JP7813741B2 - Nickel powder - Google Patents
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Description
ここに開示される技術は、ニッケル粉末に関する。 The technology disclosed herein relates to nickel powder.
積層セラミックコンデンサ(MLCC)などの電子部品の電極は、例えば、ニッケル粉末を含む電極ペーストを焼成することで形成される。近年では、電極ペーストやMLCCの性能改善を目的として、ニッケル粉末中のNi粒子に表面改質剤を付着させる技術が種々提案されている。 Electrodes for electronic components such as multilayer ceramic capacitors (MLCCs) are formed, for example, by firing an electrode paste containing nickel powder. In recent years, various techniques have been proposed to attach surface modifiers to the Ni particles in the nickel powder in order to improve the performance of electrode pastes and MLCCs.
例えば、特許文献1に記載のNi粒子の表面は、有機ケイ素化合物、カップリング剤又は界面活性剤から選ばれる一種又は二種以上の表面改質剤によって被覆されている。そして、特許文献1に記載のNi粒子は、これらの表面改質剤を介して誘電体物質(BaTiO3など)と付着している。また、特許文献2に記載のNi粒子の表面は、燐酸系、亜燐酸系、又は次亜燐酸系化合物で修飾されている。これらの特許文献に記載の表面改質剤によると、焼成中のニッケル粉末の熱収縮特性を、他の部品(基板や誘電体層など)の熱収縮特性に近似させることができるため、デラミネーションやクラックなどの構造的欠陥を抑制できる。 For example, the surfaces of Ni particles described in Patent Document 1 are coated with one or more surface modifiers selected from organosilicon compounds, coupling agents, and surfactants. The Ni particles described in Patent Document 1 are attached to a dielectric substance (such as BaTiO3 ) via these surface modifiers. Furthermore, the surfaces of Ni particles described in Patent Document 2 are modified with a phosphate-based, phosphorous-based, or hypophosphorous-based compound. The surface modifiers described in these patent documents can approximate the thermal shrinkage characteristics of the nickel powder during firing to those of other components (such as substrates and dielectric layers), thereby suppressing structural defects such as delamination and cracks.
ところで、近年では、電極形成用のニッケル粉末の微小化が試みられている。例えば、平均粒子径が150nm以下のNi粒子を含むニッケル粉末を用いると、焼成後の電極の膜厚が大幅に薄くなるため、電子部品の小型化に大きく貢献できる。しかしながら、平均粒子径が150nm以下のNi粒子は、表面積が大きいため、電極ペースト調製時の分散性が低くなる傾向がある。そして、凝集によって粗大な二次粒子が生じると、焼成後の電極の表面平滑性が低下する可能性がある。 In recent years, attempts have been made to miniaturize nickel powder used to form electrodes. For example, using nickel powder containing Ni particles with an average particle size of 150 nm or less significantly reduces the thickness of the electrode film after firing, which can greatly contribute to the miniaturization of electronic components. However, because Ni particles with an average particle size of 150 nm or less have a large surface area, they tend to be less dispersible when preparing electrode paste. Furthermore, if coarse secondary particles are generated by aggregation, the surface smoothness of the electrode after firing may be reduced.
ここに開示される技術は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、Ni粒子の平均粒子径が150nm以下であるにもかかわらず、電極ペースト調製時に優れた分散性を発揮できるニッケル粉末を実現することを目的とする。 The technology disclosed here was developed in light of these circumstances, and aims to create a nickel powder that exhibits excellent dispersibility when preparing electrode paste, even though the average particle size of the Ni particles is 150 nm or less.
上記課題を解決するために、ここに開示される技術によって、以下の構成のニッケル粉末が提供される。 To solve the above problems, the technology disclosed herein provides nickel powder with the following composition.
ここに開示されるニッケル粉末は、Ni粒子を主体とする。かかるニッケル粉末のNi粒子は、FE-SEM観察に基づいた平均粒子径が150nm以下であり、かつ、粒子表面に表面改質剤が付着している。そして、表面改質剤は、炭素数8以上18以下の脂肪族モノアミンと、酸価が5mgKOH/g以上30mgKOH/g以下であり、かつ、アミン価が10mgKOH/g以上100mgKOH/g以下であるポリアミン化合物とを含む。 The nickel powder disclosed herein is primarily composed of Ni particles. The Ni particles of this nickel powder have an average particle size of 150 nm or less based on FE-SEM observation, and a surface modifier is attached to the particle surface. The surface modifier includes an aliphatic monoamine having 8 to 18 carbon atoms and a polyamine compound having an acid value of 5 mg KOH/g to 30 mg KOH/g and an amine value of 10 mg KOH/g to 100 mg KOH/g.
ここに開示されるニッケル粉末の表面改質剤は、所定範囲の酸価とアミン価を有するポリアミン化合物を含む。かかるポリアミン化合物は、アミン価を有する官能基が十分に存在しているため、配位結合によってNi粒子の表面の酸点に強固に付着する。さらに、このポリアミン化合物は、酸価を有する官能基も十分に存在しているため、Ni粒子の表面の塩基点にも付着し、脱離しにくくなる。このため、上記構成のポリアミン化合物は、Ni粒子の表面に好適に付着し、電極ペースト調製時の分散性を好適に改善できる。一方で、この種のポリアミン化合物がNi粒子に過剰に付着すると、電極ペースト調製時に粘度が増大する可能性がある。この場合には、基材等に電極ペーストを薄く塗布することが難しくなる。これに対して、ここに開示される技術では、上記ポリアミン化合物の他に、炭素数8以上18以下の脂肪族モノアミンをNi粒子に付着させている。この脂肪族モノアミンがNi粒子の表面の一部を占有することによって、ポリアミン化合物の過剰な付着による粘度増大を抑制できる。加えて、ここに開示される技術では、上記構成のポリアミン化合物と脂肪族モノアミンを、分散剤として電極ペーストに添加するのではなく、表面改質剤としてNi粒子の表面に予め付着させる。これによって、各々の表面改質剤が効率的にNi粒子に付着して立体障害効果を発揮するため、ニッケル粉末の分散性を顕著に改善できる。以上の通り、ここに開示されるニッケル粉末は、Ni粒子の平均粒子径が150nm以下であっても、電極ペースト調製時に優れた分散性を発揮できる。 The nickel powder surface modifier disclosed herein contains a polyamine compound having a specified range of acid value and amine value. Because such polyamine compounds contain sufficient functional groups with amine values, they adhere firmly to acid sites on the surface of Ni particles through coordinate bonds. Furthermore, because such polyamine compounds contain sufficient functional groups with acid values, they also adhere to basic sites on the surface of Ni particles, making them less likely to detach. Therefore, the polyamine compound described above adheres favorably to the surface of Ni particles, effectively improving dispersibility during electrode paste preparation. However, excessive adhesion of this type of polyamine compound to Ni particles can increase viscosity during electrode paste preparation. In this case, it becomes difficult to apply a thin layer of electrode paste to a substrate or the like. In contrast, the technology disclosed herein adheres an aliphatic monoamine having 8 to 18 carbon atoms to the Ni particles in addition to the polyamine compound. By occupying a portion of the Ni particle surface with this aliphatic monoamine, the increase in viscosity due to excessive adhesion of the polyamine compound can be suppressed. In addition, in the technology disclosed herein, the polyamine compound and aliphatic monoamine having the above-described configuration are not added to the electrode paste as dispersants, but are instead pre-attached to the surface of the Ni particles as surface modifiers. This allows each surface modifier to efficiently adhere to the Ni particles and exert a steric hindrance effect, significantly improving the dispersibility of the nickel powder. As described above, the nickel powder disclosed herein can exhibit excellent dispersibility during electrode paste preparation, even when the average particle size of the Ni particles is 150 nm or less.
ここに開示されるニッケル粉末の一態様では、脂肪族モノアミンは、オレイルアミン、、テトラデシルアミン、ドデシルアミン、オクチルアミンからなる群から選択される少なくとも一種を含む。これによって、ポリアミン化合物の付着によるペースト粘度の増大をより好適に抑制できる。 In one embodiment of the nickel powder disclosed herein, the aliphatic monoamine includes at least one selected from the group consisting of oleylamine, tetradecylamine, dodecylamine, and octylamine. This more effectively suppresses an increase in paste viscosity due to the adhesion of polyamine compounds.
ここに開示されるニッケル粉末の一態様では、ポリアミン化合物は、主鎖にアミノ基とカルボキシ基とが存在する鎖状アミン化合物である。これによって、電極ペースト調製時により優れた分散性を発揮できる。なお、かかる鎖状アミン化合物の一例として、ポリアミド、ポリアミノアミド、ポリエステルアミドからなる群から選択される少なくとも一種が挙げられる。 In one embodiment of the nickel powder disclosed herein, the polyamine compound is a chain amine compound having an amino group and a carboxy group in the main chain. This allows for better dispersibility when preparing the electrode paste. One example of such a chain amine compound is at least one selected from the group consisting of polyamide, polyaminoamide, and polyesteramide.
ここに開示されるニッケル粉末の一態様では、Ni粒子に対する表面改質剤の重量比が0.5質量%以上7.0質量%以下である。これによって、分散性向上効果と粘度抑制効果をより高いレベルで両立することができる。 In one embodiment of the nickel powder disclosed herein, the weight ratio of the surface modifier to the Ni particles is 0.5% by mass or more and 7.0% by mass or less. This allows for a higher level of both improved dispersibility and viscosity suppression effects.
ここに開示されるニッケル粉末の一態様では、脂肪族モノアミンに対するポリアミン化合物の重量比が10質量%以上120質量%以下である。これによって、分散性向上効果と粘度抑制効果をより高いレベルで両立することができる。 In one embodiment of the nickel powder disclosed herein, the weight ratio of polyamine compound to aliphatic monoamine is 10% by mass or more and 120% by mass or less. This allows for a higher level of both improved dispersibility and viscosity suppression effects.
以下、ここに開示される技術の好適な実施形態について説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって、ここに開示される技術の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。ここに開示される技術は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。なお、以下の説明は、ここで開示される技術を特定の実施形態に限定することを意図したものではない。なお、本明細書および特許請求の範囲において、所定の数値範囲をA~B(A、Bは任意の数値)と記すときは、「A以上B以下」の意味である。したがって、「A超B未満」を包含する。 The following describes preferred embodiments of the technology disclosed herein. Matters other than those specifically mentioned in this specification that are necessary for implementing the technology disclosed herein can be understood as design matters for a person skilled in the art based on the prior art in the relevant field. The technology disclosed herein can be implemented based on the content disclosed in this specification and common technical knowledge in the relevant field. The following explanation is not intended to limit the technology disclosed herein to specific embodiments. In this specification and claims, when a specific numerical range is expressed as A to B (A and B are arbitrary numbers), this means "greater than A and less than B." Therefore, it also encompasses "greater than A but less than B."
1.ニッケル粉末
本実施形態に係るニッケル粉末は、後述のNi粒子を主体とする粉体材料(微粒子の集団(particles))である。ここでの「Ni粒子を主体とする」とは、粉体材料に含まれる無機粒子のうち、重量基準で最も多く含まれる無機粒子が、後述する「表面改質剤が付着したNi粒子」であることを意味する。より具体的には、本明細書における「ニッケル粉末」は、表面改質剤が付着したNi粒子を50重量%以上(好適には60重量%以上、より好適には70重量%以上、さらに好適には80重量%以上、特に好適には90重量%以上)含む粉体材料である。換言すると、ここに開示されるニッケル粉末は、ここに開示される技術による効果を著しく損なわない限りにおいて、他の無機粒子を含んでいてもよい。このような副成分としては、表面改質剤が付着していないNi粒子や、他の金属元素を主成分とした無機粒子(Cu粒子、Au粒子、Ag粒子、Pd粒子、Pt粒子など)が挙げられる。
1. Nickel Powder The nickel powder according to this embodiment is a powder material (a group of fine particles) primarily composed of Ni particles, as described below. Here, "primarily composed of Ni particles" means that the inorganic particles contained in the powder material in the greatest amount by weight are the "Ni particles having a surface modifier attached thereto," as described below. More specifically, the "nickel powder" in this specification refers to a powder material containing 50% by weight or more (preferably 60% by weight or more, more preferably 70% by weight or more, even more preferably 80% by weight or more, and particularly preferably 90% by weight or more) of Ni particles having a surface modifier attached thereto. In other words, the nickel powder disclosed herein may contain other inorganic particles as long as the effects of the technology disclosed herein are not significantly impaired. Examples of such minor components include Ni particles not having a surface modifier attached thereto and inorganic particles primarily composed of other metal elements (such as Cu particles, Au particles, Ag particles, Pd particles, and Pt particles).
上述の通り、本実施形態に係るニッケル粉末の主成分であるNi粒子は、粒子表面に表面改質剤が付着している。以下、Ni粒子と表面改質剤の各々について説明する。 As mentioned above, the Ni particles, which are the main component of the nickel powder according to this embodiment, have a surface modifier attached to their particle surfaces. Below, we will explain each of the Ni particles and the surface modifier.
(1)Ni粒子
ニッケル粒子(Ni粒子)は、ペースト焼成後の電極の主成分を構成する材料である。かかるNi粒子を焼成することによって高性能(低抵抗)の導電部材を安価に形成できる。このため、Ni粒子は、MLCC等の電子部品の電極材料として好適である。なお、本明細書における「Ni粒子」は、粒子表層の主要元素がNiである粒子のことをいう。すなわち、本明細書における「Ni粒子」は、粒子全体がNiで構成された粒子(Ni単体粒子)だけでなく、Ni合金粒子、コアシェル粒子などを包含する概念である。なお、上述した「粒子表層の主要元素がNiである」とは、XPSを用いた元素分析において、粒子表層(粒子表面から10nmの厚みの領域)で最も多く確認される金属元素がNiであることを意味する。具体的には、本明細書における「Ni粒子」は、粒子表層を構成する金属元素の総数を100モル%としたとき、50モル%以上(好適には60モル%以上、より好適には70モル%以上、さらに好適には80モル%以上、特に好適には90モル%以上)がNi元素である粒子のことをいう。なお、Ni粒子に含まれ得るNi以外の金属元素としては、金(Au)、白金(Pt)、銀(Ag)、パラジウム(pd)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、亜鉛(Zn)、リチウム(Li)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、バリウム(Ba)などが挙げられる。
(1) Ni Particles Nickel particles (Ni particles) are the main component of electrodes after paste firing. By firing these Ni particles, high-performance (low-resistance) conductive materials can be formed inexpensively. For this reason, Ni particles are suitable as an electrode material for electronic components such as MLCCs. In this specification, "Ni particles" refers to particles in which Ni is the main element in the particle surface layer. That is, "Ni particles" in this specification encompasses not only particles composed entirely of Ni (single Ni particles), but also Ni alloy particles, core-shell particles, and the like. The above-mentioned phrase "Ni is the main element in the particle surface layer" means that Ni is the metal element most commonly identified in the particle surface layer (a region 10 nm thick from the particle surface) in elemental analysis using XPS. Specifically, the term "Ni particles" as used herein refers to particles in which, when the total number of metal elements constituting the particle surface layer is taken as 100 mol%, 50 mol% or more (preferably 60 mol% or more, more preferably 70 mol% or more, even more preferably 80 mol% or more, and particularly preferably 90 mol% or more) is Ni element. Metal elements other than Ni that can be contained in Ni particles include gold (Au), platinum (Pt), silver (Ag), palladium (pd), copper (Cu), aluminum (Al), zinc (Zn), lithium (Li), sodium (Na), potassium (K), magnesium (Mg), calcium (Ca), and barium (Ba).
なお、上述した「コアシェル粒子」とは、コア粒子と、当該コア粒子の表面を被覆するシェルとを備えた多層構造の粒子である。Ni粒子としてコアシェル粒子を用いる場合には、Ni以外の金属元素を含むコア粒子の表面に、Ni元素を含むシェルを形成する。これによって、粒子表層の主要元素をNiにすることができる。なお、コア粒子の一例として、Cu粒子、Au粒子、Pt粒子、Ag粒子、Pd粒子などが挙げられる。これらのコア粒子の表面にNiシェルを形成することによって、Ni粒子(コアシェル粒子)を生成する際の粒径制御が安定化する。従って、この種のコアシェル粒子の生成では、粒子径を小さい状態に維持しつつ、多量の粒子を生成できる。これによって、Ni粒子の生産性を大きく向上できる。なお、導電性の低下を抑制しつつ、材料コストが低いNi粒子を得るという観点では、上記コア粒子の中でもCu粒子が好適である。なお、Niシェルは、コア粒子の表面の少なくとも一部を被覆していればよく、コア粒子の表面全体を完全に被覆していなくてもよい。例えば、SEM観察に基づいたNiシェルの平均被覆率が50%以上(より好適には70%以上、さらに好適には80%以上、特に好適には90%以上)であれば、十分な導電性を有するコアシェル粒子(Ni粒子)を得ることができる。なお、Niシェルの平均被覆率の上限値は、100%以下でもよく、99%以下でもよく、95%以下でもよい。 The "core-shell particles" mentioned above are multilayer particles comprising a core particle and a shell covering the surface of the core particle. When using core-shell particles as Ni particles, a shell containing Ni is formed on the surface of a core particle containing a metal element other than Ni. This allows Ni to be the primary element of the particle surface layer. Examples of core particles include Cu particles, Au particles, Pt particles, Ag particles, and Pd particles. Forming a Ni shell on the surface of these core particles stabilizes particle size control during the production of Ni particles (core-shell particles). Therefore, this type of core-shell particle can be produced in large quantities while maintaining a small particle size. This significantly improves Ni particle productivity. Among the above core particles, Cu particles are preferred from the perspective of obtaining Ni particles with low material costs while suppressing a decrease in conductivity. The Ni shell need only cover at least a portion of the surface of the core particle; it is not necessary to completely cover the entire surface of the core particle. For example, if the average coverage rate of the Ni shell based on SEM observation is 50% or more (more preferably 70% or more, even more preferably 80% or more, and particularly preferably 90% or more), core-shell particles (Ni particles) with sufficient conductivity can be obtained. The upper limit of the average coverage rate of the Ni shell may be 100% or less, 99% or less, or 95% or less.
ここで、本実施形態に係るニッケル粉末は、平均粒子径が150nm以下のNi粒子を主体とする。このような微小なNi粒子を含むニッケル粉末を使用すると、焼成後の電極の膜厚を薄くできるため、電子部品の小型化に貢献できる。一方で、微小化されたNi粒子は、表面積が増大するため、電極ペーストに添加した際に凝集しやすくなる。これによって、粗大な二次粒子が生成されると、薄膜化した電極の表面から粗大粒子が突出して表面平滑性が低下するおそれがある。しかし、ここに開示される技術によると、電極ペースト調製時の分散性を改善できるため、平均粒子径が150nm以下のNi粒子を使用した場合でも凝集を防止することができる。なお、Ni粒子の平均粒子径は、120nm以下が好ましく、100nm以下がより好ましく、80nm以下が特に好ましい。これによって、さらに膜厚が薄い電極を容易に形成できる。なお、Ni粒子の平均粒子径の下限値は、特に限定されず、1nm以上でもよく、5nm以上でもよく、10nm以上でもよい。なお、本明細書における「FE-SEM観察に基づいた平均粒子径」とは、電界放出型走査電子顕微鏡(FE-SEM:Field Emmition Scanning Electron Microscope)を用いて撮像したニッケル粉末の画像から抽出した1000個のNi粒子の粒度分布における個数基準の積算50%粒径(D50)である。 Here, the nickel powder according to this embodiment is primarily composed of Ni particles having an average particle diameter of 150 nm or less. Using nickel powder containing such fine Ni particles allows for a thinner electrode film thickness after firing, contributing to the miniaturization of electronic components. On the other hand, because the surface area of the fine Ni particles is increased, they are more likely to aggregate when added to an electrode paste. This can result in the generation of coarse secondary particles, which may protrude from the surface of the thin electrode, reducing surface smoothness. However, the technology disclosed herein can improve dispersibility during electrode paste preparation, thereby preventing aggregation even when using Ni particles with an average particle diameter of 150 nm or less. The average particle diameter of the Ni particles is preferably 120 nm or less, more preferably 100 nm or less, and particularly preferably 80 nm or less. This facilitates the formation of thinner electrodes. The lower limit of the average particle diameter of the Ni particles is not particularly limited and may be 1 nm or more, 5 nm or more, or 10 nm or more. In this specification, the term "average particle size based on FE-SEM observation" refers to the cumulative 50% particle size (D 50 ) based on the number in the particle size distribution of 1,000 Ni particles extracted from an image of nickel powder taken using a field emission scanning electron microscope (FE-SEM).
なお、Ni粒子の形状は、特に限定されず、球形でもよく、非球形でもよい。非球形のNi粒子の一例としては、板状、鱗片状、フレーク状、不定形状等の粒子が挙げられる。なお、球形のNi粒子を使用する場合、当該Ni粒子のアスペクト比は、1.2以下が好ましく、1.15以下がより好ましく、1.1以下が特に好ましい。これによって、電極ペースト中のNi粒子の充填密度が向上しやすくなる。なお、このような球形のNi粒子のアスペクト比の下限値は、1以上である。一方、非球形のNi粒子を使用する場合、Ni粒子のアスペクト比は、1.3以上が好ましく、1.5以上がより好ましく、1.7以上がさらに好ましく、2以上が特に好ましい。このような高アスペクト比のNi粒子を使用すると、電極ペースト内でNi粒子が所定の方向に沿って配向するため、焼成後の電極内で好適な導電経路が形成されやすくなる。一方、粒子生成の容易さなどを考慮すると、非球形のNi粒子のアスペクト比の上限値は、5以下が好ましく、4以下がより好ましく、3以下が特に好ましい。また、本実施形態におけるニッケル粉末は、球形粒子と非球形粒子とを混合した混合粉体でもよい。 The shape of the Ni particles is not particularly limited and may be spherical or non-spherical. Examples of non-spherical Ni particles include plate-shaped, scale-shaped, flake-shaped, and irregularly shaped particles. When spherical Ni particles are used, the aspect ratio of the Ni particles is preferably 1.2 or less, more preferably 1.15 or less, and particularly preferably 1.1 or less. This facilitates improving the packing density of the Ni particles in the electrode paste. The lower limit of the aspect ratio of such spherical Ni particles is 1 or more. On the other hand, when non-spherical Ni particles are used, the aspect ratio of the Ni particles is preferably 1.3 or more, more preferably 1.5 or more, even more preferably 1.7 or more, and particularly preferably 2 or more. When Ni particles with such a high aspect ratio are used, the Ni particles are oriented along a predetermined direction in the electrode paste, making it easier to form suitable conductive paths in the fired electrode. On the other hand, taking into consideration the ease of particle production, the upper limit of the aspect ratio of non-spherical Ni particles is preferably 5 or less, more preferably 4 or less, and particularly preferably 3 or less. Furthermore, the nickel powder in this embodiment may be a mixed powder of spherical particles and non-spherical particles.
(2)表面改質剤
次に、本実施形態に係るニッケル粉末では、上記Ni粒子の粒子表面に表面改質剤が付着している。ここで、本実施形態における表面改質剤は、脂肪族モノアミンとポリアミン化合物とを含む。これによって、電極ペースト調製時に、粘度増大を抑制しつつ、好適な分散性を発揮できるニッケル粉末を実現できる。
(2) Surface Modifier Next, in the nickel powder according to this embodiment, a surface modifier is attached to the surface of the Ni particles. Here, the surface modifier in this embodiment contains an aliphatic monoamine and a polyamine compound. This makes it possible to realize a nickel powder that exhibits good dispersibility while suppressing an increase in viscosity during preparation of an electrode paste.
なお、Ni粒子に対する表面改質剤の重量比は、0.5質量%以上(より好適には1.0質量%以上、さらに好適には1.5質量%以上、特に好適には2.0質量%以上)であることが好ましい。これによって、後述する表面改質剤による分散性向上効果を好適に発揮できる。一方、Ni粒子に対する表面改質剤の重量比の上限は、7.0質量%以下(より好適には6.5質量%以下、さらに好適には6.0質量%以下、特に好適には5.5質量%以下)であることが好ましい。これによって、表面改質剤の過剰な付着によるペースト粘度の増大を抑制できる。 The weight ratio of the surface modifier to the Ni particles is preferably 0.5% by mass or more (more preferably 1.0% by mass or more, even more preferably 1.5% by mass or more, and particularly preferably 2.0% by mass or more). This allows the dispersibility-improving effect of the surface modifier, described below, to be optimally exerted. On the other hand, the upper limit of the weight ratio of the surface modifier to the Ni particles is preferably 7.0% by mass or less (more preferably 6.5% by mass or less, even more preferably 6.0% by mass or less, and particularly preferably 5.5% by mass or less). This prevents an increase in paste viscosity due to excessive adhesion of the surface modifier.
(a)脂肪族モノアミン
本実施形態における表面改質剤は、脂肪族モノアミンを含む。この脂肪族モノアミンは、アミン価を有する官能基(アミノ基など)を備えているため、配位結合によってNi粒子に強固に付着する。そして、本実施形態における脂肪族モノアミンは、炭素数8以上18以下という低分子量の化合物である。この脂肪族モノアミンがNi粒子の表面を一定以上占有することによって、ポリアミン化合物の過剰な付着による粘度増大を抑制することができる。
(a) Aliphatic Monoamine The surface modifier in this embodiment contains an aliphatic monoamine. This aliphatic monoamine has a functional group (such as an amino group) with an amine value, and therefore adheres firmly to the Ni particles by coordinate bonding. The aliphatic monoamine in this embodiment is a low-molecular-weight compound having 8 to 18 carbon atoms. When this aliphatic monoamine occupies a certain amount or more of the surface of the Ni particles, an increase in viscosity due to excessive adhesion of the polyamine compound can be suppressed.
なお、本実施形態における脂肪族モノアミンは、Ni粒子に配位結合するためのアミン価(アミノ基)を有し、かつ、粘度増大を抑制できる程度に炭素数が少なければよい。すなわち、本実施形態における脂肪族モノアミンは、従来公知の脂肪族モノアミンから上述の要件を満たすものを適宜選択することができる。例えば、脂肪族モノアミンは、第1級アミンと第3級アミンの何れを含有していてもよい。何れの場合でも、Ni粒子表面に対して好適に付着できる。また、脂肪族モノアミン中のアルキル基は、鎖状アルキル基でもよいし、飽和炭化水素でもよいし、不飽和炭化水素でもよい。ここでの鎖状アルキル基は、直鎖構造でもよいし、分岐鎖構造でもよい。炭素数が8以上18以下の範囲内であれば、アルキル基の構造を問わずに、十分な粘度抑制効果を発揮できる。なお、脂肪族モノアミンの具体例として、n-オクチルアミン、2-エチルヘキシルアミン、n-デシルアミン、n-ドデシルアミン、n-テトラデシルアミン、n-ヘキサデシルアミン、ステアリルアミン、オレイルアミン等の第1級アミンや、オクタンニトリル、2-エチルヘキサンニトリル、デカンニトリル、ドデカンニトリル、テトラデカンニトリル、ヘキサデカンニトリル、ステアロニトリル、オレイロニトリル等の第3級アミンなどが挙げられる。 The aliphatic monoamine in this embodiment is sufficient as long as it has an amine value (amino group) for forming a coordinate bond with the Ni particles and has a carbon number small enough to suppress viscosity increase. In other words, the aliphatic monoamine in this embodiment can be appropriately selected from conventionally known aliphatic monoamines that meet the above requirements. For example, the aliphatic monoamine may contain either a primary amine or a tertiary amine. In either case, it can be suitably attached to the Ni particle surface. Furthermore, the alkyl group in the aliphatic monoamine may be a chain alkyl group, a saturated hydrocarbon, or an unsaturated hydrocarbon. The chain alkyl group here may have a linear or branched structure. As long as the carbon number is within the range of 8 to 18, a sufficient viscosity suppression effect can be achieved regardless of the alkyl group structure. Specific examples of aliphatic monoamines include primary amines such as n-octylamine, 2-ethylhexylamine, n-decylamine, n-dodecylamine, n-tetradecylamine, n-hexadecylamine, stearylamine, and oleylamine, and tertiary amines such as octanenitrile, 2-ethylhexanenitrile, decanenitrile, dodecanenitrile, tetradecanenitrile, hexadecanenitrile, stearonitrile, and oleylnitrile.
また、脂肪族モノアミンのアミン価は、100mgKOH/g以上が好ましく、150mgKOH/g以上がより好ましく、200mgKOH/g以上が特に好ましい。例えば、後述のポリアミン化合物よりもアミン価が大きい脂肪族モノアミンを用いることによって、より好適な粘度抑制効果を発揮できる。一方、脂肪族モノアミンのアミン価の上限は、特に限定されず、600mgKOH/g以下でもよく、500mgKOH/g以下でもよく、450mgKOH/g以下でもよい。また、脂肪族モノアミンは、酸価を有さない化合物であることが好ましい。これによって、より好適な粘度抑制効果を発揮できる。 The amine value of the aliphatic monoamine is preferably 100 mgKOH/g or more, more preferably 150 mgKOH/g or more, and particularly preferably 200 mgKOH/g or more. For example, by using an aliphatic monoamine with a higher amine value than the polyamine compound described below, a more favorable viscosity suppression effect can be achieved. On the other hand, the upper limit of the amine value of the aliphatic monoamine is not particularly limited, and may be 600 mgKOH/g or less, 500 mgKOH/g or less, or 450 mgKOH/g or less. It is also preferable that the aliphatic monoamine is a compound without an acid value. This allows for a more favorable viscosity suppression effect to be achieved.
なお、Ni粒子の重量を100%としたときの脂肪族モノアミンの付着量は、0.5%以上が好ましく、1.0%以上がより好ましく、1.5%以上がさらに好ましく、2.0%以上が特に好ましい。Ni粒子に対する脂肪族モノアミンの付着量が多くなるにつれて粘度抑制効果が向上する傾向がある。一方で、Ni粒子の重量に対する脂肪族モノアミンの付着量は、7.0%以下が好ましく、6.5%以下がより好ましく、6.0%以下がさらに好ましく、5.5%以下が特に好ましい。Ni粒子に対する脂肪族モノアミンの付着量が少なくなるにつれて、後述するアミン系化合物の付着量が多くなるため、分散性向上効果が増大する傾向がある。 When the weight of the Ni particles is taken as 100%, the amount of aliphatic monoamine attached is preferably 0.5% or more, more preferably 1.0% or more, even more preferably 1.5% or more, and particularly preferably 2.0% or more. The viscosity suppression effect tends to improve as the amount of aliphatic monoamine attached to the Ni particles increases. On the other hand, the amount of aliphatic monoamine attached to the weight of the Ni particles is preferably 7.0% or less, more preferably 6.5% or less, even more preferably 6.0% or less, and particularly preferably 5.5% or less. As the amount of aliphatic monoamine attached to the Ni particles decreases, the amount of amine-based compound (described below) attached increases, which tends to enhance the dispersibility-improving effect.
(b)ポリアミン化合物
本実施形態における表面改質剤は、酸価が5mgKOH/g以上30mgKOH/g以下であり、かつ、アミン価が10mgKOH/g以上100mgKOH/g以下であるポリアミン化合物を含む。かかるポリアミン化合物は、アミン価を有する官能基(アミノ基など)を十分に有しているため、配位結合によってNi粒子の酸点に強固に付着する。そして、このポリアミン化合物は、酸価を有する官能基(カルボキシ基、リン酸基など)も十分に有しているため、Ni粒子の表面の塩基点にも付着し、脱離しにくくなる。このため、上記構成のポリアミン化合物は、Ni粒子の表面に好適に付着し、電極ペースト調製時の分散性を好適に改善できる。
(b) Polyamine Compound The surface modifier in this embodiment includes a polyamine compound having an acid value of 5 mg KOH/g or more and 30 mg KOH/g or less and an amine value of 10 mg KOH/g or more and 100 mg KOH/g or less. Because such a polyamine compound has a sufficient number of functional groups (such as amino groups) with an amine value, it adheres firmly to the acid sites of the Ni particles through coordinate bonds. Furthermore, because this polyamine compound also has a sufficient number of functional groups (such as carboxyl groups and phosphate groups) with an acid value, it also adheres to the basic sites on the surface of the Ni particles and is less likely to detach. Therefore, the polyamine compound having the above-described configuration adheres well to the surface of the Ni particles, thereby improving dispersibility during electrode paste preparation.
なお、ポリアミン化合物の酸価は、7mgKOH/g以上が好ましく、10mgKOH/g以上がより好ましく、12mgKOH/g以上が特に好ましい。ポリアミン化合物の酸価が大きくなるにつれて、電極ペースト調製時の分散性が向上する傾向がある。一方、ポリアミン化合物の酸価は、28mgKOH/g以下が好ましく、25mgKOH/g以下がより好ましく、20mgKOH/g以下が特に好ましい。ポリアミン化合物の酸価が大きくなりすぎると、ポリアミン化合物がNi粒子の表面の塩基点に過剰に付着するため、電極ペースト中に添加するアニオン系分散剤(例えば、カルボン酸系分散剤)がNi粒子に付着しにくくなる。この場合には、アニオン系分散剤が有する分散性向上効果が適切に発揮されなくなるおそれがある。 The acid value of the polyamine compound is preferably 7 mgKOH/g or more, more preferably 10 mgKOH/g or more, and particularly preferably 12 mgKOH/g or more. As the acid value of the polyamine compound increases, dispersibility during electrode paste preparation tends to improve. On the other hand, the acid value of the polyamine compound is preferably 28 mgKOH/g or less, more preferably 25 mgKOH/g or less, and particularly preferably 20 mgKOH/g or less. If the acid value of the polyamine compound becomes too high, the polyamine compound will adhere excessively to the basic sites on the surface of the Ni particles, making it difficult for the anionic dispersant (e.g., a carboxylic acid dispersant) added to the electrode paste to adhere to the Ni particles. In this case, the dispersibility-enhancing effect of the anionic dispersant may not be properly exerted.
一方、ポリアミン化合物のアミン価は、12mgKOH/g以上が好ましく、14mgKOH/g以上がより好ましく、15mgKOH/g以上が特に好ましい。アミン価が大きくなるにつれて、ポリアミン化合物の粒子付着性が向上する傾向がある。一方、ポリアミン化合物のアミン価は、90mgKOH/g以下が好ましく、80mgKOH/g以下がより好ましく、70mgKOH/g以下が特に好ましい。ポリアミン化合物のアミン価が大きくなりすぎると、ポリアミン化合物が複数のNi粒子にまたがって付着し、却って凝集しやすくなるおそれがある。 On the other hand, the amine value of the polyamine compound is preferably 12 mgKOH/g or more, more preferably 14 mgKOH/g or more, and particularly preferably 15 mgKOH/g or more. As the amine value increases, the particle adhesion of the polyamine compound tends to improve. On the other hand, the amine value of the polyamine compound is preferably 90 mgKOH/g or less, more preferably 80 mgKOH/g or less, and particularly preferably 70 mgKOH/g or less. If the amine value of the polyamine compound is too high, the polyamine compound may adhere across multiple Ni particles, making them more likely to aggregate.
なお、本実施形態におけるポリアミン化合物の具体的な構造は特に限定されない。アミン価と酸価が上述の範囲内であれば、粒子付着性と分散性とが好適に両立するためである。換言すると、本実施形態におけるポリアミン化合物は、従来公知のポリアミン化合物から上述の要件を満たすものを適宜選択することができる。この種のポリアミン化合物の一例として、主鎖にアミノ基とカルボキシ基とが存在する鎖状アミン化合物が挙げられる。このような鎖状アミン化合物の一例として、ポリアミド、ポリアミノアミド、ポリエステルアミド、及びこれらの誘導体などが挙げられる。また、鎖状アミン化合物は、主鎖に側鎖が結合した分岐鎖構造を有していてもよい。この側鎖は、鎖状アルキル基でもよいし、飽和炭化水素でもよいし、不飽和炭化水素でもよい。また、側鎖は、エステル結合を含むアルキル基(12-ヒドロキシステアリン酸を脱水縮合させたポリエステルなど)であってもよい。このような分岐鎖構造を有するポリアミドの一例として、ポリアルキレンイミンなどが挙げられる。また、ポリアミン化合物は、アミン価と酸価を有する複数のモノマーが共重合したブロックコポリマーでもよい。 The specific structure of the polyamine compound in this embodiment is not particularly limited. This is because particle adhesion and dispersibility are optimally achieved as long as the amine value and acid value are within the above-mentioned ranges. In other words, the polyamine compound in this embodiment can be appropriately selected from conventionally known polyamine compounds that satisfy the above-mentioned requirements. One example of this type of polyamine compound is a chain amine compound having an amino group and a carboxy group in the main chain. Examples of such chain amine compounds include polyamide, polyaminoamide, polyesteramide, and derivatives thereof. The chain amine compound may also have a branched chain structure in which a side chain is bonded to the main chain. This side chain may be a chain alkyl group, a saturated hydrocarbon, or an unsaturated hydrocarbon. The side chain may also be an alkyl group containing an ester bond (e.g., a polyester obtained by dehydration condensation of 12-hydroxystearic acid). An example of a polyamide having such a branched chain structure is polyalkyleneimine. The polyamine compound may also be a block copolymer in which multiple monomers having an amine value and an acid value are copolymerized.
なお、Ni粒子の重量を100%としたときのポリアミン化合物の付着量は、0.5%以上が好ましく、1.0%以上がより好ましく、1.5%以上がさらに好ましく、2.0%以上が特に好ましい。Ni粒子に対するポリアミン化合物の付着量が多くなるにつれて分散性向上効果がさらに向上する傾向がある。一方で、酸価とアミン価を有するポリアミン化合物は、Ni粒子に付着しやすいため、Ni粒子に対する付着量が多くなりすぎた場合にペースト粘度が増大するおそれがある。このため、本実施形態では、Ni粒子の表面の一部を脂肪族モノアミンで占有し、ポリアミン化合物の過剰な付着による粘度増大を抑制している。かかる観点から、本実施形態に係るニッケル粉体では、Ni粒子の重量に対するポリアミン化合物の付着量が7.0%以下(好適には6.5%以下、より好適には6.0%以下、特に好適には5.5%以下)になり得る。 When the weight of the Ni particles is taken as 100%, the amount of polyamine compound attached is preferably 0.5% or more, more preferably 1.0% or more, even more preferably 1.5% or more, and particularly preferably 2.0% or more. As the amount of polyamine compound attached to the Ni particles increases, the dispersibility improvement effect tends to be further improved. On the other hand, polyamine compounds having an acid value and an amine value tend to easily adhere to Ni particles, and if the amount attached to the Ni particles becomes too high, the paste viscosity may increase. For this reason, in this embodiment, a portion of the surface of the Ni particles is occupied by an aliphatic monoamine, thereby suppressing an increase in viscosity due to excessive attachment of the polyamine compound. From this perspective, in the nickel powder according to this embodiment, the amount of polyamine compound attached to the Ni particles can be 7.0% or less (preferably 6.5% or less, more preferably 6.0% or less, and particularly preferably 5.5% or less) relative to the weight of the Ni particles.
また、脂肪族モノアミンに対するポリアミン化合物の重量比は、10%以上が好ましく、15%以上がより好ましく、20%以上がさらに好ましく、25%以上が特に好ましい。これによって、ポリアミン化合物による分散性向上効果をより好適に発揮できる。一方、脂肪族モノアミンに対するポリアミン化合物の重量比は、120%以下が好ましく、115%以下がより好ましく、110%以下がさらに好ましく、105%以下が特に好ましい。これによって、ポリアミン化合物の過剰な付着による粘度増大を抑制できる。 The weight ratio of polyamine compound to aliphatic monoamine is preferably 10% or more, more preferably 15% or more, even more preferably 20% or more, and particularly preferably 25% or more. This allows the dispersibility-enhancing effect of the polyamine compound to be more suitably exerted. On the other hand, the weight ratio of polyamine compound to aliphatic monoamine is preferably 120% or less, more preferably 115% or less, even more preferably 110% or less, and particularly preferably 105% or less. This prevents viscosity increases due to excessive adhesion of the polyamine compound.
(4)まとめ
以上の通り、本実施形態では、所定の酸価とアミン価を有するポリアミン化合物をNi粒子に付着させている。かかるポリアミン化合物は、Ni粒子表面に対する付着性に優れ、かつ、電極ペースト調製時に好適な立体障害を形成できる。このため、当該ポリアミン化合物が付着したNi粒子は、電極ペースト調製時に優れた分散性を発揮することができる。一方で、上記構成のポリアミン化合物がNi粒子に過剰に付着していると、電極ペースト調整時にペースト粘度が増大するおそれがある。このため、本実施形態では、炭素数が少ない脂肪族モノアミンをNi粒子表面に付着させている。この脂肪族モノアミンがNi粒子表面の一部を占有することによって、ポリアミン化合物の過剰な付着による粘度増大を抑制することができる。以上の通り、本実施形態に係るニッケル粉末は、電極ペースト調製時に粘度上昇を好適に抑制しつつ好適な分散性を発揮できる。
(4) Summary As described above, in this embodiment, a polyamine compound having a predetermined acid value and amine value is adhered to Ni particles. This polyamine compound has excellent adhesion to the Ni particle surface and can form suitable steric hindrance during electrode paste preparation. Therefore, Ni particles with this polyamine compound attached can exhibit excellent dispersibility during electrode paste preparation. On the other hand, if an excessive amount of the polyamine compound described above adheres to the Ni particles, the paste viscosity may increase during electrode paste preparation. Therefore, in this embodiment, an aliphatic monoamine with a small carbon number is attached to the Ni particle surface. By occupying a portion of the Ni particle surface with this aliphatic monoamine, the viscosity increase due to excessive adhesion of the polyamine compound can be suppressed. As described above, the nickel powder according to this embodiment can exhibit suitable dispersibility while effectively suppressing viscosity increase during electrode paste preparation.
また、本実施形態では、上記構成のポリアミン化合物と脂肪族モノアミンを、分散剤として電極ペーストに添加するのではなく、表面改質剤としてNi粒子の表面に付着させている。これによって、表面改質剤が効率的にNi粒子に付着し、立体障害効果を形成するため、電極ペースト調製時の分散性をより好適に改善できる。 In addition, in this embodiment, the polyamine compound and aliphatic monoamine having the above-described configuration are not added to the electrode paste as dispersants, but are instead attached to the surface of the Ni particles as surface modifiers. This allows the surface modifier to efficiently adhere to the Ni particles, creating a steric hindrance effect, thereby more suitably improving dispersibility during electrode paste preparation.
2.ニッケル粒子の製造方法
次に、上記構成のニッケル粉末を製造する方法の一例を説明する。図1は、本実施形態に係るニッケル粒子を製造する方法の一例を示すフロー図である。図1に示す製造方法は、準備工程S10と、表面改質工程S20と、分離工程S30とを含む。以下、各工程について説明する。
2. Method for Producing Nickel Particles Next, an example of a method for producing the nickel powder having the above-described configuration will be described. Figure 1 is a flow diagram showing an example of a method for producing nickel particles according to this embodiment. The production method shown in Figure 1 includes a preparation step S10, a surface modification step S20, and a separation step S30. Each step will be described below.
(1)準備工程S10
準備工程S10では、有機溶媒にNi粒子が分散したNiスラリーを準備する。例えば、Niスラリーは、上述したNi粒子を有機溶媒に添加して分散処理を行うことで調製できる。また、Ni粒子は、例えば、有機溶媒にNi塩を添加してNi錯体を生成した後に、加熱処理でNi粒子を析出させる熱分解法で生成される。この熱分解法を行うと、有機溶媒中にNi粒子が分散された状態となるため、そのままNiスラリーとして使用することもできる。なお、ここに開示される技術における準備工程S10は、Niスラリーを自ら調製することを必須とするものではなく、市販のNiスラリーを購入等してもよい。すなわち、準備工程S10の詳細な手順は、ここに開示される技術を限定するものではなく、従来公知の手段を特に制限なく採用できる。
(1) Preparation step S10
In the preparation step S10, a Ni slurry in which Ni particles are dispersed in an organic solvent is prepared. For example, the Ni slurry can be prepared by adding the above-mentioned Ni particles to an organic solvent and performing a dispersion process. Alternatively, the Ni particles can be generated by, for example, a thermal decomposition method in which a Ni salt is added to an organic solvent to generate a Ni complex, followed by a heat treatment to precipitate the Ni particles. This thermal decomposition method results in Ni particles dispersed in the organic solvent, which can then be used as a Ni slurry as is. Note that the preparation step S10 in the technology disclosed herein does not necessarily require the Ni slurry to be prepared by hand; a commercially available Ni slurry may be purchased, for example. In other words, the detailed procedure of the preparation step S10 does not limit the technology disclosed herein, and conventionally known means can be employed without particular limitation.
なお、熱分解法でNi粒子を生成する場合、Ni供給源としてニッケル塩が用いられる。このニッケル塩としては、ギ酸ニッケル、硝酸ニッケル、硫酸ニッケル、炭酸ニッケル、カルボン酸ニッケル、水酸化ニッケル、塩化ニッケル等が挙げられる。これらのニッケル塩を有機溶媒に添加すると、ニッケル錯体が生成される。このニッケル錯体を加熱することによってNi粒子を生成できる。また、Niシェルを有するコアシェル粒子を熱分解法で生成する場合、上記ニッケル塩と共に、コア粒子となる金属元素の塩を有機溶媒に添加するとよい。このとき、添加した金属元素の標準電位がNiよりも高いと、当該金属元素が優先的に析出する。これによって、所望の金属元素を含むコア粒子が生成された後に、当該コア粒子の表面にNiシェルを形成できる。このようなコア粒子を生成し得る金属元素の塩としては、ギ酸銅、酢酸銅、塩化銅、硫酸銅、硝酸銅、酢酸銀、硝酸銀、塩化銀、シュウ酸銀、塩化パラジウム、塩化白金酸、塩化金酸などが挙げられる。 When generating Ni particles by thermal decomposition, nickel salts are used as the Ni source. Examples of nickel salts include nickel formate, nickel nitrate, nickel sulfate, nickel carbonate, nickel carboxylate, nickel hydroxide, and nickel chloride. Adding these nickel salts to an organic solvent generates nickel complexes. Heating these nickel complexes produces Ni particles. When generating core-shell particles with Ni shells by thermal decomposition, a salt of the metal element that will form the core particles can be added to the organic solvent along with the nickel salt. If the standard potential of the added metal element is higher than that of Ni, the metal element will precipitate preferentially. This allows for the formation of Ni shells on the surfaces of core particles containing the desired metal element. Examples of salts of metal elements that can generate such core particles include copper formate, copper acetate, copper chloride, copper sulfate, copper nitrate, silver acetate, silver nitrate, silver chloride, silver oxalate, palladium chloride, chloroplatinic acid, and chloroauric acid.
Niスラリー調製用の有機溶媒は、Ni粒子を分散でき、かつ、表面改質剤に対して相溶性のあるものであれば特に限定されない。この有機溶媒の一例として、アルコール類、アミン系化合物、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、アセトン等の低極性溶媒が挙げられる。なお、熱分解法でNi粒子を生成する場合には、上述したニッケル塩を溶解した際にニッケル錯体を生成する有機溶媒を使用することが好ましい。このような有機溶媒としては、n-オクチルアミン、2-エチルヘキシルアミン、n-デシルアミン、n-ドデシルアミン、n-テトラデシルアミン、n-ヘキサデシルアミン、ステアリルアミン、オレイルアミンなどのアミン系化合物が挙げられる。 The organic solvent used to prepare the Ni slurry is not particularly limited, as long as it can disperse Ni particles and is compatible with the surface modifier. Examples of such organic solvents include low-polarity solvents such as alcohols, amine compounds, N,N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, and acetone. When generating Ni particles using a thermal decomposition method, it is preferable to use an organic solvent that forms a nickel complex when the nickel salt mentioned above is dissolved in it. Examples of such organic solvents include amine compounds such as n-octylamine, 2-ethylhexylamine, n-decylamine, n-dodecylamine, n-tetradecylamine, n-hexadecylamine, stearylamine, and oleylamine.
また、本工程で準備されるNiスラリーは、有機溶媒に対するNi粒子の含有量が所定の範囲に調整されていることが好ましい。具体的には、有機溶媒に一定量以上のNi粒子を分散させることによって、表面改質剤が付着したNi粒子を効率よく生成できる。かかる観点から、有機溶媒の重量(g)を100%としたときのNi粒子の含有量は、50%以上が好ましく、60%以上がより好ましく、70%以上が特に好ましい。一方で、Ni粒子の含有量が多くなりすぎると、有機溶媒中でNi粒子が適切に分散されず、表面改質剤が不均一に付着するおそれがある。かかる観点から、上記Ni粒子の含有量の上限は、95%以下が好ましく、90%以下がより好ましい。 Furthermore, it is preferable that the Ni slurry prepared in this process has a Ni particle content relative to the organic solvent adjusted to a predetermined range. Specifically, by dispersing a certain amount or more of Ni particles in the organic solvent, Ni particles with a surface modifier attached can be efficiently produced. From this perspective, when the weight (g) of the organic solvent is taken as 100%, the Ni particle content is preferably 50% or more, more preferably 60% or more, and particularly preferably 70% or more. On the other hand, if the Ni particle content is too high, the Ni particles may not be properly dispersed in the organic solvent, and the surface modifier may adhere unevenly. From this perspective, the upper limit of the Ni particle content is preferably 95% or less, more preferably 90% or less.
(2)表面改質工程S20
本工程では、Niスラリーに表面改質剤を添加した後に加熱する。これによって、脂肪族モノアミンとポリアミン化合物を含む表面改質剤をNi粒子の表面に付着させることができる。なお、本工程において使用される表面改質剤は、既に説明したため、重複する説明を省略する。また、本工程では、Niスラリー中のNi重量に対して適切な重量比になるように表面改質剤を添加することが好ましい。
(2) Surface modification step S20
In this process, a surface modifier is added to the Ni slurry and then heated. This allows the surface modifier containing an aliphatic monoamine and a polyamine compound to adhere to the surface of the Ni particles. The surface modifier used in this process has already been described, so a redundant description will be omitted. In this process, it is preferable to add the surface modifier at an appropriate weight ratio relative to the weight of Ni in the Ni slurry.
例えば、Niスラリー中のNi重量(100%)に対する脂肪族モノアミンの添加量は、5%以上(より好適には10%以上、さらに好適には15%以上、特に好適には20%以上)が好適である。これによって、Ni粒子の表面に十分な脂肪族モノアミンが付着するため、ポリアミン化合物の過剰な付着による粘度増大を抑制できる。一方、Ni重量に対する脂肪族モノアミンの添加量は、180%以下(より好適には170%以下、さらに好適には150%以下、特に好適には100%以下)が好適である。これによって、ポリアミン化合物の付着量が多くなるため、分散性向上効果が増大する傾向がある。 For example, the amount of aliphatic monoamine added relative to the weight of Ni in the Ni slurry (100%) is preferably 5% or more (more preferably 10% or more, even more preferably 15% or more, and particularly preferably 20% or more). This allows sufficient aliphatic monoamine to adhere to the surface of the Ni particles, thereby suppressing an increase in viscosity due to excessive adhesion of polyamine compound. On the other hand, the amount of aliphatic monoamine added relative to the weight of Ni is preferably 180% or less (more preferably 170% or less, even more preferably 150% or less, and particularly preferably 100% or less). This increases the amount of polyamine compound adhered, which tends to enhance the dispersibility-improving effect.
一方、Niスラリー中のNi重量(100%)に対するポリアミン化合物の添加量は、5%以上(より好適には10%以上、さらに好適には15%以上、特に好適には20%以上)が好適である。これによって、Ni粒子の表面に十分なポリアミン化合物が付着するため、電極ペースト調製時の分散性を好適に向上できる。一方、Ni重量に対するポリアミン化合物の添加量は、65%以下(より好適には60%以下、さらに好適には55%以下、特に好適には50%以下)が好適である。これによって、電極ペースト調製時の粘度増大が抑制されやすくなる。 On the other hand, the amount of polyamine compound added relative to the weight of Ni in the Ni slurry (100%) is preferably 5% or more (more preferably 10% or more, even more preferably 15% or more, and particularly preferably 20% or more). This allows sufficient polyamine compound to adhere to the surface of the Ni particles, thereby favorably improving dispersibility during electrode paste preparation. On the other hand, the amount of polyamine compound added relative to the weight of Ni is preferably 65% or less (more preferably 60% or less, even more preferably 55% or less, and particularly preferably 50% or less). This makes it easier to suppress an increase in viscosity during electrode paste preparation.
なお、本工程における加熱温度は、50℃以上が好ましく、70℃以上がより好ましく、90℃以上が特に好ましい。これによって、表面改質剤とNi粒子との付着反応が進みやすくなる。一方、本工程における加熱温度は、200℃以下が好ましく、180℃以下がより好ましく、150℃以下が特に好ましい。これによって、有機溶媒が熱分解して炭化ニッケルが生成されることを防止できる。また、加熱時間は、5分以上が好ましく、10分以上がより好ましく、15分以上が特に好ましい。これによって、Ni粒子に表面改質剤を充分に付着させることができる。一方、加熱時間は、180分以下が好ましく、150分以下がより好ましく、120分以下が特に好ましい。これによって、有機溶媒の分解を抑制することができる。 The heating temperature in this process is preferably 50°C or higher, more preferably 70°C or higher, and particularly preferably 90°C or higher. This facilitates the adhesion reaction between the surface modifier and the Ni particles. On the other hand, the heating temperature in this process is preferably 200°C or lower, more preferably 180°C or lower, and particularly preferably 150°C or lower. This prevents the organic solvent from thermally decomposing and producing nickel carbide. Furthermore, the heating time is preferably 5 minutes or longer, more preferably 10 minutes or longer, and particularly preferably 15 minutes or longer. This allows the surface modifier to adhere sufficiently to the Ni particles. On the other hand, the heating time is preferably 180 minutes or shorter, more preferably 150 minutes or shorter, and particularly preferably 120 minutes or shorter. This prevents the organic solvent from decomposing.
(3)分離工程S30
本工程では、表面改質剤が付着したNi粒子をNiスラリーから分離する。これによって、本実施形態に係るニッケル粉末を得ることができる。なお、本工程は、スラリーから粉体を分離する際に使用される従来公知の分離手段を特に制限なく使用することができる。このような分離手段の一例として、静置分離、遠心分離、フィルタ濾過などが挙げられる。なお、この分離工程S30は、本実施形態に係るニッケル粉末を製造する際の必須工程ではない。例えば、Niスラリーに使用した有機溶媒の種類によっては、表面改質工程S20を実施した後のNiスラリーをそのまま電極ペーストとして使用することもできる。
(3) Separation step S30
In this step, the Ni particles to which the surface modifier is attached are separated from the Ni slurry. This allows the nickel powder according to this embodiment to be obtained. In this step, any conventionally known separation means used to separate powder from a slurry can be used without any particular restrictions. Examples of such separation means include static separation, centrifugation, and filtration. This separation step S30 is not an essential step in producing the nickel powder according to this embodiment. For example, depending on the type of organic solvent used in the Ni slurry, the Ni slurry after the surface modification step S20 can be used as an electrode paste as is.
(4)他の工程
また、Niスラリーから分離されたNi粒子は、所定の洗浄媒体で洗浄することが好ましい。例えば、Ni粒子の洗浄では、分離後のNi粒子を液状の洗浄媒体に分散させた後に、当該洗浄媒体からNi粒子を再度分離するという洗浄処理を行うとよい。これによって、Ni粒子に付着しなかった表面改質剤を除去することができる。この結果、電極ペースト調整時に、過剰な表面改質剤の混入による粘度上昇が生じることを抑制できる。なお、この洗浄処理は、複数回(例えば2~5回)繰り返して実施するとよい。これによって、余剰の表面改質剤を確実に除去できる。
(4) Other Steps It is also preferable to wash the Ni particles separated from the Ni slurry with a predetermined cleaning medium. For example, when washing Ni particles, a cleaning process can be performed in which the separated Ni particles are dispersed in a liquid cleaning medium and then the Ni particles are separated again from the cleaning medium. This allows the surface modifier that has not adhered to the Ni particles to be removed. As a result, it is possible to prevent an increase in viscosity due to the inclusion of excess surface modifier during electrode paste preparation. It is also preferable to repeat this cleaning process multiple times (e.g., 2 to 5 times). This ensures that excess surface modifier is removed.
なお、洗浄媒体は、Ni粒子表面の表面改質剤を変性させて分散性向上効果を著しく損なわせるものでなければ特に限定されず、Ni粒子を分散し得る従来公知の有機溶媒から適宜選択することができる。かかる洗浄媒体の一例として、イソボルニルアセテート、イソボルニルプロピネート、イソボルニルブチレート、イソボルニルイソブチレート、ジヒドロターピニルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、3-メトキシー3-メチルブチルアセテート、1-メトキシプロピル-2-アセテートなどのアセテート溶剤が挙げられる。また、洗浄媒体の種類によっては、Ni粒子を洗浄媒体に分散させた分散液を電極ペーストとして使用することもできる。 The cleaning medium is not particularly limited, as long as it does not significantly impair the dispersibility-enhancing effect of the surface modifier on the Ni particle surface. It can be appropriately selected from conventionally known organic solvents capable of dispersing Ni particles. Examples of such cleaning media include acetate solvents such as isobornyl acetate, isobornyl propionate, isobornyl butyrate, isobornyl isobutyrate, dihydroterpinyl acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, dipropylene glycol methyl ether acetate, 3-methoxy-3-methylbutyl acetate, and 1-methoxypropyl-2-acetate. Depending on the type of cleaning medium, a dispersion of Ni particles dispersed in the cleaning medium can also be used as an electrode paste.
また、分離工程S30後(又は洗浄処理後)のNi粒子は、乾燥処理を実施することが好ましい。これによって、乾燥状態のニッケル粉末を得ることができる。なお、乾燥処理における加熱温度は、50℃~120℃(好適には90℃~110℃)の範囲に設定することが好ましい。これによって、Ni粒子に付着した表面改質剤を変性(若しくは焼失)させることなく、有機溶媒(又は洗浄媒体)を効率良く除去することができる。 Furthermore, it is preferable to perform a drying process on the Ni particles after the separation step S30 (or after the cleaning process). This allows for the production of dry nickel powder. The heating temperature during the drying process is preferably set in the range of 50°C to 120°C (preferably 90°C to 110°C). This allows the organic solvent (or cleaning medium) to be efficiently removed without denaturing (or burning off) the surface modifier attached to the Ni particles.
3.電極ペースト
本実施形態に係るニッケル粉末は、適当な分散媒に分散させることによって、電極形成用のペースト(電極ペースト)を調製できる。このとき、本実施形態に係るニッケル粉末は、所定の酸価とアミン価を有するポリアミン化合物がNi粒子表面に付着しているため、Ni粒子を分散媒に容易に分散させることができる。そして、調製後の電極ペーストでは、Ni粒子の凝集による粗大粒子の生成が抑制されるため、膜厚が薄い電極を形成した場合でも、当該電極の表面平滑性を高い状態に維持できる。また、本実施形態に係るニッケル粉末では、脂肪族モノアミンによって、Ni粒子表面へのポリアミン化合物の過剰な付着が抑制されている。このため、上記電極ペーストを調製した際に、当該ペーストの粘度が急激に増大することを防止できる。
3. Electrode Paste The nickel powder according to this embodiment can be dispersed in an appropriate dispersion medium to prepare a paste for forming an electrode (electrode paste). In this case, the nickel powder according to this embodiment has a polyamine compound having a predetermined acid value and amine value attached to the surface of the Ni particles, allowing the Ni particles to be easily dispersed in the dispersion medium. Furthermore, in the prepared electrode paste, the generation of coarse particles due to aggregation of Ni particles is suppressed, so that even when a thin electrode is formed, the surface smoothness of the electrode can be maintained at a high level. Furthermore, in the nickel powder according to this embodiment, the aliphatic monoamine suppresses excessive adhesion of the polyamine compound to the surface of the Ni particles. Therefore, when the electrode paste is prepared, a sudden increase in viscosity of the paste can be prevented.
分散媒は、ニッケル粉末を良好に分散できるものであればよく、電極ペーストに使用され得る従来公知の分散媒を特に制限なく使用できる。かかる分散媒の一例として、ミネラルスピリット等の石油系炭化水素(特に脂肪族炭化水素)、エチレングリコールやジエチレングリコール誘導体、トルエン、キシレン、ブチルカルビトール(BC)、イソボルニルアセテート、ターピネオール等の高沸点有機溶媒などが挙げられる。 Any dispersant can be used as long as it can disperse nickel powder well, and any conventional dispersant that can be used in electrode pastes can be used without particular restrictions. Examples of such dispersants include petroleum hydrocarbons (especially aliphatic hydrocarbons) such as mineral spirits, ethylene glycol and diethylene glycol derivatives, and high-boiling organic solvents such as toluene, xylene, butyl carbitol (BC), isobornyl acetate, and terpineol.
なお、MLCCの製造では、チタン酸バリウム(BaTiO3)と樹脂を混合したシート部材(BTシート)に電極ペーストを塗布することがある。このとき、電極ペーストの分散媒として低極性溶媒を使用すると、BTシート中の樹脂の溶解(シートアタック)を抑制できる。本実施形態に係るニッケル粉末は、酸価を有するポリアミン化合物がNi粒子に付着しているため、低極性溶媒に対して特に好適な分散性を発揮できる。すなわち、本実施形態に係るニッケル粉末は、低極性溶媒の使用が要求される電極ペーストに特に好適に使用できる。なお、ここでの低極性溶媒とは、HLBが5以下の溶媒をいう。かかる低極性溶媒の一例として、ヘキサン、ベンゼン、トルエン、ターピネオール、ジヒドロターピネオール、ジヒドロターピニルアセテートなどが挙げられる。 In the manufacture of MLCCs, an electrode paste may be applied to a sheet material (BT sheet) made of a mixture of barium titanate (BaTiO 3 ) and resin. Using a low-polarity solvent as the dispersion medium for the electrode paste can suppress dissolution of the resin in the BT sheet (sheet attack). The nickel powder according to this embodiment exhibits particularly favorable dispersibility in low-polarity solvents because a polyamine compound having an acid value adheres to the Ni particles. In other words, the nickel powder according to this embodiment is particularly suitable for use in electrode pastes that require the use of low-polarity solvents. Here, a low-polarity solvent refers to a solvent with an HLB of 5 or less. Examples of such low-polarity solvents include hexane, benzene, toluene, terpineol, dihydroterpineol, and dihydroterpinyl acetate.
また、ここに開示される技術を限定することを意図するものではないが、電極ペーストの総重量に対するニッケル粒子の含有量は、30%~50%程度(例えば、35%~45%)が好ましい。また、電極ペーストの粘度は、概ね0.1Pa・s~10Pa・s程度(例えば、0.2Pa・s~5Pa・s程度)であることが好ましい。本実施形態に係るニッケル粉末は、脂肪族モノアミンによってポリアミン化合物の過剰な付着が抑制されているため、このような低粘度の電極ペーストを容易に実現できる。これによって、3μm以下の厚みで電極ペーストを塗布することが可能になるため、電極の薄膜化に貢献できる。なお、電極ペーストの粘度は、E型粘度計を用いて測定できる。 While not intending to limit the technology disclosed herein, the content of nickel particles relative to the total weight of the electrode paste is preferably approximately 30% to 50% (e.g., 35% to 45%). The viscosity of the electrode paste is preferably approximately 0.1 Pa·s to 10 Pa·s (e.g., approximately 0.2 Pa·s to 5 Pa·s). The nickel powder according to this embodiment easily achieves such low-viscosity electrode paste because the aliphatic monoamine prevents excessive adhesion of polyamine compounds. This makes it possible to apply the electrode paste at a thickness of 3 μm or less, contributing to thinner electrodes. The viscosity of the electrode paste can be measured using an E-type viscometer.
なお、電極ペーストは、ニッケル粒子以外の添加剤を含んでいてもよい。かかる添加剤としては、バインダ、導電材、分散剤、粘度調整剤等が挙げられる。これらの添加剤は、ここに開示される技術の効果を著しく阻害しない限り、電極ペーストに添加され得る従来公知の添加剤を特に制限なく使用できる。 The electrode paste may contain additives other than nickel particles. Such additives include binders, conductive materials, dispersants, viscosity adjusters, etc. These additives may be any conventional additives that can be added to electrode pastes, and are not particularly limited, as long as they do not significantly impair the effects of the technology disclosed herein.
以上、ここに開示される技術の一実施形態について説明した。但し、上述の実施形態は、ここに開示される技術を限定することを意図したものではない。すなわち、ここに開示される技術は、上述した実施形態に対して種々の変更を行ったものを包含し得る。 The above describes one embodiment of the technology disclosed herein. However, the above-described embodiment is not intended to limit the technology disclosed herein. In other words, the technology disclosed herein may include various modifications of the above-described embodiment.
[試験例]
以下、ここで開示される技術に関する試験例について説明する。なお、ここに開示される技術は、以下の試験例に限定されるものではない。
[Test Example]
Test examples relating to the technology disclosed herein will be described below, but the technology disclosed herein is not limited to the following test examples.
1.ニッケル粉末の準備
本試験例では、異なる表面改質剤を付着させた10種類のニッケル粉末(例1~10)を準備した。以下、各例を製造した手順について説明する。
1. Preparation of Nickel Powder In this test example, 10 types of nickel powder (Examples 1 to 10) with different surface modifiers attached were prepared. The manufacturing procedures for each example are described below.
本試験では、次の手順に従って、Ni粒子(Cu/Niコアシェル粒子)が有機溶媒(オレイルアミン)に分散したNiスラリーを準備した。具体的には、957.7gのオレイルアミンに、5.1gのギ酸ニッケル・二水和物(Ni量:1.62g)を添加した。そして、120℃の加熱処理を120分間実施した。これによって、溶液中にギ酸ニッケル-オレイルアミン錯体を生成した。次に、この溶液に0.69gのギ酸銅・四水和物(Cu量:0.19g)を添加した。そして、60℃の加熱処理を30分間実施した。これによって、溶液中にギ酸銅-オレイルアミン錯体を生成した。この2種類の錯体を含む溶液を190℃の窒素雰囲気下で10分間加熱した。このように2種類の錯体が存在した溶液を加熱すると、標準電位が高いCuが優先的に析出するため、Cuコア粒子が形成される。そして、加熱処理を継続すると、Cuコア粒子の表面にNiシェルが生成する。これによって、Cu/Niコアシェル粒子が生成される。さらに、本試験では、生成後のCu/Niコアシェル粒子を種粒子とし、当該種粒子表面のNiシェルをさらに成長させた。具体的には、上記種粒子を含む種粒子スラリーに、341.9gの酢酸ニッケル・四水和物(Ni量:74.27g)を添加した。次に、135℃の加熱処理を120分間実施した。これによって、スラリー中に酢酸ニッケル-オレイルアミン錯体を生成した。そして、この錯体を含む種粒子スラリーを、200℃の窒素雰囲気下で30分間加熱した。これによって、種粒子の表面に付着するようにNiが析出する。この結果、十分な厚みのNiシェルを有するCu/Niコアシェル粒子がオレイルアミンに分散したNiスラリーが調製された。なお、FE-SEM観察に基づいた測定を行った結果、Niスラリー中のNi粒子(Cu/Niコアシェル粒子)の平均粒子径は50nmであった。また、CV値は0.15であった。 In this test, a Ni slurry containing Ni particles (Cu/Ni core-shell particles) dispersed in an organic solvent (oleylamine) was prepared according to the following procedure. Specifically, 5.1 g of nickel formate dihydrate (Ni content: 1.62 g) was added to 957.7 g of oleylamine. The mixture was then heated at 120°C for 120 minutes. This resulted in the formation of a nickel formate-oleylamine complex in the solution. Next, 0.69 g of copper formate tetrahydrate (Cu content: 0.19 g) was added to the solution. This mixture was then heated at 60°C for 30 minutes. This resulted in the formation of a copper formate-oleylamine complex in the solution. The solution containing these two complexes was heated at 190°C in a nitrogen atmosphere for 10 minutes. When the solution containing these two complexes was heated, Cu, which has a higher standard potential, preferentially precipitated, resulting in the formation of Cu core particles. As the heat treatment continues, a Ni shell is formed on the surface of the Cu core particle. This results in the formation of Cu/Ni core-shell particles. Furthermore, in this test, the formed Cu/Ni core-shell particles were used as seed particles, and the Ni shells on the surface of the seed particles were further grown. Specifically, 341.9 g of nickel acetate tetrahydrate (Ni amount: 74.27 g) was added to a seed particle slurry containing the above-mentioned seed particles. Next, a heat treatment was performed at 135°C for 120 minutes. This resulted in the formation of a nickel acetate-oleylamine complex in the slurry. The seed particle slurry containing this complex was then heated at 200°C in a nitrogen atmosphere for 30 minutes. This resulted in the precipitation of Ni so as to adhere to the surface of the seed particles. As a result, a Ni slurry was prepared in which Cu/Ni core-shell particles having a sufficiently thick Ni shell were dispersed in oleylamine. Measurements based on FE-SEM observations revealed that the average particle size of the Ni particles (Cu/Ni core-shell particles) in the Ni slurry was 50 nm. The CV value was 0.15.
次に、本試験では、Niスラリー中のNi粒子に表面改質剤を付着させる表面改質工程を実施した。具体的には、まず、Niスラリー中にNi粒子を沈降させて、上澄み液を一部除去した。これによって、Niスラリー中のNi粒子の含有比率を80%に調整した。次に、再度分散を行った後のNiスラリー(80g)に、所定量の表面改質剤を添加した。そして、100℃15分間の加熱処理を実施して、Ni粒子に表面改質剤を付着させた。ここで、本試験では、下記の表1に示す6種類の表面改質剤を準備した。そして、表2に示すように、例1~例9の各々で表面改質剤の添加量や種類を異ならせた。なお、表2中の表面改質剤の添加量は、Niスラリー中のNi粒子の重量(64g=80g×80%)を100wt%とみなしたときの重量比である。 Next, in this test, a surface modification process was carried out to attach a surface modifier to the Ni particles in the Ni slurry. Specifically, the Ni particles were first allowed to settle in the Ni slurry, and a portion of the supernatant was removed. This adjusted the Ni particle content in the Ni slurry to 80%. Next, a predetermined amount of surface modifier was added to the Ni slurry (80 g) after re-dispersion. A heat treatment was then performed at 100°C for 15 minutes to attach the surface modifier to the Ni particles. Six types of surface modifiers were prepared for this test, as shown in Table 1 below. As shown in Table 2, the amount and type of surface modifier added varied in each of Examples 1 to 9. Note that the amount of surface modifier added in Table 2 is a weight ratio when the weight of the Ni particles in the Ni slurry (64 g = 80 g x 80%) is considered to be 100 wt%.
次に、本試験では、静置沈降によってNiスラリー中にNi粒子を沈降させた後に、上澄み液を全て除去した。次に、沈殿したNi粒子に洗浄媒体(イソボルニルアセテート)を添加して超音波攪拌した。そして、このNi粒子の分離と洗浄媒体への分散による洗浄処理を3回繰り返した。そして、120℃の乾燥処理を行うことによって、表面改質剤が付着したNi粒子(Cu/Niコアシェル粒子)を主体とするニッケル乾燥粉末を得た。 Next, in this test, Ni particles were allowed to settle in the Ni slurry by static settling, and then all of the supernatant liquid was removed. Next, a cleaning medium (isobornyl acetate) was added to the settled Ni particles and ultrasonically stirred. This cleaning process of separating the Ni particles and dispersing them in the cleaning medium was repeated three times. A drying process was then performed at 120°C to obtain a nickel dry powder primarily composed of Ni particles (Cu/Ni core-shell particles) with a surface modifier attached.
2.評価試験
本試験では、例1~例9のニッケル乾燥粉末を用いて電極ペーストを調製した。そして、各ペーストにおけるNi粒子の分散性を評価した。具体的には、まず、45wt%のニッケル粉末と、4.5wt%のチタン酸バリウム粉末と、2wt%のエチルセルロース樹脂と、2.0wt%のカルボン酸系分散剤と、46.5wt%のイソボルニルアセテートとを混合することによって電極ペーストを調製した。なお、この電極ペーストの調製では、3本ロールを用いた分散処理を実施した。次に、調製後の電極ペーストをスライドガラスに塗膜した。このとき、本試験では、ペーストの厚みが2μmになるような薄膜塗布を試みた。
2. Evaluation Test In this test, electrode pastes were prepared using the nickel dry powders of Examples 1 to 9. The dispersibility of Ni particles in each paste was then evaluated. Specifically, an electrode paste was prepared by mixing 45 wt% nickel powder, 4.5 wt% barium titanate powder, 2 wt% ethyl cellulose resin, 2.0 wt% carboxylic acid dispersant, and 46.5 wt% isobornyl acetate. This electrode paste was prepared using a three-roll dispersion process. The prepared electrode paste was then applied to a glass slide. In this test, a thin film coating was attempted, with the paste thickness reaching 2 μm.
次に、スライドガラス上のペーストに対して乾燥処理(120℃、5分間)を実施した。そして、乾燥膜の表面を光学顕微鏡(倍率200倍)で観察して凝集粒子の有無を観察した。なお、本評価では、顕微鏡観察において粒子径が0.4μmを超える二次粒子が確認された際に「凝集粒子が生成されている」と判断した。そして、1視野あたりの凝集粒子の生成数が10個以下であったものを分散性「○」、10個超であったものを分散性「×」とした。評価結果を表2に示す。 Next, the paste on the glass slide was dried (120°C, 5 minutes). The surface of the dried film was then observed under an optical microscope (200x magnification) to check for the presence or absence of agglomerated particles. In this evaluation, if secondary particles with a particle diameter exceeding 0.4 μm were confirmed during microscopic observation, it was determined that "agglomerated particles were generated." Dispersibility was rated as "Good" when the number of agglomerated particles generated per field of view was 10 or less, and "Poor" when the number was more than 10. The evaluation results are shown in Table 2.
まず、例1~9のニッケル粉末は、何れも、2μm以下の厚みの塗布が可能な程度にペースト粘度の増大を抑制できていた。次に、表1に示すように、例1~7では、電極ペースト中でNi粒子が好適に分散していることが確認された。一方で、例8、9は、例1~7と同様に、2種類の表面改質剤を付着させたにも関わらず、分散性の向上が確認されなかった。その理由について、例8で使用した表面改質剤Dは、酸価を有さないポリアミン化合物であった。このことから、電極ペースト調整時の分散性を向上させるには、表面改質剤(ポリアミン化合物)が一定以上の酸価を有していることが要求されると解される。また、例9は、表面改質剤Eの酸価が50mgKOH/gであった。このことから、酸価が多すぎるポリアミン化合物は、Ni粒子の表面に対する反発力が強いため、アミン価を有していてもNi粒子に付着しにくいと予想される。 First, the nickel powders in Examples 1 to 9 all successfully suppressed an increase in paste viscosity to the extent that they could be applied to a thickness of 2 μm or less. Next, as shown in Table 1, it was confirmed that the Ni particles were well dispersed in the electrode paste in Examples 1 to 7. On the other hand, in Examples 8 and 9, as in Examples 1 to 7, no improvement in dispersibility was confirmed despite the addition of two types of surface modifiers. The reason for this is that the surface modifier D used in Example 8 was a polyamine compound with no acid value. This suggests that improving dispersibility during electrode paste preparation requires that the surface modifier (polyamine compound) have a certain acid value or higher. Furthermore, in Example 9, the acid value of surface modifier E was 50 mg KOH/g. This suggests that polyamine compounds with too high an acid value have a strong repulsive force against the surface of Ni particles, making them less likely to adhere to Ni particles even if they have an amine value.
以上、ここに開示される技術を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。すなわち、ここに開示される技術は、以下の項目1~項目6に記載の形態を包含する。 The technology disclosed herein has been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and variations of the specific examples given above. In other words, the technology disclosed herein encompasses the aspects described in items 1 to 6 below.
<項目1>
Ni粒子を主体とするニッケル粉末であって、
前記Ni粒子は、FE-SEM観察に基づいた平均粒子径が150nm以下であり、かつ、粒子表面に表面改質剤が付着しており、
前記表面改質剤は、
炭素数8以上18以下の脂肪族モノアミンと、
酸価が5mgKOH/g以上30mgKOH/g以下であり、かつ、アミン価が10mgKOH/g以上100mgKOH/g以下であるポリアミン化合物と
を含む、ニッケル粉末。
<Item 1>
A nickel powder mainly composed of Ni particles,
the Ni particles have an average particle size of 150 nm or less based on FE-SEM observation, and a surface modifier is attached to the particle surface;
The surface modifier is
an aliphatic monoamine having 8 to 18 carbon atoms;
and a polyamine compound having an acid value of 5 mgKOH/g or more and 30 mgKOH/g or less and an amine value of 10 mgKOH/g or more and 100 mgKOH/g or less.
<項目2>
前記脂肪族モノアミンは、オレイルアミン、オクチルアミンからなる群から選択される少なくとも一種を含む、項目1に記載のニッケル粉末。
<Item 2>
2. The nickel powder according to item 1, wherein the aliphatic monoamine includes at least one selected from the group consisting of oleylamine and octylamine.
<項目3>
前記ポリアミン化合物は、主鎖にアミノ基とカルボキシ基とが存在する鎖状アミン化合物である、項目1または2に記載のニッケル粉末。
<Item 3>
3. The nickel powder according to item 1 or 2, wherein the polyamine compound is a chain amine compound having an amino group and a carboxy group in the main chain.
<項目4>
前記鎖状アミン化合物は、ポリアミド、ポリアミノアミド、ポリエステルアミドからなる群から選択される少なくとも一種を含む、項目3に記載のニッケル粉末。
<Item 4>
4. The nickel powder according to item 3, wherein the chain amine compound includes at least one selected from the group consisting of polyamides, polyaminoamides, and polyesteramides.
<項目5>
前記Ni粒子に対する前記表面改質剤の重量比が0.5質量%以上7.0質量%以下である、項目1~4のいずれか一項に記載のニッケル粉末。
<Item 5>
5. The nickel powder according to any one of items 1 to 4, wherein the weight ratio of the surface modifier to the Ni particles is 0.5% by mass or more and 7.0% by mass or less.
<項目6>
前記脂肪族モノアミンに対する前記ポリアミン化合物の重量比が10質量%以上120質量%以下である、項目1~5のいずれか一項に記載のニッケル粉末。
<Item 6>
6. The nickel powder according to any one of items 1 to 5, wherein a weight ratio of the polyamine compound to the aliphatic monoamine is 10% by mass or more and 120% by mass or less.
Claims (6)
前記Ni粒子は、FE-SEM観察に基づいた平均粒子径が150nm以下であり、かつ、粒子表面に表面改質剤が付着しており、
前記表面改質剤は、
炭素数8以上18以下の脂肪族モノアミンと、
酸価が5mgKOH/g以上30mgKOH/g以下であり、かつ、アミン価が10mgKOH/g以上100mgKOH/g以下であるポリアミン化合物と
を含み、
前記Ni粒子は、コア粒子と、当該コア粒子の表面の少なくとも一部を被覆するシェルとを備えたコアシェル粒子であり、前記シェルにニッケル元素が含まれている、ニッケル粉末。 A nickel powder mainly composed of Ni particles,
the Ni particles have an average particle size of 150 nm or less based on FE-SEM observation, and a surface modifier is attached to the particle surface;
The surface modifier is
an aliphatic monoamine having 8 to 18 carbon atoms;
a polyamine compound having an acid value of 5 mgKOH/g or more and 30 mgKOH/g or less and an amine value of 10 mgKOH/g or more and 100 mgKOH/g or less ,
The nickel powder , wherein the Ni particles are core-shell particles having a core particle and a shell covering at least a part of the surface of the core particle, and the shell contains nickel element .
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