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バインダ、電極および電気化学キャパシタ

国内特許コード P160013166
整理番号 S2014-1593-N0
掲載日 2016年8月4日
出願番号 特願2014-195839
公開番号 特開2016-066755
出願日 平成26年9月25日(2014.9.25)
公開日 平成28年4月28日(2016.4.28)
発明者
  • 山縣 雅紀
  • 石川 正司
  • 後藤 香奈子
  • 副田 和位
出願人
  • 学校法人 関西大学
発明の名称 バインダ、電極および電気化学キャパシタ
発明の概要 【課題】電気化学キャパシタ用電極及び該電極を備えた電気化学キャパシタへ適用する、工業的製造プロセスに適用可能な強度を有するバインダを提供する。
【解決手段】電気化学キャパシタ用電極の材料である活物質および導電助剤を連結させるバインダであって、ゼラチンを含んでいる。バインダにおけるゼラチンの含有率は50質量%以上であることが好ましい。
【選択図】なし
従来技術、競合技術の概要


近年、携帯電話機器、電気自動車に搭載される蓄電デバイス(例えば、電気化学キャパシタ、リチウムイオン二次電池等)が開発されている。特に電気化学キャパシタについては、自動車での運動エネルギーの回生、建物または工場での瞬停補填装置、自然エネルギー利用でのレベリング、二次電池の負荷軽減等に使用可能であり、充放電によって電極が劣化し難く、充放電サイクルに優れるため、各種の電源に用いられている。



電気化学キャパシタを構成する電極は、電気エネルギーの蓄電に直接係わる活物質、活物質間の導通パスを担う導電助剤、バインダ、および集電体から構成されている。電気化学キャパシタの特性は電極に大きく依存し、それぞれの材料自体の特性と材料との組合せに大きく影響を受ける。



特にバインダは、活物質、導電助剤およびバインダを含む合材から得られた電極内にて存在比率が少ないこと、電気化学キャパシタに供給される電解液との親和性に優れること、および、電極の電気抵抗を最小限にできること等が要求される。また、バインダには、高電圧作動に耐える電気化学的安定性も重要である。



このバインダは、大きく水系または非水系に分類される。水系バインダとしては、スチレン-ブタジエンラバー(SBR)水分散液(特許文献1等)、カルボキシメチルセルロース(CMC)(特許文献2~4等)、またはこれらのバインダの併用についても従来技術として提案されている(特許文献3、5、6等)。これらの水系バインダは、活物質および導電助剤の分散性および密着性が比較的高いため、合材における含有量が少なくて済むという利点がある。



非水系バインダとしては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)(特許文献7、8等)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)のN-メチル-2-ピロリドン(NMP)溶液(特許文献9~11等)が挙げられ、特に高圧作動型のデバイスには有利に働く点で利点がある。



一方、リチウムイオン二次電池用電極用の水系バインダとして、多糖類系天然高分子であるアルギン酸ナトリウムを用いることが開示されており、バインダとして適用可能であること、および、このバインダを用いたリチウムイオン二次電池用電極のサイクル耐久性が高いことが記載されている(非特許文献1)。



また、アルギン酸塩を用いたバインダについては、電気化学キャパシタおよびリチウムイオン二次電池等の蓄電デバイス用電極等に適用可能であることが、本発明者らによって見出されている(特許文献12および13、非特許文献2)。

産業上の利用分野


本発明は、バインダ、電極および電気化学キャパシタに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
電気化学キャパシタ用電極の材料である活物質および導電助剤を連結させるバインダであって、ゼラチンを含んでいることを特徴とするバインダ。

【請求項2】
ゼラチンの含有率が50質量%以上である、請求項1に記載のバインダ。

【請求項3】
請求項1または2に記載のバインダを含んでいる、電気化学キャパシタ用電極。

【請求項4】
ゼラチンの含有率が2~10質量%である、請求項3に記載の電気化学キャパシタ用電極。

【請求項5】
請求項4に記載の電気化学キャパシタ用電極を備えている、電気化学キャパシタ。
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 公開
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