤ａの製造においてトリアジン誘導体Ａの代わりに表２の比較例１−１〜１−３に記載のトリアジン誘導体ＡＡ〜ＡＣを添加した以外は、実施例１−１と同様な方法で製造し、分散剤ｂａ〜ｂｃを得た。
【０１１３】
＜トリアジン誘導体と無機塩基からなる分散剤の製造方法＞
以下の実施例に記載した方法で表３記載の分散剤ｃａ〜ｄｉを製造した。
【０１１４】
【表３】
2019087304.tif 000009
【０１１５】
[実施例２−１]
（分散剤ｃａの製造）
水２００ｇにトリアジン誘導体Ａを０．０４０モル加えた。これに水酸化ナトリウムを０．０２０モル加え、６０℃で２時間撹拌した。室温まで冷却後、ろ過精製を行った。得られた残渣を９０℃で４８時間乾燥することにより、分散剤ｃａを得た。
【０１１６】
[実施例２−２〜２−２５]
（分散剤ｃｂ〜ｃｙの製造）
分散剤ｃａの製造においてトリアジン誘導体Ａの代わりに表３の実施例２−２〜２−２５に記載のトリアジン誘導体Ｂ〜Yを添加した以外は、実施例２−１と同様な方法で製造し、分散剤ｃｂ〜ｃｙを得た。
【０１１７】
[実施例２−２６〜２−３１]
（分散剤ｃｚ〜ｄｅの製造）
分散剤ｃｂの製造において水酸化ナトリウムの代わりに表３の実施例２−２６〜２−３１に記載の無機塩基を添加した以外は、実施例２−２と同様な方法で製造し、分散剤ｃｚ〜ｄｅを得た。
【０１１８】
[実施例２−３２〜２−３５]
（分散剤ｄｆ〜ｄｉの製造）
分散剤ｃｂの製造において水酸化ナトリウムの添加量を表３の実施例２−３２〜２−３５に記載の添加量に変更した以外は実施例２−２と同様な方法で製造し、分散剤ｄｆ〜ｄｉを得た。
【０１１９】
以下の比較例に記載した方法で表４記載の分散剤ｅａ〜ｅｃを製造した。
【０１２０】
【表４】
2019087304.tif 000010
【０１２１】
[比較例２−１〜２−３]
（分散剤ｅａ〜ｅｃの製造）
分散剤ｃａの製造においてトリアジン誘導体Ａの代わりに表４の比較例２−１〜２−３に記載のトリアジン誘導体ＡＡ〜ＡＣを添加した以外は、実施例２−１と同様な方法で製造し、分散剤ｅａ〜ｅｃを得た。
【０１２２】
実施例、比較例に示す炭素材料分散液、炭素材料分散ワニス、合剤ペーストは、以下に示す材料を用いて作製した。
【０１２３】
＜炭素材料＞
デンカブラックＨＳ１００（デンカ社製）：アセチレンブラック、電子顕微鏡で観察して求めた平均一次粒子径が４８ｎｍ、窒素吸着量からＳ−ＢＥＴ式で求めた比表面積が３９ｍ２／ｇ、以下「ＨＳ１００」と略記する。
ｓｕｐｅｒ−Ｐ（ＴＩＭＣＡＬ社製）：ファーネスブラック、電子顕微鏡で観察して求めた平均一次粒子径が４０ｎｍ、窒素吸着量からＳ−ＢＥＴ式で求めた比表面積が６２ｍ２／ｇ。
モナーク８００（キャボット社製）：ファーネスブラック、電子顕微鏡で観察して求めた平均一次粒子径が１７ｎｍ、窒素吸着量からＳ−ＢＥＴ式で求めた比表面積が２１０ｍ２／ｇ、以下「Ｍ８００」と略記する。
ＥＣ−３００Ｊ（ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ社製）：ケッチェンブラック、電子顕微鏡で観察して求めた平均一次粒子径が４０ｎｍ、窒素吸着量からＳ−ＢＥＴ式で求めた比表面積が８００ｍ２／ｇ。
カーボンナノチューブ：多層カーボンナノチューブ、電子顕微鏡で観察して求めた繊維径１０ｎｍ、繊維長２〜５μｍ、窒素吸着量からＳ−ＢＥＴ式で求めた比表面積が６００ｍ２／ｇ、以下ＣＮＴと略記する。
ＶＧＣＦ（昭和電工社製）：カーボンナノファイバー、電子顕微鏡で観察して求めた繊維径１５０ｎｍ、繊維長１０〜２０μｍ。
【０１２４】
＜バインダー＞
ＫＦポリマーＷ１１００（クレハ社製）：ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、以下ＰＶＤＦと略記する。
ポリテトラフッ化エチレンエマルション：（三井・デュポンフロロケミカル社製）、以下ＰＴＦＥと略記する。
カルボキシメチルセルロース（日本製紙社製）：以下ＣＭＣと略記する。
【０１２５】
＜正極活物質＞
ＬｉＮｉ１／３Ｍｎ１／３Ｃｏ１／３Ｏ２（戸田工業社製）：正極活物質、ニッケルマンガンコバルト酸リチウム、電子顕微鏡で観察して求めた平均一次粒子径が５．０μｍ、窒素吸着量からＳ−ＢＥＴ式で求めた比表面積が０．６２ｍ２／ｇ、以下、ＮＭＣと略記する。
ＨＬＣ−２２（本荘ケミカル社製）：正極活物質、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、電子顕微鏡で観察して求めた平均一次粒子径が６．６μｍ、窒素吸着量からＳ−ＢＥＴ式で求めた比表面積が０．６２ｍ２／ｇ、以下ＬＣＯと略記する。
ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．１５Ａｌ０．０５Ｏ２（住友金属社製）：正極活物質、ニッケルコバルトアルミ酸リチウム、電子顕微鏡で観察して求めた平均一次粒子径が５．８μｍ、窒素吸着量からＳ−ＢＥＴ式で求めた比表面積が０．３８ｍ２／ｇ、以下、ＮＣＡと略記する。
ＬｉＦｅＰＯ４（クラリアント社製）：正極活物質、リン酸鉄リチウム、電子顕微鏡で観察して求めた平均一次粒子径が０．４μｍ、窒素吸着量からＳ−ＢＥＴ式で求めた比表面積が１５．３ｍ２／ｇ、以下、ＬＦＰと略記する。
【０１２６】
＜負極活物質＞
球状黒鉛（日本黒鉛社製）：負極活物質、電子顕微鏡で観察して求めた一次粒子径が１５μｍ、窒素吸着量からＳ−ＢＥＴ式で求めた比表面積が１．０ｍ２／ｇ、以下球状黒鉛と略記する。
【０１２７】
＜ポリマー分散剤＞
ＰＶＡ−１０３（クラレ社製）：ポリビニルアルコール、けん化度９８．０〜９９．０ｍｏｌ％、平均重合度３００
ＰＶＡ−４０３（クラレ社製）：ポリビニルアルコール、けん化度７８．５〜８１．５ｍｏｌ％、平均重合度３００
ＫＬ−５０６（クラレ社製）：アニオン変性ポリビニルアルコール、けん化度７４．０〜８０．０ｍｏｌ％、重合度６００
ゴーセネックスＬ−３２６６（日本合成化学社製）：スルホン酸変性ポリビニルアルコール、けん化度８６．５〜８９．０ｍｏｌ％（以下、Ｌ−３２６６と略記する）
ゴーセネックスＫ−４３４（日本合成化学社製）：カチオン変性ポリビニルアルコール、けん化度８５．５〜８８．０ｍｏｌ％（以下、Ｋ−４３４と略記する）
ポリビニルブチラールＡ： ポリビニルブチラール、ブチラール化度１５ｍｏｌ％、水酸基量８４ｍｏｌ％、酢酸基１ｍｏｌ％、重合度３００（以下、ＰＶＢ−Ａと略記する）
メトローズＳＭ−１５（信越化学社製）：メチルセルロース、置換度１．８、２０℃における２％水溶液の粘度約１５ｍＰａ・ｓ、（以下、ＳＭ−１５と略記する）
エトセルー１０（ダウケミカル社製）：エチルセルロース、２５℃における５％トルエン／エタノール（８／２）溶液の粘度  ９．０〜１１．０ｍＰａ・ｓ
【０１２８】
ＰＶＢ−Ａの合成
（合成例）ＰＶＡ−１０３の１０％水溶液を調製し、水溶液１００質量部に対し、塩酸０．２質量部、ブチルアルデヒド２質量部を撹拌しながら滴下した。続いて８０℃に昇温して１時間保持した後放冷した。これを乾燥、粉砕してアセタール化度１５ｍｏｌ％のＰＶＢ−Ａを得た。
【０１２９】
［実施例３−１］
【０１３０】
＜炭素材料分散液の調製＞
表５に示す組成に従い、ガラス瓶にＮ−メチル−２−ピロリドンと分散剤ａを仕込み、混合した後、炭素材料を加え、ジルコニアビーズをメディアとして、ペイントコンディショナーで２時間分散し、分散剤ａを含む炭素材料分散液を得た。
【０１３１】
＜炭素材料分散ワニスの調製＞
表５に示す組成に従い、調製した分散剤ａを含む炭素材料分散液とバインダー、Ｎ−メチル−２−ピロリドンをディスパーにて混合し、炭素材料分散ワニスを得た。
【０１３２】
＜正極合剤ペーストの調製＞
表５に示す組成に従い、調製した分散剤ａを含む炭素材料分散ワニスと活物質、Ｎ−メチル−２−ピロリドンをディスパーにて混合し、正極合剤ペーストを得た。
【０１３３】
＜電極の作製＞
調製した分散剤ａを含む正極合剤ペーストを、厚さ２０μｍのアルミ箔上にドクターブレードを用いて塗工した後、減圧下１２０℃で３０分間乾燥し、ローラープレス機にて圧延処理し、塗布量１７ｍｇ／ｃｍ２、密度３．０ｇ／ｃｍ３の電極を作製した。厚みや密度が均一な電極が得られた。
【０１３４】
＜リチウムイオン二次電池正極評価用セルの組み立て＞
作製した分散剤ａを含む電極を直径１６ｍｍに打ち抜き正極とし、金属リチウム箔（厚さ０．１５ｍｍ）を負極として、正極および負極の間に多孔質ポリプロピレンフィルムからなるセパレーター（厚さ２０μｍ、空孔率５０％）を挿入積層し、電解液（エチレンカーボネートとジエチルカーボネートを体積比１:１に混合した混合溶媒にＬｉＰＦ６を１Ｍの濃度で溶解させた非水電解液）を０．１ｍｌ満たして二極密閉式金属セル（宝泉社製ＨＳフラットセル）を組み立てた。セルの組み立てはアルゴンガス置換したグローブボックス内で行った。
【表５】
2019087304.tif 000011
【０１３５】
［実施例３−２〜３−７６］分散剤種の比較−１
分散剤ａを用いた代わりに、表６に示した分散剤ｂ〜ａｏ、ｃａ〜ｄｉをそれぞれ用いた以外は実施例３−１と同様な組成および方法で分散し、正極評価用セルを組み立てた。
【０１３６】
【表６】
2019087304.tif 000012
【０１３７】
［比較例３−１〜３−７］分散剤種の比較−２
表７に示した分散剤ｂａ〜ｂｃ、eａ〜eｃを用いた以外は実施例３−１と同様な方法で分散し、正極評価用セルを組み立てた。ただし、比較例３−７には分散剤を用いず、その分の組成は溶剤に振り替えた。
【０１３８】
【表７】
2019087304.tif 000013
【０１３９】
＜イオン抵抗評価＞
実施例３−１〜３−７６、比較例３−１〜３−７で組み立てた正極評価用セルを−２０℃の恒温槽内で１２時間静置し、開回路電位にて周波数０．１Ｈｚ、振幅１０ｍＶで交流インピーダンス測定を行い、イオン抵抗｜Ｚ｜ｉｏｎを求めた。続いて正極評価用セルを室温（２５℃）に移して３時間静置し、同様にインピーダンス測定を行い、イオン抵抗｜Ｚ｜ｉｏｎを求めた。測定にはインピーダンスアナライザーを用いた。
【０１４０】
＜反応抵抗評価＞
イオン抵抗評価に続いて、充放電測定装置を用い、室温にて０．１Ｃの定電流定電圧充電（上限電圧４．２Ｖ）で満充電とし、０．１Ｃの定電流で放電下限電圧３．０Ｖまで放電を行う充放電を１サイクルとして合計５サイクル行った。５サイクル目の０．１Ｃ放電容量を記録しておいた。次に、３．０Ｖまで放電した状態の正極評価用セルをインピーダンスアナライザーに接続し、３．０Ｖ、振幅１０ｍＶ、周波数０．１Ｈｚから１ＭＨｚにおいて交流インピーダンス測定を行った。結果をコールコールプロット法にて複素平面上にプロットすると、半円状の曲線が得られる。この円弧の直径を活物質の反応抵抗｜Ｚ｜ｒｅとした。
【０１４１】
＜室温レート特性・低温放電特性評価＞
次に、室温にて０．１Ｃで同様に満充電にした後、０．５Ｃの定電流で放電下限電圧３．０Ｖまで放電し、再度０．１Ｃで満充電にしてから５Ｃの定電流で３．０Ｖまで放電した。反応抵抗評価の試験で記録しておいた５サイクル目の０．１Ｃ放電容量に対する５Ｃ放電容量の比率を、室温レート特性（％）とした。またここで、室温における０．５Ｃ放電容量を記録しておいた。続いて、室温、０．１Ｃで同様に満充電にしてから−２０℃の恒温槽内に移して１２時間静置した後に、０．５Ｃの定電流で同じく放電した。室温の０．５Ｃ放電容量に対する−２０℃の０．５Ｃ放電容量の比率を、低温放電特性（％）とした。室温レート特性、低温放電特性共に１００％に近いほど良好である。
【０１４２】
＜評価結果＞
実施例３−１〜３−７６、比較例３−１〜３−６に記載の炭素材料分散液、炭素材料分散ワニス、正極合剤ペーストは良好な分散状態であり、1か月経時後も沈降や増粘はなかった。分散剤を用いていない比較例３−７は初期からかなりの高粘度で流動性が悪かったが、そのまま比較用に用いた。また、１か月経時後はゲル状になっていた。
【０１４３】
実施例３−１〜３−７６、比較例３−１〜３−７の正極評価用セルのイオン抵抗、反応抵抗、室温レート特性、低温放電特性の評価結果を表８−１、８−２に示す。
【０１４４】
【表８−１】
2019087304.tif 000014
【０１４５】
【表８−２】
2019087304.tif 000015
【０１４６】
表８からわかる通り、分散剤ａ〜ａｏ、ｃａ〜ｄｉを用いた実施例３−１〜３−７６の正極は室温および−２０℃のイオン抵抗、反応抵抗、室温レート特性、低温放電特性の全てにおいて、分散剤を用いない比較例３−７や分散剤ｂａ〜ｂｃ、ｅａ〜ｅｃを用いた比較例３−１〜３−６の正極と比べて非常に優れていた。
【０１４７】
分散剤ａ〜ａo、ｃａ〜ｄｉは、極めて電子密度の高いＬｉ＋が近傍に存在することで、誘電分極を生じ、電池内では高い誘電率で存在していると考えられる。これによりイオン伝導度を向上させたり、活物質とＬｉが反応する際のＬｉ＋の脱溶媒和エネルギーや溶媒和エネルギーを低減させ、結果としてイオン抵抗および反応抵抗が小さくなって、電池全体としても特性が向上すると思われる。
【０１４８】
［実施例４−１〜４−５］［比較例４−１〜４−５］炭素材料種の比較
表９に示した炭素材料分散液、表１０に示した炭素材料分散ワニス、表１１に示した正極合剤ペーストの材料と組成に従い、実施例３−１と同様な方法で分散し、正極評価用セルを組み立てた。高比表面積の炭素材料に対しては分散剤が多く必要であるため、それぞれの炭素材料に合わせて適宜使用量を決定した。
【０１４９】
炭素材料分散液の組成
【表９】
2019087304.tif 000016
【０１５０】
炭素材料分散ワニスの組成
【表１０】
2019087304.tif 000017
【０１５１】
正極合剤ペーストの組成
【表１１】
2019087304.tif 000018
【０１５２】
＜評価結果＞
いずれの実施例、比較例に記載の炭素材料分散液、炭素材料分散ワニス、正極合剤ペーストも良好な分散状態であり、1か月経時後も沈降や増粘はなかった。
【０１５３】
実施例４−１〜４−５、比較例４−１〜４−５の正極評価用セルのイオン抵抗、反応抵抗、室温レート特性、低温放電特性の評価結果を表１２に示す。
【０１５４】
【表１２】
2019087304.tif 000019
【０１５５】
いずれの炭素材料であっても同様の効果が確認できた。実施例４−１〜４−５の差異は炭素材料の導電性による差異であると考えられる。また、比較例４−１〜４−５では、分散剤の添加量が多いものほど抵抗が高く特性が悪い傾向にあった。
【０１５６】
以上の検証から、先に述べた効果は炭素材料種によらないことが確認できた。
【０１５７】
［実施例５−１〜５−６］活物質表面積あたりの分散剤量の比較−１
実施例３−２の分散剤量の代わりに、表１３、表１４、表１５に示す分散剤量とした以外は同様にして正極評価用セルを組み立てた。電極中の活物質表面積１ｍ２に対する分散剤量（ｍｇ）を表１６に示した。
【０１５８】
炭素材料分散液の組成
【表１３】
2019087304.tif 000020
【０１５９】
炭素材料分散ワニスの組成
【表１４】
2019087304.tif 000021
【０１６０】
正極合剤ペーストの組成
【表１５】
2019087304.tif 000022
【０１６１】
活物質表面積あたりの分散剤量
【表１６】
2019087304.tif 000023
【０１６２】
＜評価結果＞
比較例３−７、実施例３−２、実施例５−１〜５−６の反応抵抗、室温レート特性、低温放電特性の評価結果を表１７に示す。
【０１６３】
【表１７】
2019087304.tif 000024
【０１６４】
実施例５−１から、活物質表面積に対する分散剤量が少なすぎると効果が小さくなることがわかった。実施例５−２の分散剤量以上で特に大きな効果が得られるようになり、分散剤量が増えるにつれて徐々に良化した。
【０１６５】
［実施例６−１〜６−９］活物質表面積あたりの分散剤量の比較−２
表１８、表１９、表２０に示す材料、組成にて実施例３−２と同様に分散し、正極評価用セルを作製した。電極中の活物質表面積１ｍ２に対する分散剤量（ｍｇ）を表２１に示した。
【０１６６】
炭素材料分散液の組成
【表１８】
2019087304.tif 000025
【０１６７】
炭素材料分散ワニスの組成
【表１９】
2019087304.tif 000026
【０１６８】
正極合剤ペーストの組成
【表２０】
2019087304.tif 000027
【０１６９】
活物質表面積あたりの分散剤量
【表２１】
2019087304.tif 000028
【０１７０】
＜評価結果＞
実施例６−１〜実施例６−９、の反応抵抗、室温レート特性、低温放電特性の評価結果を表２２に示す。
【０１７１】
【表２２】
2019087304.tif 000029
【０１７２】
表２２より、実施例６−６の分散剤量を超えると反応抵抗低減効果が小さくなることがわかった。分散剤量が過剰になると、脱溶媒和エネルギーの低減以上に抵抗成分としての悪影響が大きくなることによると考えられる。
【０１７３】
以上のことから、より大きな反応抵抗低減効果を得るためには、活物質表面積に対する分散剤添加量の最適な範囲が存在することがわかった。
【０１７４】
［実施例７−１〜７−６］電解液量に対する分散剤量の比較−１
実施例５−２で作製した正極を用いて、表２３に示す電解液の量に変更した以外は、実施例５−２と同様に正極評価用セルを組み立てた。
【０１７５】
【表２３】
2019087304.tif 000030
【０１７６】
［実施例８−１〜８−７］電解液量に対する分散剤量の比較−２
実施例６−３で作製した正極合剤ペーストを用いて、塗布量を２８ｍｇ／ｃｍ２に変更した以外は実施例６−３と同様な方法で正極を作製した。さらに、正極評価用セルに添加する電解液の量を表２４に示す量に変更し、それ以外は実施例６−３と同様に正極評価用セルを組み立てた。
【０１７７】
【表２４】
2019087304.tif 000031
【０１７８】
＜評価結果＞
実施例５−２、実施例７−１〜７−６、比較例３−７のイオン抵抗、反応抵抗、室温レート特性、低温放電特性の評価結果を表２５に示す。実施例８−１〜８−７のイオン抵抗、反応抵抗、室温レート特性、低温放電特性の評価結果を表２６に示す。
【０１７９】
実施例５−２、実施例７−１〜７−６の反応抵抗はいずれも同等であった。これは、活物質表面積に対する分散剤量が等しいことによると考えられる。
【０１８０】
また、実施例７−１〜７−４では室温および低温のイオン抵抗は比較例３−７に比べて大幅に低くなっており、実施例７−４を下限に実施例７−５、７−６では効果が小さくなった。大きな効果を得るには、電解液量に対する分散剤最適量の下限が存在することが示された。
【０１８１】
室温レート特性および低温放電特性はイオン抵抗と反応抵抗両方の影響を受けるため、電池として優れた特性を得るためには両方の効果が得られるよう設計するのが良い。
【０１８２】
一方、実施例８−１〜８−７の比較から、電解液量に対する分散剤量が多すぎてもイオン抵抗低減効果が小さくなることがわかった。これは、分散剤は絶縁性の化合物であるため、過剰にあると、それ自体が抵抗成分になってしまうことによると考えられる。
【０１８３】
以上のことから、電解液量に対する分散剤最適量には上限も存在することがわかった。
【０１８４】
【表２５】
2019087304.tif 000032
【０１８５】
【表２６】
2019087304.tif 000033
【０１８６】
［実施例９−１］電解液の影響調査
実施例３−２で用いた電解液（エチレンカーボネートとジエチルカーボネートを体積比１:１に混合した混合溶媒にＬｉＰＦ６を１Ｍの濃度で溶解させた非水電解液）の代わりに、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートを体積比１：２に混合した混合溶媒に、ＬｉＰＦ６を１Ｍの濃度で溶解させた非水電解液を用いた以外は、実施例３−２と同様に正極評価用セルを組み立てた。
【０１８７】
［実施例９−２］
実施例３−２で用いた電解液（エチレンカーボネートとジエチルカーボネートを体積比１:１に混合した混合溶媒にＬｉＰＦ６を１Ｍの濃度で溶解させた非水電解液）の代わりに、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネートを体積比１：１：１に混合した混合溶媒に、ＬｉＰＦ６を１Ｍの濃度で溶解させた非水電解液を用いた以外は、実施例３−２と同様に正極評価用セルを組み立てた。
［比較例９−１］
比較例３−７で用いた電解液（エチレンカーボネートとジエチルカーボネートを体積比１:１に混合した混合溶媒にＬｉＰＦ６を１Ｍの濃度で溶解させた非水電解液）の代わりに、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートを体積比１：２に混合した混合溶媒にＬｉＰＦ６を１Ｍの濃度で溶解させた非水電解液を用いた以外は、比較例３−７と同様に正極評価用セルを組み立てた。
【０１８８】
［比較例９−２］
比較例３−７で用いた電解液（エチレンカーボネートとジエチルカーボネートを体積比１:１に混合した混合溶媒にＬｉＰＦ６を１Ｍの濃度で溶解させた非水電解液）の代わりに、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネートを体積比１：１：１に混合した混合溶媒に、ＬｉＰＦ６を１Ｍの濃度で溶解させた非水電解液を用いた以外は、比較例３−７と同様に正極評価用セルを組み立てた。
【０１８９】
＜評価結果＞
実施例３−２、実施例９−１、実施例９−２、比較例３−７、比較例９−１、比較例９−２のイオン抵抗、反応抵抗、室温レート特性、低温放電特性の評価結果を表２７に示す。
【０１９０】
【表２７】
2019087304.tif 000034
【０１９１】
実施例９−１、実施例９−２より、電解液の種類によらず、すべての特性が比較例よりも良化することが確認できた。本実施例に示した電解液以外でも、一般的に用いられる非水電解液であれば、種類によらず同じ効果が得られると思われる。
【０１９２】
次に、活物質の種類を変更して同様に評価した。
【０１９３】
［実施例１０−１〜１０−３］活物質種の比較
実施例３−２で用いた炭素材料分散ワニスを用いて、表２８に示した活物質と組成に従って、実施例３−２と同様な方法で分散し、正極評価用セルを組み立てた。
【０１９４】
［比較例１０−１〜１０−３］
比較例３−１で用いた炭素材料分散ワニスを用いて、表２８に示した活物質と組成に従って、比較例３−１と同様な方法で分散し、正極評価用セルを組み立てた。
【０１９５】
【表２８】
2019087304.tif 000035
【０１９６】
＜評価結果＞
実施例１０−１〜１０−３、比較例１０−１〜１０−３のイオン抵抗、反応抵抗、室温レート特性、低温放電特性の評価結果を表２９に示す。
【０１９７】
【表２９】
2019087304.tif 000036
【０１９８】
活物質の性能によって電池の特性に差異はあるものの、同じ活物質で実施例と比較例を比較すると、実施例１０−１〜１０−３はいずれも特性が向上していることが確認できた。
【０１９９】
続いて、本発明の分散組成物を負極に用いた場合の評価を行った。
【０２００】
［実施例１１−１］
【０２０１】
＜炭素材料分散ワニスの調製＞
表３０に示す組成に従い、実施例３−１で作製した分散剤ａを含む炭素材料分散液とバインダー、Ｎ−メチル−２−ピロリドンをディスパーにて混合し、炭素材料分散ワニスを得た。
【０２０２】
＜負極合剤ペーストの調製＞
表３０に示す組成に従い、調製した分散剤ａを含む炭素材料分散ワニスと活物質、Ｎ−メチル−２−ピロリドンをディスパーにて混合し、負極合剤ペーストを得た。
【０２０３】
【表３０】
2019087304.tif 000037
【０２０４】
＜電極の作製＞
調製した分散剤ａを含む負極合剤ペーストを、厚さ２０μｍの銅箔上にドクターブレードを用いて塗工した後、減圧下１２０℃で３０分間乾燥し、ローラープレス機にて圧延処理し、塗布量１５ｍｇ／ｃｍ２、密度１．８ｇ／ｃｍ３の電極を作製した。厚みや密度が均一な電極が得られた。
【０２０５】
＜リチウムイオン二次電池負極評価用セルの組み立て＞
作製した分散剤ａを含む電極を直径１８ｍｍに打ち抜き負極とし、金属リチウム箔（厚さ０．１５ｍｍ）を正極として、負極および正極の間に多孔質ポリプロピレンフィルムからなるセパレーター（厚さ２０μｍ、空孔率５０％）を挿入積層し、電解液（エチレンカーボネートとジエチルカーボネートを体積比１:１に混合した混合溶媒にＬｉＰＦ６を１Ｍの濃度で溶解させた非水電解液）を０．１ｍｌ満たして二極密閉式金属セル（宝泉社製ＨＳフラットセル）を組み立てた。セルの組み立てはアルゴンガス置換したグローブボックス内で行った。
【０２０６】
［実施例１１−２〜１１−７６］
実施例３−２〜３−７６で作製した分散剤ｂ〜ａｏ、分散剤ｃａ〜ｄｉをそれぞれ含む炭素材料分散液を用いて、実施例１１−１と同じ組成、方法で分散し、炭素材料分散ワニス、負極合剤ペーストを作製して、負極評価用セルを組み立てた。用いた炭素材料分散液と分散剤の対応は表３１に示した。
【０２０７】
［比較例１１−１〜１１−７］
比較例３−１〜３−７で作製した分散剤ｂａ〜ｂｃ、分散剤ｅａ〜ｅｃをそれぞれ含む炭素材料分散液を用いて、実施例１１−１と同じ組成、方法で分散し、炭素材料分散ワニス、負極合剤ペーストを作製して、負極評価用セルを組み立てた。ただし、比較例１１−７には分散剤を用いず、その分の組成は溶剤に振り替えた。用いた炭素材料分散液と分散剤の対応は表３２に示した。
【０２０８】
【表３１】
2019087304.tif 000038
【０２０９】
【表３２】
2019087304.tif 000039
【０２１０】
＜イオン抵抗評価＞
実施例３−１と同じ条件でインピーダンス測定を行い、−２０℃および室温（２５℃）におけるイオン抵抗｜Ｚ｜ｉｏｎを求めた。
【０２１１】
＜反応抵抗評価＞
イオン抵抗評価に続いて、充放電測定装置を用い、室温にて０．１Ｃの定電流定電圧充電（下限電圧０．０Ｖ）で満充電とし、０．１Ｃの定電流で放電上限電圧２．０Ｖまで放電を行う充放電を１サイクルとして合計５サイクル行った。５サイクル目の０．１Ｃ放電容量を記録しておいた。次に、２．０Ｖまで放電した状態の負極評価用セルをインピーダンスアナライザーに接続し、２．０Ｖ、振幅１０ｍＶ、周波数０．１Ｈｚから１ＭＨｚにおいて交流インピーダンス測定を行った。結果をコールコールプロット法にて複素平面上にプロットすると、半円状の曲線が得られる。この円弧の直径を活物質の反応抵抗｜Ｚ｜ｒｅとした。
【０２１２】
＜室温レート特性・低温放電特性評価＞
次に、室温にて０．１Ｃで同様に満充電にした後、０．５Ｃの定電流で放電上限電圧２．０Ｖまで放電し、再度０．１Ｃで満充電にしてから５Ｃの定電流で２．０Ｖまで放電した。反応抵抗評価の試験で記録しておいた５サイクル目の０．１Ｃ放電容量に対する５Ｃの放電容量の比率を、室温レート特性（％）とした。またここで、室温における０．５Ｃ放電容量を記録しておいた。続いて、室温、０．１Ｃで同様に満充電にしてから−２０℃の恒温槽内に移して１２時間静置し、０．５Ｃの定電流で同じく放電した。室温の０．５Ｃ放電容量に対する−２０℃の０．５Ｃ放電容量の比率を、低温放電特性（％）とした。
【０２１３】
＜評価結果＞
実施例１１−１〜１１−７６、比較例１１−１〜１１−６に記載の炭素材料分散液、炭素材料分散ワニス、負極合剤ペーストは良好な分散状態であり、1か月経時後も沈降や増粘はなかった。分散剤を用いていない比較例１１−７は初期から高粘度で流動性が悪かったが、そのまま比較用に用いた。また、１か月経時後は活物質の沈降が確認された。
【０２１４】
実施例１１−１〜１１−７６、比較例１１−１〜１１−７の負極評価用セルのイオン抵抗、反応抵抗、室温レート特性、低温放電特性の評価結果を表３３−１、３３−２に示す。
【０２１５】
【表３３−１】
2019087304.tif 000040
【０２１６】
【表３３−２】
2019087304.tif 000041
【０２１７】
本発明の分散組成物を負極に用いた場合も、正極の場合と同じくイオン抵抗低減および反応抵抗低減効果が得られた。
【０２１８】
［実施例１２−１］
＜炭素材料分散液の調製＞
表３４に示す組成に従い、ガラス瓶に水と分散剤ｃａを仕込み、混合した後、炭素材料を加え、ジルコニアビーズをメディアとして、ペイントコンディショナーで２時間分散し、炭素材料分散液を得た。
【０２１９】
＜炭素材料分散ワニスの調製＞
表３４に示す組成に従い、調製した炭素材料分散液とバインダー、水をディスパーにて混合し、炭素材料分散ワニスを得た。
【０２２０】
＜合剤ペーストの調製＞
表３４に示す組成に従い、調製した炭素材料分散ワニスと活物質、水をディスパーにて混合し、正極合剤ペーストを得た。
【０２２１】
【表３４】
2019087304.tif 000042
【０２２２】
＜電極の作製＞
＜リチウムイオン二次電池正極評価用セルの組み立て＞
実施例３−１において、分散剤ａを含む正極合剤ペーストの代わりに、分散剤ｃａを含む正極合剤ペーストを用いた以外は、実施例３−１と同様にして電極を作製し、正極評価用セルを組み立てた。
【０２２３】
［実施例１２−２〜１２−３５］
分散剤ｃａを用いた代わりに、表３５に示した分散剤ｃｂ〜ｄｉをそれぞれ用いた以外は、実施例１２−１と同様な方法で分散し、正極評価用セルを組み立てた。
【０２２４】
【表３５】
2019087304.tif 000043
【０２２５】
［比較例１２−１〜１２−４］
表３６に示した分散剤を用いて、実施例１２−１と同様な方法で分散し、正極評価用セルを組み立てた。比較例１２−４には分散剤を使用せず、その分の組成を水に振り替えた。
【０２２６】
【表３６】
2019087304.tif 000044
【０２２７】
＜評価結果＞
実施例１２−１〜１２−３５、比較例１２−１〜１２−３で調製した炭素材料分散液、炭素材料分散ワニス、正極合剤ペーストはいずれも良好な分散状態であり、１か月経時後も沈降や増粘はなかった。分散剤を使用していない比較例１２−４は初期から高粘度で粗大粒子が多かったが、そのまま比較用に用いた。１か月経時後はゲル状になっていた。
【０２２８】
実施例１２−１〜１２−３５、比較例１２−１〜１２−４の正極評価用セルを用いて、実施例３−１と同様な方法でイオン抵抗、反応抵抗、室温レート特性、低温放電特性の評価を行った。結果を表３７に示す。
【０２２９】
【表３７】
2019087304.tif 000045
【０２３０】
実施例１２−１〜１２−３５は、いずれの特性も優れており、溶剤を水とした場合でも同じ効果が得られることが確認できた。
【０２３１】
［実施例１３−１〜１３−８］ポリマー分散剤との併用−１
実施例３−２で用いた分散剤ｂの半量を表３８に示したポリマー分散剤に置き換えた以外は、実施例３−２と同様にして炭素材料分散液、炭素材料分散ワニス、正極合剤ペースト、電極を作製し、正極評価用セルを組み立てた。
【０２３２】
［比較例１３−１〜１３−８］
比較例３−１で用いた分散剤ｂａの半量を表３８に示したポリマー分散剤に置き換えた以外は、比較例３−１と同様にして炭素材料分散液、炭素材料分散ワニス、正極合剤ペースト、電極を作製し、正極評価用セルを組み立てた。
【０２３３】
【表３８】
2019087304.tif 000046
【０２３４】
＜剥離強度試験＞
電極の剥離強度測定用の試験片は、塗工方向を長軸として９０ｍｍ×２０ｍｍの長方形に２本カットして用いた。剥離強度の測定には卓上型引張試験機（東洋精機製作所製、ストログラフＥ３）を用い、１８０度剥離試験法により評価した。具体的には、１００ｍｍ×３０ｍｍサイズの両面テープ（Ｎｏ．５０００ＮＳ、ニトムズ（株）製）をステンレス板上に貼り付け、作製した電池電極合剤層を両面テープのもう一方の面に密着させ、一定速度（５０ｍｍ／分）で下方から上方に引っ張りながら剥がし、このときの応力の平均値を剥離強度とした。剥離強度試験の結果は、◎：優れる、○：問題なし（良好）、△：〇よりは剥離強度が低いが問題なし（可）、×：強度が弱く、剥がれやすい（極めて不良）、とした。
【０２３５】
＜評価結果＞
実施例１３−１〜１３−８、比較例１３−１〜１３−８で調製した炭素材料分散液、炭素材料分散ワニス、正極合剤ペーストは、実施例３−２や比較例３−１と比較すると若干高粘度となったものの、いずれも良好な分散状態であり、１か月経時後も沈降や増粘はなかった。
【０２３６】
実施例３−２、実施例１３−１〜１３−８、比較例３−１、比較例１３−１〜１３−８で作製した電極の剥離強度試験結果を表３９に示す。分散剤ｂａのみを用いた比較例３−１と比較して、各種ポリマー分散剤を併用した比較例１３−１〜１３−８は剥離強度がいずれも向上した。これは、膜形成能がない低分子の分散剤ｂａの代わりに膜形成に関与できるポリマー成分が入ったことによって若干ではあるが向上したものによると考えられる。一方、分散剤ｂのみを用いた実施例３−２と、各種ポリマー分散剤を併用した実施例１３−１〜１３−８を比較すると、いずれも大幅な向上が見られた。
【０２３７】
【表３９】
2019087304.tif 000047
【０２３８】
実施例３−２、実施例１３−１〜１３−８、比較例３−１、比較例１３−１〜１３−８の正極評価用セルを用いて、実施例３−１と同様な方法でイオン抵抗、反応抵抗、室温レート特性、低温放電特性の評価を行った。結果を表４０に示す。
【０２３９】
【表４０】
2019087304.tif 000048
【０２４０】
実施例１３−１〜１３−８はいずれの特性も優れており、実施例３−２と同等程度だった。本発明の分散剤とポリマー分散剤を併用することにより、優れた分散性や電池特性を維持したまま剥離強度を大幅に向上させることができた。比較例１３−１〜１３−８は比較例３−１に対して遜色ない程度であり、ポリマー分散剤を用いても電池特性にはほとんど影響しないことがわかった。
【０２４１】
［実施例１３−９〜１３−１４］
剥離強度向上効果が本発明の他の分散剤でも得られるか確認するために、実施例１３−１〜１３−８の剥離強度試験結果を参考に、特に効果が高かったＫＬ−５０６およびＳＭ−１５を用いて同様に試験した。実施例３−１、３−３、３−４でそれぞれ用いた分散剤a、ｃ、ｄの半量を表４１に示したポリマー分散剤に置き換えた以外は、実施例１３−１と同様にして炭素材料分散液、炭素材料分散ワニス、正極合剤ペースト、電極を作製し、正極評価用セルを組み立てた。
【０２４２】
［比較例１３−９〜１３−１２］
比較例３−２、３−３でそれぞれ用いた分散剤ｂｂ、ｂｃの半量を表４１に示したポリマー分散剤に置き換えた以外は、比較例１３−１と同様にして炭素材料分散液、炭素材料分散ワニス、正極合剤ペースト、電極を作製し、正極評価用セルを組み立てた。
【０２４３】
【表４１】
2019087304.tif 000049
【０２４４】
＜評価結果＞
実施例３−１、３−３、３−４、実施例１３−９〜１３−１４、比較例３−２、３−３、比較例１３−９〜１３−１２で作製した電極の剥離強度試験結果を表４２に示す。分散剤baの場合と同様に、分散剤ｂｂ、ｂｃと各種ポリマー分散剤を併用しても特異的な剥離強度向上はなかったが、分散剤a、ｃ、ｄの場合は、分散剤ｂと同様に、各種ポリマー分散剤を併用することで特異的な剥離強度の向上が確認できた。さらに、本発明の他の分散剤を用いても同様の傾向であることを確認した。
【０２４５】
この効果は本発明の分散剤に特有であることから、ひとつのトリアジン環に対して一般式（１）で表される−ＮＨ−Ｒ１と水酸基が２つ直結した構造によって、ポリマー分散剤との間に水素結合などの強い分子間力が作用したことによると考えられる。
【０２４６】
【表４２】
2019087304.tif 000050
【０２４７】
実施例１３−９〜１３−１４で作製した正極評価用セルのイオン抵抗、反応抵抗、室温レート特性、低温放電特性は、実施例１３−１〜１３−８と同様に本発明の分散剤単独で用いた場合と同等程度に優れていた。一方、比較例１３−９〜１３−１２で作製した正極評価用セルのイオン抵抗、反応抵抗、室温レート特性、低温放電特性は比較例１３−１〜１３−８と同様にポリマー分散剤を用いない場合と同程度でほとんど差異はなかった。
【０２４８】
［実施例１３−１５〜１３−２２］ポリマー分散剤との併用−２
実施例３−４３で用いた分散剤ｃｂの半量を表４３に示したポリマー分散剤に置き換えた以外は、それぞれ実施例３−４３と同様にして炭素材料分散液、炭素材料分散ワニス、正極合剤ペースト、電極を作製し、正極評価用セルを組み立てた。
【０２４９】
［実施例１３−２３〜１３−３０］ポリマー分散剤との併用−３
実施例１２−２で用いた分散剤ｃｂの半量を表４３に示したポリマー分散剤に置き換えた以外は、それぞれ実施例１２−２と同様にして炭素材料分散液、炭素材料分散ワニス、正極合剤ペースト、電極を作製し、正極評価用セルを組み立てた。
【０２５０】
【表４３】
2019087304.tif 000051
【０２５１】
［比較例１３−１３〜１３−２０］
比較例３−４で用いた分散剤ｅａの半量を表４４に示したポリマー分散剤に置き換えた以外は、それぞれ比較例３−４と同様にして炭素材料分散液、炭素材料分散ワニス、正極合剤ペースト、電極を作製し、正極評価用セルを組み立てた。
【０２５２】
［比較例１３−２１〜１３−２８］
比較例１２−１で用いた分散剤ｅａの半量を表４４に示したポリマー分散剤に置き換えた以外は、それぞれ比較例１２−１と同様にして炭素材料分散液、炭素材料分散ワニス、正極合剤ペースト、電極を作製し、正極評価用セルを組み立てた。
【０２５３】
【表４４】
2019087304.tif 000052
【０２５４】
＜評価結果＞
実施例３−４３、１２−２、実施例１３−１５〜１３−３０、比較例３−４、比較例１２−１、比較例１３−１３〜１３−２８の剥離強度試験結果を表４５に示す。アミンか無機塩基かに係らず、また溶剤種が変わっても剥離強度の傾向は変わらなかった。したがって、この特異的な剥離強度向上効果は本発明のトリアジン誘導体構造に特有の現象であることが示唆された。
【０２５５】
【表４５】
2019087304.tif 000053
【０２５６】
実施例１３−１５〜１３−３０の正極評価用セルも同様に、ポリマー分散剤を用いない場合と同程度に優れたイオン抵抗、反応抵抗、室温レート特性、低温放電特性が得られた。一方、比較例１３−１３〜１３−２８の正極評価用セルは、やはりポリマー分散剤を用いない場合と同程度のイオン抵抗、反応抵抗、室温レート特性、低温放電特性であった。さらに、本発明の他の分散剤を用いても同様の傾向であることが確認できた。
【０２５７】
次に、負極に対しても同様の剥離強度向上効果が得られるか確認するために、以下の試験を行った。
【０２５８】
［実施例１４−１〜１４−２］
実施例１１−２で用いた分散剤ｂの半量を表４６に示したポリマー分散剤に置き換えた以外は、それぞれ実施例１１−２と同様にして炭素材料分散液、炭素材料分散ワニス、負極合剤ペースト、電極を作製し、負極評価用セルを組み立てた。
【０２５９】
【表４６】
2019087304.tif 000054
【０２６０】
実施例１４−１、１４−２の負極評価用セルのイオン抵抗、反応抵抗、室温レート特性、低温放電特性は、実施例１１−２と同程度だった。また、剥離強度試験結果を４７に示す。正極に用いた場合と同様に、分散剤ｂとポリマー分散剤を併用することで優れた電池特性を維持したまま大幅な剥離強度向上が確認できた。さらに、本発明の他の分散剤を用いても、また他のポリマー分散剤を用いても同様の傾向であることが確認できた。
【表４７】
2019087304.tif 000055
【０２６１】
ポリマー分散剤２種との併用
［実施例１５−１］
続いて、ポリマー分散剤を２種類併用した場合の挙動を確認した。実施例１３−３で用いたＫＬ−５０６のさらに半量をＳＭ−１５に置き換えた以外は、実施例１３−３と同様にして炭素材料分散液、炭素材料分散ワニス、正極合剤ペースト、電極を作製し、正極評価用セルを組み立てた。
【０２６２】
［実施例１５−２］
実施例１３−１７で用いたＫＬ−５０６のさらに半量をＳＭ−１５に置き換えた以外は、実施例１３−１７と同様にして炭素材料分散液、炭素材料分散ワニス、正極合剤ペースト、電極を作製し、正極評価用セルを組み立てた。
【０２６３】
［実施例１５−３］
実施例１３−２５で用いたＫＬ−５０６のさらに半量をＳＭ−１５に置き換えた以外は、実施例１３−２５と同様にして炭素材料分散液、炭素材料分散ワニス、正極合剤ペースト、電極を作製し、正極評価用セルを組み立てた。
【０２６４】
実施例１５−１〜１５−３の剥離強度試験結果を表４８に示す。いずれも極めて良好であり、ポリマー分散剤を１種類用いた場合よりもさらに剥離強度が高かった。また、イオン抵抗、反応抵抗、室温レート特性、低温放電特性もいずれも優れていた。さらに本発明の他の分散剤を用いても、また他のポリマー分散剤と組み合わせた場合も同様の傾向であることを別途確認した。
【０２６５】
【表４８】
2019087304.tif 000056
【０２６６】
以上の検証から、電極の加工性や長期サイクル中の剥がれが問題になる場合には、本発明の分散剤とポリマー分散剤とを組み合わせることで、本発明の効果を活かしながら補うことができる。また、大幅な剥離強度向上効果が得られることから、バインダーを減量して導電助剤や活物質を増やすこともでき、高出力化や高容量化など電池の使用目的に応じて設計することもできる。
【手続補正書】
【提出日】平成30年5月11日(2018.5.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
下記一般式（１）で表されるトリアジン誘導体と、アミンまたは無機塩基とを含む分散剤。
【化１】
2019087304.tif 000058
［一般式（１）中、Ｒ1は、少なくとも−NHC（＝O）−を含む置換基を有するフェニル基、ベンゾイミダゾール基、置換基を有してもよいインドール基または置換基を有してもよいピラゾール基を表す。ここで、−NHC（＝O）−を含む置換基を有するフェニル基の前記置換基は、少なくとも１つは以下の構造を有する置換基である。ただし、＊印はベンゼン環との結合部分を表す。］
【化２】
2019087304.tif 000059
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
【化１】
2019087304.tif 000060
［一般式（１）中、Ｒ1は、少なくとも−NHC（＝O）−を含む置換基を有するフェニル基、ベンゾイミダゾール基、置換基を有してもよいインドール基または置換基を有してもよいピラゾール基を表す。ここで、−NHC（＝O）−を含む置換基を有するフェニル基の前記置換基は、少なくとも１つは以下の構造を有する置換基である。ただし、＊印はベンゼン環との結合部分を表す。］
【化２】
2019087304.tif 000061