(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電材、分散剤、及び分散媒を含む電気化学素子用導電材分散液であって、
前記導電材はカーボンナノチューブを含有し、
前記カーボンナノチューブの熱分解時間が１．５分／ｍｇ以上１０分／ｍｇ未満である、電気化学素子用導電材分散液。
ここで前記熱分解時間は、
前記電気化学素子用導電材分散液を１３０℃の温度で２時間乾燥させることにより前記分散媒を除去して残渣を得、
前記残渣を、窒素雰囲気下において２５℃から６００℃まで、２０℃／分の昇温速度にて昇温した後、６００℃で１０分間加熱して測定試料を作成し、
前記測定試料に対し６００℃の空気雰囲気下で熱処理を行った際の質量変化と経過時間から熱重量曲線及び微分熱重量曲線を作成し、下記式（Ｉ）により算出される値である。
熱分解時間Ｔ＝（Ｔ１−Ｔ０）／Ｗ０  ・・・（Ｉ）
式（Ｉ）中、
Ｔ０：前記微分熱重量曲線の最終ビーク直前に極小値をとる経過時間（分）
Ｔ１：前記熱重量曲線から求めた経過時間がＴ０分における前記測定試料の質量Ｍ１が、Ｍ１×０．１０に減少するまでの所要時間（分）
Ｗ０：６００℃の空気雰囲気下における前記熱処理開始時の測定試料の重量（ｍｇ）
である。
【請求項２】
前記分散剤がニトリル基含有単量体単位を含む、請求項１に記載の電気化学素子用導電材分散液。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電気化学素子用導電材分散液と、電極活物質とを含む、電気化学素子電極用スラリー。
【請求項４】
請求項３に記載の電気化学素子電極用スラリーを用いて形成した電極合材層を備える、電気化学素子用電極。
【請求項５】
請求項４に記載の電気化学素子用電極を備える、電気化学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学素子用導電材分散液、電気化学素子電極用スラリー、電気化学素子用電極及び電気化学素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池、リチウムイオンキャパシタ及び電気二重層キャパシタなどの電気化学素子は、小型で軽量、且つ、エネルギー密度が高く、更に繰り返し充放電が可能という特性があり、幅広い用途に使用されている。ここで、電気化学素子用の電極は、例えば、集電体と、当該集電体上に電気化学素子電極用スラリーを乾燥して形成される電極合材層とを備えている。
【０００３】
近年、電極合材層の形成に導電材としてカーボンナノチューブ（以下、「ＣＮＴ」と略記する場合がある。）が用いられている。ここでＣＮＴを用いた電極合材層の形成に際しては、ＣＮＴが良好に分散した電極合材層を得るべく、導電材としてのＣＮＴと分散剤とを予混合して電気化学素子用導電材分散液とし、得られた導電材分散液と電極活物質とを合わせて電極用スラリーを調製する技術が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１８−５３３１７５号公報
【特許文献２】国際公開第２０１７／０１００９３号
【特許文献３】特開２０１８−１２７３９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術においては、導電材分散液の物性を高めつつ電気化学素子の素子特性を更に向上させることが求められていた。具体的には、上記従来の技術には、導電材分散液を長期間保管した場合の粘度変化を抑制（即ち、粘度安定性を確保）しつつ、電気化学素子に優れたレート特性を発揮させることが求められていた。
【０００６】
そこで、本発明は、粘度安定性に優れるととともに、電気化学素子に優れたレート特性を発揮させ得る電極を形成可能な電気化学素子用導電材分散液の提供を目的とする。
また、本発明は、電気化学素子に優れたレート特性を発揮させ得る電極を形成可能な電気化学素子電極用スラリーの提供を目的とする。
そして、本発明は、電気化学素子に優れたレート特性を発揮させ得る電気化学素子用電極の提供を目的とする。
さらに、本発明は、レート特性に優れる電気化学素子の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上記課題を解決することを目的として鋭意検討を行った。そして、本発明者は、分散媒中に、導電材してのＣＮＴと、分散剤とを含んでなる導電材分散液において、所定の手法で測定されるＣＮＴの熱分解時間が所定の範囲内である導電材分散液が、粘度安定性に優れ、且つ当該導電材分散液を用いて電極を作製すれば、電気化学素子に優れたレート特性を発揮させ得ることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００８】
すなわち、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の電気化学素子用導電材分散液は、導電材、分散剤、及び分散媒を含む電気化学素子用導電材分散液であって、前記導電材はカーボンナノチューブを含有し、前記カーボンナノチューブの熱分解時間が１．５分／ｍｇ以上１０分／ｍｇ未満である、ことを特徴とする。
【０００９】
ここで前記熱分解時間は、前記電気化学素子用導電材分散液を１３０℃の温度で２時間乾燥させることにより前記分散媒を除去して残渣を得、前記残渣を、窒素雰囲気下において２５℃から６００℃まで、２０℃／分の昇温速度にて昇温した後、６００℃で１０分間加熱して測定試料を作成し、前記測定試料に対し６００℃の空気雰囲気下で熱処理を行った際の質量変化と経過時間から熱重量曲線及び微分熱重量曲線を作成し、下記式（Ｉ）により算出される値である。
熱分解時間Ｔ＝（Ｔ１−Ｔ０）／Ｗ０  ・・・（Ｉ）
式（Ｉ）中、
Ｔ０：前記微分熱重量曲線の最終ビーク直前に極小値をとる経過時間（分）
Ｔ１：前記熱重量曲線から求めた経過時間がＴ０分における前記測定試料の質量Ｍ１が、Ｍ１×０．１０に減少するまでの所要時間（分）
Ｗ０：６００℃の空気雰囲気下における前記熱処理開始時の測定試料の重量（ｍｇ）
である。ＣＮＴの熱分解時間は、より詳細には実施例に記載の手法を用いて導出することができる。
このように、ＣＮＴを含有する導電材と、分散剤とを分散媒中に含んでなり、ＣＮＴの熱分解時間が上述した範囲内である導電材分散液は、粘度安定性に優れ、また当該導電材分散液を用いて電極を作製すれば、電気化学素子に優れたレート特性を発揮させることができる。
【００１０】
そして、本発明の電気化学素子用導電材分散液は、前記分散剤がニトリル基含有単量体単位を含むことが好ましい。分散剤としてニトリル基含有単量体単位を含む重合体を用いれば、導電材分散液の粘度安定性及び電気化学素子のレート特性を更に向上させることができる。
なお、本発明において分散剤などの重合体が「単量体単位を含む」とは、「その単量体を用いて得た重合体中に当該単量体由来の繰り返し単位が含まれている」ことを意味する。
また、本発明において、重合体中の繰り返し単位（単量体単位及び後述する構造単位）の含有割合は、１Ｈ−ＮＭＲ及び１３Ｃ−ＮＭＲなどの核磁気共鳴（ＮＭＲ）法を用いて測定することができる。
【００１１】
また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の電気化学素子電極用スラリーは、上述した何れかの電気化学素子用導電材分散液と、電極活物質とを含むことを特徴とする。上述した何れかの導電材分散液と電極活物質を含む電極用スラリーを用いて電極を作製すれば、当該電極を備える電気化学素子に優れたレート特性を発揮させることができる。
【００１２】
また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の電気化学素子用電極は、上述した電気化学素子電極用スラリーを用いて形成した電極合材層を備えることを特徴とする。上述した電極用スラリーを用いて形成した電極合材層を備える電極によれば、電気化学素子に優れたレート特性を発揮させることができる。
【００１３】
そして、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の電気化学素子は、上述した電気化学素子用電極を備えることを特徴とする。上述した電極を備える電気化学素子は、レート特性などの素子特性に優れる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、粘度安定性に優れるととともに、電気化学素子に優れたレート特性を発揮させ得る電極を形成可能な電気化学素子用導電材分散液を提供することができる。
また、本発明によれば、電気化学素子に優れたレート特性を発揮させ得る電極を形成可能な電気化学素子電極用スラリーを提供することができる。
そして、本発明によれば、電気化学素子に優れたレート特性を発揮させ得る電気化学素子用電極を提供することができる。
さらに、本発明によれば、レート特性に優れる電気化学素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１における導電材分散液から作成した測定試料を熱重量分析した結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
ここで、本発明の電気化学素子用導電材分散液は、電気化学素子電極用スラリーを製造する際の材料として用いられる。そして、本発明の電気化学素子電極用スラリーは、本発明の電気化学素子用導電材分散液を用いて調製される。加えて、本発明の電気化学素子用電極は、本発明の電気化学素子電極用スラリーを用いて形成された電極合材層を備えることを特徴とする。また、本発明の電気化学素子は、本発明の電気化学素子用電極を備えることを特徴とする。
【００１７】
（電気化学素子用導電材分散液）
本発明の導電材分散液は、導電材、分散剤及び分散媒を含み、任意に、その他の成分を含有する。ここで導電材としては、少なくともＣＮＴを用いることが必要である。なお、導電材分散液には、通常、電極活物質（正極活物質、負極活物質）は含まれない。
そして、本発明の導電材分散液は、所定の手法にて測定されるＣＮＴの熱分解時間が、１．５分／ｍｇ以上１０分／ｍｇ未満であることを特徴とする。このような導電材分散液は粘度安定性に優れ、また当該導電材分散液を用いて電極を作製することで電気化学素子のレート特性を向上させることができる。
【００１８】
ＣＮＴの熱分解時間が上述した範囲内である本発明の導電材分散液が、上記効果を奏する理由は明らかではないが、本発明者の検討によれば以下の通りと推察される。
まず、熱分解時間の技術的意義について説明する。従来、導電材分散液中における導電材（例えば、粒子状の導電材であるアセチレンブラックなど）の分散度合いは、平均粒子径や粘度により評価されていた。一方で、筒状の構造体であるＣＮＴは、ファンデルワールス力によってバンドル化し易く（束になり易く）、バンドルを解して（解繊して）用いられることで各種性能が向上し得る。しかしながら本発明者の検討によれば、上記従来の平均粒子径や粘度による評価では、筒状の構造体であるＣＮＴの解繊度合いを評価するには不適切な場合もあった。例えば、平均粒子径の低下は、ＣＮＴのバンドルの解繊に起因するのではなく、分散処理によりＣＮＴが切断され短くなったことに起因する場合も想定される。同様に粘度の低下は、ＣＮＴのバンドルの解繊に起因するのではなく、分散処理によりＣＮＴが切断され短くなり粘性抵抗が低下したことに起因する場合も想定される。このように、ＣＮＴの構造体を有用に用いるために必要とされる「ＣＮＴの長さを維持しつつバンドルが解繊されている状態」を適切に評価するためには、平均粒子径や粘度では不適切である場合があった。
これに対し本発明において着目する熱分解時間は、導電材分散液中におけるＣＮＴの解繊度合いを一層適切に評価し得るパラメータである。即ち、ＣＮＴの解繊が進むほど（バンドルが解するほど）、実際にＣＮＴが露出する表面積が大きくなって熱分解し易くなる（即ち、熱処理時の質量の減少速度が速くなる）ことを利用し、測定試料の質量の減少量と、当該質量の減少に要した時間とから、ＣＮＴの解繊状態を評価する。より詳細には、熱分解時間が長いほどＣＮＴの解繊が進んでいないと評価し、熱分解時間が短いほどＣＮＴの解繊が進んでいると評価することができる。
【００１９】
そのため、ＣＮＴの熱分解時間が上記上限値以下であれば、ＣＮＴのバンドルが良好に解繊されているためと推察されるが、ＣＮＴが電極合材層中において良好な導電パスを形成し得り、電気化学素子に優れたレート特性を発揮させることができる。一方、ＣＮＴの熱分解時間が上記下限値以上であれば、ＣＮＴに過度な解繊処理が加えられておらず、ＣＮＴがある程度バンドルとして存在しつつその長さが維持されていると考えられる。そのため、ＣＮＴの切断を原因とする導電パスの形成不足及び欠陥・反応活性点増加による副反応発生、並びに導電材分散液の粘度安定性低下といった不具合を抑制することができる。
なお、ＣＮＴの物性として通常提示されるＢＥＴ比表面積は、バンドル化している状態で測定される場合が多いため、ＣＮＴの解繊状態（分散状態）の評価に用いるには不適切である。
【００２０】
＜導電材＞
導電材としては、少なくともＣＮＴを使用するが、ＣＮＴとＣＮＴ以外の導電材（その他の導電材）を組み合わせて使用してもよい。
【００２１】
＜＜カーボンナノチューブ＞＞
ＣＮＴは、単層カーボンナノチューブであっても、多層カーボンナノチューブであってもよい。またＣＮＴとしては、単層ＣＮＴと多層ＣＮＴを組み合わせて使用してもよい。
【００２２】
［熱分解温度］
そして上述した通り、本発明の導電材分散液中のＣＮＴは、熱分解温度が所定の範囲内であることが必要である。
【００２３】
ここで熱分解温度の測定手法について詳述する。熱分解温度は、以下の手順［１］〜［３］を経て導出することができる。
［１］導電材分散液を１３０℃の温度で２時間乾燥させることにより分散媒を除去して残渣を得る、
［２］上記［１］で得られた残渣を窒素雰囲気下において２５℃から６００℃まで、２０℃／分の昇温速度にて昇温した後、６００℃で１０分間加熱して測定試料を作成する、そして、
［３］上記［２］で得られた測定試料に対し６００℃の空気雰囲気下で熱処理を行った際の質量変化と経過時間から熱重量曲線及び微分熱重量曲線を作成し、上述した式（Ｉ）により熱分解温度を算出する。
【００２４】
―手順［１］―
手順［１］では、導電材分散液を１３０℃の温度で２時間乾燥させる。この手順［１］により、導電材分散液に含まれる分散媒を揮発させて除去し、残渣を得る。なお得られた残渣は完全に分散媒が除去されている必要はなく、一部の分散媒が残存していてもよい。また、導電分散液の乾燥は、特に限定されることなく、任意の装置を用いて行うことができる。
【００２５】
―手順［２］―
手順［２］では、上記手順［１］で得られた残渣を、窒素雰囲気下で２５℃から６００℃まで２０℃／分の昇温速度にて昇温した後、６００℃で１０分間加熱する。この手順［２］により、導電材であるＣＮＴの解繊状態を維持したまま、分散剤などの重合体を分解させて除去し、測定試料を得ることができる。なお手順［１］で分散媒が一部残存している場合は、この手順［２］において除去される。
【００２６】
窒素雰囲気中での残渣の加熱は、特に限定されることなく、任意の装置を用いて行うことができるが、熱重量分析装置を用いて行うことが好ましい。熱重量分析装置を使用すれば、単一の熱重量分析装置内で手順［２］の後に手順［３］を連続して実施することができると共に、重量変化のデータから重合体の除去状況を把握することができるからである。
【００２７】
手順［２］で得られる測定試料は、通常、ＣＮＴを残渣中と殆んど同じ状態で含む。なお、測定試料は、加熱により炭化した重合体や、導電材分散液が任意に含有し得る成分を含んでいてもよい。
【００２８】
―手順［３］―
手順［３］では、手順［２］で得られた測定試料の熱重量分析を行う。具体的には、６００℃の空気雰囲気下で熱処理を行い、測定試料の質量の経時変化（質量変化）を測定する。そして質量変化と経過時間から熱重量曲線及び微分熱重量曲線を作成して、式（Ｉ）により熱分解時間を算出する。
【００２９】
６００℃の空気雰囲気下における測定試料の熱処理は、熱重量分析装置を用いて手順［２］を行った後、手順［３］で用いた窒素雰囲気を空気雰囲気に置換して行うことが好ましい。
【００３０】
ここで、測定試料には、手順［２］で炭化した重合体など、ＣＮＴ以外の成分が含まれ得る。そして、測定試料にＣＮＴの成分が含まれている場合には、測定試料の熱重量分析を行った際の測定試料の質量の経時変化に、ＣＮＴ以外の質量の変化も含まれてしまう。そのため、ＣＮＴの解繊状態を高い精度で評価する観点から、手順［３］は下記のように行う。
【００３１】
具体的には、手順［３］では、手順［２］で得た、測定試料の質量変化と、経過時間とから微分熱重量曲線を得る操作［３−１］と、微分熱重量曲線が、微分熱重量曲線の、ＣＮＴの燃焼に対応するピークの直前に極小値をとる経過時間Ｔ０を求める操作［３−２］と、経過時間Ｔ０における測定試料の質量Ｍ１がＭ１×０．１０に減少するまでの所要時間Ｔ１を求める操作［３−３］とを行う。
【００３２】
微分熱重量曲線において、経過時間Ｔ０以降の測定試料の質量変化は、ＣＮＴのみの質量変化に対応する。従って、経過時間Ｔ０における測定試料の質量Ｍ１がＭ１×０．１０まで減少するまでの所要時間Ｔ１を求め、所要時間から測定試料中におけるＣＮＴの解繊状態を評価すれば、測定試料に含まれているＣＮＴ以外の成分の影響を低減し、ＣＮＴの解繊状態を高精度で評価することができる。
なお、通常、微分熱重量曲線において、微分熱重量曲線の最終ピークがＣＮＴの燃焼に対応するピークとなる。
【００３３】
ここで、微分熱重量曲線は、例えば、測定試料の質量変化と、経過時間とをフィッティングして得た測定試料の熱重量減少カーブを時間微分することにより得られる。具体的には、微分熱重量曲線は、特に限定されることなく、例えば、測定試料の質量変化と、経過時間とを、下記に示すDouble Boltzmann関数を用いてフィッティングし、得られた測定試料の熱重量減少カーブを時間微分することにより得られる。
【数１】
0006870771.tif 000002
【００３４】
上述のようにして得られた、Ｔ０（単位：分）及びＴ１（単位：分）の値と、６００℃の空気雰囲気下における熱処理開始時の測定試料の質量Ｗ０（単位：ｍｇ）を用い、下記式（Ｉ）：
熱分解時間Ｔ＝（Ｔ１−Ｔ０）／Ｗ０  ・・・（Ｉ）
を用いて、ＣＮＴの熱分解時間を算出する。
【００３５】
そして上述した通り、ＣＮＴの熱分解時間は１．５分／ｍｇ以上１０分／ｍｇ未満であることが必要であり、１．８分／ｍｇ以上であることが好ましく、２．２分／ｍｇ以上であることがより好ましく、８分／ｍｇ未満であることが好ましく、５分／ｍｇ未満であることがより好ましい。ＣＮＴの熱分解時間が１．５分／ｍｇ未満であると導電材分散液の粘度安定性が低下し、一方、１０分／ｍｇ以上であると電気化学素子のレート特性が低下する。また熱分解時間が上記範囲内であることで、電気化学素子のガス発生を抑制しつつ、サイクル特性を向上させることができる。くわえて、同じ固形分濃度であっても導電材分散液の粘度を低く抑えることができる。
【００３６】
なお導電材分散液におけるＣＮＴの熱分解時間は、例えば用いる分散剤の種類を変更することによって調整することができ、また後述する導電材分散液の調製方法における各種条件の設定を変更することによっても調整することができる。
【００３７】
ここでＣＮＴは、ＢＥＴ比表面積が１８０ｍ２／ｇ以上であることが好ましく、２００ｍ２／ｇ以上であることがより好ましく、１，５００ｍ２／ｇ以下であることが好ましく、１，０００ｍ２／ｇ以下であることがより好ましい。ＣＮＴのＢＥＴ比表面積が１８０ｍ２／ｇ以上であれば、電気化学素子のレート特性を更に向上させることができる。くわえて、電気化学素子のガス発生を抑制しつつ、サイクル特性を高めることができる。一方、ＣＮＴのＢＥＴ比表面積が１，５００ｍ２／ｇ以下であれば、同じ固形分濃度であっても導電材分散液の粘度を低く抑えることができる。
なお、本発明において、「ＢＥＴ比表面積」とは、ＢＥＴ法を用いて測定した窒素吸着比表面積を意味する。
【００３８】
ＣＮＴは、特に限定されることなく、アーク放電法、レーザーアブレーション法、化学的気相成長法（ＣＶＤ法）などの既知のＣＮＴの合成方法を用いて合成したものを使用することができる。
【００３９】
＜＜その他の導電材＞＞
その他の導電材としては、電極合材層中で電極活物質同士の電気的接触を確保し得る導電材として機能するものであれば、特に限定されず用いることができる。その他の導電材の例としては、ＣＮＴ以外の炭素材料が挙げられる。そしてこのような炭素材料としては、カーボンブラック（例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック（登録商標）、ファーネスブラックなど）；グラファイト；カーボンフレーク；カーボンナノファイバー；が挙げられる。これらは一種単独で、または、二種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４０】
なお導電材としては、ＣＮＴを単独で使用してもよく、上述した通りＣＮＴとその他の導電材を組み合わせて使用してもよい。しかしながら、本発明においては、所期の効果を良好に達成する観点から、導電材全体に占めるＣＮＴの割合は、導電材全体の質量を１００質量％として、２０質量％以上１００質量％以下であることが好ましく、５０質量％以上１００質量％以下であることがより好ましく、８０質量％以上１００質量％以下であることが更に好ましく、１００質量％であること（すなわち、導電材がＣＮＴのみからなること）が特に好ましい。
【００４１】
＜＜ＣＮＴの含有量＞＞
導電材分散液中のＣＮＴの含有量は、特に限定されないが、導電材分散液全体の質量を１００質量％として、１．０質量％以上であることが好ましく、２．０質量％以上であることがより好ましく、３．０質量％以上であることが更に好ましく、３０．０質量％以下であることが好ましく、１５．０質量％以下であることがより好ましく、７．０質量%以下であることが更に好ましい。導電材分散液中のＣＮＴの含有量が上述の範囲内であれば、導電材分散液の粘度安定性及び電気化学素子のレート特性を更に向上させることができる。また導電材分散液中のＣＮＴの含有量が上記範囲内であることで、電気化学素子のガス発生を抑制しつつ、サイクル特性を向上させることができる。くわえて、導電材分散液の粘度を低く抑えることができる。
【００４２】
＜分散剤＞
分散剤としては、上述したＣＮＴを含有する導電材を分散媒中に分散させ得る重合体であれば特に限定されない。このような重合体としては、ニトリル基含有単量体単位を含む重合体が好ましい。
【００４３】
＜＜ニトリル基含有単量体単位＞＞
ニトリル基含有単量体単位を形成し得るニトリル基含有単量体としては、α，β−エチレン性不飽和ニトリル単量体が挙げられる。具体的には、α，β−エチレン性不飽和ニトリル単量体としては、ニトリル基を有するα，β−エチレン性不飽和化合物であれば特に限定されないが、例えば、アクリロニトリル；α−クロロアクリロニトリル、α−ブロモアクリロニトリルなどのα−ハロゲノアクリロニトリル；メタクリロニトリル、α−エチルアクリロニトリルなどのα−アルキルアクリロニトリル；などが挙げられる。なお、ニトリル基含有単量体は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。そしてこれらの中でも、アクリロニトリルが好ましい。
【００４４】
重合体である分散剤中におけるニトリル基含有単量体単位の含有割合は、当該分散剤を構成する重合体中の全繰り返し単位を１００質量％として、１０質量％以上であることが好ましく、１５質量％以上であることがより好ましく、２０質量％以上であることが更に好ましく、５０質量％以下であることが好ましく、４５質量％以下であることがより好ましく、４０質量％以下であることが更に好ましい。分散剤中のニトリル基含有単量体単位の含有割合が上述した範囲内であれば、分散剤の分散媒（例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリドン）への溶解性が十分に確保され、また得られる電極合材層を集電体へ良好に密着させることができる。そのため、導電材分散液中で導電材を良好に分散させると共に、当該導電材分散液の粘度安定性を一層高めることができる。また、電気化学素子のレート特性を更に向上させることができる。
【００４５】
＜＜ニトリル基含有単量体単位を含む重合体の例＞＞
ニトリル基含有単量体単位を含む重合体としては、例えば、ニトリル基含有単量体単位とアルキレン構造単位を含む重合体、ニトリル基含有単量体単位と（メタ）アクリル酸エステル単量体単位を含む重合体が好ましく挙げられるが、導電材分散液の粘度安定性及び電気化学素子のレート特性を更に向上させる観点、並びに電気化学素子のガス発生を抑制しつつサイクル特性を高める観点から、二トリル基含有単量体単位とアルキレン構造単位を含む重合体が好ましい。
なお、本発明において「アルキレン構造単位」とは、一般式：−ＣｎＨ２ｎ−［但し、ｎは２以上の整数］で表わされるアルキレン構造のみで構成される繰り返し単位である。
また、本発明において、「（メタ）アクリル」とは、アクリル及び／又はメタクリルを意味する。
【００４６】
［ニトリル基含有単量体単位とアルキレン構造単位を含む重合体］
この重合体は、上述したニトリル基含有単量体単位に加えアルキレン構造単位を少なくとも含み、ニトリル基含有単量体単位とアルキレン構造単位以外の繰り返し単位（その他の繰り返し単位）を任意に含むことができる。
【００４７】
―アルキレン構造単位―
アルキレン構造単位は、直鎖状であっても分岐状であってもよいが、電気化学素子のレート特性を更に向上させる観点から、アルキレン構造単位は直鎖状、すなわち直鎖アルキレン構造単位であることが好ましい。また、アルキレン構造単位の炭素数は４以上である（即ち、上記一般式のｎが４以上の整数である）ことが好ましい。
【００４８】
そして、重合体である分散剤へのアルキレン構造単位の導入方法は、特に限定はされないが、例えば以下の（１）、（２）の方法：
（１）共役ジエン単量体を含む単量体組成物から重合体を調製し、当該重合体に水素添加することで、共役ジエン単量体単位をアルキレン構造単位に変換する方法
（２）１−オレフィン単量体を含む単量体組成物から重合体を調製する方法
が挙げられる。これらの中でも、（１）の方法が分散剤の製造が容易であり好ましい。
【００４９】
共役ジエン単量体としては、たとえば、１，３−ブタジエン、イソプレン、２，３−ジメチル−１，３−ブタジエン、２−エチル−１，３−ブタジエン、１，３−ペンタジエンなどの炭素数４以上の共役ジエン化合物が挙げられる。中でも、１，３−ブタジエンが好ましい。すなわち、アルキレン構造単位は、共役ジエン単量体単位を水素化して得られる構造単位（共役ジエン水素化物単位）であることが好ましく、１,３−ブタジエン単量体単位を水素化して得られる構造単位（１,３−ブタジエン水素化物単位）であることがより好ましい。
また、１−オレフィン単量体としては、例えば、エチレン、プロピレン、１−ブテンなどが挙げられる。
これらの共役ジエン単量体や１−オレフィン単量体はそれぞれ、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
【００５０】
そして、重合体である分散剤中におけるアルキレン構造単位の含有割合は、当該分散剤を構成する重合体中の全繰り返し単位を１００質量％として、４０質量％以上であることが好ましく、４５質量％以上であることがより好ましく、５０質量％以上であることが更に好ましく、９０質量％以下であることが好ましく８５質量％以下であることがより好ましく、８０質量％以下であることが更に好ましい。分散剤中のアルキレン構造単位の含有割合が上述した範囲内であれば、ＣＮＴなどの導電材と分散剤の親和性が高まるためと推察されるが、導電材分散液の粘度安定性を更に向上させることができる。また分散剤がＣＮＴなどの導電材を良好に被覆することで導電材表面での電解液の分解を抑制して、電気化学素子のガス発生を抑制することができる。
なお、分散剤が、上記（１）の方法に従って得られた重合体である場合には、分散剤におけるアルキレン構造単位の含有割合及び共役ジエン単量体単位の合計割合が、上記範囲を満たすことが好ましい。
【００５１】
―その他の繰り返し単位―
ニトリル基含有単量体単位とアルキレン構造単位を含む重合体におけるその他の繰り返し単位としては、特に限定されないが、芳香族ビニル単量体単位、酸性基含有単量体単位、（メタ）アクリル酸エステル単量体単位が挙げられる。なお、ニトリル基含有単量体単位とアルキレン構造単位を含む重合体は、１種類のその他の繰り返し単位を含んでいてもよく、２種類以上のその他の繰り返し単位を含んでいてもよい。
【００５２】
芳香族ビニル単量体単位を形成し得る芳香族ビニル単量体としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ｐ−ｔ−ブチルスチレン、ブトキシスチレン、ビニルトルエン、クロロスチレン及びビニルナフタレンが挙げられる。なお、芳香族ビニル単量体は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。そしてこれらの中でも、スチレンが好ましい。
【００５３】
酸性基含有単量体単位を形成し得る酸性基含有単量体としては、カルボン酸基含有単量体、スルホン酸基含有単量体及びリン酸基含有単量体が挙げられる。なお、酸性基含有単量体は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
【００５４】
カルボン酸基含有単量体としては、モノカルボン酸及びその誘導体や、ジカルボン酸及びその酸無水物並びにそれらの誘導体などが挙げられる。
モノカルボン酸としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸などが挙げられる。
モノカルボン酸誘導体としては、２−エチルアクリル酸、イソクロトン酸、α−アセトキシアクリル酸、β−ｔｒａｎｓ−アリールオキシアクリル酸、α−クロロ−β−Ｅ−メトキシアクリル酸などが挙げられる。
ジカルボン酸としては、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などが挙げられる。
ジカルボン酸誘導体としては、メチルマレイン酸、ジメチルマレイン酸、フェニルマレイン酸、クロロマレイン酸、ジクロロマレイン酸、フルオロマレイン酸や、マレイン酸ノニル、マレイン酸デシル、マレイン酸ドデシル、マレイン酸オクタデシル、マレイン酸フルオロアルキルなどのマレイン酸モノエステルが挙げられる。
ジカルボン酸の酸無水物としては、無水マレイン酸、アクリル酸無水物、メチル無水マレイン酸、ジメチル無水マレイン酸などが挙げられる。
また、カルボン酸基含有単量体としては、加水分解によりカルボン酸基を生成する酸無水物も使用できる。中でも、カルボン酸基含有単量体としては、アクリル酸及びメタクリル酸が好ましい。
【００５５】
スルホン酸基含有単量体としては、ビニルスルホン酸、メチルビニルスルホン酸、（メタ）アリルスルホン酸、スチレンスルホン酸、（メタ）アクリル酸−２−スルホン酸エチル、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、３−アリロキシ−２−ヒドロキシプロパンスルホン酸などが挙げられる。
なお、本発明において、「（メタ）アリル」とは、アリル及び／又はメタリルを意味する。
【００５６】
リン酸基含有単量体としては、例えば、リン酸−２−（メタ）アクリロイルオキシエチル、リン酸メチル−２−（メタ）アクリロイルオキシエチル、リン酸エチル−（メタ）アクリロイルオキシエチル、などが挙げられる。
なお、本発明において、「（メタ）アクリロイル」とは、アクリロイル及び／又はメタクリロイルを意味する。
【００５７】
（メタ）アクリル酸エステル単量体単位を形成し得る（メタ）アクリル酸エステル単量体としては、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ｎ−プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、ｔ−ブチルアクリレート、ペンチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、ヘプチルアクリレート、オクチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、ノニルアクリレート、デシルアクリレート、ラウリルアクリレート、ｎ−テトラデシルアクリレート、ステアリルアクリレート等のアクリル酸アルキルエステル；メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ｎ−プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、ｔ−ブチルメタクリレート、ペンチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、ヘプチルメタクリレート、オクチルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、ノニルメタクリレート、デシルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、ｎ−テトラデシルメタクリレート、ステアリルメタクリレート等のメタクリル酸アルキルエステルが挙げられる。なお、（メタ）アクリル酸エステル単量体は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
【００５８】
なお、ニトリル基含有単量体単位とアルキレン構造単位を含む重合体におけるその他の繰り返し単位の含有割合は、当該重合体中の全繰り返し単位を１００質量％として、０質量％以上３０質量％以下であることが好ましく、０質量％以上２０質量％以下であることがより好ましく、０質量％以上１０質量％以下であることが更に好ましく、０質量％以上５質量％以下であることが特に好ましい。
【００５９】
［ニトリル基含有単量体単位と（メタ）アクリル酸エステル単量体単位を含む重合体］
この重合体は、上述したニトリル基含有単量体単位に加え（メタ）アクリル酸エステル単量体単位を少なくとも含み、ニトリル基含有単量体単位と（メタ）アクリル酸エステル単量体単位以外の繰り返し単位（その他の繰り返し単位）を任意に含むことができる。
【００６０】
（メタ）アクリル酸エステル単量体単位を形成し得る（メタ）アクリル酸エステル単量体としては、「ニトリル基含有単量体単位とアルキレン構造単位を含む重合体を含む重合体」の項で上述したものと同様のものが挙げられる。なお、（メタ）アクリル酸エステル単量体は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。そしてこれらの中でも、２−エチルヘキシルアクリレートが好ましい。
【００６１】
そして、重合体である分散剤中における（メタ）アクリル酸エステル単量体単位の含有割合は、当該分散剤を構成する重合体中の全繰り返し単位を１００質量％として、１０質量％以上であることが好ましく、２０質量％以上であることがより好ましく、３０質量％以上であることが更に好ましく、７０質量％以下であることが好ましく、６０質量％以下であることがより好ましく、５０質量％以下であることが更に好ましい。
【００６２】
―その他の繰り返し単位―
ニトリル基含有単量体単位と（メタ）アクリル酸エステル単量体を含む重合体におけるその他の繰り返し単位としては、特に限定されないが、芳香族ビニル単量体単位、酸性基含有単量体単位が好ましく挙げられる。分散剤としてのニトリル基含有単量体単位と（メタ）アクリル酸エステル単量体単位を含む重合体は、１種類のその他の繰り返し単位を含んでいてもよく、２種類以上のその他の繰り返し単位を含んでいてもよい。
【００６３】
芳香族ビニル単量体単位を形成し得る芳香族ビニル単量体としては、「ニトリル基含有単量体単位とアルキレン構造単位を含む重合体を含む重合体」の項で上述したものと同様のものが挙げられる。なお、芳香族ビニル単量体は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。そしてこれらの中でも、スチレンが好ましい。
【００６４】
そして、重合体である分散剤中における芳香族ビニル単量体単位の含有割合は、当該分散剤を構成する重合体中の全繰り返し単位を１００質量％として、１０質量％以上であることが好ましく、２０質量％以上であることがより好ましく、３０質量％以上であることが更に好ましく、７０質量％以下であることが好ましく、６０質量％以下であることがより好ましく、５０質量％以下であることが更に好ましい。
【００６５】
酸性基含有単量体単位を形成し得る酸性基含有単量体としては、「ニトリル基含有単量体単位とアルキレン構造単位を含む重合体を含む重合体」の項で上述したものと同様のものが挙げられる。なお、酸性基含有単量体は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。そしてこれらの中でも、メタクリル酸が好ましい。
【００６６】
そして、重合体である分散剤中における酸性基含有単量体単位の含有割合は、当該分散剤を構成する重合体中の全繰り返し単位を１００質量％として、０．５質量％以上であることが好ましく、１質量％以上であることがより好ましく、１．５質量％以上であることが更に好ましく、１０質量％以下であることが好ましく、７質量％以下であることがより好ましく、４質量％以下であることが更に好ましい。
【００６７】
＜＜重量平均分子量＞＞
なお、重合体である分散剤は、重量平均分子量が１０，０００以上であることが好ましく、１５，０００以上であることがより好ましく、２０，０００以上であることが更に好ましく、４００，０００以下であることが好ましく、３００，０００以下であることがより好ましく、２００，０００以下であることが更に好ましい。分散剤の重量平均分子量が１０，０００以上であれば、分散剤の電解液への溶出が抑制されるためと推察されるが、電気化学素子のサイクル特性を向上させることができる。一方、分散剤の重量平均分子量が４００，０００以下であれば、電気化学素子のガス発生を抑制しつつ、レート特性を更に向上させることができる。くわえて、同じ固形分濃度であっても導電材分散液の粘度を低く抑えることができる。
なお、本発明において、「重量平均分子量」は、実施例に記載の方法を用いて測定することができる。
【００６８】
＜＜分散剤の調製方法＞＞
分散剤の調製方法は特に限定されない。分散剤は、例えば、１種類又は２種類以上の単量体を含む単量体組成物を水系溶媒中で重合し、任意に水素化を行うことにより製造される。なお、単量体組成物中の各単量体の含有割合は、重合体中の所望の繰り返し単位（単量体単位及び／又は構造単位）の含有割合に準じて定めることができる。
なお、重合様式は、特に制限なく、溶液重合法、懸濁重合法、塊状重合法、乳化重合法などのいずれの方法も用いることができる。また、重合反応としては、イオン重合、ラジカル重合、リビングラジカル重合、各種縮合重合、付加重合などいずれの反応も用いることができる。そして、重合に際しては、必要に応じて既知の乳化剤や重合開始剤を使用することができる。また、水素化は、既知の方法により行うことができる。
【００６９】
＜＜分散剤の含有量＞＞
導電材分散液中の分散剤の含有量は、特に限定されないが、導電材分散液全体の質量を１００質量％として、０．１質量％以上であることが好ましく、０．２質量％以上であることがより好ましく、０．５質量％以上であることが更に好ましく、３．０質量％以下であることが好ましく、２．５質量％以下であることがより好ましく、２．０質量%以下であることが更に好ましい。分散剤の含有量が上述の範囲内であれば、導電材分散液の粘度安定性及び電気化学素子のレート特性を更に向上させることができる。また分散剤の含有量が上記範囲内であることで、電気化学素子のガス発生を抑制しつつ、サイクル特性を向上させることができる。くわえて、導電材分散液の粘度を低く抑えることができる。
【００７０】
＜分散媒＞
分散媒としては、水、有機溶媒の何れも用いることができるが、有機溶媒が好ましい。有機溶媒としては、特に限定されることなく、例えば、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、イソブタノール、ｔ−ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ノナノール、デカノール、アミルアルコールなどのアルコール類；アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類；酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類；ジエチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフランなどのエーテル類；Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）などのアミド系有機溶媒；トルエン、キシレン、クロロベンゼン、オルトジクロロベンゼン、パラジクロロベンゼンなどの芳香族炭化水素類；などが挙げられる。なお、分散媒は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。そして、分散媒としては、導電材分散液中でＣＮＴ等の導電材を良好に分散させる観点から、有機溶媒が好ましく、ＮＭＰがより好ましい。
【００７１】
＜その他の成分＞
導電材分散液が含み得るその他の成分としては、特に限定されず、「電気化学素子電極用スラリー」で後述する電極活物質以外の成分が挙げられる。なお、その他の成分は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
【００７２】
＜固形分濃度＞
なお、本発明の導電材分散液は、当該導電材分散液全体に占める固形分の割合（即ち、固形分濃度）が、１．０質量％以上であることが好ましく、３．０質量％以上であることがより好ましく、４．０質量％以上であることが更に好ましく、５．０質量％以上であることが特に好ましく、３０．０質量％以下であることが好ましく、１５．０質量％以下であることがより好ましく、１０．０質量％以下であることが更に好ましく、７．０質量%以下であることが特に好ましい。導電材分散液の固形分濃度が上述の範囲内であれば、導電材分散液の粘度や粘度安定性を、スラリー調製過程での移送などのプロセスに適した状態とすることができる。また得られる電極用スラリーも適切な固形分濃度に容易に制御し得り、導電パスが良好に形成された電極を効率良く作製することができる。
【００７３】
＜導電材分散液の調製方法＞
ここで、ＣＮＴが上述した範囲内の熱分解時間を有する導電材分散液は、例えば、上述した導電材、分散剤及び分散媒などの成分を、少なくとも二段階の分散工程（第一分散工程及び第二分散工程）を経て混合する方法により製造され得る。当該方法において、第一分散工程及び／又は第二分散工程における分散処理の条件（分散装置の種類、回転数及び周速、分散処理の時間及び温度、並びに分散処理時のＣＮＴと分散剤の量比）を調整することで、導電材分散液中に含まれるＣＮＴの熱分解時間を制御することができる。
以下、二段階の分散工程を経て導電材分散液中におけるＣＮＴの熱分解時間を所定の範囲内に制御するための好適な条件について説明する。なおこの態様においては、二段階の分散工程は、通常、それぞれ異なる分散装置を用いる。二段階の分散工程において異なる分散装置を使用することで、被分散体に対し分散初期（粗分散段階）と分散後期（本分散段階）で異なる方式での分散処理を施すことが可能となり、ＣＮＴの熱分解時間が上述した範囲内となる新規の導電材分散液を、容易に調製することができる。またこの態様においては、第一分散工程及び第二分散工程以外の工程が実施されてもよい。
分散剤の導電材への吸着状態を制御すべく、分散剤の添加方法や、導電材と分散剤の比率を変更する手法は以前より実施されていた。確かに、導電材としてカーボンブラックを用いる場合は、上記のような手法により吸着状態の制御が可能である。しかしながら、本発明の導電材分散液は導電材としてＣＮＴを含有しており、吸着状態の制御には、更に複数因子の制御が重要となる。
なお、本発明の導電材分散液を調製する方法は、必ずしも以下に記載する態様に限定されるものではない。
【００７４】
＜＜第一分散工程＞＞
第一分散工程では、少なくともＣＮＴと分散剤と分散媒を含む組成物に分散処理を施し、粗分散液を得る。第一分散工程は、被分散体であるＣＮＴと、分散剤及び分散媒とを濡れさせる（なじませる）ことを主目的とする工程である。
【００７５】
第一分散工程において使用する分散装置としては、例えば、ディスパー、ホモミキサー、プラネタリーミキサー、ニーダー、ボールミルが挙げられる。そして第一分散工程で使用する分散装置としては、ディスパー、プラネタリ―ミキサーが好ましく、ディスパーがより好ましい。
【００７６】
分散装置としてディスパーを用いた場合、回転数は、５００ｒｐｍ以上であることが好ましく、１，０００ｒｐｍ以上であることがより好ましく、２，０００ｒｐｍ以上であることが更に好ましく、８，０００ｐｐｍ以下であることが好ましく、７，０００ｒｐｍ以下であることがより好ましく、６，０００ｒｐｍ以下であることが更に好ましい。
【００７７】
分散装置としてプラネタリ―ミキサーを用いた場合、回転数は５ｒｐｍ以上であることが好ましく、１０ｒｐｍ以上であることがより好ましく、３０ｒｐｍ以上であることが更に好ましく、１５０ｒｐｍ以下であることが好ましく、１２０ｒｐｍ以下であることがより好ましく、１００ｒｐｍ以下であることが更に好ましい。
【００７８】
第一分散工程における分散処理の時間は、１２分以上であることが好ましく、１５分以上であることがより好ましく、２０分以上であることが更に好ましく、６０分以下であることが好ましく、５０分以下であることがより好ましく、４０分以下であることが更に好ましい。
【００７９】
第一分散工程における分散処理の温度は、分散剤や分散媒の分子運動性を制御し、分散系粘度や、ＣＮＴ・分散媒・分散剤それぞれの相互作用の度合いを制御する観点から、５℃以上であることが好ましく、５０℃以下であることが好ましく、４５℃以下であることがより好ましく、３５℃以下であることが更に好ましく、２５℃以下であることが特に好ましい。分散処理の温度が５℃以上であれば、分散媒がＣＮＴのバンドルの隙間に侵入し易く、５０℃以下であれば、分散剤の変質を抑制し且つ分散剤がＣＮＴに吸着しやすい。
【００８０】
また第一分散工程における分散処理時のＣＮＴと分散剤の比については、第一分散工程において分散処理を施す組成物中の分散剤の含有量が、ＣＮＴ１００質量部当たり５質量部以上であることが好ましく、１０質量部以上であることがより好ましく、１００質量部以下であることが好ましく、５０質量部以下であることがより好ましい。なお、第一分散工程において、分散剤は、分散処理の初期に全量を一括添加してもよいし、分割して添加してもよい。一括添加と分割添加の何れを採用するかは、分散剤の吸着力などに応じて適宜決定すればよい。
【００８１】
＜＜第二分散工程＞＞
第二分散工程では、第一分散工程で得られた粗分散液に対し、任意に追加の分散剤などを加えた上で更に分散処理を施し、導電材分散液を得る。第二分散工程は、被分散体であるＣＮＴを分散・解繊するために、剪断力や衝突エネルギーを与えることを主目的とする工程である。
【００８２】
第二分散工程では、上述した通り、通常、第一分散工程とは異なる分散装置を使用する。第二分散工程において使用する分散装置としては、例えば、ディスパー、ホモミキサー、プラネタリーミキサー、ニーダー、及びボールミルや、フィルミックス（登録商標）などの薄膜旋回型高速ミキサーが挙げられる。そして第二分散工程で使用する分散装置としてはメディアを使用しない（すなわちメディアレスの）分散装置が好ましく、薄膜旋回型高速ミキサーがより好ましい。特に本分散である第二分散工程でメディアを使用する分散装置を用いると、ＣＮＴとメディアの接触により筒状の構造体であるＣＮＴが破損しその長さが損なわれ、導電材分散液の粘度安定性及び電気化学素子のレート特性が低下する場合もある。これに対し、薄膜旋回型高速ミキサーなどのメディアレスの分散装置を用いれば、ＣＮＴの破損を抑制しつつＣＮＴのバンドルを効率良く解繊し、所期の効果を更に向上させることができる。
【００８３】
分散装置として薄膜旋回型高速ミキサーを用いた場合、周速は、１０ｍ／秒以上であることが好ましく、２０ｍ／秒以上であることがより好ましく、２５ｍ／秒以上であることが更に好ましく、４５ｍ／秒以下であることが好ましく、４０ｍ／秒以下であることがより好ましく、３５ｍ／秒以下であることが更に好ましい。周速が上記範囲内であれば、ＣＮＴの長さを損なわずバンドルを効率よく解繊することができる。
【００８４】
第二分散工程における分散処理の時間は、２分以上であることが好ましく、３分以上であることがより好ましく、４分以上であることが更に好ましく、２０分以下であることが好ましく、１０分以下であることがより好ましく、７分以下であることが更に好ましい。分散処理の時間が上記範囲内であれば、導電材分散液の均質化を促進し、粘度の低下及び粘度安定性の向上が可能となる。
【００８５】
また第二分散工程における分散処理時のＣＮＴと分散剤の比については、通常、得られる導電材分散液と同様とする。なお、第二分散工程において、分散剤は、分散処理の初期に全量を一括添加してもよいし、ＣＮＴの分散・解繊の進行によって生じた新生界面への効率的な吸着を促進するため、分割して添加してもよい。
【００８６】
（電気化学素子電極用スラリー）
本発明の電極用スラリーは、上述した導電材分散液及び電極活物質を含み、必要に応じて結着材などの任意成分を含む。換言すると、本発明の電極用スラリーは、ＣＮＴを含有する導電材と、分散剤と、分散媒とを含み、必要に応じて結着材などの任意成分を含む。
このように、上述した導電材分散液を含む電極用スラリーから形成される電極合材層を備える電極によれば、電気化学素子に優れたレート特性を発揮させることができる。
【００８７】
＜電極活物質＞
電極用スラリーに配合する電極活物質（正極活物質、負極活物質）としては、特に限定されることなく、既知の電極活物質を用いることができる。
【００８８】
例えばリチウムイオン二次電池に用いられる正極活物質としては、特に限定されないが、リチウム（Ｌｉ）を含有する金属酸化物が挙げられる。そして正極活物質としては、リチウム（Ｌｉ）に加え、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）及び鉄（Ｆｅ）からなる群から選択される少なくとも１つ含む正極活物質が好ましい。このような正極活物質としては、リチウム含有コバルト酸化物（ＬｉＣｏＯ２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）、リチウム含有ニッケル酸化物（ＬｉＮｉＯ２）、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｍｎのリチウム含有複合酸化物、Ｎｉ−Ｍｎ−Ａｌのリチウム含有複合酸化物、Ｎｉ−Ｃｏ−Ａｌのリチウム含有複合酸化物、オリビン型リン酸マンガンリチウム（ＬｉＭｎＰＯ４）、オリビン型リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ４）、Ｌｉ１＋ｘＭｎ２−ｘＯ４（０＜Ｘ＜２）で表されるリチウム過剰のスピネル化合物、Ｌｉ［Ｎｉ０．１７Ｌｉ０．２Ｃｏ０．０７Ｍｎ０．５６］Ｏ２、ＬｉＮｉ０．５Ｍｎ１．５Ｏ４等が挙げられる。なお、正極活物質は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
【００８９】
なお、電極活物質の粒径は、特に限定されることなく、従来使用されている電極活物質と同様とすることができる。
また、電極用スラリー中の電極活物質の量も、特に限定されず、従来使用されている範囲内とすることができる。
【００９０】
＜任意成分＞
電極用スラリーに含まれ得る任意成分としては、例えば、結着材、粘度調整剤、補強材、酸化防止剤、電解液の分解を抑制する機能を有する電解液添加剤が挙げられる。これらの任意成分は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
上述した任意成分の中でも、電極用スラリーは、得られる電極合材層を集電体に良好に密着させる観点から、結着材を含むことが好ましい。
【００９１】
＜＜結着材＞＞
結着材としては、特に限定されないが、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等のフッ素含有樹脂、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）が好ましく、フッ素含有樹脂、ＰＡＮがより好ましい。
なお、電極用スラリー中の電極活物質の量は、特に限定されず、従来使用されている範囲内とすることができる。
【００９２】
＜電極用スラリーの調製方法＞
上述した成分を混合して電極用スラリーを得るに際し、混合方法には特に制限は無く、一般的な混合装置を用いることができる。
【００９３】
（電気化学素子用電極）
本発明の電極は、上述した本発明の電極用スラリーを使用して得られる電極合材層を備える。より具体的には、本発明の電極は、通常、上記電極合材層を集電体上に備える。ここで、電極合材層には、電極活物質と、ＣＮＴと、分散剤とが含まれ、任意に結着材等が含まれている。そして、本発明の電極は、上述した本発明の電極用スラリーを用いて形成した電極合材層を備えているので、電気化学素子に優れたレート特性を発揮させることができる。
【００９４】
＜集電体＞
集電体は、電気導電性を有し、かつ、電気化学的に耐久性のある材料からなる。集電体としては、特に限定されず既知の集電体とを用いることができる。例えば、リチウムイオン二次電池の正極が備える集電体としては、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる集電体を用い得る。この際、アルミニウムとアルミニウム合金とを組み合わせて用いてもよく、種類が異なるアルミニウム合金を組み合わせて用いてもよい。アルミニウム及びアルミニウム合金は耐熱性を有し、電気化学的に安定であるため、優れた集電体材料である。
【００９５】
＜電極の製造方法＞
本発明の電極を製造する方法は特に限定されない。例えば、本発明の電極は、上述した本発明の電極用スラリーを、集電体の少なくとも一方の面に塗布し、乾燥して電極合材層を形成することで製造することができる。より詳細には、当該製造方法は、電極用スラリーを集電体の少なくとも一方の面に塗布する工程（塗布工程）と、集電体の少なくとも一方の面に塗布された電極用スラリーを乾燥して集電体上に電極合材層を形成する工程（乾燥工程）とを含む。
【００９６】
＜＜塗布工程＞＞
電極用スラリーを集電体上に塗布する方法としては、特に限定されず公知の方法を用いることができる。具体的には、塗布方法としては、ドクターブレード法、ディップ法、リバースロール法、ダイレクトロール法、グラビア法、エクストルージョン法、ハケ塗り法などを用いることができる。この際、電極用スラリーを集電体の片面だけに塗布してもよいし、両面に塗布してもよい。塗布後乾燥前の集電体上のスラリー膜の厚みは、乾燥して得られる電極合材層の厚みに応じて適宜に設定しうる。
【００９７】
＜＜乾燥工程＞＞
集電体上の電極用スラリーを乾燥する方法としては、特に限定されず公知の方法を用いることができ、例えば温風、熱風、低湿風による乾燥、真空乾燥、赤外線や電子線などの照射による乾燥法が挙げられる。このように集電体上の電極用スラリーを乾燥することで、集電体上に電極合材層を形成し、集電体と電極合材層とを備える電極を得ることができる。
【００９８】
なお、乾燥工程の後、金型プレスまたはロールプレスなどを用い、電極合材層に加圧処理を施してもよい。加圧処理により、電極合材層を集電体に良好に密着させることができる。
さらに、電極合材層が硬化性の重合体を含む場合は、電極合材層の形成後に前記重合体を硬化させてもよい。
【００９９】
（電気化学素子）
本発明の電気化学素子は、上述した本発明の電極を備える。そして、本発明の電気化学素子は、本発明の電極を備えているため、レート特性に優れている。なお、本発明の電気化学素子は、例えば非水系二次電池であり、リチウムイオン二次電池であることが好ましい。
【０１００】
ここで、以下では、本発明の電気化学素子の一例としてのリチウムイオン二次電池の構成について説明する。このリチウムイオン二次電池は、正極、負極、電解液、セパレータを備える。そして正極と負極の少なくとも一方が、本発明の電極である。即ち、このリチウムイオン二次電池において、正極が本発明の電極であり負極が本発明の電極以外の電極であってもよく、正極が本発明の電極以外の電極であり負極が本発明の電極であってもよく、正極と負極の双方が本発明の電極であってもよい。
【０１０１】
＜本発明の電極以外の電極＞
本発明の電極に該当しない電極としては、特に限定されず既知の電極を用いることができる。
【０１０２】
＜電解液＞
電解液としては、通常、有機溶媒に支持電解質を溶解した有機電解液が用いられる。支持電解質としては、例えば、リチウム塩が用いられる。リチウム塩としては、例えば、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＳｂＦ６、ＬｉＡｌＣｌ４、ＬｉＣｌＯ４、ＣＦ３ＳＯ３Ｌｉ、Ｃ４Ｆ９ＳＯ３Ｌｉ、ＣＦ３ＣＯＯＬｉ、（ＣＦ３ＣＯ）２ＮＬｉ、（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉ、（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）ＮＬｉなどが挙げられる。なかでも、溶媒に溶けやすく高い解離度を示すので、ＬｉＰＦ６、ＬｉＣｌＯ４、ＣＦ３ＳＯ３Ｌｉが好ましく、ＬｉＰＦ６が特に好ましい。なお、電解質は１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。通常は、解離度の高い支持電解質を用いるほどリチウムイオン伝導度が高くなる傾向があるので、支持電解質の種類によりリチウムイオン伝導度を調節することができる。
【０１０３】
電解液に使用する有機溶媒としては、支持電解質を溶解できるものであれば特に限定されないが、例えば、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、メチルエチルカーボネート（ＥＭＣ）等のカーボネート類；γ−ブチロラクトン、ギ酸メチル等のエステル類；１，２−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン等のエーテル類；スルホラン、ジメチルスルホキシド等の含硫黄化合物類；などが好適に用いられる。またこれらの溶媒の混合液を用いてもよい。中でも、誘電率が高く、安定な電位領域が広いのでカーボネート類を用いることが好ましく、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートとの混合物を用いることが更に好ましい。
なお、電解液中の電解質の濃度は適宜調整することができ、例えば０．５〜１５質量％することが好ましく、２〜１３質量％とすることがより好ましく、５〜１０質量％とすることが更に好ましい。また、電解液には、既知の添加剤、例えばフルオロエチレンカーボネートやエチルメチルスルホンなどを添加してもよい。
【０１０４】
＜セパレータ＞
セパレータとしては、特に限定されることなく、例えば特開２０１２−２０４３０３号公報に記載のものを用いることができる。これらの中でも、セパレータ全体の膜厚を薄くすることができ、これにより、リチウムイオン二次電池内の電極活物質の比率を高くして体積あたりの容量を高くすることができるという点より、ポリオレフィン系（ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリ塩化ビニル）の樹脂からなる微多孔膜が好ましい。
【０１０５】
＜リチウムイオン二次電池の製造方法＞
本発明に従うリチウムイオン二次電池は、例えば、正極と、負極とを、セパレータを介して重ね合わせ、これを必要に応じて電池形状に応じて巻く、折るなどして電池容器に入れ、電池容器に電解液を注入して封口することにより製造することができる。二次電池の内部の圧力上昇、過充放電等の発生を防止するために、必要に応じて、ヒューズ、ＰＴＣ素子等の過電流防止素子、エキスパンドメタル、リード板などを設けてもよい。二次電池の形状は、例えば、コイン型、ボタン型、シート型、円筒型、角形、扁平型など、何れであってもよい。
【実施例】
【０１０６】
以下、本発明について実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、以下の説明において、量を表す「％」及び「部」は、特に断らない限り、質量基準である。
また、複数種類の単量体を共重合して製造される重合体において、ある単量体を重合して形成される単量体単位の前記重合体における割合は、別に断らない限り、通常は、その重合体の重合に用いる全単量体に占める当該ある単量体の比率（仕込み比）と一致する。また、重合体が、共役ジエン単量体単位を含む重合物を水素化して成る水素化重合体である場合に、水素化重合体における、未水添の共役ジエン単量体単位と、水素化された共役ジエン単量体単位としてのアルキレン構造単位との合計含有割合は、重合物の重合に用いた全単量体に占める、共役ジエン単量体の比率（仕込み比）と一致する。
そして、実施例及び比較例において、分散剤の重量平均分子量、導電材分散液中におけるＣＮＴの熱分解時間、導電材分散液の粘度及び粘度安定性、並びにリチウムイオン二次電池のレート特性、サイクル特性及びガス発生抑制は、それぞれ以下の方法を使用して評価した。
【０１０７】
＜重量平均分子量＞
重合体である分散剤の重量平均分子量（Ｍｗ）を、濃度１０ｍＭのＬｉＢｒ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）溶液を使用し、下記の測定条件でゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）より測定した。
・分離カラム：Ｓｈｏｄｅｘ  ＫＤ−８０６Ｍ（昭和電工株式会社製）
・検出器：示差屈折計検出器  ＲＩＤ−１０Ａ（株式会社島津製作所製）
・溶離液の流速：０．３ｍＬ／分
・カラム温度：４０℃
・標準ポリマー：ＴＳＫ  標準ポリスチレン（東ソー株式会社製）
＜熱分解時間＞
調製した導電材分散液をアルミ皿に固形分が１ｇとなるように採取し、１３０℃で2時間乾燥して分散媒を揮発させ残渣を得た。
得られた残渣約３ｍｇを、熱重量分析装置（日立ハイテク社製、製品名「ＳＴＡ７２００」内に設置した後、窒素ガス雰囲気下、昇温速度：２０℃／分で２５℃から６００℃まで昇温し、６００℃で１０分間保持し、測定試料（質量：Ｗ０ｇ）を得た
温度を６００℃に維持したまま、雰囲気を窒素ガス雰囲気から空気雰囲気に切り替え、６００℃で３０分間保持した。そして、空気雰囲気に切り替えた後について、質量変化と、経過時間とから熱重量曲線（熱重量減少カーブ）および微分熱重量曲線を作成した。作成した各曲線を図１に示す。なお、熱重量減少カーブは、質量変化と経過時間とをDouble Boltzmann関数を用いてフィッティングして作成し、微分熱重量曲線は、熱重量減少カーブを時間微分することにより作成した。
そして、微分熱重量曲線から、微分熱重量曲線の最終ピークの直前に極小値をとる経過時間Ｔ０を求め、熱重量曲線から経過時間Ｔ０における測定試料の質量Ｍ１を求めた。そして、Ｍ１がＭ１×０．１０に減少するまでの所要時間Ｔ１（９０％減少時間）を求め、式（Ｉ）：熱分解時間Ｔ＝（Ｔ１−Ｔ０）／Ｗ０によりＣＮＴの熱分解時間を算出した。
＜粘度＞
調製した導電材分散液ついて、レオメーター（Ａｎｔｏｎ  Ｐａａｒ社製、製品名「ＭＣＲ３０２」）を使用し、温度２５℃において、せん断速度が１０−２ｓ−１から１０３ｓ−１までの範囲で粘度を測定した。そしてせん断速度１０ｓ−１における粘度の値を用いて、下記の基準で評価した。
Ａ：粘度が５Ｐａ・ｓ未満
Ｂ：粘度が５Ｐａ・ｓ以上２０Ｐａ・ｓ未満
Ｃ：粘度が２０Ｐａ・ｓ以上１００Ｐａ・ｓ未満
Ｄ：粘度が１００Ｐａ・ｓ以上
＜粘度安定性＞
調製した導電材分散液ついて、レオメーター（Ａｎｔｏｎ  Ｐａａｒ社製、製品名「ＭＣＲ３０２」）を使用し、温度２５℃、せん断速度１０ｓ−１で１２０秒間粘度を測定し、６１秒から１２０秒までの測定値の平均値を、η１とした、次いで導電材分散液を２５℃で３日間保管した後、プラネタリーミキサー（回転数：６０ｒｐｍ）を用いて1時間撹拌した。撹拌後の導電材分散液について、η１と同様にして粘度測定を行い、測定値の平均値をη２とした。そして粘度比＝η２／η１×１００（％）を算出し、下記の基準で評価した。粘度比の値が小さいほど、導電材分散液が粘度安定性に優れていることを示す。
Ａ：粘度比が９０％以上１１０％以下
Ｂ：粘度比が８０％以上９０％未満又は１１０％超１２０％以下
Ｃ：粘度比が７０％以上８０％未満又は１２０％超１３０％以下
Ｄ：粘度比が７０％未満又は１３０％超
＜レート特性＞
作製したリチウムイオン二次電池を、電解液注液後、温度２５℃で５時間静置した。次に、温度２５℃、０．２Ｃの定電流法にて、セル電圧３．６５Ｖまで充電し、その後、温度６０℃で１２時間エージング処理を行った。そして、温度２５℃、０．２Ｃの定電流法にて、セル電圧３．００Ｖまで放電した。その後、０．２Ｃの定電流法にて、ＣＣ−ＣＶ充電（上限セル電圧４．２０Ｖ）を行い、０．２Ｃの定電流法にて３．００ＶまでＣＣ放電した。この０．２Ｃにおける充放電を３回繰り返し実施した。
次に、温度２５℃の環境下、０.１Ｃの定電流法によって４．２Ｖまで充電しその後０．１Ｃにて３．０Ｖまで放電し、０．１Ｃ放電容量を求めた。さらに、０．１Ｃにて４．２Ｖまで充電しその後１Ｃにて３．０Ｖまで放電し、１Ｃ放電容量を求めた。これらの測定を作製したリチウムイオン二次電池１０セルについて行い、各測定値の平均値を、０．１Ｃ放電容量ａ、１Ｃ放電容量ｂとした。そして、電気容量の比＝ｂ／ａ×１００（％）を算出し、下記の基準で評価した。電気容量の比の値が大きいほど、リチウムイオン二次電池がレート特性に優れることを示す。
Ａ：電気容量の比が９０％以上
Ｂ：電気容量の比が８０％以上９０％未満
Ｃ：電気容量の比が７０％以上８０％未満
Ｄ：電気容量の比が７０％未満
＜サイクル特性＞
作製したリチウムイオン二次電池を、電解液注液後、温度２５℃で５時間静置した。次に、温度２５℃、０．２Ｃの定電流法にて、セル電圧３．６５Ｖまで充電し、その後、温度６０℃で１２時間エージング処理を行った。そして、温度２５℃、０．２Ｃの定電流法にて、セル電圧３．００Ｖまで放電した。その後、０．２Ｃの定電流法にて、ＣＣ−ＣＶ充電（上限セル電圧４．２０Ｖ）を行い、０．２Ｃの定電流法にて３．００ＶまでＣＣ放電した。この０．２Ｃにおける充放電を３回繰り返し実施した。
次に、温度４５℃の環境下、セル電圧４．２０−３．００Ｖ、１．０Ｃの充放電レートにて充放電の操作を１００サイクル行った。その際、第１回目のサイクルの放電容量をＸ１，第１００回目のサイクルの放電容量をＸ２と定義した。該放電容量Ｘ１および放電容量Ｘ２を用いて、容量維持率＝（Ｘ２／Ｘ１）×１００（％）を算出し、下記の基準で評価した。容量維持率の値が大きいほど、リチウムイオン二次電池がサイクル特性に優れることを示す。
Ａ：容量維持率が９３％以上
Ｂ：容量維持率が９０％以上９３％未満
Ｃ：容量維持率が８７％以上９０％未満
Ｄ：容量維持率が８７％未満
＜ガス発生抑制＞
作製したリチウムイオン二次電池を、電解液注液後、温度２５℃で５時間静置した。次に、温度２５℃、０．２Ｃの定電流法にて、セル電圧３．６５Ｖまで充電し、その後、温度６０℃で１２時間エージング処理を行った。そして、温度２５℃、０．２Ｃの定電流法にて、セル電圧３．００Ｖまで放電した。その後、０．２Ｃの定電流法にて、ＣＣ−ＣＶ充電（上限セル電圧４．２０Ｖ）を行い、０．２Ｃの定電流法にて３．００ＶまでＣＣ放電した。この０．２Ｃにおける充放電を３回繰り返し実施した。
次いで、２５℃の環境下で、０．１Ｃで４．２０Ｖまで充電し０．１Ｃで３．００Ｖまで放電する充放電の操作を行った後、電池を流動パラフィンに浸漬し、その体積Ｖ０を測定した。
さらに、６０℃環境下で、１Ｃで４．２０Ｖまで充電し１Ｃで３．００Ｖまで放電する充放電を１サイクルとする操作を２００サイクル繰り返した。その後、電池を流動パラフィンに浸漬し、その体積Ｖ１を測定した。
充放電を２００サイクル繰り返す前後でのセルの体積変化量ΔＶを、式「ΔＶ＝（Ｖ１−Ｖ０）／Ｖ０×１００（％）」により算出し、下記の基準で評価した。体積変化量ΔＶの値が小さいほど、リチウムイオン二次電池がガスの発生を抑制する能力に優れていることを示す。
Ａ：ΔＶが１８％未満
Ｂ：ΔＶが１８％以上２２％未満
Ｃ：ΔＶが２２％以上２６％未満
Ｄ：ΔＶが２６％以上
【０１０８】
（実施例１）
＜分散剤（ＨＮＢＲ−１）の調製＞
内容積１０リットルの反応器中に、イオン交換水１００部、並びに単量体としてのアクリロニトリル３５部及び１，３−ブタジエン６５部を仕込み、乳化剤としてオレイン酸カリウム２部、安定剤としてリン酸カリウム０．１部、さらに、分子量調整剤としてｔｅｒｔ−ドデシルメルカプタン（ＴＤＭ）０．７部を加えて、重合開始剤として過硫酸カリウム０．３５部の存在下に３０℃で乳化重合を行い、１，３−ブタジエンとアクリロニトリルとを共重合した。
重合転化率が９０％に達した時点で、単量体１００部あたり０．２部のヒドロキシルアミン硫酸塩を添加して重合を停止させた。続いて、加温し、減圧下で約７０℃にて水蒸気蒸留して、残留単量体を回収した後、老化防止剤としてアルキル化フェノールを２部添加して、重合体の水分散液を得た。
次に、得られた重合体の水分散液４００ｍＬ（全固形分：４８ｇ）を、撹拌機付きの１リットルオートクレーブに投入し、窒素ガスを１０分間流して重合体の水分散液中の溶存酸素を除去した。その後、水素化反応触媒として、酢酸パラジウム５０ｍｇを、Ｐｄに対して４倍モル当量の硝酸を添加した水１８０ｍＬに溶解して、添加した。系内を水素ガスで２回置換した後、３ＭＰａ（ゲージ圧）まで水素ガスで加圧した状態でオートクレーブの内容物を５０℃に加温し、６時間水素化反応させた。
その後、内容物を常温に戻し、系内を窒素雰囲気とした後、エバポレータを用いて、固形分濃度が４０％となるまで濃縮して、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ−１）の水分散液を得た。
この水分散液１００部にＮＭＰ２００部を加え、減圧下に水、残留モノマーをすべて蒸発させたのちＮＭＰを蒸発させて、ＨＮＢＲ−１のＮＭＰ溶液（固形分濃度：８％）を得た。得られたＨＮＢＥＲ−１の重量平均分子量を測定した。結果を表１に示す。なお重量平均分子量は「１３０，０００」であったが、表１では「×１０４」を省略し「１３」と表記している。
＜導電材分散液の調製（調製方法：Ａ−１）＞
導電材としての多層カーボンナノチューブ（ＢＥＴ比表面積：２５０ｍ２／ｇ）５部と、ＨＮＢＲ−１のＮＭＰ溶液１２．５部（固形分として１部相当）と、ＮＭＰ８２．５部とを、ディスパーを用いて、温度を２５℃以下に保ちながら回転数３０００ｒｐｍで３０分間、分散処理を実施した（第一分散工程）。次いで、薄膜旋回型高速ミキサー（プライミクス社、製品名「フィルミックス、５６−５０型」）を用いて、周速３０ｍ／秒で５分間、分散処理を実施して導電材分散液を調製した（第二分散工程）。この導電材分散液について、粘度及び粘度安定性を評価した。結果を表１に示す。
＜正極用スラリーの調製＞
正極活物質として層状構造を有する三元系活物質（ＬｉＮｉ0.６Ｃｏ0.2Ｍｎ0.２Ｏ2、平均粒子径：１０μｍ）９８．０部と、結着材としてのポリフッ化ビニリデン１．０部と、上記導電材分散液１．０部（固形分換算量）と、ＮＭＰとを添加し、プラネタリーミキサーにて混合（６０ｒｐｍ、３０分）して、正極用スラリーを調製した。なお、ＮＭＰの添加量は、得られる正極用スラリーの粘度（ＪＩＳ Ｚ８８０３：１９９１に準じて単一円筒形回転粘度計により測定。温度：２５℃、回転数：６０ｒｐｍ）が４０００〜５０００ｍＰａ・sの範囲内となるように調整した。
＜正極の作製＞
集電体として、厚さ２０μｍのアルミ箔を準備した。上記正極用スラリーを、コンマコーターでアルミ箔上に乾燥後の目付量が２０ｍｇ／ｃｍ２になるように塗布し、９０℃で２０分、１２０℃で２０分間乾燥後、６０℃で１０時間加熱処理して正極原反を得た。この正極原反をロールプレスで圧延し、密度が３．２ｇ／ｃｍ３の正極合材層と、アルミ箔とからなるシート状正極を作製した。このシート状正極を幅４８．０ｍｍ、長さ４７ｃｍに切断して、リチウムイオン二次電池用正極とした。
＜負極の作製＞
撹拌機付き５ＭＰａ耐圧容器に、１，３−ブタジエン３３部、イタコン酸３．５部、スチレン６３．５部、乳化剤としてのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム０．４部、イオン交換水１５０部、および、重合開始剤としての過硫酸カリウム０．５部を入れ、十分に撹拌した後、５０℃に加温して重合を開始した。重合転化率が９６％になった時点で冷却し重合反応を停止して、粒子状の結着材（スチレン−ブタジエン共重合体）を含む混合物を得た。上記混合物に、５％水酸化ナトリウム水溶液を添加してｐＨ８に調整後、加熱減圧蒸留によって未反応単量体の除去を行った。その後、混合物を３０℃以下まで冷却し、負極用結着材を含む水分散液を得た。
プラネタリーミキサーに、負極活物質としての人造黒鉛４８．７５部および天然黒鉛４８．７５部、並びに増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース１部（固形分相当）を投入した。さらに、イオン交換水にて固形分濃度が６０％となるように希釈し、その後、回転速度４５ｒｐｍで６０分混練した。その後、上述のようにして得た負極用結着材を含む水分散液を固形分相当で１．５部投入し、回転速度４０ｒｐｍで４０分混練した。そして、粘度が３０００±５００ｍＰａ・ｓ（Ｂ型粘度計、２５℃、６０ｒｐｍで測定）となるようにイオン交換水を加えることにより、負極用スラリーを調製した。
上記の負極用スラリーを、コンマコーターで、集電体である厚さ１５μｍの銅箔の表面に、塗付量が１０±０．５ｍｇ／ｃｍ２となるように塗布した。その後、負極合材層用スラリー組成物が塗布された銅箔を、４００ｍｍ／分の速度で、温度８０℃のオーブン内を２分間、さらに温度１１０℃のオーブン内を２分間かけて搬送することにより、銅箔上の負極用スラリーを乾燥させ、集電体上に負極合材層が形成された負極原反を得た。
この負極原反をロールプレスで圧延し、密度が１．６ｇ／ｃｍ３の負極合材層とアルミ箔とからなるシート状負極を作製した。そして、シート状負極を幅５０．０ｍｍ、長さ５２ｃｍに切断して、リチウムイオン二次電池用負極とした。
＜リチウムイオン二次電池の作製＞
上記リチウムイオン二次電池用正極とリチウムイオン二次電池用負極とを、互いの電極合材層同士が向かい合うようにし、厚さ１５μｍのセパレータ（ポリエチレン製の微多孔膜）を介在させて、直径２０ｍｍの芯を用いて捲回し、捲回体を得た。そして、得られた捲回体を、１０ｍｍ／秒の速度で厚さ４．５ｍｍになるまで一方向から圧縮した。なお、圧縮後の捲回体は平面視楕円形をしており、その長径と短径との比（長径／短径）は７．７であった。
また、電解液として濃度１．０ＭのＬｉＰＦ６溶液（溶媒：エチレンカーボネート（ＥＣ）／ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）＝３／７（体積比）の混合溶媒、添加剤：ビニレンカーボネート２体積％（溶媒比）含有）を準備した。
その後、圧縮後の捲回体をアルミ製ラミネートケース内に３．２ｇの電解液とともに収容した。そして、負極の所定の箇所にニッケルリード線を接続し、正極の所定の箇所にアルミニウムリード線を接続したのち、ケースの開口部を熱で封口し、リチウムイオン二次電池を得た。このリチウムイオン二次電池は、幅３５ｍｍ、高さ６０ｍｍ、厚さ５ｍｍのパウチ形であり、電池の公称容量は７００ｍＡｈであった。
得られたリチウムイオン二次電池について、レート特性、サイクル特性及びガス発生抑制を評価した。結果を表１に示す。
【０１０９】
（実施例２）
以下のようにして調製した導電材分散液を用いた以外は、実施例１と同様にして、分散剤（ＨＮＢＲ−１）、正極用スラリー、正極、負極及びリチウムイオン二次電池を作製し、各種評価を行った。結果を表１に示す。
＜導電材分散液の調製（調製方法：Ｂ−２）＞
導電材としての多層カーボンナノチューブ（ＢＥＴ比表面積：２５０ｍ２／ｇ）５部と、ＨＮＢＲ−１のＮＭＰ溶液１２．５部（固形分として１部相当）と、ＮＭＰ８２．５部とを、プラネタリ―ミキサーを用いて、温度を４５℃に保ちながら回転数６０ｒｐｍで３０分間、分散処理を実施した（第一分散工程）。次いで、薄膜旋回型高速ミキサー（プライミクス社、製品名「フィルミックス、５６−５０型」）を用いて、周速３０ｍ／秒で５分間、分散処理を実施して導電材分散液を調製した（第二分散工程）。
【０１１０】
（実施例３）
以下のようにして調製した分散剤（ＨＮＢＲ−２）及び導電材分散液を用いた以外は、実施例１と同様にして、正極用スラリー、正極、負極及びリチウムイオン二次電池を作製し、各種評価を行った。結果を表１に示す。
＜分散剤（ＨＮＢＲ−２）の調製＞
ＴＤＭの使用量を０．４部に変更した以外は、実施例１のＨＮＢＲ−１と同様にして、ＨＮＢＲ−２のＮＭＰ溶液（固形分濃度：８％）を得た。
＜導電材分散液の調製（調製方法：Ｂ−３）＞
導電材としての多層カーボンナノチューブ（ＢＥＴ比表面積：２５０ｍ２／ｇ）５部と、ＨＮＢＲ−２のＮＭＰ溶液６．２５部（固形分として０．５部相当）と、ＮＭＰ８２．５部とを、プラネタリ―ミキサーを用いて、温度を２５℃以下に保ちながら回転数６０ｒｐｍで３０分間、分散処理を実施した（第一分散工程）。第一分散工程後に得られた組成物に対し、更にＨＮＢＲ−２のＮＭＰ溶液６．２５部（固形分として０．５部相当）を添加し、薄膜旋回型高速ミキサー（プライミクス社、製品名「フィルミックス、５６−５０型」）を用いて、周速３０ｍ／秒で５分間、分散処理を実施して導電材分散液を調製した（第二分散工程）。
【０１１１】
（実施例４）
以下のようにして調製した導電材分散液を用いた以外は、実施例１と同様にして、分散剤（ＨＮＢＲ−１）、正極用スラリー、正極、負極及びリチウムイオン二次電池を作製し、各種評価を行った。結果を表１に示す。
＜導電材分散液の調製（調製方法：Ａ−３）＞
第二分散工程において薄膜旋回型高速ミキサーの周速を２０ｍ／秒に変更した以外は、実施例１の調製方法Ａ−１と同様にして導電材分散液を調製した。
【０１１２】
（実施例５）
以下のようにして調製した導電材分散液を用いた以外は、実施例１と同様にして、分散剤（ＨＮＢＲ−１）、正極用スラリー、正極、負極及びリチウムイオン二次電池を作製し、各種評価を行った。結果を表１に示す。
＜導電材分散液の調製（調製方法：Ａ−４）＞
第二分散工程において薄膜旋回型高速ミキサーの周速を４０ｍ／秒に変更した以外は、実施例１の調製方法Ａ−１と同様にして導電材分散液を調製した。
【０１１３】
（実施例６）
以下のようにして調製した導電材分散液を用いた以外は、実施例１と同様にして、分散剤（ＨＮＢＲ−１）、正極用スラリー、正極、負極及びリチウムイオン二次電池を作製し、各種評価を行った。結果を表１に示す。
＜導電材分散液の調製（調製方法：Ａ−５）＞
第二分散工程において薄膜旋回型高速ミキサーによる分散処理の時間を３分間に変更した以外は、実施例１の調製方法Ａ−１と同様にして導電材分散液を調製した。
【０１１４】
（実施例７）
以下のようにして調製した導電材分散液を用いた以外は、実施例１と同様にして、分散剤（ＨＮＢＲ−１）、正極用スラリー、正極、負極及びリチウムイオン二次電池を作製し、各種評価を行った。結果を表１に示す。
＜導電材分散液の調製（調製方法：Ａ−６）＞
第二分散工程において薄膜旋回型高速ミキサーによる分散処理の時間を１０分間に変更した以外は、実施例１の調製方法Ａ−１と同様にして導電材分散液を調製した。
【０１１５】
（実施例８）
以下のようにして調製した分散剤（ＡＣＬ）を用いた以外は、実施例１と同様にして、導電材分散液、正極用スラリー、正極、負極及びリチウムイオン二次電池を作製し、各種評価を行った。結果を表１に示す。
＜分散剤（ＡＣＬ）の調製＞
撹拌機付きのオートクレーブに、イオン交換水１６４部、２−エチルヘキシルアクリレート３５部、スチレン３２部、アクリロニトリル３０部、メタクリル酸３部、重合開始剤として過硫酸カリウム０．３部、乳化剤としてポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム１．２部、分子量調整剤としてＴＤＭ０．６部を入れ、十分に撹拌した後、７０℃で３時間、８０℃で２時間加温して重合を行い、アクリル系重合体（ＡＣＬ）の水分散液を得た。なお、この水分散体の固形分濃度は３７．３％であり、固形分濃度から求めた重合転化率は９６％であった。
この水分散液１００部にＮＭＰ２００部を加え、減圧下に水、残留モノマーをすべて蒸発させたのちＮＭＰを蒸発させて、ＡＣＬのＮＭＰ溶液（固形分濃度：８％）を得た。
【０１１６】
（実施例９）
以下のようにして調製した導電材分散液を用いた以外は、実施例１と同様にして、分散剤（ＨＮＢＲ−１）、正極用スラリー、正極、負極及びリチウムイオン二次電池を作製し、各種評価を行った。結果を表１に示す。
＜導電材分散液の調製（調製方法：Ｃ−２）＞
導電材としての多層カーボンナノチューブ（ＢＥＴ比表面積：２５０ｍ２／ｇ）5部と、ＨＮＢＲ−１のＮＭＰ溶液６．２５部（固形分として０．５部相当）、ＮＭＰ８２．５部とを、ディスパーを用いて、温度を２５℃以下に保ちながら回転数３０００ｒｐｍで３０分間、分散処理を実施した（第一分散工程）。
次いで、第一分散工程後に得られた組成物に対し、更にＨＮＢＲ−１のＮＭＰ溶液６．２５部（固形分として０．５部相当）を添加し、ビーズミル（アシザワファインテック社製、製品名「ＬＭＺ０１５」）を用いて、直径１．５ｍｍのジルコニアビーズを見かけ充填率５０体積％となるようにし、周速１２ｍ／秒にて２０分間混合した。次に直径０．８ｍｍのジルコニアビーズを見かけ充填率５０体積％となるようにし、周速８ｍ／秒にて２０分間混合した。さらに直径０．８ｍｍのジルコニアビーズを見かけ充填率８０体積％となるようにし、周速１２ｍ／秒にて２０分間混合し、導電材分散液を調製した（第二分散工程）。
【０１１７】
（比較例１）
以下のようにして調製した導電材分散液を用いた以外は、実施例１と同様にして、分散剤（ＨＮＢＲ−１）、正極用スラリー、正極、負極及びリチウムイオン二次電池を作製し、各種評価を行った。結果を表２に示す。
＜導電材分散液の調製（調製方法：Ａ−２）＞
導電材としての多層カーボンナノチューブ（ＢＥＴ比表面積：２５０ｍ２／ｇ）５部と、ＨＮＢＲ−１のＮＭＰ溶液６．２５部（固形分として０．５部相当）と、ＮＭＰ８２．５部とを、ディスパーを用いて、温度を２５℃以下に保ちながら回転数３，０００ｒｐｍで３０分間、分散処理を実施した（第一分散工程）。第一分散工程後に得られた組成物に対し、更にＨＮＢＲ−１のＮＭＰ溶液６．２５部（固形分として０．５部相当）を添加し、薄膜旋回型高速ミキサー（プライミクス社、製品名「フィルミックス、５６−５０型」）を用いて、周速３０ｍ／秒で５分間、分散処理を実施して導電材分散液を調製した（第二分散工程）。
【０１１８】
（比較例２）
以下のようにして調製した導電材分散液を用いた以外は、実施例１と同様にして、分散剤（ＨＮＢＲ−１）、正極用スラリー、正極、負極及びリチウムイオン二次電池を作製し、各種評価を行った。結果を表２に示す。
＜導電材分散液の調製（調製方法：Ｂ−１）＞
導電材としての多層カーボンナノチューブ（ＢＥＴ比表面積：２５０ｍ２／ｇ）５部と、ＨＮＢＲ−１のＮＭＰ溶液１２．５部（固形分として１部相当）と、ＮＭＰ８２．５部とを、プラネタリ―ミキサーを用いて、温度を２５℃以下に保ちながら回転数６０ｒｐｍで３０分間、分散処理を実施した（第一分散工程）。次いで、薄膜旋回型高速ミキサー（プライミクス社、製品名「フィルミックス、５６−５０型」）を用いて、周速３０ｍ／秒で５分間、分散処理を実施して導電材分散液を調製した（第二分散工程）。
【０１１９】
（比較例３）
導電材分散液の調製に際し、ＨＮＢＲ−１に代えて実施例３と同様にして調製したＨＮＢＲ−２を使用した以外は、比較例２と同様にして、導電材分散液、正極用スラリー、正極、負極及びリチウムイオン二次電池を作製し、各種評価を行った。結果を表２に示す。
【０１２０】
（比較例４）
導電材分散液の調製に際し、ＨＮＢＲ−１に代えて実施例３と同様にして調製したＨＮＢＲ−２を使用した以外は、比較例１と同様にして、導電材分散液、正極用スラリー、正極、負極及びリチウムイオン二次電池を作製し、各種評価を行った。結果を表２に示す。
【０１２１】
（比較例５）
以下のようにして調製した導電材分散液を用いた以外は、実施例１と同様にして、分散剤（ＨＮＢＲ−１）、正極用スラリー、正極、負極及びリチウムイオン二次電池を作製し、各種評価を行った。結果を表２に示す。
＜導電材分散液の調製（調製方法：Ｃ−１）＞
導電材としての多層カーボンナノチューブ（ＢＥＴ比表面積：２５０ｍ２／ｇ）５部と、ＨＮＢＲ−１のＮＭＰ溶液１２．５部（固形分として１部相当）、ＮＭＰ８２．５部とを、ディスパーを用いて、温度を２５℃以下に保ちながら回転数３０００ｒｐｍで３０分間、分散処理を実施した（第一分散工程）。
次いで、第一分散工程後に得られた組成物に対し、ビーズミル（アシザワファインテック社製、製品名「ＬＭＺ０１５」）を用いて、直径１．２５ｍｍのジルコニアビーズを見かけ充填率８０体積％となるようにし、周速８ｍ／秒にて１時間混合し、導電材分散液を調製した（第二分散工程）。
【０１２２】
（比較例６）
以下のようにして調製した導電材分散液を用いた以外は、実施例３と同様にして、分散剤（ＨＮＢＲ−２）、正極用スラリー、正極、負極及びリチウムイオン二次電池を作製し、各種評価を行った。結果を表２に示す。
＜導電材分散液の調製（調製方法：Ｃ−３）＞
導電材としての多層カーボンナノチューブ（ＢＥＴ比表面積：２５０ｍ２／ｇ）５部と、ＨＮＢＲ−２のＮＭＰ溶液６．２５部（固形分として０．５部相当）、ＮＭＰ８２．５部とを、プラネタリ―ミキサーを用いて、温度を２５℃以下に保ちながら回転数６０ｒｐｍで３０分間、分散処理を実施した（第一分散工程）。
次いで、第一分散工程後に得られた組成物に対し、更にＨＮＢＲ−２のＮＭＰ溶液６．２５部（固形分として０．５部相当）を添加し、ビーズミル（アシザワファインテック社製、製品名「ＬＭＺ０１５」）を用いて、直径１．２５ｍｍのジルコニアビーズを見かけ充填率８０体積％となるようにし、周速８ｍ／秒にて２０分間混合し、導電材分散液を調製した（第二分散工程）。
【０１２３】
（比較例７）
以下のようにして調製した導電材分散液を用いた以外は、実施例１と同様にして、正極用スラリー、正極、負極及びリチウムイオン二次電池を作製し、各種評価を行った。結果を表２に示す。
＜導電材分散液の調製（調製方法：Ａ−７）＞
ポリビニルピロリドン（東京化成工業社製。製品名「ＰＶＰ  Ｋ１５」）のＮＭＰ溶液（固形分濃度：８％）を準備した。
導電材としての多層カーボンナノチューブ（ＢＥＴ比表面積：２５０ｍ２／ｇ）４部と、ＰＶＰのＮＭＰ溶液１２．５部（固形分として１部相当）と、ＮＭＰ８３．５部とを、ディスパーを用いて、温度を２５℃以下に保ちながら回転数３０００ｒｐｍで３０分間、分散処理を実施した（第一分散工程）。次いで、薄膜旋回型高速ミキサー（プライミクス社、製品名「フィルミックス、５６−５０型」）を用いて、周速４０ｍ／秒で１分間、分散処理を実施して導電材分散液を調製した（第二分散工程）。
【０１２４】
（比較例８）
以下のようにして調製した導電材分散液を用いた以外は、実施例１と同様にして、分散剤（ＨＮＢＲ−１）、正極用スラリー、正極、負極及びリチウムイオン二次電池を作製し、各種評価を行った。結果を表２に示す。
＜導電材分散液の調製（調製方法：Ａ−８）＞
導電材としての多層カーボンナノチューブ（ＢＥＴ比表面積：２５０ｍ２／ｇ）５部と、ＰＶＰのＮＭＰ溶液１２．５部（固形分として１部相当）と、ＮＭＰ８２．５部とを、ディスパーを用いて、温度を４５℃に保ちながら回転数３０００ｒｐｍで３０分間、分散処理を実施した（第一分散工程）。次いで、薄膜旋回型高速ミキサー（プライミクス社、製品名「フィルミックス、５６−５０型」）を用いて、周速５０ｍ／秒で２０分間、分散処理を実施して導電材分散液を調製した（第二分散工程）。
【０１２５】
【表１】
0006870771.tif 000003
【０１２６】
【表２】
0006870771.tif 000004
【０１２７】
表１及び表２より、ＣＮＴを含有する導電材、分散剤、及び分散媒を含み、ＣＮＴの熱分解時間が所定の範囲内である実施例１〜９の導電材分散液は、粘度安定性に優れ、そして当該導電材分散液を用いて正極を作製することで、リチウムイオン二次電池に優れたレート特性を発揮させ得ることが分かる。また実施例１〜９では、低い粘度の導電材分散液が調製可能であり、またリチウムイオン二次電池について、サイクル特性に優れるとともに、ガス発生を抑制できていることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
本発明によれば、粘度安定性に優れるととともに、電気化学素子に優れたレート特性を発揮させ得る電極を形成可能な電気化学素子用導電材分散液を提供することができる。
また、本発明によれば、電気化学素子に優れたレート特性を発揮させ得る電極を形成可能な電気化学素子電極用スラリーを提供することができる。
そして、本発明によれば、電気化学素子に優れたレート特性を発揮させ得る電気化学素子用電極を提供することができる。
さらに、本発明によれば、レート特性に優れる電気化学素子を提供することができる。
【要約】
【課題】粘度安定性に優れるととともに、電気化学素子に優れたレート特性を発揮させ得る電極を形成可能な電気化学素子用導電材分散液を提供する。
【解決手段】導電材、ＣＮＴを含有する分散剤、及び分散媒を含む導電材分散液であって、前記ＣＮＴの熱分解時間が１．５分／ｍｇ以上１０分／ｍｇ未満である、導電材分散液。熱分解時間は、熱重量分析により熱重量曲線及び微分熱重量曲線を作成し、そして下記式（Ｉ）により算出される。
熱分解時間Ｔ＝（Ｔ１−Ｔ０）／Ｗ０  ・・・（Ｉ）
Ｔ０：微分熱重量曲線の最終ビーク直前に極小値をとる経過時間（分）
Ｔ１：熱重量曲線から求めた経過時間がＴ０分における前記測定試料の質量Ｍ１が、Ｍ１×０．１０に減少するまでの所要時間（分）
Ｗ０：６００℃の空気雰囲気下における前記熱処理開始時の測定試料の重量（ｍｇ）
【選択図】図１【図１】
0006870771.tif 000005