WO2025142877A1 - Electrode and battery - Google Patents
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- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
Definitions
- Patent Document 1 discloses a technique for improving the adhesion between layers in an electrode having a multi-layer electrode mixture layer while suppressing the amount of binder. Specifically, Patent Document 1 discloses a technique for making more binder present in specific regions in a laminate for a secondary battery having a first active material layer and a second active material layer that function as the electrode mixture layer, and a current collector, in order to improve the adhesion between the active material layers and between the current collector and the active material layers.
- the electrode mixture layer 12 satisfies the above relational expressions (4) and (5), i.e., the mass ratio A1 of the rubber-based binder in the first divided layer 12a is smaller than the mass ratio B1 of the rubber-based binder in the second divided layer 12b, and the mass ratio A2 of the water-soluble binder in the first divided layer 12a is smaller than the mass ratio B2 of the water-soluble binder in the second divided layer 12b, so that the electrode 10 according to embodiment 1 can further reduce the internal resistance of the battery.
- the electrode 10 according to embodiment 1 can further reduce the internal resistance of the battery.
- the electrode mixture layer 12 may satisfy the following relational expression (7). 57% ⁇ B1+C1 ⁇ 65%...(7)
- the electrode 10 according to embodiment 1 can further reduce the internal resistance of the battery.
- B1+C1 may be 58% or more, or 59% or more.
- B1+C1 may be 64% or less, or 63% or less.
- the electrode mixture layer 12 may satisfy the following relational formula (8). 55% ⁇ B2+C2 ⁇ 60%...(8)
- the electrode 10 according to embodiment 1 can further reduce the internal resistance of the battery.
- B2+C2 may be 56% or more. Also, B2+C2 may be 59% or less, or 58% or less.
- the content of the rubber-based binder in the electrode mixture layer 12 is, for example, 0.5% by mass or more and 2.0% by mass or less.
- the content of the water-soluble binder in the electrode mixture layer 12 is, for example, 1.0% by mass or more and 3.0% by mass or less.
- the content of the water-soluble binder in the binder contained in the electrode mixture layer 12 is, for example, 33.0% by mass or more and 86.0% by mass or less.
- the mass ratio of the rubber-based binder to the water-soluble binder contained in the electrode mixture layer 12 is not particularly limited, but for example, the content of the rubber-based binder is lower than the content of the water-soluble binder.
- the tortuosity ⁇ A of the first divided layer 12a is the value obtained by dividing the path length from the start point to the end point of the gap in the first divided layer 12a by the linear distance from the start point to the end point of the gap in the first divided layer 12a.
- the tortuosity ⁇ D of the fourth divided layer 12d is the value obtained by dividing the path length from the start point to the end point of the gap in the fourth divided layer 12d by the linear distance from the start point to the end point of the gap in the fourth divided layer 12d.
- the electrode mixture layer 12 satisfies the above relational expression (9), that is, the tortuosity ⁇ D of the fourth divided layer 12d located on the electrode current collector 11 side is increased to increase the packing density of the electrode active material particles, and the tortuosity ⁇ A of the first divided layer 12a located on the surface side is decreased to improve the rate characteristics of the battery.
- the electrode 10 according to embodiment 1 can realize a battery with improved cycle characteristics during high-rate charge and discharge.
- the electrode mixture layer 12 may satisfy the following relational formula (10). 0.3 ⁇ A/ ⁇ D ⁇ 1 (10)
- the electrode mixture layer 12 satisfies the above relational expression (10), that is, when the ratio ( ⁇ A/ ⁇ D) of the tortuosity ⁇ A of the first divided layer 12a to the tortuosity ⁇ D of the fourth divided layer 12d is 0.3 or more and less than 1, a battery with improved cycle characteristics during high-rate charging and discharging can be realized.
- the ratio of the tortuosity ⁇ A of the first divided layer 12a to the tortuosity ⁇ D of the fourth divided layer 12d is referred to as the tortuosity ratio ⁇ A/ ⁇ D.
- the electrode mixture layer 12 may satisfy the following relational formula (11). 0.4 ⁇ A/ ⁇ D ⁇ 0.8 (11)
- the curvature ratio ⁇ A of the first dividing layer 12a is, for example, 1.2 or more and 4.5 or less, and may be 1.5 or more and 3.0 or less.
- fD is the path length (abbreviated as path length) of the medial axis penetrating the surfaces facing each other in the thickness direction in the fourth divided layer 12d
- sD is the length of the straight line connecting the start point and end point of the path of fD (abbreviated as straight line distance of the end point).
- the above path length and linear distance are determined by cross-sectional observation and image analysis of the electrode mixture layer 12 using a 3D scanning electron microscope (3D SEM, for example, Ethos NX-5000 manufactured by Hitachi High-Tech Corporation).
- 3D SEM 3D scanning electron microscope
- the electrode mixture layer 12 for constructing a three-dimensional structure by 3DSEM is placed on the sample stage of the 3DSEM, and continuous cross-sectional slicing and cross-sectional observation are performed alternately. The observation is performed at an acceleration voltage of 5 kV.
- the obtained two-dimensional continuous images are binarized using three-dimensional image analysis software (e.g., EXFACT VR manufactured by Japan Visual Science Co., Ltd.), and the images are connected to construct a three-dimensional structure.
- the three-dimensional structure is preferably 100 ⁇ m ⁇ 100 ⁇ m ⁇ 100 ⁇ m or more.
- the tortuosity of the first divided layer 12a and the second divided layer 12d is calculated according to the above formulas (I) and (II) using the average values of the path lengths (fA and fD) of the first divided layer 12a and the fourth divided layer 12d obtained in (3) above and the average values of the straight-line distances (sA and sD) connecting the paths.
- the electrode 10 of embodiment 1 may be a negative electrode or a positive electrode.
- the electrode 10 of embodiment 1 is, for example, a negative electrode. Both the negative electrode and the positive electrode may have the configuration of the electrode 10 described above.
- the electrode 10 of the first embodiment can be produced, for example, by applying an electrode mixture slurry, in which an electrode mixture containing an electrode active material and a binder is dispersed in a dispersion medium, to the surface of an electrode current collector and drying the coating to form an electrode mixture layer 12.
- the coating film after drying may be rolled as necessary.
- the electrode mixture layer 12 may be formed on one surface or both surfaces of the electrode current collector 11.
- the number of times the electrode mixture slurry is applied is not particularly limited.
- the electrode mixture layer 12 may be formed by a single application of the electrode mixture slurry.
- the drying conditions of the coating film it is possible to prepare an electrode mixture layer 12 in which the arrangement of the rubber-based binder and the water-soluble binder is controlled so as to satisfy the above relational expressions (1), (2), and (3).
- the drying conditions of the coating film it is possible to prepare an electrode mixture layer 12 in which the arrangement of the rubber-based binder and the water-soluble binder is controlled so as to further satisfy one or more of the above relational expressions (4) to (8).
- the electrode mixture layer 12 may be formed by multiple coatings of the electrode mixture slurry. In this case, for example, coating may be performed using multiple electrode mixture slurries with different compositions. In this way, when multiple electrode mixture slurries with different compositions are used, for example, multiple electrode mixture slurries in which at least one selected from the group consisting of the content ratio of the rubber-based binder and the water-soluble binder and the compounding ratio of the materials constituting the electrode active material (for example, the compounding ratio of artificial graphite and natural graphite) are appropriately adjusted are prepared, and the electrode mixture layer 12 can be prepared by selecting appropriate electrode mixture slurries for the electrode collector side region, the intermediate region, and the surface region.
- the electrode mixture layer 12 in which the arrangement of the rubber-based binder and the water-soluble binder is controlled so as to satisfy the above relational expressions (1), (2), and (3).
- the above artificial graphite and natural graphite are examples of carbon materials, which are examples of electrode active materials.
- the electrode mixture layer 12 so that the tortuosity ⁇ A of the first divided layer 12a and the tortuosity ⁇ D of the fourth divided layer 12d satisfy the above relational expression (9), for example, multiple types of electrode active materials may be used.
- active materials A and B made of different materials are prepared as electrode active materials, and multiple electrode mixture slurries having different blending ratios of active materials A and B are prepared.
- the tortuosity ⁇ A of the first divided layer 12a and the tortuosity ⁇ D of the fourth divided layer 12d can be controlled to satisfy the above relational expression (9).
- the electrode current collector 11 is a positive current collector.
- a sheet or film made of a metal material such as aluminum, stainless steel, titanium, or an alloy thereof can be used. Aluminum and its alloys are suitable as materials for the positive current collector because they are inexpensive and easy to form into a thin film.
- the sheet or film may be porous or non-porous.
- a metal foil, a metal mesh, or the like is used as the sheet or film.
- a carbon material such as carbon may be applied to the surface of the positive current collector as a conductive auxiliary material.
- the electrode mixture layer 12 contains an electrode active material and a binder.
- the thickness of the electrode mixture layer 12 is, for example, 50 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less.
- the Si-based material may be, for example, a composite particle including an ion-conducting phase and a silicon phase (from one point of view, silicon particles) dispersed in the ion-conducting phase.
- the ion-conducting phase is a phase that conducts ions, and includes, for example, at least one selected from the group consisting of a silicate phase, an aluminate phase, a carbon phase, and a silicon oxide phase.
- a silicate phase an aluminate phase
- carbon phase a silicon oxide phase.
- silicon oxide phase silicon oxide phase.
- One of these negative electrode active materials may be used, or two or more of them may be used in combination.
- the carbon phase may be composed of, for example, amorphous carbon.
- amorphous carbon examples include hard carbon, soft carbon, and other amorphous carbon.
- Amorphous carbon is a carbon material in which the average interplanar spacing d002 of the (002) plane measured by X-ray diffraction exceeds 0.34 nm.
- the main component of the silicon oxide phase may be silicon dioxide.
- the main component of the silicon oxide phase is, for example, a component that is 95% by mass or more and 100% by mass or less of the silicon oxide phase.
- the composition of the composite particle including the silicon oxide phase and the silicon phase dispersed therein can be expressed as SiO x as a whole.
- SiO x has a structure in which silicon particles are dispersed in amorphous SiO 2 , for example.
- the content ratio x of oxygen to silicon is, for example, preferably 0.5 ⁇ x ⁇ 2.0, more preferably 0.8 ⁇ x ⁇ 1.5.
- the silicate phase may satisfy the following conditions (A) and/or (B).
- the silicate phase contains at least one element selected from the group consisting of alkali metal elements and Group 2 elements (Group 2 elements of the long form periodic table).
- the silicate phase contains an element L.
- the element L is at least one selected from the group consisting of B, Al, Zr, Nb, Ta, V, lanthanoids, Y, Ti, P, Bi, Zn, Sn, Pb, Sb, Co, Er, F, and W.
- Lanthanoids is a general term for 15 elements ranging from lanthanum (La) with atomic number 57 to lutetium (Lu) with atomic number 71.
- examples of alkali metal elements include lithium (Li), potassium (K), and sodium (Na).
- examples of Group 2 elements include magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), and barium (Ba).
- a silicate phase containing lithium (hereinafter, sometimes referred to as "lithium silicate phase") is preferable in that it has, for example, a small irreversible capacity and a high initial charge/discharge efficiency.
- the lithium silicate phase may be an oxide phase containing Li, Si, and O, and may contain other elements.
- the atomic ratio of O to Si in the lithium silicate phase: O/Si is, for example, greater than 2 and less than 4.
- O/Si is greater than 2 and less than 3.
- the atomic ratio of Li to Si in the lithium silicate phase: Li/Si is, for example, greater than 0 and less than 4.
- the Si-based material may also include composite particles containing an ion-conducting phase and a silicon phase dispersed within the ion-conducting phase, and a coating layer covering at least a portion of the surface of the composite particles.
- the coating layer present on the surface of the composite particle includes, for example, a conductive layer.
- a conductive layer By forming a conductive layer on the surface of the composite particle, the conductivity of the Si-based material may be increased.
- the conductive material constituting the conductive layer is preferably a conductive material containing carbon.
- conductive materials containing carbon include conductive carbon materials.
- conductive carbon materials include carbon black, graphite, amorphous carbon (amorphous carbon) with low crystallinity, etc.
- Amorphous carbon is preferable because it has a large buffering effect on the silicon phase that changes in volume during charging and discharging.
- the amorphous carbon may be easily graphitized carbon (soft carbon) or difficult to graphitize carbon (hard carbon).
- the thickness of the conductive layer may be, for example, in the range of 1 nm or more and 200 nm or less. The thickness of the conductive layer can be measured by observing the cross section of the Si-containing material using a SEM (scanning electron microscope) or a TEM (transmission electron microscope).
- the content of the Si-based material is preferably 3% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, and even more preferably 8% by mass or more, based on the total amount of the negative electrode active material, in terms of increasing the capacity of the secondary battery, etc. Also, in terms of increasing the capacity of the secondary battery and suppressing swelling of the negative electrode, the content of the Si-based material is preferably 3% by mass or more and 30% by mass or less, more preferably 5% by mass or more and 25% by mass or less, and even more preferably 8% by mass or more and 20% by mass or less, based on the total amount of the negative electrode active material.
- the explanation of the binder in the negative electrode mixture layer is the same as the explanation of the binder in the electrode mixture layer 12 described above. That is, the negative electrode mixture layer contains a rubber-based binder and a water-soluble binder, and satisfies the above relational expressions (1), (2), and (3). The negative electrode mixture layer may further satisfy one or more of the above relational expressions (4) to (8).
- the negative electrode mixture layer may satisfy the tortuosity characteristics of the electrode mixture layer 12 described above. That is, the negative electrode mixture layer may satisfy the above relational expression (9), and may further satisfy the above relational expression (10) or (11).
- the negative electrode mixture layer may further contain other materials such as a conductive additive.
- the electrode mixture layer 12 is a positive electrode mixture layer, and the positive electrode mixture layer includes a positive electrode active material.
- the positive electrode active material can be a material capable of absorbing and releasing metal ions (e.g., lithium ions).
- metal ions e.g., lithium ions.
- As the positive electrode active material lithium-containing transition metal oxides, lithium-containing transition metal phosphates, transition metal fluorides, polyanion materials, fluorinated polyanion materials, transition metal sulfides, transition metal oxysulfides, transition metal oxynitrides, etc. can be used.
- lithium-containing transition metal oxides include lithium cobalt oxide, lithium nickel cobalt aluminum oxide, lithium nickel cobalt manganese oxide, and lithium nickel manganese oxide.
- lithium-containing transition metal phosphates include lithium iron phosphate, lithium vanadium phosphate, lithium cobalt phosphate, and lithium nickel phosphate.
- the explanation of the binder in the positive electrode mixture layer is the same as the explanation of the binder in the electrode mixture layer 12 described above. That is, the positive electrode mixture layer contains a rubber-based binder and a water-soluble binder, and satisfies the above relational expressions (1), (2), and (3). The positive electrode mixture layer may further satisfy one or more of the above relational expressions (4) to (8).
- the battery according to the second embodiment includes a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte. At least one selected from the group consisting of the positive electrode and the negative electrode is the electrode according to the first embodiment. With this configuration, the battery according to the second embodiment can reduce the internal resistance.
- the negative electrode may be the electrode according to the first embodiment.
- FIG. 2 is a longitudinal cross-sectional view showing a schematic example of a battery according to embodiment 2.
- Battery 100 is a cylindrical battery including a cylindrical battery case, a wound electrode group 24, and an electrolyte (not shown).
- the electrode group 24 is housed within the battery case and is in contact with the electrolyte.
- the battery case is composed of a case body 25, which is a cylindrical metal container with a bottom, and a sealing body 26 that seals the opening of the case body 25.
- a gasket 37 is disposed between the case body 25 and the sealing body 26. The gasket 37 ensures that the battery case is airtight.
- insulating plates 27 and 28 are disposed on both ends of the electrode group 24 in the direction of the winding axis of the electrode group 24.
- the case body 25 has, for example, a step 31.
- the step 31 can be formed by partially pressing the side wall of the case body 25 from the outside.
- the step 31 may be formed in an annular shape on the side wall of the case body 25 along the circumferential direction of an imaginary circle defined by the case body 25.
- the sealing body 26 is supported, for example, by the surface of the step 31 on the opening side.
- the sealing body 26 includes a filter 32, a lower valve body 33, an insulating member 34, an upper valve body 35, and a cap 36. In the sealing body 26, these components are layered in this order.
- the sealing body 26 is attached to the opening of the case body 25 so that the cap 36 is located on the outside of the case body 25 and the filter 32 is located on the inside of the case body 25.
- Each of the above-mentioned components constituting the sealing body 26 is, for example, disk-shaped or ring-shaped.
- the above-mentioned components are electrically connected to each other, except for the insulating member 34.
- the electrode group 24 has a positive electrode 21, a separator 22, and a negative electrode 23.
- the positive electrode 21, the separator 22, and the negative electrode 23 are all strip-shaped.
- the width direction of the strip-shaped positive electrode 21 and negative electrode 23 is, for example, parallel to the winding axis of the electrode group 24.
- the separator 22 is disposed between the positive electrode 21 and the negative electrode 23.
- the positive electrode 21 and the negative electrode 23 are wound in a spiral shape with the separator 22 interposed between these electrodes.
- the positive electrodes 21 and negative electrodes 23 are stacked alternately in the radial direction of an imaginary circle defined by the case body 25, with a separator 22 interposed between these electrodes.
- the positive electrode 21 is electrically connected to the cap 36, which also serves as a positive electrode terminal, via the positive electrode lead 29.
- One end of the positive electrode lead 29 is connected, for example, near the center of the positive electrode 21 in the longitudinal direction of the positive electrode 21.
- the positive electrode lead 29 extends from the positive electrode 21 to the filter 32 through a through hole formed in the insulating plate 27.
- the other end of the positive electrode lead 29 is welded, for example, to the surface of the filter 32 facing the electrode group 24.
- the negative electrode 23 is electrically connected to the case body 25, which also serves as a negative electrode terminal, via the negative electrode lead 30.
- One end of the negative electrode lead 30 is connected, for example, to an end of the negative electrode 23 in the longitudinal direction of the negative electrode 23.
- the other end of the negative electrode lead 30 is welded, for example, to the inner bottom surface of the case body 25.
- the components of the battery 100 are described in detail below.
- the positive electrode 21 includes a material that has the property of absorbing and releasing metal ions (e.g., lithium ions).
- the positive electrode 21 includes, for example, a positive electrode active material.
- the positive electrode 21 may include a positive electrode current collector and a positive electrode mixture layer supported on the surface of the positive electrode current collector.
- the positive electrode current collector and the positive electrode mixture layer are as described in embodiment 1.
- the positive electrode 21 may be the electrode 10 according to embodiment 1.
- the negative electrode 23 includes a material that has the property of absorbing and releasing metal ions (e.g., lithium ions).
- the negative electrode 23 includes, for example, a negative electrode active material.
- the negative electrode 23 may include a negative electrode current collector and a negative electrode mixture layer supported on the surface of the negative electrode current collector.
- the negative electrode current collector and the negative electrode mixture layer are as described in embodiment 1.
- the negative electrode 23 may be the electrode 10 according to embodiment 1.
- the electrode current collector contains an electrode active material and a binder
- the binder contains a rubber-based binder and a water-soluble binder
- the four divided layers resulting from dividing the electrode mixture layer into four equal parts in the thickness direction are designated, in order from the surface side of the electrode mixture layer toward the electrode current collector side, as a first divided layer, a second divided layer, a third divided layer, and a fourth divided layer, and the mass ratio (%) of the rubber-based binder contained in the first divided layer to the total mass of the rubber-based binder contained in the electrode mixture layer is designated as A1, the mass ratio (%) of the rubber-based binder contained in the second divided layer is designated as B1, the mass ratio (%) of the rubber-based binder contained in the third divided layer is designated as C1, and the mass ratio (%) of the rubber-based binder contained in the fourth divided layer is designated as B2, B3, C4, and C5.
- the electrode according to Technology 2 can further reduce the internal resistance of the battery.
- the electrode according to Technology 3 can further reduce the internal resistance of the battery.
- the electrode mixture layer satisfies the following relational formula (7): The electrode according to any one of claims 1 to 3. 57% ⁇ B1+C1 ⁇ 65%...(7)
- the electrode according to Technology 4 can further reduce the internal resistance of the battery.
- the electrode according to Technology 5 can further reduce the internal resistance of the battery.
- the electrode according to Technology 6 can realize a battery with improved cycle characteristics during high-rate charging and discharging.
- the electrode according to Technology 7 can realize a battery with improved cycle characteristics during high-rate charging and discharging.
- the electrode according to Technology 8 can realize a battery with improved cycle characteristics during high-rate charging and discharging.
- the electrode is a negative electrode. 9. An electrode according to any one of claims 1 to 8.
- the electrode according to Technology 9 can more effectively reduce the internal resistance of the battery.
- This configuration allows the battery according to Technology 10 to have a reduced internal resistance.
- the negative electrode is an electrode according to any one of techniques 1 to 8.
- This configuration allows the battery according to Technology 11 to reduce internal resistance more effectively.
- Example 1 (Preparation of negative electrode mixture slurry)
- three active materials a first active material, a second active material, and a third active material, were prepared.
- the first active material was graphite, which was artificial graphite.
- the second active material was graphite, which was natural graphite.
- the third active material was a Si-based material.
- the Si-based material used as the third active material was a composite material with a silicon oxide phase as an ion-conducting phase.
- Styrene butadiene rubber (SBR) was prepared as a rubber-based binder.
- Carboxymethyl cellulose (CMC) was prepared as a water-soluble binder.
- Example 1 two negative electrode mixture slurries, a first slurry and a second slurry, were prepared.
- a mixed active material was used in which the second active material and the third active material were mixed in a mass ratio of 90:10 (mass ratio).
- the mixed active material, rubber-based binder, and water-soluble binder were mixed in a mass ratio of 100:1:2 (mass ratio of mixed active material:rubber-based binder:water-soluble binder), and water was added as a dispersion medium to the negative electrode mixture, which was then stirred using a mixer to prepare the second slurry.
- the region approximately corresponding to the first divided layer of the negative electrode mixture layer was prepared using the first slurry, and the region approximately corresponding to the second divided layer, the third divided layer, and the fourth divided layer was prepared using the second slurry.
- An exposed portion in which the surface of the negative electrode current collector was exposed was provided in a part of the negative electrode.
- the composite hydroxide represented by [ Ni0.90Al0.05Mn0.05 ](OH) 2 obtained by the coprecipitation method was calcined at 500°C for 8 hours to obtain a composite oxide ( Ni0.90Al0.05Mn0.05O2 ).
- LiOH and the composite oxide were mixed so that the molar ratio of Li to the total amount of Ni, Al, and Mn was 1.03 : 1 to obtain a mixture.
- the positive electrode active material and the positive electrode were prepared in the same manner as in Example 1.
- Example 2 (Preparation of negative electrode mixture slurry)
- the negative electrode active materials used were the same first active material, second active material, and third active material as in Example 1.
- the same materials as in Example 1 were used for the rubber binder and water-soluble binder.
- the second active material and the third active material were used as the negative electrode active material.
- the positive electrode active material and the positive electrode were prepared in the same manner as in Example 1.
- Example 3 (Preparation of negative electrode mixture slurry)
- the negative electrode active materials used were the same first active material, second active material, and third active material as in Example 1.
- the same materials as in Example 1 were used for the rubber binder and water-soluble binder.
- Example 4 (Preparation of negative electrode mixture slurry)
- the negative electrode active materials used were the same first active material, second active material, and third active material as in Example 1.
- the same materials as in Example 1 were used for the rubber binder and water-soluble binder.
- a mixed active material was used in which the first active material and the third active material were mixed in a mass ratio of 90:10 (first active material:third active material).
- the mixed active material, a rubber-based binder, and a water-soluble binder were mixed in a mass ratio of 100:0.5:1 (mixed active material:rubber-based binder:water-soluble binder), and water was added as a dispersion medium to the negative electrode mixture, which was then stirred using a mixer to prepare the first slurry.
- the second active material and the third active material were used as the negative electrode active material.
- the positive electrode active material and the positive electrode were prepared in the same manner as in Example 1.
- the method of adding bromine to the rubber polymer compound involved immersing the negative electrode in a bromine solution.
- the EPMA conditions in the examples and comparative examples were as follows. Electron beam diameter: 1 ⁇ m Acceleration voltage: 15 kV Beam current: 50 nA Number of pixels: 255 x 255 pixels Measurement time: 30msec/pixel
- the water-soluble binder used in the examples and comparative examples was CMC, i.e., a water-soluble polymer compound having a carboxyl group. Ruthenium was added to the carboxyl group, and the ruthenium bromine was analyzed by elemental mapping by EPMA for the cross section of the negative electrode mixture layer. This resulted in the content of the water-soluble binder in each divided layer.
- the method of adding ruthenium to the water-soluble polymer compound involved immersing the negative electrode in a ruthenium-containing solution.
- the conditions of EPMA were as follows. Electron beam diameter: 1 ⁇ m Acceleration voltage: 15 kV Beam current: 50 nA Number of pixels: 255 x 255 pixels Measurement time: 30msec/pixel
- initial charge and discharge were carried out under the following conditions.
- (Charge/discharge conditions) Initial charge/discharge conditions: Constant current charging was performed at a current of 0.5 It (625 mA) until the battery voltage reached 4.2 V. Furthermore, constant voltage charging was performed at a voltage of 4.2 V until the current value reached 0.02 It (25 mA). Then, constant current discharging was performed at a current of 0.5 It (625 mA) until the battery voltage reached 2.5 V.
- Table 1 shows relative values when the DCR value of Comparative Example 1 is taken as the reference (100%).
- the batteries of Examples 1 to 4 in which a negative electrode having a negative electrode mixture layer satisfying the above relational expressions (1), (2), and (3) was used had a lower DCR than the batteries of Comparative Examples 1 to 4 in which an electrode having an electrode mixture layer satisfying the above relational expressions (1), (2), and (3) was not used. That is, the electrode having an electrode mixture layer satisfying the above relational expressions (1), (2), and (3) was able to improve the internal resistance of the battery.
- the technology disclosed herein is useful for batteries such as lithium-ion secondary batteries.
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
Description
本開示は、電極および電池に関する。 This disclosure relates to electrodes and batteries.
近年、リチウムイオン電池等の二次電池は、車載用途、蓄電用途など、高容量を必要とする用途に広く用いられている。このような電池を構成する電極は、電池の性能に大きな影響を及ぼす。このため、従来、電極について種々の検討が行われている。 In recent years, secondary batteries such as lithium-ion batteries have been widely used in applications that require high capacity, such as in-vehicle applications and power storage applications. The electrodes that make up such batteries have a significant impact on the performance of the battery. For this reason, various studies have been conducted on electrodes.
電極は、通常、集電体と、電極活物質およびバインダーを含む電極合剤層とで構成されている。例えば、特許文献1は、電極合剤層が複数層で構成された電極において、バインダーの量を抑制しつつ各層間の接着性を向上させる技術を開示している。具体的には、特許文献1は、上記電極合剤層として機能する第一活物質層および第二活物質層と、集電体とを有する二次電池用積層体において、活物質層の間および集電体と活物質層との間の接着性を向上させるために、バインダーを特定の領域により多く存在させる技術を開示している。 An electrode is usually composed of a current collector and an electrode mixture layer containing an electrode active material and a binder. For example, Patent Document 1 discloses a technique for improving the adhesion between layers in an electrode having a multi-layer electrode mixture layer while suppressing the amount of binder. Specifically, Patent Document 1 discloses a technique for making more binder present in specific regions in a laminate for a secondary battery having a first active material layer and a second active material layer that function as the electrode mixture layer, and a current collector, in order to improve the adhesion between the active material layers and between the current collector and the active material layers.
特許文献1に開示された技術によれば、電極合剤層が複数層で構成されている場合に、層間の接着性を向上させて層間剥離の問題を回避することができる。しかし、電極には、このような剥離の問題の回避のみならず、電池の特性を向上させることも求められている。 The technology disclosed in Patent Document 1 makes it possible to improve the adhesion between layers and avoid the problem of delamination when the electrode mixture layer is composed of multiple layers. However, electrodes are required not only to avoid such delamination problems, but also to improve the characteristics of the battery.
本開示は、電池の内部抵抗を低下させることができる電極を提供する。 The present disclosure provides an electrode that can reduce the internal resistance of a battery.
本開示の電極は、
電極集電体と、
前記電極集電体上に配置された電極合剤層と、
を備え、
前記電極合剤層は、電極活物質およびバインダーを含有し、
前記バインダーは、ゴム系バインダーおよび水溶性バインダーを含有し、
前記電極合剤層を厚み方向に4つに等分することによって生じる4つの分割層について、前記電極合剤層の表面側から前記電極集電体側に向かって順に第1分割層、第2分割層、第3分割層、および第4分割層とし、前記電極合剤層に含有された前記ゴム系バインダーの総質量に対する前記第1分割層に含有された前記ゴム系バインダーの質量比率(%)をA1、前記第2分割層に含有された前記ゴム系バインダーの質量比率(%)をB1、前記第3分割層に含有された前記ゴム系バインダーの質量比率(%)をC1、および前記第4分割層に含有された前記ゴム系バインダーの質量比率(%)をD1とし、かつ前記電極合剤層に含有された前記水溶性バインダーの総質量に対する前記第1分割層に含有された前記水溶性バインダーの質量比率(%)をA2、前記第2分割層に含有された前記水溶性バインダーの質量比率(%)をB2、前記第3分割層に含有された前記水溶性バインダーの質量比率(%)をC2、および前記第4分割層に含有された前記水溶性バインダーの質量比率(%)をD2とした場合、前記電極合剤層は、以下の関係式(1)、(2)、および(3)を満たす。
A1+D1<B1+C1 ・・・(1)
A2+D2<B2+C2 ・・・(2)
A1<A2 ・・・(3)
The electrode of the present disclosure comprises:
An electrode current collector;
an electrode mixture layer disposed on the electrode current collector;
Equipped with
The electrode mixture layer contains an electrode active material and a binder,
The binder contains a rubber-based binder and a water-soluble binder,
The four divided layers resulting from dividing the electrode mixture layer into four equal parts in the thickness direction are designated, in order from the surface side of the electrode mixture layer toward the electrode current collector side, as a first divided layer, a second divided layer, a third divided layer, and a fourth divided layer, and the mass ratio (%) of the rubber-based binder contained in the first divided layer to the total mass of the rubber-based binder contained in the electrode mixture layer is designated as A1, the mass ratio (%) of the rubber-based binder contained in the second divided layer is designated as B1, the mass ratio (%) of the rubber-based binder contained in the third divided layer is designated as C1, and the mass ratio (%) of the rubber-based binder contained in the fourth divided layer is designated as B2, B3, C4, and C5. When the mass ratio (%) of the rubber-based binder contained is D1, the mass ratio (%) of the water-soluble binder contained in the first division layer relative to the total mass of the water-soluble binder contained in the electrode mixture layer is A2, the mass ratio (%) of the water-soluble binder contained in the second division layer is B2, the mass ratio (%) of the water-soluble binder contained in the third division layer is C2, and the mass ratio (%) of the water-soluble binder contained in the fourth division layer is D2, the electrode mixture layer satisfies the following relational expressions (1), (2), and (3).
A1+D1<B1+C1...(1)
A2+D2<B2+C2...(2)
A1<A2...(3)
本開示の技術によれば、電池の内部抵抗を低下させることができる電極を提供できる。 The technology disclosed herein can provide an electrode that can reduce the internal resistance of a battery.
[本開示の基礎となった知見]
本発明者らは、鋭意検討を行い、電池の特性の向上、具体的には内部抵抗の低下を実現するためには、電極におけるバインダーの分布について、バインダーの種類も考慮した適切な制御が必要であることを見出した。これにより、本発明者らは、以下に説明する本開示の電極に想到するに至った。
[Foundation of the present disclosure]
The present inventors have conducted extensive research and found that in order to improve the characteristics of a battery, specifically to reduce the internal resistance, it is necessary to appropriately control the distribution of the binder in the electrode, taking into account the type of binder, which has led the present inventors to conceive of the electrode of the present disclosure described below.
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。本開示は、以下の実施形態に限定されない。 Below, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. The present disclosure is not limited to the following embodiments.
[本開示の実施形態]
(実施形態1)
図1は、実施形態1に係る電極の概略構成を示す断面図である。実施形態1に係る電極10は、電極集電体11と、電極集電体11上に配置された電極合剤層12とを備えている。電極合剤層12は、電極活物質およびバインダーを含有する。バインダーは、ゴム系バインダーおよび水溶性バインダーを含有する。すなわち、電極合剤層12は、ゴム系バインダーおよび水溶性バインダーの両方を含有する。
[Embodiments of the present disclosure]
(Embodiment 1)
1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an electrode according to embodiment 1. An
ここで、電極合剤層12を厚み方向に4つに等分することによって生じる4つの分割層について、電極合剤層12の表面121側から電極集電体11側に向かって順に、第1分割層12a、第2分割層12b、第3分割層12c、および第4分割層12dとする。さらに、電極合剤層12に含有されたゴム系バインダーの総質量に対する第1分割層12aに含有されたゴム系バインダーの質量比率(%)をA1、第2分割層12bに含有されたゴム系バインダーの質量比率(%)をB1、第3分割層12cに含有されたゴム系バインダーの質量比率(%)をC1、および第4分割層12dに含有されたゴム系バインダーの質量比率(%)をD1とする。さらに、電極合剤層12に含有された水溶性バインダーの総質量に対する第1分割層12aに含有された水溶性バインダーの質量比率(%)をA2、第2分割層12bに含有された水溶性バインダーの質量比率(%)をB2、第3分割層12cに含有された水溶性バインダーの質量比率(%)をC2、および第4分割層12dに含有された水溶性バインダーの質量比率(%)をD2とする。この場合、電極合剤層12は、以下の関係式(1)、(2)、および(3)を満たす。
A1+D1<B1+C1 ・・・(1)
A2+D2<B2+C2 ・・・(2)
A1<A2 ・・・(3)
Here, the four divided layers resulting from dividing the
A1+D1<B1+C1...(1)
A2+D2<B2+C2...(2)
A1<A2...(3)
なお、本開示において、電極合剤層12の表面121とは、電極10が電池を構成した場合に電解質と接する面のことを意味し、電極集電体11に面している面とは反対側に位置する。
In this disclosure, the
なお、第1分割層12a、第2分割層12b、第3分割層12c、および第4分割層12dは、電極合剤層12を厚み方向に4つに等分すると想定して得られる仮想の層である。したがって、電極合剤層12は、複数層からなる構成に限定されない。電極合剤層12は、単層で形成されていてもよいし、複数層で形成されていてもよい。また、電極合剤層12が複数層で形成されている場合、複数層の層数は特に限定されない。電極合剤層12は、2層構造であってもよいし、3層構造であってもよいし、4層構造であってもよいし、5層以上を有していてもよい。
The first divided
ゴム系バインダーおよび水溶性バインダーの電極合剤層12における分布が、電極合剤層12が上記関係式(1)、(2)、および(3)を満たすように制御されていることにより、実施形態1に係る電極10は、電池の内部抵抗、具体的には直流内部抵抗(DCR)を低下させることができる。
The distribution of the rubber-based binder and the water-soluble binder in the
上記関係式(1)および(2)が満たされることにより、ゴム系バインダーおよび水溶性バインダーが共に、電極合剤層12における厚み方向の中間領域により大きい質量比率で存在する。すなわち、電極合剤層12の表面121を含む領域および電極集電体11に近い領域では、中間領域よりも小さい質量比率でゴム系バインダーおよび水溶性バインダーが存在している。ゴム系バインダーおよび水溶性バインダーを共にこのように分布させることにより、例えば、電極合剤層12と電極集電体11との接触界面、および、電極10が電池を構成した場合の電極10と電解質との接触界面における抵抗を効果的に低下させることができると考えられる。さらに上記関係式(3)が満たされることにより、電極合剤層12の表面121を含む領域において、一般に低抵抗である水溶性バインダーの質量比率A2が、一般に高抵抗であるゴム系バインダーの質量比率A1よりも大きくなる。電極合剤層12の表面121を含む領域において、ゴム系バインダーおよび水溶性バインダーの分布がこのように制御されることにより、電極10が電池を構成した場合の電極10と電解質との接触界面における抵抗を効果的に低下させることができると考えられる。これらの理由から、上記関係式(1)、(2)、および(3)を満たす電極合剤層12を備えた電極10は、電池の内部抵抗を低下させることができると考えられる。
When the above relational expressions (1) and (2) are satisfied, the rubber-based binder and the water-soluble binder are both present in a larger mass ratio in the middle region in the thickness direction of the
上記関係式(3)を満たす電極合剤層12を備えた電極10は、電池のサイクル特性も向上させることができる。
An
また、電極合剤層12が上記関係式(1)および(2)を共に満たす実施形態1に係る電極10は、特許文献1に開示されている電極と同様に、電極合剤層12における優れた接着性、さらに電極合剤層12と集電体11との優れた接着性を実現できる。
In addition, the
ここで、本明細書において、ゴム系バインダーとは、ゴム系高分子化合物を含むバインダーを意味する。ゴム系高分子化合物とは、ゴム弾性を有する高分子化合物であればよく、特に制限はない。ゴム系高分子化合物としては、例えば、スチレンブタジエンゴム、ハイスチレンゴム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、アクリロニトリルゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム等が挙げられる。ゴム系バインダーは、例えば、スチレンブタジエンゴム、ハイスチレンゴム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、アクリロニトリルゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、およびシリコーンゴムからなる群より選択される少なくとも1つであってもよい。 Here, in this specification, a rubber-based binder means a binder containing a rubber-based polymer compound. The rubber-based polymer compound is not particularly limited as long as it is a polymer compound having rubber elasticity. Examples of rubber-based polymer compounds include styrene butadiene rubber, high styrene rubber, ethylene propylene rubber, butyl rubber, chloroprene rubber, butadiene rubber, isoprene rubber, acrylonitrile butadiene rubber, acrylonitrile rubber, fluororubber, acrylic rubber, and silicone rubber. The rubber-based binder may be at least one selected from the group consisting of, for example, styrene butadiene rubber, high styrene rubber, ethylene propylene rubber, butyl rubber, chloroprene rubber, butadiene rubber, isoprene rubber, acrylonitrile butadiene rubber, acrylonitrile rubber, fluororubber, acrylic rubber, and silicone rubber.
また、本明細書において、水溶性バインダーとは、水溶性高分子化合物を含むバインダーを意味する。水溶性高分子化合物は、特に制限はないが、合成高分子系の水溶性高分子化合物(以下、「合成高分子化合物」とする)、多糖系の水溶性高分子化合物(以下、「多糖系高分子化合物」)等が挙げられる。水溶性バインダーは、合成高分子化合物および多糖系高分子化合物から選択される1種を単独で、または2種以上を混合して含んでいてもよい。合成高分子化合物としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキシド、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸、およびこれらの誘導体等が挙げられる。多糖系高分子化合物としては、例えば、セルロース又はその塩、カルボキシメチルセルロース又はその塩(CMC-Na等)等が挙げられる。水溶性バインダーは、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキシド、ポリビニルアルコールの誘導体、ポリビニルピロリドンの誘導体、ポリエチレンオキシドの誘導体、ポリメタクリル酸(MAA)、ポリメタクリル酸の塩(MAA-Na、MAA-K等、また部分中和型の塩であってもよい)、ポリアクリル酸(PAA)、ポリアクリル酸の塩(PAA-Na、PAA-K等、また部分中和型の塩であってもよい)、セルロース、セルロースの塩、カルボキシメチルセルロース、およびカルボキシメチルセルロースの塩からなる群より選択される少なくとも1つを含んでいてもよい。 In addition, in this specification, the water-soluble binder means a binder containing a water-soluble polymer compound. The water-soluble polymer compound is not particularly limited, but examples thereof include synthetic polymer-based water-soluble polymer compounds (hereinafter referred to as "synthetic polymer compounds") and polysaccharide-based water-soluble polymer compounds (hereinafter referred to as "polysaccharide polymer compounds"). The water-soluble binder may contain one type selected from synthetic polymer compounds and polysaccharide polymer compounds alone, or two or more types mixed together. Examples of synthetic polymer compounds include polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polyethylene oxide, polymethacrylic acid, polyacrylic acid, and derivatives thereof. Examples of polysaccharide polymer compounds include cellulose or a salt thereof, and carboxymethylcellulose or a salt thereof (CMC-Na, etc.). The water-soluble binder may contain at least one selected from the group consisting of, for example, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polyethylene oxide, derivatives of polyvinyl alcohol, derivatives of polyvinylpyrrolidone, derivatives of polyethylene oxide, polymethacrylic acid (MAA), salts of polymethacrylic acid (MAA-Na, MAA-K, etc., which may also be partially neutralized salts), polyacrylic acid (PAA), salts of polyacrylic acid (PAA-Na, PAA-K, etc., which may also be partially neutralized salts), cellulose, salts of cellulose, carboxymethylcellulose, and salts of carboxymethylcellulose.
第1分割層12a、第2分割層12b、第3分割層12c、および第4分割層12dにおけるゴム系バインダーの質量比率は、電極合剤層12の厚み方向に沿った断面についての元素マッピングにより求めることができる。元素マッピングによるゴム系バインダーの定量分析は、電子線マイクロアナライザ(EPMA)によって実施することができる。電極合剤層12に含有されている測定対象のゴム系バインダーが、例えばC=C結合を有するゴム系高分子化合物である場合は、C=C結合に例えば臭素を付加し、電極合剤層12の断面についてEPMAによる元素マッピングで臭素を分析する。これにより、上記各分割層におけるゴム系バインダーの含有量を求めることができる。臭素はC=C結合に対し選択的に付加反応するため、電極合剤層12中のC=C結合を有するゴム系高分子化合物を染色する元素として適している。臭素をゴム系高分子化合物に付加させる方法は、特に制限されず、臭素雰囲気中で気相反応させてもよいし、電極10を臭素溶液に浸漬させる方法を用いてもよい。電極合剤層12に含有されている測定対象のゴム系バインダーが、C=C結合を有しないゴム系高分子化合物である場合は、電極合剤層12の厚み方向に沿った断面を四酸化オスミウムで染色したものを用いて、EPMAによる元素マッピングによってゴム系バインダーの含有量を測定してもよい。
The mass ratio of the rubber-based binder in the first divided
EPMAの条件は、たとえば次のように設定する。
電子ビーム径:1μm程度
加速電圧 :15kV程度
ビーム電流 :50nA程度
pixel数:255×255pixel程度
測定時間 :30msec/pixel程度
The EPMA conditions are set, for example, as follows:
Electron beam diameter: Approximately 1 μm Acceleration voltage: Approximately 15 kV Beam current: Approximately 50 nA Number of pixels: Approximately 255 x 255 pixels Measurement time: Approximately 30 msec/pixel
第1分割層12a、第2分割層12b、第3分割層12c、および第4分割層12dにおける水溶性バインダーの質量比率は、電極合剤層12の厚み方向に沿った断面についての元素マッピングにより求めることができる。元素マッピングによる水溶性バインダーの定量分析は、EPMAによって実施することができる。電極合剤層12に含有されている測定対象の水溶性バインダーが、例えばカルボキシル基を有する水溶性高分子化合物である場合は、カルボキシル基を例えばルテニウムで修飾し、EPMAによる元素マッピングでルテニウムを分析することによって上記各分割層における水溶性バインダーの含有量を求めることができる。電極合剤層12に含有されている測定対象の水溶性バインダーがカルボキシル基を有しない水溶性高分子化合物である場合でも、その水溶性高分子化合物を構成している特有の官能基に対して、修飾可能な金属元素で水溶性高分子化合物を修飾して、その修飾に用いた元素を元素マッピングで分析することによって、水溶性バインダーの含有量を測定することができる。
The mass ratio of the water-soluble binder in the first divided
電極合剤層12は、以下の関係式(4)および(5)を満たしていてもよい。
A1<B1 ・・・(4)
A2<B2 ・・・(5)
The
A1<B1...(4)
A2<B2...(5)
電極合剤層12が上記関係式(4)および(5)を満たすことにより、すなわち第1分割層12aのゴム系バインダーの質量比率A1が第2分割12bのゴム系バインダーの質量比率B1よりも小さく、かつ、第1分割層12aの水溶性バインダーの質量比率A2が第2分割12bの水溶性バインダーの質量比率B2よりも小さいことにより、実施形態1に係る電極10は、電池の内部抵抗をより低下させることができる。
The
電極合剤層12は、以下の関係式(6)を満たしていてもよい。
B2+C2<B1+C1 ・・・(6)
The
B2+C2<B1+C1...(6)
電極合剤層12が上記関係式(6)を満たすことにより、すなわち第2分割層12bおよび第3分割層12cによって構成される電極合剤層12の厚み方向の中間領域において、ゴム系バインダーの質量比率(すなわち、B1+C1)が、水溶性バインダーの質量比率(すなわち、B2+C2)よりも大きいことにより、実施形態1に係る電極10は、電池の内部抵抗をより低下させることができる。
Since the
電極合剤層12は、以下の関係式(7)を満たしていてもよい。
57%<B1+C1<65% ・・・(7)
The
57%<B1+C1<65%...(7)
電極合剤層12が上記関係式(7)を満たすことにより、すなわち第2分割層12bおよび第3分割層12cによって構成される電極合剤層12の厚み方向の中間領域において、ゴム系バインダーの質量比率(すなわち、B1+C1)が、57%を超え、かつ65%未満であることにより、実施形態1に係る電極10は、電池の内部抵抗をより低下させることができる。B1+C1は、58%以上であってもよいし、59%以上であってもよい。また、B1+C1は、64%以下であってもよいし、63%以下であってもよい。
By the
電極合剤層12は、以下の関係式(8)を満たしていてもよい。
55%<B2+C2<60% ・・・(8)
The
55%<B2+C2<60%...(8)
電極合剤層12が上記関係式(8)を満たすことにより、すなわち第2分割層12bおよび第3分割層12cによって構成される電極合剤層12の厚み方向の中間領域において、水溶性バインダーの質量比率(すなわち、B2+C2)が、55%を超え、かつ60%未満であることにより、実施形態1に係る電極10は、電池の内部抵抗をより低下させることができる。B2+C2は、56%以上であってもよい。また、B2+C2は、59%以下であってもよいし、58%以下であってもよい。
By the
電極合剤層12におけるゴム系バインダーの含有割合は、例えば0.5質量%以上かつ2.0質量%以下である。
The content of the rubber-based binder in the
電極合剤層12における水溶性バインダーの含有割合は、例えば1.0質量%以上かつ3.0質量%以下である。
The content of the water-soluble binder in the
電極合剤層12に含有されているバインダーにおけるゴム系バインダーの含有割合は、例えば14.0質量%以上かつ66.0質量%以下である。
The rubber-based binder content in the binder contained in the
電極合剤層12に含有されているバインダーにおける水溶性バインダーの含有割合は、例えば33.0質量%以上かつ86.0質量%以下である。
The content of the water-soluble binder in the binder contained in the
電極合剤層12に含有されているゴム系バインダーと水溶性バインダーとの質量比率は、特に限定されないが、例えばゴム系バインダーの含有割合が水溶性バインダーよりも含有量が少ない。
The mass ratio of the rubber-based binder to the water-soluble binder contained in the
第1分割層12aの厚み方向の曲路率をτAとし、第4分割層12dの厚み方向の曲路率をτDとした場合、電極合剤層12は、以下の関係式(9)を満たしていてもよい。
τA<τD ・・・(9)
When the tortuosity of the
τA<τD...(9)
電極合剤層において、曲路率とは、電極合剤層に形成された電解液が通る空隙(細孔)の曲がり具合を示す指標である。曲路率が小さいほど、空隙の経路の曲がりが少ないことを意味する。電極合剤層の曲路率は、電極合剤層の空隙の始点から終点までの道のり(経路長)を電極合剤層の空隙の始点から終点までの直線距離で除した値である。経路長が電極合剤層の空隙の始点から終点までの直線距離と同じである場合、曲路率は1となる。 In the electrode mixture layer, the tortuosity is an index showing the degree of curvature of the voids (pores) formed in the electrode mixture layer through which the electrolyte passes. The smaller the tortuosity, the less curvature there is in the path of the voids. The tortuosity of the electrode mixture layer is the value obtained by dividing the path (path length) from the start point to the end point of the void in the electrode mixture layer by the straight-line distance from the start point to the end point of the void in the electrode mixture layer. When the path length is the same as the straight-line distance from the start point to the end point of the void in the electrode mixture layer, the tortuosity is 1.
第1分割層12aの曲路率τAは、第1分割層12aの空隙の始点から終点までの道のり(経路長)を、第1分割層12aの空隙の始点から終点までの直線距離で除した値である。第4分割層12dの曲路率τDは、第4分割層12dの空隙の始点から終点までの道のり(経路長)を、第4分割層12dの空隙の始点から終点までの直線距離で除した値である。電極合剤層12が上記関係式(9)を満たすとは、すなわち、電極集電体11側に位置する第4分割層12dの曲路率τDをより大きくして電極活物質粒子の充填密度を高くし、かつ表面側に位置する第1分割層12aの曲路率τAをより小さくして電池のレート特性を向上させることができる。これにより、実施形態1に係る電極10は、ハイレート充放電時におけるサイクル特性が向上した電池を実現できる。
The tortuosity τA of the first divided
電極合剤層12は、以下の関係式(10)を満たしていてもよい。
0.3≦τA/τD<1 ・・・(10)
The
0.3≦τA/τD<1 (10)
電極合剤層12が上記関係式(10)を満たす場合、すなわち、第4分割層12dの曲路率τDに対する第1分割層12aの曲路率τAの比率(τA/τD)が0.3以上かつ1未満である場合、ハイレート充放電時におけるサイクル特性がより向上した電池を実現できる。以下、第4分割層12dの曲路率τDに対する第1分割層12aの曲路率τAの比率を、曲路率比τA/τDと記載する。
When the
電極合剤層12は、以下の関係式(11)を満たしていてもよい。
0.4≦τA/τD<0.8 ・・・(11)
The
0.4≦τA/τD<0.8 (11)
電極合剤層12が上記関係式(11)を満たす場合、すなわち曲路率比τA/τDが0.4以上かつ0.8未満である場合、ハイレート充放電時におけるサイクル特性がさらに向上した電池を実現できる。
When the
第1分割層12aの曲路率τAは、例えば1.2以上かつ4.5以下であり、1.5以上かつ3.0以下であってもよい。
The curvature ratio τA of the
第4分割層12dの曲路率τDは、例えば1.5以上かつ5.0以下であり、2.0以上かつ4.0以下であってもよい。
The curvature ratio τD of the fourth divided
本明細書において、第1分割層12aの曲路率τAおよび第4分割層12dの曲路率τDは、それぞれ以下の式(I)および(II)によって算出される。式(I)において、fAは、第1分割層12aにおいて厚み方向で向かい合う面を貫通するMedial Axisの通った経路長(経路長と略称)、sAはfAの経路の始点と終点を結ぶ直線の長さ(終始点の直線距離と略称)である。式(II)において、fDは、第4分割層12dにおいて厚み方向で向かい合う面を貫通するMedial Axisの通った経路長(経路長と略称)、sDはfDの経路の始点と終点を結ぶ直線の長さ(終始点の直線距離と略称)である。また曲路率を評価する試料は完全放電した状態のもので評価する。
τA=fA/sA ・・・(I)
τD=fD/sD ・・・(II)
In this specification, the tortuosity τA of the first divided
τA=fA/sA...(I)
τD=fD/sD...(II)
上記経路長および直線距離は、3D走査型電子顕微鏡(3DSEM、例えば株式会社日立ハイテク製Ethos NX―5000)を用いた電極合剤層12の断面観察および画像解析により求められる。
The above path length and linear distance are determined by cross-sectional observation and image analysis of the
具体的な曲路率の算出方法は、下記の通りである。 The specific method for calculating the curvature ratio is as follows:
(1)3次元構造の構築
3DSEMにより3次元構造を構築する電極合剤層12を3DSEMの試料台に載せて、連続断面スライスと断面観察を交互に行う。加速電圧は5kVで観察を行う。得られた2次元連続画像について、3次元的画像解析ソフト(例えば日本ビジュアルサイエンス株式会社製 EX FACT VR)により画像の2値化を行い、それらをつなぎ合わせ3次元構造を構築する。3次元構造は100μm×100μm×100μm以上であることが好ましい。
(1) Construction of a three-dimensional structure The
(2)第1分割層12aおよび第4分割層12dの特定
上記(1)で得られた3次元構造の画像において、厚み方向に4つに等分したときに最も表面側に位置する領域を第1分割層12aとして特定し、最も電極集電体11側に位置する領域を第4分割層12dとして特定する。
(2) Identification of the first divided
(3)第1分割層12aおよび第4分割層12dにおけるfA、fD、sA、sDの決定
上記(1)で取得された3次元構造の画像において、上記(2)より第1分割層12aおよび第4分割層12dを特定し、さらに2値化により抽出した空隙を細線化し、空隙の中心を通る軸(Medeial Axis)を決定した。立方体の中に存在するMedial Axisを電極集電体11表面に対し、垂直な方向に貫通しているものを抽出し、ひとつの経路の中で分岐を持つものに対してその最短経路を第1分割層12aおよび第4分割層12dそれぞれの経路長(fAおよびfD)として決定した。
(3) Determination of fA, fD, sA, and sD in the first divided
(4)第1分割層12aおよび第4分割層12dの曲路率の算出
上記(3)で得られた第1分割層12aおよび第4分割層12dの経路長(fAおよびfD)の平均値、経路を結ぶ直線距離(sAおよびsD)の平均値を用いて、上記式(I)および(II)により第1分割層12aおよび第2分割層12dの曲路率を算出する。
(4) Calculation of the tortuosity of the first divided
実施形態1の電極10は、負極であってもよいし、正極であってもよい。実施形態1の電極10は、例えば負極である。負極および正極の両方が、上述の電極10の構成を有していてもよい。
The
実施形態1の電極10は、例えば、電極活物質およびバインダーを含む電極合剤を分散媒に分散させた電極合剤スラリーを、電極集電体の表面に塗布し、塗膜を乾燥させて電極合剤層12を形成することによって、作製できる。乾燥後の塗膜を、必要により圧延してもよい。電極合剤層12は、電極集電体11の一方の表面に形成してもよく、両方の表面に形成してもよい。
The
電極合剤層12の形成において、電極合剤スラリーの塗工回数は、特に限定されない。例えば、電極合剤層12は、電極合剤スラリーの1回の塗工によって形成されてもよい。この場合、塗膜の乾燥条件を適宜調整することにより、上記関係式(1)、(2)、および(3)を満たすように、ゴム系バインダーおよび水溶性バインダーの配置が制御された電極合剤層12を作製することができる。さらに、塗膜の乾燥条件を適宜調整することにより、上記関係式(4)から(8)のうち1つ以上の関係式をさらに満たすように、ゴム系バインダーおよび水溶性バインダーの配置が制御された電極合剤層12を作製することができる。
In forming the
電極合剤層12は、電極合剤スラリーの複数回の塗工によって形成されてもよい。この場合、例えば、組成が互いに異なる複数の電極合剤スラリーを用いて塗工を行ってもよい。このように、組成が互いに異なる複数の電極合剤スラリーを用いる場合、例えばゴム系バインダーと水溶性バインダーとの含有割合、および、電極活物質を構成する材料の配合比(例えば、人造黒鉛と天然黒鉛との配合比)からなる群より選択された少なくとも1つが適宜調整された複数の電極合剤スラリーを準備し、電極集電体側の領域、中間領域、および表面領域にそれぞれ適切な電極合剤スラリーを選択して電極合剤層12を作製することができる。これにより、より容易に、上記関係式(1)、(2)、および(3)を満たすように、ゴム系バインダーおよび水溶性バインダーの配置が制御された電極合剤層12を作製することができる。なお、上記の人造黒鉛および天然黒鉛は、電極活物質の一例である炭素材料の例である。さらに、このように適切な電極合剤スラリーを選択すれば、上記関係式(4)から(8)のうち1つ以上の関係式をさらに満たすように、ゴム系バインダーおよび水溶性バインダーの配置が制御された電極合剤層12を作製することもできる。
The
第1分割層12aの曲路率τAおよび第4の分割層12dの曲路率τDが上記関係式(9)を満たすように電極合剤層12を作製するために、例えば、複数種の電極活物質を用いてもよい。例えば、電極活物質として互いに異なる材料の活物質Aと活物質Bとを準備し、活物質Aと活物質Bとの配合比率が異なる複数の電極合剤スラリーを準備する。例えば、第1分割層12aに相当する領域を作製するための電極合剤スラリーと、第4分割層12dに相当する領域を作製するための電極合剤スラリーとで活物質Aと活物質Bとの配合比率を変えることで、第1分割層12aの曲路率τAおよび第4の分割層12dの曲路率τDが上記関係式(9)を満たすように制御することができる。
In order to prepare the
以下では、実施形態1の電極10の各構成が具体的に説明される。
Below, each component of the
[電極集電体]
電極10が負極である場合、電極集電体11は負極集電体である。負極集電体として、ステンレス鋼、ニッケル、銅、それらの合金などの金属材料で作られたシートまたはフィルムが使用されうる。シートまたはフィルムは、多孔質であってもよく、無孔であってもよい。シートまたはフィルムとして、金属箔、金属メッシュなどが用いられる。負極集電体の表面には、カーボンなどの炭素材料が導電性補助材料として塗布されていてもよい。
[Electrode current collector]
When the
電極10が正極である場合、電極集電体11は正極集電体である。正極集電体として、アルミニウム、ステンレス鋼、チタン、それらの合金などの金属材料で作られたシートまたはフィルムを使用できる。アルミニウムおよびその合金は、安価で薄膜化しやすいので正極集電体の材料に適している。シートまたはフィルムは、多孔質であってもよく、無孔であってもよい。シートまたはフィルムとして、金属箔、金属メッシュなどが用いられる。正極集電体の表面には、カーボンなどの炭素材料が導電性補助材料として塗布されていてもよい。
When the
[電極合剤層]
電極合剤層12は、電極活物質およびバインダーを含有する。
[Electrode mixture layer]
The
電極合剤層12の厚みは、例えば、50μm以上かつ150μm以下である。
The thickness of the
電極10が負極である場合、電極合剤層12は負極合剤層であり、負極合剤層は負極活物質を含む。負極活物質は、金属イオン(例えば、リチウムイオン)を吸蔵および放出する能力を有する材料でありうる。負極活物質は、例えば、炭素材料およびリチウムと合金を形成可能な材料からなる群より選ばれる少なくとも1つを含む。炭素材料としては、黒鉛が挙げられる。また、二次電池の高容量化を図る点等で、Si系材料を含むことが好ましい。ここで、Si系材料とは、Siを含有する材料を意味する。Si系材料は、例えば、Si、Si合金、Si化合物等が挙げられる。また、Si系材料は、例えば、イオン伝導相と、イオン伝導相内に分散しているシリコン相(1つの観点ではシリコン粒子)とを含む複合粒子でもよい。イオン伝導相は、イオンを伝導する相であり、例えば、シリケート相、アルミネート相、炭素相、およびケイ素酸化物相からなる群より選択される少なくともいずれか1つを含む。これらの負極活物質から選ばれる1種を用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
When the
負極合剤層は、負極活物質として黒鉛およびSi系材料からなる群より選ばれる少なくとも1つを含んでいてもよい。黒鉛は深い深度で充放電を繰り返しても劣化しにくいので推奨される。黒鉛以外の炭素材料が負極活物質として使用されてもよい。Si系材料は、黒鉛よりも大きい容量を示すので、電池の容量の増加に有利である。良好なサイクル特性を維持しつつ、高容量化を実現するために、負極活物質として、黒鉛およびSi系材料が併用されていてもよい。 The negative electrode mixture layer may contain at least one negative electrode active material selected from the group consisting of graphite and Si-based materials. Graphite is recommended because it is less likely to deteriorate even when repeatedly charged and discharged at a deep depth. Carbon materials other than graphite may be used as the negative electrode active material. Si-based materials have a larger capacity than graphite, which is advantageous for increasing the capacity of the battery. In order to achieve high capacity while maintaining good cycle characteristics, graphite and Si-based materials may be used in combination as the negative electrode active material.
Si系材料が上記複合粒子であって、かつイオン伝導相が炭素相である場合、炭素相は、例えば、非晶質炭素(無定形炭素)で構成されてもよい。炭素相を構成する非晶質炭素は、例えば、ハードカーボン、ソフトカーボン、およびその他の非晶質炭素等が挙げられる。非晶質炭素は、X線回折法によって測定される(002)面の平均面間隔d002が0.34nmを超える炭素材料である。 When the Si-based material is the above composite particle and the ion-conducting phase is a carbon phase, the carbon phase may be composed of, for example, amorphous carbon. Examples of the amorphous carbon that composes the carbon phase include hard carbon, soft carbon, and other amorphous carbon. Amorphous carbon is a carbon material in which the average interplanar spacing d002 of the (002) plane measured by X-ray diffraction exceeds 0.34 nm.
Si系材料が上記複合粒子であって、かつイオン伝導相がケイ素酸化物相である場合、ケイ素酸化物相の主成分は、二酸化ケイ素であってもよい。ここで、ケイ素酸化物相の主成分とは、例えば、ケイ素酸化物相の95質量%以上かつ100質量%以下の成分である。ケイ素酸化物相とこれに分散しているシリコン相とを含む複合粒子の組成は、全体として、SiOxで表すことができる。SiOxは、例えば、ケイ素の微粒子がアモルファス状のSiO2中に分散した構造を有している。ケイ素に対する酸素の含有比率xは、例えば、0.5≦x<2.0が好ましく、0.8≦x≦1.5がより好ましい。 When the Si-based material is the composite particle and the ion-conducting phase is a silicon oxide phase, the main component of the silicon oxide phase may be silicon dioxide. Here, the main component of the silicon oxide phase is, for example, a component that is 95% by mass or more and 100% by mass or less of the silicon oxide phase. The composition of the composite particle including the silicon oxide phase and the silicon phase dispersed therein can be expressed as SiO x as a whole. SiO x has a structure in which silicon particles are dispersed in amorphous SiO 2 , for example. The content ratio x of oxygen to silicon is, for example, preferably 0.5≦x<2.0, more preferably 0.8≦x≦1.5.
Si系材料が上記複合粒子であって、かつイオン伝導相がシリケート相である場合、シリケート相は、以下の(A)および/または(B)の条件を満たしてもよい。
(A)シリケート相は、アルカリ金属元素および第2族元素(長周期型周期表の第2族元素)からなる群より選択される少なくとも1種を含む。
(B)シリケート相は、元素Lを含む。当該元素Lは、B、Al、Zr、Nb、Ta、V、ランタノイド、Y、Ti、P、Bi、Zn、Sn、Pb、Sb、Co、Er、F、及びWからなる群より選択される少なくとも1種である。なお、ランタノイドは、原子番号57のランタン(La)から原子番号71のルテチウム(Lu)までの15の元素の総称である。
When the Si-based material is the above-mentioned composite particle and the ion-conducting phase is a silicate phase, the silicate phase may satisfy the following conditions (A) and/or (B).
(A) The silicate phase contains at least one element selected from the group consisting of alkali metal elements and Group 2 elements (Group 2 elements of the long form periodic table).
(B) The silicate phase contains an element L. The element L is at least one selected from the group consisting of B, Al, Zr, Nb, Ta, V, lanthanoids, Y, Ti, P, Bi, Zn, Sn, Pb, Sb, Co, Er, F, and W. Lanthanoids is a general term for 15 elements ranging from lanthanum (La) with atomic number 57 to lutetium (Lu) with atomic number 71.
上記の条件(A)に関して、アルカリ金属元素は、例えば、リチウム(Li)、カリウム(K)、及びナトリウム(Na)が挙げられる。第2族元素は、例えば、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)が挙げられる。アルカリ金属元素および/または第2族元素を含むことによって、シリケート相の不可逆容量が低減される場合がある。リチウムを含むシリケート相(以下、「リチウムシリケート相」と称する場合がある)は、例えば、不可逆容量が小さく、初期の充放電効率が高い点で好ましい。 Regarding the above condition (A), examples of alkali metal elements include lithium (Li), potassium (K), and sodium (Na). Examples of Group 2 elements include magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), and barium (Ba). By including an alkali metal element and/or a Group 2 element, the irreversible capacity of the silicate phase may be reduced. A silicate phase containing lithium (hereinafter, sometimes referred to as "lithium silicate phase") is preferable in that it has, for example, a small irreversible capacity and a high initial charge/discharge efficiency.
リチウムシリケート相は、Li、SiおよびOを含む酸化物相であればよく、他の元素を含んでもよい。リチウムシリケート相におけるSiに対するOの原子比:O/Siは、例えば、2より大きく、4未満である。好ましくは、O/Siは、2より大きく、3未満である。リチウムシリケート相におけるSiに対するLiの原子比:Li/Siは、例えば、0より大きく、4未満である。 The lithium silicate phase may be an oxide phase containing Li, Si, and O, and may contain other elements. The atomic ratio of O to Si in the lithium silicate phase: O/Si is, for example, greater than 2 and less than 4. Preferably, O/Si is greater than 2 and less than 3. The atomic ratio of Li to Si in the lithium silicate phase: Li/Si is, for example, greater than 0 and less than 4.
リチウムシリケート相は、式:Li2zSiO(2+z)(0<z<2)で表されるリチウムシリケート相を含んでもよく、当該リチウムシリケート相で構成されてもよい。zは、0<z<1の関係を満たすことが好ましく、z=1/2(すなわち、Li2Si2O5)がより好ましい。 The lithium silicate phase may contain a lithium silicate phase represented by the formula Li2zSiO (2+z) ( 0<z<2), or may be composed of the lithium silicate phase. It is preferable that z satisfies the relationship 0<z<1, and more preferably z=1/2 (i.e., Li2Si2O5 ) .
また、Si系材料は、イオン伝導相と、イオン伝導相内に分散しているシリコン相とを含む複合粒子と、複合粒子の表面の少なくとも一部を覆うコーティング層とを含んでもよい。 The Si-based material may also include composite particles containing an ion-conducting phase and a silicon phase dispersed within the ion-conducting phase, and a coating layer covering at least a portion of the surface of the composite particles.
複合粒子の表面に存在するコーティング層は、例えば、導電層が含まれる。複合粒子の表面に導電層を形成することによって、Si系材料の導電性を高めることができる場合がある。導電層を構成する導電性材料としては、炭素を含有する導電性材料が好ましい。炭素を含有する導電性材料の例には、導電性炭素材料が含まれる。導電性炭素材料は、例えば、カーボンブラック、黒鉛、結晶性の低い無定形炭素(非晶質炭素)等が挙げられる。無定形炭素は、充放電で体積変化するシリコン相に対する緩衝作用が大きい点で好ましい。無定形炭素は、易黒鉛化炭素(ソフトカーボン)でもよく、難黒鉛化炭素(ハードカーボン)でもよい。カーボンブラックは、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等が挙げられる。導電層の厚さは、例えば、1nm以上かつ200nm以下の範囲でよい。導電層の厚さは、SEM(走査型電子顕微鏡)又はTEM(透過型電子顕微鏡)を用いたSi含有材料の断面観察により計測できる。 The coating layer present on the surface of the composite particle includes, for example, a conductive layer. By forming a conductive layer on the surface of the composite particle, the conductivity of the Si-based material may be increased. The conductive material constituting the conductive layer is preferably a conductive material containing carbon. Examples of conductive materials containing carbon include conductive carbon materials. Examples of conductive carbon materials include carbon black, graphite, amorphous carbon (amorphous carbon) with low crystallinity, etc. Amorphous carbon is preferable because it has a large buffering effect on the silicon phase that changes in volume during charging and discharging. The amorphous carbon may be easily graphitized carbon (soft carbon) or difficult to graphitize carbon (hard carbon). Examples of carbon black include acetylene black and ketjen black. The thickness of the conductive layer may be, for example, in the range of 1 nm or more and 200 nm or less. The thickness of the conductive layer can be measured by observing the cross section of the Si-containing material using a SEM (scanning electron microscope) or a TEM (transmission electron microscope).
Si系材料の含有量としては、二次電池の高容量化等の点で、負極活物質の総量に対して、3質量%以上であることが好ましく、5質量%以上であることがより好ましく、8質量%以上であることがより好ましい。また、二次電池の高容量化を図り、負極の膨化を抑制する等の点で、Si系材料の含有量としては、負極活物質の総量に対して、3質量%以上かつ30質量%以下であることが好ましく、5質量%以上かつ25質量%以下であることがより好ましく、8質量%以上かつ20質量%以下であることがより好ましい。 The content of the Si-based material is preferably 3% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, and even more preferably 8% by mass or more, based on the total amount of the negative electrode active material, in terms of increasing the capacity of the secondary battery, etc. Also, in terms of increasing the capacity of the secondary battery and suppressing swelling of the negative electrode, the content of the Si-based material is preferably 3% by mass or more and 30% by mass or less, more preferably 5% by mass or more and 25% by mass or less, and even more preferably 8% by mass or more and 20% by mass or less, based on the total amount of the negative electrode active material.
電極10が負極である場合、負極合剤層におけるバインダーについての説明は、上述の、電極合剤層12におけるバインダーについての説明と同じである。すなわち、負極合剤層は、ゴム系バインダーおよび水溶性バインダーを含有し、上記関係式(1)、(2)、および(3)を満たす。負極合剤層は、上記関係式(4)から(8)のうち1つ以上の関係式をさらに満たしてもよい。
When the
電極10が負極である場合、負極合剤層は、上述の電極合剤層12における曲路率の特徴を満たしてもよい。すなわち、負極合剤層は、上記関係式(9)を満たしてもよく、さらに上記関係式(10)または(11)を満たしてもよい。
When the
負極合剤層は、導電助剤などの他の材料をさらに含んでいてもよい。 The negative electrode mixture layer may further contain other materials such as a conductive additive.
導電助剤は、負極の抵抗を低減するために用いられる。導電助剤としては、炭素材料、導電性高分子化合物などが挙げられる。炭素材料としては、カーボンブラック、グラファイト、アセチレンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、グラフェン、フラーレン、酸化黒鉛などが挙げられる。導電性高分子化合物としては、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェンなどが挙げられる。 The conductive additive is used to reduce the resistance of the negative electrode. Examples of the conductive additive include carbon materials and conductive polymer compounds. Examples of the carbon materials include carbon black, graphite, acetylene black, carbon nanotubes, carbon nanofibers, graphene, fullerene, and graphite oxide. Examples of the conductive polymer compounds include polyaniline, polypyrrole, and polythiophene.
電極10が正極である場合、電極合剤層12は正極合剤層であり、正極合剤層は正極活物質を含む。正極活物質は、金属イオン(例えば、リチウムイオン)を吸蔵および放出する能力を有する材料でありうる。正極活物質として、リチウム含有遷移金属酸化物、リチウム含有遷移金属リン酸塩、遷移金属フッ化物、ポリアニオン材料、フッ素化ポリアニオン材料、遷移金属硫化物、遷移金属オキシ硫化物、遷移金属オキシ窒化物などが使用されうる。特に、正極活物質として、リチウム含有遷移金属酸化物またはリチウム含有遷移金属リン酸塩を用いた場合には、電池の製造コストを安くでき、平均放電電圧を高めることができる。リチウム含有遷移金属酸化物としては、リチウムコバルト酸化物、リチウムニッケルコバルトアルミニウム酸化物、リチウムニッケルコバルトマンガン酸化物、リチウムニッケルマンガン酸化物などが挙げられる。リチウム含有遷移金属リン酸塩としては、リン酸鉄リチウム、リン酸バナジウムリチウム、リン酸コバルトリチウム、リン酸ニッケルリチウムなどが挙げられる。
When the
電極10が正極である場合、正極合剤層におけるバインダーについての説明は、上述の、電極合剤層12におけるバインダーについての説明と同じである。すなわち、正極合剤層は、ゴム系バインダーおよび水溶性バインダーを含有し、上記関係式(1)、(2)、および(3)を満たす。正極合剤層は、上記関係式(4)から(8)のうち1つ以上の関係式をさらに満たしてもよい。
When the
電極10が正極である場合、正極合剤層は、上述の電極合剤層12における曲路率の特徴を満たしてもよい。すなわち、正極合剤層は、上記関係式(9)を満たしてもよく、さらに上記関係式(10)または(11)を満たしてもよい。
When the
正極合材層は、導電助剤などの他の材料をさらに含んでいてもよい。導電助剤として、負極合剤層に使用可能な材料を正極合材層にも使用できる。 The positive electrode mixture layer may further contain other materials such as a conductive additive. Materials that can be used in the negative electrode mixture layer as a conductive additive can also be used in the positive electrode mixture layer.
(実施形態2)
実施形態2における電池は、正極と、負極と、電解質とを備える。正極および負極からなる群より選択される少なくとも1つは、実施形態1に係る電極である。この構成により、実施形態2に係る電池は、内部抵抗を低下させることができる。負極が、実施形態1に係る電極であってもよい。
(Embodiment 2)
The battery according to the second embodiment includes a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte. At least one selected from the group consisting of the positive electrode and the negative electrode is the electrode according to the first embodiment. With this configuration, the battery according to the second embodiment can reduce the internal resistance. The negative electrode may be the electrode according to the first embodiment.
図2は、実施形態2に係る電池の一例を模式的に示す縦断面図である。電池100は、円筒形の電池ケース、巻回式の電極群24、および図示しない電解液を備える円筒形電池である。電極群24は、電池ケース内に収容されており、電解液と接している。
FIG. 2 is a longitudinal cross-sectional view showing a schematic example of a battery according to embodiment 2.
電池ケースは、有底円筒形の金属製容器であるケース本体25と、ケース本体25の開口部を封口する封口体26とによって構成されている。ケース本体25と封口体26との間には、ガスケット37が配置されている。ガスケット37によって、電池ケースの密閉性が確保されている。ケース本体25内において、電極群24の巻回軸方向における電極群24の両端には、絶縁板27および28がそれぞれ配置されている。
The battery case is composed of a
ケース本体25は、例えば、段部31を有する。段部31は、ケース本体25の側壁を部分的に外側からプレスすることによって形成され得る。段部31は、ケース本体25の側壁において、ケース本体25によって規定された仮想円の周方向に沿って環状に形成されていてもよい。このとき、封口体26は、例えば、段部31の開口部側の面によって支持される。
The
封口体26は、フィルタ32、下弁体33、絶縁部材34、上弁体35、およびキャップ36を備えている。封口体26では、これらの部材がこの順番で積層されている。封口体26は、キャップ36がケース本体25の外側に位置し、フィルタ32がケース本体25の内側に位置するように、ケース本体25の開口部に装着される。
The sealing
封口体26を構成する上記の各部材のそれぞれは、例えば、円板形状またはリング形状である。上記の各部材は、絶縁部材34を除いて、互いに電気的に接続している。
Each of the above-mentioned components constituting the sealing
電極群24は、正極21、セパレータ22、および負極23を有する。正極21、セパレータ22、および負極23は、いずれも帯状である。帯状の正極21および負極23の幅方向は、例えば、電極群24の巻回軸に平行である。セパレータ22は、正極21と負極23との間に配置されている。正極21および負極23は、これらの電極の間にセパレータ22を介在させた状態で渦巻状に巻回されている。
The
電極群24の巻回軸に垂直な方向における電池100の断面を観察したとき、正極21および負極23は、これらの電極間にセパレータ22を介在させた状態で、ケース本体25によって規定された仮想円の半径方向に交互に積層されている。
When observing the cross section of the
正極21は、正極リード29を介して、正極端子を兼ねるキャップ36と電気的に接続されている。正極リード29の一端は、例えば、正極21の長さ方向における正極21の中央付近に接続されている。正極リード29は、絶縁板27に形成された貫通孔を通って、正極21からフィルタ32まで延びている。正極リード29の他端は、例えば、フィルタ32の電極群24側の面に溶接されている。
The
負極23は、負極リード30を介して、負極端子を兼ねるケース本体25と電気的に接続されている。負極リード30の一端は、例えば、負極23の長さ方向における負極23の端部に接続されている。負極リード30の他端は、例えば、ケース本体25の内底面に溶接されている。
The
以下では、電池100の各構成が具体的に説明される。
The components of the
正極21は、金属イオン(例えば、リチウムイオン)を吸蔵および放出する特性を有する材料を含む。正極21は、例えば、正極活物質を含む。正極21は、正極集電体と、正極集電体の表面に担持された正極合剤層と、を備えてもよい。正極集電体および正極合剤層については、実施形態1で説明したとおりである。正極21は、実施形態1に係る電極10であってもよい。
The
負極23は、金属イオン(例えば、リチウムイオン)を吸蔵および放出する特性を有する材料を含む。負極23は、例えば、負極活物質を含む。負極23は、負極集電体と、負極集電体の表面に担持された負極合剤層と、を備えてもよい。負極集電体および負極合剤層については、実施形態1で説明したとおりである。負極23は、実施形態1に係る電極10であってもよい。
The
電解液は、非水溶媒と、非水溶媒に溶解したリチウム塩とを含んでもよい。電解液におけるリチウム塩の濃度は、例えば、0.5mol/リットル以上かつ2mol/リットル以下であってもよい。リチウム塩濃度を上記範囲に制御することで、イオン伝導性に優れ、適度の粘性を有する電解液を得ることができる。ただし、リチウム塩濃度は上記に限定されない。 The electrolyte may contain a non-aqueous solvent and a lithium salt dissolved in the non-aqueous solvent. The concentration of the lithium salt in the electrolyte may be, for example, 0.5 mol/L or more and 2 mol/L or less. By controlling the lithium salt concentration within the above range, an electrolyte having excellent ionic conductivity and appropriate viscosity can be obtained. However, the lithium salt concentration is not limited to the above.
非水溶媒として、環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル、環状エーテル、鎖状エーテル、ニトリル、アミドなどが使用されうる。これらの溶媒から選ばれる1つを用いてもよく、2つ以上を組み合わせて用いてもよい。 Cyclic carbonates, chain carbonates, cyclic ethers, chain ethers, nitriles, amides, etc. may be used as non-aqueous solvents. One selected from these solvents may be used, or two or more may be used in combination.
リチウム塩として、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4)、過塩素酸リチウム(LiClO4)、リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(LiFSI)、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(LiTFSI)、ビスパーフルオロエチルスルホニルイミドリチウム(LiN(SO2C2F5)2)、LiAsF6、LiCF3SO3、ジフルオロ(オキサラト)ホウ酸リチウムなどが使用されうる。これらの電解質塩から選ばれる1つを用いてもよく、2つ以上を組み合わせて用いてもよい。 Examples of the lithium salt that can be used include lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium bis(fluorosulfonyl)imide (LiFSI), lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (LiTFSI), lithium bisperfluoroethylsulfonylimide (LiN(SO 2 C 2 F 5 ) 2 ), LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , and lithium difluoro(oxalato)borate. One selected from these electrolyte salts may be used, or two or more may be used in combination.
通常、正極と負極との間には、セパレータを介在させることが望ましい。セパレータ22は、イオン透過度が高く、適度な機械的強度および絶縁性を備えている。セパレータ22としては、微多孔薄膜、織布、および不織布等を用いることができる。セパレータ22の材質としては、例えばポリマを用いることができる。ポリマは、例えばポリプロピレン、およびポリエチレン等のポリオレフィンであってもよい。
Usually, it is desirable to interpose a separator between the positive electrode and the negative electrode. The
実施形態2に係る電池では、電解液が、例えばセパレータとして設けられたポリマに含浸されていてもよい。すなわち、実施形態2に係る電池は、電解液とポリマとが併用された構造を有していてもよい。 In the battery according to the second embodiment, the electrolyte may be impregnated into a polymer provided as a separator, for example. In other words, the battery according to the second embodiment may have a structure in which the electrolyte and the polymer are used in combination.
実施形態2に係る電池は、電解質としてさらに固体電解質を含んでいてもよい。すなわち、本開示の電池は、電解液と固体電解質とが併用されたハイブリッド構造を有していてもよい。固体電解質材料の例は、ハロゲン化物固体電解質、硫化物固体電解質、酸化物固体電解質、または有機ポリマ固体電解質である。本開示において、「ハロゲン化物固体電解質」は、アニオンのうち主成分としてハロゲン元素を含有する固体電解質を意味する。「硫化物固体電解質」は、アニオンのうち主成分として硫黄を含有する固体電解質を意味する。「酸化物固体電解質」は、アニオンのうち主成分として酸素を含有する固体電解質を意味する。アニオンのうちの主成分とは、固体電解質を構成する全てのアニオンの中で、最も物質量が大きいアニオンを意味する。 The battery according to the second embodiment may further include a solid electrolyte as an electrolyte. That is, the battery according to the present disclosure may have a hybrid structure in which an electrolytic solution and a solid electrolyte are used in combination. Examples of solid electrolyte materials are halide solid electrolytes, sulfide solid electrolytes, oxide solid electrolytes, and organic polymer solid electrolytes. In the present disclosure, a "halide solid electrolyte" refers to a solid electrolyte containing a halogen element as the main component of the anions. A "sulfide solid electrolyte" refers to a solid electrolyte containing sulfur as the main component of the anions. An "oxide solid electrolyte" refers to a solid electrolyte containing oxygen as the main component of the anions. The main component of the anions refers to the anion with the largest substance amount among all the anions constituting the solid electrolyte.
実施形態2に係る電池の構造の一例として、図2に示された構成例、すなわち正極および負極がセパレータを介して巻回されてなる巻回型の電極群と、電解液とが外装体に収容された円筒形の非水電解質二次電池が説明されている。しかし、本開示に係る電池は、この構成例に限定されない。実施形態2に係る電池は、例えば角型、コイン型、ボタン型、ラミネート型等、いずれの形態であってもよい。また、実施形態2に係る電池における電極群として、巻回型の電極群の代わりに、例えば正極および負極がセパレータを介して積層されてなる電極群のような、他の形態の電極群が適用されてもよい。 As an example of the structure of the battery according to the second embodiment, the configuration example shown in FIG. 2 is described, that is, a cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery in which a wound electrode group in which a positive electrode and a negative electrode are wound with a separator interposed therebetween and an electrolyte solution are housed in an exterior body. However, the battery according to the present disclosure is not limited to this configuration example. The battery according to the second embodiment may be in any form, such as a square type, a coin type, a button type, a laminate type, etc. Also, as the electrode group in the battery according to the second embodiment, instead of the wound type electrode group, an electrode group of another form, such as an electrode group in which a positive electrode and a negative electrode are stacked with a separator interposed therebetween, may be used.
(他の実施形態)
(付記)
以上の実施形態の記載により、下記の技術が開示される。
Other Embodiments
(Additional Note)
The above description of the embodiments discloses the following techniques.
(技術1)
電極集電体と、
前記電極集電体上に配置された電極合剤層と、
を備え、
前記電極合剤層は、電極活物質およびバインダーを含有し、
前記バインダーは、ゴム系バインダーおよび水溶性バインダーを含有し、
前記電極合剤層を厚み方向に4つに等分することによって生じる4つの分割層について、前記電極合剤層の表面側から前記電極集電体側に向かって順に第1分割層、第2分割層、第3分割層、および第4分割層とし、前記電極合剤層に含有された前記ゴム系バインダーの総質量に対する前記第1分割層に含有された前記ゴム系バインダーの質量比率(%)をA1、前記第2分割層に含有された前記ゴム系バインダーの質量比率(%)をB1、前記第3分割層に含有された前記ゴム系バインダーの質量比率(%)をC1、および前記第4分割層に含有された前記ゴム系バインダーの質量比率(%)をD1とし、かつ前記電極合剤層に含有された前記水溶性バインダーの総質量に対する前記第1分割層に含有された前記水溶性バインダーの質量比率(%)をA2、前記第2分割層に含有された前記水溶性バインダーの質量比率(%)をB2、前記第3分割層に含有された前記水溶性バインダーの質量比率(%)をC2、および前記第4分割層に含有された前記水溶性バインダーの質量比率(%)をD2とした場合、前記電極合剤層は、以下の関係式(1)、(2)、および(3)を満たす、
電極。
A1+D1<B1+C1 ・・・(1)
A2+D2<B2+C2 ・・・(2)
A1<A2 ・・・(3)
(Technology 1)
An electrode current collector;
an electrode mixture layer disposed on the electrode current collector;
Equipped with
The electrode mixture layer contains an electrode active material and a binder,
The binder contains a rubber-based binder and a water-soluble binder,
The four divided layers resulting from dividing the electrode mixture layer into four equal parts in the thickness direction are designated, in order from the surface side of the electrode mixture layer toward the electrode current collector side, as a first divided layer, a second divided layer, a third divided layer, and a fourth divided layer, and the mass ratio (%) of the rubber-based binder contained in the first divided layer to the total mass of the rubber-based binder contained in the electrode mixture layer is designated as A1, the mass ratio (%) of the rubber-based binder contained in the second divided layer is designated as B1, the mass ratio (%) of the rubber-based binder contained in the third divided layer is designated as C1, and the mass ratio (%) of the rubber-based binder contained in the fourth divided layer is designated as B2, B3, C4, and C5. When the mass ratio (%) of the rubber-based binder contained in the electrode mixture layer is D1, the mass ratio (%) of the water-soluble binder contained in the first division layer relative to the total mass of the water-soluble binder contained in the electrode mixture layer is A2, the mass ratio (%) of the water-soluble binder contained in the second division layer is B2, the mass ratio (%) of the water-soluble binder contained in the third division layer is C2, and the mass ratio (%) of the water-soluble binder contained in the fourth division layer is D2, the electrode mixture layer satisfies the following relational expressions (1), (2), and (3):
electrode.
A1+D1<B1+C1...(1)
A2+D2<B2+C2...(2)
A1<A2...(3)
この構成により、技術1に係る電極は、電池の内部抵抗を低下させることができる。 With this configuration, the electrode according to Technology 1 can reduce the internal resistance of the battery.
(技術2)
前記電極合剤層は、以下の関係式(4)および(5)を満たす、
技術1に記載の電極。
A1<B1 ・・・(4)
A2<B2 ・・・(5)
(Technology 2)
The electrode mixture layer satisfies the following relations (4) and (5):
The electrode according to technique 1.
A1<B1...(4)
A2<B2...(5)
この構成により、技術2に係る電極は、電池の内部抵抗をより低下させることができる。 With this configuration, the electrode according to Technology 2 can further reduce the internal resistance of the battery.
(技術3)
前記電極合剤層は、以下の関係式(6)を満たす、
技術1または2に記載の電極。
B2+C2<B1+C1 ・・・(6)
(Technology 3)
The electrode mixture layer satisfies the following relational formula (6):
3. The electrode according to claim 1 or 2.
B2+C2<B1+C1...(6)
この構成により、技術3に係る電極は、電池の内部抵抗をより低下させることができる。 With this configuration, the electrode according to Technology 3 can further reduce the internal resistance of the battery.
(技術4)
前記電極合剤層は、以下の関係式(7)を満たす、
技術1から3のいずれか一項に記載の電極。
57%<B1+C1<65% ・・・(7)
(Technology 4)
The electrode mixture layer satisfies the following relational formula (7):
The electrode according to any one of claims 1 to 3.
57%<B1+C1<65%...(7)
この構成により、技術4に係る電極は、電池の内部抵抗をより低下させることができる。 With this configuration, the electrode according to Technology 4 can further reduce the internal resistance of the battery.
(技術5)
前記電極合剤層は、以下の関係式(8)を満たす、
技術1から4のいずれか一項に記載の電極。
55%<B2+C2<60% ・・・(8)
(Technology 5)
The electrode mixture layer satisfies the following relational formula (8):
5. An electrode according to any one of claims 1 to 4.
55%<B2+C2<60%...(8)
この構成により、技術5に係る電極は、電池の内部抵抗をより低下させることができる。 With this configuration, the electrode according to Technology 5 can further reduce the internal resistance of the battery.
(技術6)
前記第1分割層の厚み方向の曲路率をτAとし、前記第4分割層の厚み方向の曲路率をτDとした場合、前記電極合剤層は、以下の関係式(9)を満たす、
技術1から5のいずれか一項に記載の電極。
τA<τD ・・・(9)
(Technology 6)
When the tortuosity in the thickness direction of the first segment layer is τA and the tortuosity in the thickness direction of the fourth segment layer is τD, the electrode mixture layer satisfies the following relational expression (9):
6. An electrode according to any one of claims 1 to 5.
τA<τD...(9)
この構成により、技術6に係る電極は、ハイレート充放電時におけるサイクル特性が向上した電池を実現できる。 With this configuration, the electrode according to Technology 6 can realize a battery with improved cycle characteristics during high-rate charging and discharging.
(技術7)
前記電極合剤層は、以下の関係式(10)を満たす、
技術6に記載の電極。
0.3≦τA/τD<1 ・・・(10)
(Technology 7)
The electrode mixture layer satisfies the following relational formula (10):
Electrode according to technique 6.
0.3≦τA/τD<1 (10)
この構成により、技術7に係る電極は、ハイレート充放電時におけるサイクル特性がより向上した電池を実現できる。 With this configuration, the electrode according to Technology 7 can realize a battery with improved cycle characteristics during high-rate charging and discharging.
(技術8)
前記電極合剤層は、以下の関係式(11)を満たす、
技術7に記載の電極。
0.4≦τA/τD<0.8 ・・・(11)
(Technology 8)
The electrode mixture layer satisfies the following relational formula (11):
Electrodes according to technique 7.
0.4≦τA/τD<0.8 (11)
この構成により、技術8に係る電極は、ハイレート充放電時におけるサイクル特性がさらに向上した電池を実現できる。 With this configuration, the electrode according to Technology 8 can realize a battery with improved cycle characteristics during high-rate charging and discharging.
(技術9)
前記電極は、負極である、
技術1から8のいずれか一項に記載の電極。
(Technology 9)
The electrode is a negative electrode.
9. An electrode according to any one of claims 1 to 8.
この構成により、技術9に係る電極は、電池の内部抵抗をより効果的に低下させることができる。 With this configuration, the electrode according to Technology 9 can more effectively reduce the internal resistance of the battery.
(技術10)
正極と、
負極と、
電解質と、
を備え、
前記正極および前記負極からなる群より選択される少なくとも1つは、技術1から8のいずれか1項に記載の電極である、
電池。
(Technology 10)
A positive electrode and
A negative electrode;
An electrolyte;
Equipped with
At least one selected from the group consisting of the positive electrode and the negative electrode is an electrode according to any one of techniques 1 to 8.
battery.
この構成により、技術10に係る電池は、内部抵抗を低下させることができる。
This configuration allows the battery according to
(技術11)
前記負極は、技術1から8のいずれか1項に記載の電極である、
技術10に記載の電池。
(Technology 11)
The negative electrode is an electrode according to any one of techniques 1 to 8.
The battery according to
この構成により、技術11に係る電池は、内部抵抗をより効果的に低下させることができる。
This configuration allows the battery according to
以下、実施例を用いて、本開示がより詳細に説明される。以下の実施例は一態様を挙げたに過ぎず、これに限定されない。 The present disclosure will now be described in more detail using examples. The following examples are merely examples of one embodiment and are not intended to be limiting.
[実施例1]
(負極合剤スラリーの調製)
負極活物質として、第1活物質、第2活物質、および第3活物質の3つを準備した。第1活物質は黒鉛であり、当該黒鉛は人造黒鉛であった。第2活物質は黒鉛であり、当該黒鉛は天然黒鉛であった。第3活物質はSi系材料であった。第3活物質として用いたSi系材料は、ケイ素酸化物相をイオン伝導相とする複合材料であった。ゴム系バインダーとして、スチレンブタジエンゴム(SBR)を準備した。水溶性バインダーとして、カルボキシメチルセルロース(CMC)を準備した。
[Example 1]
(Preparation of negative electrode mixture slurry)
As the negative electrode active materials, three active materials, a first active material, a second active material, and a third active material, were prepared. The first active material was graphite, which was artificial graphite. The second active material was graphite, which was natural graphite. The third active material was a Si-based material. The Si-based material used as the third active material was a composite material with a silicon oxide phase as an ion-conducting phase. Styrene butadiene rubber (SBR) was prepared as a rubber-based binder. Carboxymethyl cellulose (CMC) was prepared as a water-soluble binder.
実施例1では、負極合剤スラリーとして、第1スラリーおよび第2スラリーの2つが調製された。 In Example 1, two negative electrode mixture slurries, a first slurry and a second slurry, were prepared.
第1スラリーでは、第1活物質と第2活物質と第3活物質とが、第1活物質:第2活物質:第3活物質=72:18:10(質量比)となるように混合された混合活物質が用いられた。混合活物質と、ゴム系バインダーと、水溶性バインダーとを、混合活物質:ゴム系バインダー:水溶性バインダー=100:1:2の質量比率で混合した負極合剤に、分散媒として水を添加した後、混合機を用いて攪拌し、第1スラリーを調製した。 For the first slurry, a mixed active material was used in which the first active material, the second active material, and the third active material were mixed in a mass ratio of first active material:second active material:third active material = 72:18:10. Water was added as a dispersion medium to a negative electrode mixture in which the mixed active material, rubber-based binder, and water-soluble binder were mixed in a mass ratio of mixed active material:rubber-based binder:water-soluble binder = 100:1:2, and the mixture was stirred using a mixer to prepare the first slurry.
第2スラリーでは、第2活物質と第3活物質とが、第2活物質:3活物質=90:10(質量比)となるように混合された混合活物質が用いられた。混合活物質と、ゴム系バインダーと、水溶性バインダーとを、混合活物質:ゴム系バインダー:水溶性バインダー=100:1:2の質量比率で混合した負極合剤に、分散媒として水を添加した後、混合機を用いて攪拌し、第2スラリーを調製した。 For the second slurry, a mixed active material was used in which the second active material and the third active material were mixed in a mass ratio of 90:10 (mass ratio). The mixed active material, rubber-based binder, and water-soluble binder were mixed in a mass ratio of 100:1:2 (mass ratio of mixed active material:rubber-based binder:water-soluble binder), and water was added as a dispersion medium to the negative electrode mixture, which was then stirred using a mixer to prepare the second slurry.
(負極の作製)
負極集電体として銅箔が用いられた。この負極集電体の両面に、第2スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させて、それぞれ厚み100μmの膜を形成した。作製されたそれぞれの膜の表面に、第1スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させて、厚み30μmの膜を形成し、その後圧延されて負極合剤層が形成された。すなわち、第1スラリーで形成された膜と、第2スラリーで形成された膜とによって、負極合剤層が形成された。負極合剤層の第1分割層にほぼ相当する領域を第1スラリーを用いて作製し、第2分割層、第3分割層、および第4分割層にほぼ相当する領域を第2スラリーを用いて作製した。なお、負極の一部に負極集電体の表面が露出した露出部を設けた。
(Preparation of negative electrode)
Copper foil was used as the negative electrode current collector. The second slurry was applied to both sides of this negative electrode current collector, and the coating was dried to form a film with a thickness of 100 μm. The first slurry was applied to the surface of each of the films prepared, and the coating was dried to form a film with a thickness of 30 μm, which was then rolled to form a negative electrode mixture layer. That is, the negative electrode mixture layer was formed by the film formed with the first slurry and the film formed with the second slurry. The region approximately corresponding to the first divided layer of the negative electrode mixture layer was prepared using the first slurry, and the region approximately corresponding to the second divided layer, the third divided layer, and the fourth divided layer was prepared using the second slurry. An exposed portion in which the surface of the negative electrode current collector was exposed was provided in a part of the negative electrode.
(正極活物質の作製)
共沈法により得られた[Ni0.90Al0.05Mn0.05](OH)2で表される複合水酸化物を500℃で8時間焼成して、複合酸化物(Ni0.90Al0.05Mn0.05O2)を得た。次に、LiOHおよび当該複合酸化物を、Liと、Ni、Al、およびMnの総量とのモル比が1.03:1になるように混合して混合物を得た。この混合物を酸素濃度95%の酸素気流下(10cm3あたり2mL/minおよび混合物1kgあたり5L/minの流量)、昇温速度2.0℃/minで室温から650℃まで焼成した後、昇温速度0.5℃/minで650℃から780℃まで焼成してリチウム含有複合酸化物を得た。
(Preparation of Positive Electrode Active Material)
The composite hydroxide represented by [ Ni0.90Al0.05Mn0.05 ](OH) 2 obtained by the coprecipitation method was calcined at 500°C for 8 hours to obtain a composite oxide ( Ni0.90Al0.05Mn0.05O2 ). Next, LiOH and the composite oxide were mixed so that the molar ratio of Li to the total amount of Ni, Al, and Mn was 1.03 : 1 to obtain a mixture. This mixture was calcined from room temperature to 650°C at a heating rate of 2.0°C/min under an oxygen flow with an oxygen concentration of 95% (flow rate of 2mL/min per 10 cm3 and 5L/min per kg of the mixture), and then calcined from 650°C to 780°C at a heating rate of 0.5°C/min to obtain a lithium-containing composite oxide.
(正極の作製)
上記正極活物質と、アセチレンブラックと、ポリフッ化ビニリデンとを、98:1:1の質量比で混合し、分散媒としてN-メチル-2-ピロリドン(NMP)を用いて、正極合剤スラリーを調製した。次に、アルミニウム箔からなる正極集電体上に正極合剤スラリーを塗布し、塗膜を乾燥、圧縮した後、正極集電体を所定の電極サイズに切断して、正極芯体の両面に正極合剤層が配置された正極を得た。なお、正極の一部に正極集電体の表面が露出した露出部を設けた。
(Preparation of Positive Electrode)
The positive electrode active material, acetylene black, and polyvinylidene fluoride were mixed in a mass ratio of 98:1:1, and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) was used as a dispersion medium to prepare a positive electrode mixture slurry. Next, the positive electrode mixture slurry was applied onto a positive electrode collector made of aluminum foil, the coating was dried and compressed, and then the positive electrode collector was cut into a predetermined electrode size to obtain a positive electrode in which a positive electrode mixture layer was disposed on both sides of the positive electrode core. An exposed portion in which the surface of the positive electrode collector was exposed was provided in a part of the positive electrode.
(非水電解質(電解液)の調製)
エチレンカーボネート(EC)と、エチルメチルカーボネート(EMC)と、ジメチルカーボネート(DMC)を、3:3:4の体積比(25℃)で混合した混合溶媒に対して、LiPF6を1.2モル/リットルの濃度で溶解させて非水電解質(電解液)を調製した。
(Preparation of non-aqueous electrolyte (electrolyte solution))
A non-aqueous electrolyte (electrolytic solution) was prepared by dissolving LiPF6 at a concentration of 1.2 mol/L in a mixed solvent of ethylene carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EMC), and dimethyl carbonate (DMC) in a volume ratio of 3:3:4 (25 °C).
(試験セル(二次電池)の作製)
上記正極の露出部にアルミニウムリードを、上記負極の露出部にニッケルリードをそれぞれ取り付け、ポリオレフィン製のセパレータを介して正極と負極を渦巻き状に巻回することにより、巻回型の電極体を作製した。上記電極体の上下に絶縁板をそれぞれ配置し、電極体を外装缶内に収容した。負極リードを有底円筒形状の外装缶の底部に溶接し、正極リードを封口体にそれぞれ溶接した。外装缶内に電解液を注入し、ガスケットを介して封口体により外装缶の開口部を封止して、試験セルとしての二次電池を作製した。
(Preparation of test cells (secondary batteries))
An aluminum lead was attached to the exposed part of the positive electrode, and a nickel lead was attached to the exposed part of the negative electrode, and the positive and negative electrodes were spirally wound through a polyolefin separator to prepare a wound electrode body. Insulating plates were placed on the top and bottom of the electrode body, and the electrode body was housed in an outer can. The negative electrode lead was welded to the bottom of a cylindrical outer can with a bottom, and the positive electrode lead was welded to a sealing body. An electrolyte was poured into the outer can, and the opening of the outer can was sealed with a sealing body via a gasket to prepare a secondary battery as a test cell.
[実施例2]
(負極合剤スラリーの調製)
負極活物質として、実施例1と同様の第1活物質、第2活物質、および第3活物質が用いられた。また、ゴム系バインダーおよび水溶性バインダーについても、実施例1と同様の材料が用いられた。
[Example 2]
(Preparation of negative electrode mixture slurry)
The negative electrode active materials used were the same first active material, second active material, and third active material as in Example 1. In addition, the same materials as in Example 1 were used for the rubber binder and water-soluble binder.
実施例2では、負極合剤スラリーとして、第1スラリーおよび第2スラリーの2つが調製された。 In Example 2, two negative electrode mixture slurries, a first slurry and a second slurry, were prepared.
第1スラリーでは、第1活物質と第3活物質とが、第1活物質:第3活物質=90:10(質量比)となるように混合された混合活物質が用いられた。混合活物質と、ゴム系バインダーと、水溶性バインダーとを、混合活物質:ゴム系バインダー:水溶性バインダー=100:1:2の質量比率で混合した負極合剤に、分散媒として水を添加した後、混合機を用いて攪拌し、第1スラリーを調製した。 For the first slurry, a mixed active material was used in which the first active material and the third active material were mixed in a mass ratio of first active material:third active material = 90:10. The mixed active material, rubber-based binder, and water-soluble binder were mixed in a mass ratio of mixed active material:rubber-based binder:water-soluble binder = 100:1:2 to prepare a negative electrode mixture. Water was then added as a dispersion medium to the negative electrode mixture, which was then stirred using a mixer to prepare the first slurry.
第2スラリーでは、第2活物質と第3活物質とが負極活物質として用いられた。第2活物質:第3活物質=90:10(質量比)となるように混合された混合活物質が用いられた。混合活物質と、ゴム系バインダーと、水溶性バインダーとを、混合活物質:ゴム系バインダー:水溶性バインダー=100:1:2の質量比率で混合した負極合剤に、分散媒として水を添加した後、混合機を用いて攪拌し、第2スラリーを調製した。 In the second slurry, the second active material and the third active material were used as the negative electrode active material. A mixed active material was used in which the second active material:third active material = 90:10 (mass ratio). The mixed active material, rubber-based binder, and water-soluble binder were mixed in a mass ratio of mixed active material:rubber-based binder:water-soluble binder = 100:1:2 to prepare a negative electrode mixture. Water was then added as a dispersion medium to the negative electrode mixture, which was then stirred using a mixer to prepare the second slurry.
(負極の作製)
負極集電体として銅箔が用いられた。この負極集電体の両面に、第2スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させて、それぞれ厚み100μmの膜を形成した。作製されたそれぞれの膜の表面に、第1スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させて、厚み30μmの膜を形成し、その後圧延されて負極合剤層が形成された。すなわち、第1スラリーで形成された膜と、第2スラリーで形成された膜とによって、負極合剤層が形成された。負極合剤層の第1分割層にほぼ相当する領域を第1スラリーを用いて作製し、第2分割層、第3分割層、および第4分割層にほぼ相当する領域を第2スラリーを用いて作製した。
(Preparation of negative electrode)
Copper foil was used as the negative electrode current collector. The second slurry was applied to both sides of this negative electrode current collector, and the coating was dried to form a film with a thickness of 100 μm. The first slurry was applied to the surface of each of the films prepared, and the coating was dried to form a film with a thickness of 30 μm, which was then rolled to form a negative electrode mixture layer. That is, the negative electrode mixture layer was formed by the film formed with the first slurry and the film formed with the second slurry. The region approximately corresponding to the first divided layer of the negative electrode mixture layer was prepared using the first slurry, and the regions approximately corresponding to the second divided layer, the third divided layer, and the fourth divided layer were prepared using the second slurry.
(正極活物質および正極の作製)
正極活物質および正極は、実施例1と同様の方法で作製された。
(Preparation of Positive Electrode Active Material and Positive Electrode)
The positive electrode active material and the positive electrode were prepared in the same manner as in Example 1.
(非水電解質(電解液)の調製)
非水電解液は、実施例1と同様の方法で調製された。
(Preparation of non-aqueous electrolyte (electrolyte solution))
The non-aqueous electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1.
(試験用セル(二次電池)の作製)
実施例2で作製された負極を用いたことを除き、実施例1と同様の方法で試験用セルとしての二次電池が作製された。
(Preparation of test cells (secondary batteries))
A secondary battery was produced as a test cell in the same manner as in Example 1, except that the negative electrode produced in Example 2 was used.
[実施例3]
(負極合剤スラリーの調製)
負極活物質として、実施例1と同様の第1活物質、第2活物質、および第3活物質が用いられた。また、ゴム系バインダーおよび水溶性バインダーについても、実施例1と同様の材料が用いられた。
[Example 3]
(Preparation of negative electrode mixture slurry)
The negative electrode active materials used were the same first active material, second active material, and third active material as in Example 1. In addition, the same materials as in Example 1 were used for the rubber binder and water-soluble binder.
実施例3では、負極合剤スラリーとして、第1スラリーおよび第2スラリーの2つが調製された。 In Example 3, two negative electrode mixture slurries, a first slurry and a second slurry, were prepared.
第1スラリーでは、第1活物質と第2活物質と第3活物質とが、第1活物質:第2活物質:第3活物質=72:18:10(質量比)となるように混合された混合活物質が用いられた。混合活物質と、ゴム系バインダーと、水溶性バインダーとを、混合活物質:ゴム系バインダー:水溶性バインダー=100:1:1.5の質量比率で混合した負極合剤に、分散媒として水を添加した後、混合機を用いて攪拌し、第1スラリーを調製した。 For the first slurry, a mixed active material was used in which the first active material, the second active material, and the third active material were mixed in a mass ratio of first active material:second active material:third active material = 72:18:10. The mixed active material, a rubber-based binder, and a water-soluble binder were mixed in a mass ratio of mixed active material:rubber-based binder:water-soluble binder = 100:1:1.5 to prepare a negative electrode mixture. Water was then added as a dispersion medium to the negative electrode mixture, which was then stirred using a mixer to prepare the first slurry.
第2スラリーでは、第2活物質と第3活物質とが負極活物質として用いられた。第2活物質:第3活物質=90:10(質量比)となるように混合された混合活物質が用いられた。混合活物質と、ゴム系バインダーと、水溶性バインダーとを、混合活物質:ゴム系バインダー:水溶性バインダー=100:1:2の質量比率で混合した負極合剤に、分散媒として水を添加した後、混合機を用いて攪拌し、第2スラリーを調製した。 In the second slurry, the second active material and the third active material were used as the negative electrode active material. A mixed active material was used in which the second active material:third active material = 90:10 (mass ratio). The mixed active material, rubber-based binder, and water-soluble binder were mixed in a mass ratio of mixed active material:rubber-based binder:water-soluble binder = 100:1:2 to prepare a negative electrode mixture. Water was then added as a dispersion medium to the negative electrode mixture, which was then stirred using a mixer to prepare the second slurry.
(負極の作製)
負極集電体として銅箔が用いられた。この負極集電体の両面に、第2スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させて、それぞれ厚み100μmの膜を形成した。作製されたそれぞれの膜の表面に、第1スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させて、厚み30μmの膜を形成し、その後圧延されて負極合剤層が形成された。すなわち、第1スラリーで形成された膜と、第2スラリーで形成された膜とによって、負極合剤層が形成された。負極合剤層の第1分割層にほぼ相当する領域を第1スラリーを用いて作製し、第2分割層、第3分割層、および第4分割層にほぼ相当する領域を第2スラリーを用いて作製した。
(Preparation of negative electrode)
Copper foil was used as the negative electrode current collector. The second slurry was applied to both sides of this negative electrode current collector, and the coating was dried to form a film with a thickness of 100 μm. The first slurry was applied to the surface of each of the films prepared, and the coating was dried to form a film with a thickness of 30 μm, which was then rolled to form a negative electrode mixture layer. That is, the negative electrode mixture layer was formed by the film formed with the first slurry and the film formed with the second slurry. The region approximately corresponding to the first divided layer of the negative electrode mixture layer was prepared using the first slurry, and the regions approximately corresponding to the second divided layer, the third divided layer, and the fourth divided layer were prepared using the second slurry.
(正極活物質および正極の作製)
正極活物質および正極は、実施例1と同様の方法で作製された。
(Preparation of Positive Electrode Active Material and Positive Electrode)
The positive electrode active material and the positive electrode were prepared in the same manner as in Example 1.
(非水電解質(電解液)の調製)
非水電解液は、実施例1と同様の方法で調製された。
(Preparation of non-aqueous electrolyte (electrolyte solution))
The non-aqueous electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1.
(試験用セル(二次電池)の作製)
実施例3で作製された負極を用いたことを除き、実施例1と同様の方法で試験用セルとしての二次電池が作製された。
(Preparation of test cells (secondary batteries))
A secondary battery was produced as a test cell in the same manner as in Example 1, except that the negative electrode produced in Example 3 was used.
[実施例4]
(負極合剤スラリーの調製)
負極活物質として、実施例1と同様の第1活物質、第2活物質、および第3活物質が用いられた。また、ゴム系バインダーおよび水溶性バインダーについても、実施例1と同様の材料が用いられた。
[Example 4]
(Preparation of negative electrode mixture slurry)
The negative electrode active materials used were the same first active material, second active material, and third active material as in Example 1. In addition, the same materials as in Example 1 were used for the rubber binder and water-soluble binder.
実施例4では、負極合剤スラリーとして、第1スラリーおよび第2スラリーの2つが調製された。 In Example 4, two negative electrode mixture slurries, a first slurry and a second slurry, were prepared.
第1スラリーでは、第1活物質と第2活物質と第3活物質とが、第1活物質:第2活物質:第3活物質=90:0:10(質量比)となるように混合された混合活物質が用いられた。混合活物質と、ゴム系バインダーと、水溶性バインダーとを、混合活物質:ゴム系バインダー:水溶性バインダー=100:1:1.5の質量比率で混合した負極合剤に、分散媒として水を添加した後、混合機を用いて攪拌し、第1スラリーを調製した。 For the first slurry, a mixed active material was used in which the first active material, the second active material, and the third active material were mixed in a mass ratio of first active material:second active material:third active material = 90:0:10. Water was added as a dispersion medium to a negative electrode mixture in which the mixed active material, rubber-based binder, and water-soluble binder were mixed in a mass ratio of mixed active material:rubber-based binder:water-soluble binder = 100:1:1.5, and the mixture was stirred using a mixer to prepare the first slurry.
第2スラリーでは、第2活物質と第3活物質とが負極活物質として用いられた。第2活物質:第3活物質=90:10(質量比)となるように混合された混合活物質が用いられた。混合活物質と、ゴム系バインダーと、水溶性バインダーとを、混合活物質:ゴム系バインダー:水溶性バインダー=100:1:2の質量比率で混合した負極合剤に、分散媒として水を添加した後、混合機を用いて攪拌し、第2スラリーを調製した。 In the second slurry, the second active material and the third active material were used as the negative electrode active material. A mixed active material was used in which the second active material:third active material = 90:10 (mass ratio). The mixed active material, rubber-based binder, and water-soluble binder were mixed in a mass ratio of mixed active material:rubber-based binder:water-soluble binder = 100:1:2 to prepare a negative electrode mixture. Water was then added as a dispersion medium to the negative electrode mixture, which was then stirred using a mixer to prepare the second slurry.
(負極の作製)
負極集電体として銅箔が用いられた。この負極集電体の両面に、第2スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させて、それぞれ厚み100μmの膜を形成した。作製されたそれぞれの膜の表面に、第1スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させて、厚み30μmの膜を形成し、その後圧延されて負極合剤層が形成された。すなわち、第1スラリーで形成された膜と、第2スラリーで形成された膜とによって、負極合剤層が形成された。負極合剤層の第1分割層にほぼ相当する領域を第1スラリーを用いて作製し、第2分割層、第3分割層、および第4分割層にほぼ相当する領域を第2スラリーを用いて作製した。
(Preparation of negative electrode)
Copper foil was used as the negative electrode current collector. The second slurry was applied to both sides of this negative electrode current collector, and the coating was dried to form a film with a thickness of 100 μm. The first slurry was applied to the surface of each of the films prepared, and the coating was dried to form a film with a thickness of 30 μm, which was then rolled to form a negative electrode mixture layer. That is, the negative electrode mixture layer was formed by the film formed with the first slurry and the film formed with the second slurry. The region approximately corresponding to the first divided layer of the negative electrode mixture layer was prepared using the first slurry, and the regions approximately corresponding to the second divided layer, the third divided layer, and the fourth divided layer were prepared using the second slurry.
(正極活物質および正極の作製)
正極活物質および正極は、実施例1と同様の方法で作製された。
(Preparation of Positive Electrode Active Material and Positive Electrode)
The positive electrode active material and the positive electrode were prepared in the same manner as in Example 1.
(非水電解質(電解液)の調製)
非水電解液は、実施例1と同様の方法で調製された。
(Preparation of non-aqueous electrolyte (electrolyte solution))
The non-aqueous electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1.
(試験用セル(二次電池)の作製)
実施例4で作製された負極を用いたことを除き、実施例1と同様の方法で試験用セルとしての二次電池が作製された。
(Preparation of test cells (secondary batteries))
A secondary battery was produced as a test cell in the same manner as in Example 1, except that the negative electrode produced in Example 4 was used.
[比較例1]
(負極合剤スラリーの調製)
負極活物質として、実施例1と同様の第1活物質、第2活物質、および第3活物質が用いられた。また、ゴム系バインダー、および水溶性バインダーについても、実施例1と同様の材料が用いられた。
[Comparative Example 1]
(Preparation of negative electrode mixture slurry)
The negative electrode active materials used were the same first active material, second active material, and third active material as in Example 1. In addition, the same materials as in Example 1 were used for the rubber binder and water-soluble binder.
第1スラリーでは、第1活物質と第2活物質と第3活物質とが、第1活物質:第2活物質:第3活物質=54:36:10(質量比)となるように混合された混合活物質が用いられた。混合活物質と、ゴム系バインダーと、水溶性バインダーとを、混合活物質:ゴム系バインダー:水溶性バインダー=100:1:2の質量比率で混合した負極合剤に、分散媒として水を添加した後、混合機を用いて攪拌し、第1スラリーを調製した。 For the first slurry, a mixed active material was used in which the first active material, the second active material, and the third active material were mixed in a mass ratio of first active material:second active material:third active material = 54:36:10. The mixed active material, a rubber-based binder, and a water-soluble binder were mixed in a mass ratio of mixed active material:rubber-based binder:water-soluble binder = 100:1:2 to prepare a negative electrode mixture. Water was then added as a dispersion medium to the negative electrode mixture, which was then stirred using a mixer to prepare the first slurry.
第2スラリーでは、第1活物質と第2活物質と第3活物質とが、第1活物質:第2活物質:第3活物質=45:45:10(質量比)となるように混合された混合活物質が用いられた。混合活物質と、ゴム系バインダーと、水溶性バインダーとを、混合活物質:ゴム系バインダー:水溶性バインダー=100:1:2の質量比率で混合した負極合剤に、分散媒として水を添加した後、混合機を用いて攪拌し、第2スラリーを調製した。 For the second slurry, a mixed active material was used in which the first active material, the second active material, and the third active material were mixed in a mass ratio of first active material:second active material:third active material = 45:45:10. Water was added as a dispersion medium to a negative electrode mixture in which the mixed active material, rubber-based binder, and water-soluble binder were mixed in a mass ratio of mixed active material:rubber-based binder:water-soluble binder = 100:1:2, and the mixture was stirred using a mixer to prepare the second slurry.
(負極の作製)
負極集電体として銅箔が用いられた。この負極集電体の両面に、第2スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させて、それぞれ厚み65μmの膜を形成した。作製されたそれぞれの膜の表面に、第1スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させて、厚み65μmの膜を形成し、その後圧延されて負極合剤層が形成された。すなわち、第1スラリーで形成された膜と、第2スラリーで形成された膜とによって、負極合剤層が形成された。負極合剤層の第1分割層および第2分割層にほぼ相当する領域を第1スラリーを用いて作製し、第3分割層および第4分割層にほぼ相当する領域を第2スラリーを用いて作製した。
(Preparation of negative electrode)
Copper foil was used as the negative electrode current collector. The second slurry was applied to both sides of this negative electrode current collector, and the coating was dried to form a film with a thickness of 65 μm. The first slurry was applied to the surface of each of the films prepared, and the coating was dried to form a film with a thickness of 65 μm, which was then rolled to form a negative electrode mixture layer. That is, the negative electrode mixture layer was formed by the film formed with the first slurry and the film formed with the second slurry. The regions approximately corresponding to the first and second divided layers of the negative electrode mixture layer were prepared using the first slurry, and the regions approximately corresponding to the third and fourth divided layers were prepared using the second slurry.
(正極活物質および正極の作製)
正極活物質および正極は、実施例1と同様の方法で作製された。
(Preparation of Positive Electrode Active Material and Positive Electrode)
The positive electrode active material and the positive electrode were prepared in the same manner as in Example 1.
(非水電解質(電解液)の調製)
非水電解液は、実施例1と同様の方法で調製された。
(Preparation of non-aqueous electrolyte (electrolyte solution))
The non-aqueous electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1.
(試験用セル(二次電池)の作製)
比較例1で作製された負極を用いたことを除き、実施例1と同様の方法で試験用セルとしての二次電池が作製された。
(Preparation of test cells (secondary batteries))
A secondary battery was produced as a test cell in the same manner as in Example 1, except that the negative electrode produced in Comparative Example 1 was used.
[比較例2]
(負極合剤スラリーの調製)
負極活物質として、実施例1と同様の第1活物質、第2活物質、および第3活物質が用いられた。また、ゴム系バインダーおよび水溶性バインダーについても、実施例1と同様の材料が用いられた。
[Comparative Example 2]
(Preparation of negative electrode mixture slurry)
The negative electrode active materials used were the same first active material, second active material, and third active material as in Example 1. In addition, the same materials as in Example 1 were used for the rubber binder and water-soluble binder.
比較例2では、負極合剤スラリーとして、第1スラリーおよび第2スラリーの2つが調製された。 In Comparative Example 2, two negative electrode mixture slurries, a first slurry and a second slurry, were prepared.
第1スラリーでは、第1活物質と第3活物質とが、第1活物質:第3活物質=90:10(質量比)となるように混合された混合活物質が用いられた。混合活物質と、ゴム系バインダーと、水溶性バインダーとを、混合活物質:ゴム系バインダー:水溶性バインダー=100:2:2の質量比率で混合した負極合剤に、分散媒として水を添加した後、混合機を用いて攪拌し、第1スラリーを調製した。 For the first slurry, a mixed active material was used in which the first active material and the third active material were mixed in a mass ratio of first active material:third active material = 90:10. The mixed active material, rubber-based binder, and water-soluble binder were mixed in a mass ratio of mixed active material:rubber-based binder:water-soluble binder = 100:2:2 to prepare a negative electrode mixture. Water was then added as a dispersion medium to the negative electrode mixture, which was then stirred using a mixer to prepare the first slurry.
第2スラリーでは、第2活物質と第3活物質とが負極活物質として用いられた。第2活物質:第3活物質=90:10(質量比)となるように混合された混合活物質が用いられた。混合活物質と、ゴム系バインダーと、水溶性バインダーとを、混合活物質:ゴム系バインダー:水溶性バインダー=100:1:2の質量比率で混合した負極合剤に、分散媒として水を添加した後、混合機を用いて攪拌し、第2スラリーを調製した。 In the second slurry, the second active material and the third active material were used as the negative electrode active material. A mixed active material was used in which the second active material:third active material = 90:10 (mass ratio). The mixed active material, rubber-based binder, and water-soluble binder were mixed in a mass ratio of mixed active material:rubber-based binder:water-soluble binder = 100:1:2 to prepare a negative electrode mixture. Water was then added as a dispersion medium to the negative electrode mixture, which was then stirred using a mixer to prepare the second slurry.
(負極の作製)
負極集電体として銅箔が用いられた。この負極集電体の両面に、第2スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させて、それぞれ厚み100μmの膜を形成した。作製されたそれぞれの膜の表面に、第1スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させて、厚み30μmの膜を形成し、その後圧延されて負極合剤層が形成された。すなわち、第1スラリーで形成された膜と、第2スラリーで形成された膜とによって、負極合剤層が形成された。負極合剤層の第1分割層にほぼ相当する領域を第1スラリーを用いて作製し、第2分割層、第3分割層、および第4分割層にほぼ相当する領域を第2スラリーを用いて作製した。
(Preparation of negative electrode)
Copper foil was used as the negative electrode current collector. The second slurry was applied to both sides of this negative electrode current collector, and the coating was dried to form a film with a thickness of 100 μm. The first slurry was applied to the surface of each of the films prepared, and the coating was dried to form a film with a thickness of 30 μm, which was then rolled to form a negative electrode mixture layer. That is, the negative electrode mixture layer was formed by the film formed with the first slurry and the film formed with the second slurry. The region approximately corresponding to the first divided layer of the negative electrode mixture layer was prepared using the first slurry, and the regions approximately corresponding to the second divided layer, the third divided layer, and the fourth divided layer were prepared using the second slurry.
(正極活物質および正極の作製)
正極活物質および正極は、実施例1と同様の方法で作製された。
(Preparation of Positive Electrode Active Material and Positive Electrode)
The positive electrode active material and the positive electrode were prepared in the same manner as in Example 1.
(非水電解質(電解液)の調製)
非水電解液は、実施例1と同様の方法で調製された。
(Preparation of non-aqueous electrolyte (electrolyte solution))
The non-aqueous electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1.
(試験用セル(二次電池)の作製)
比較例2で作製された負極を用いたことを除き、実施例1と同様の方法で試験用セルとしての二次電池が作製された。
(Preparation of test cells (secondary batteries))
A secondary battery was produced as a test cell in the same manner as in Example 1, except that the negative electrode produced in Comparative Example 2 was used.
[比較例3]
(負極合剤スラリーの調製)
負極活物質として、実施例1と同様の第1活物質、第2活物質、および第3活物質が用いられた。また、ゴム系バインダーおよび水溶性バインダーについても、実施例1と同様の材料が用いられた。
[Comparative Example 3]
(Preparation of negative electrode mixture slurry)
The negative electrode active materials used were the same first active material, second active material, and third active material as in Example 1. In addition, the same materials as in Example 1 were used for the rubber binder and water-soluble binder.
比較例3では、第1活物質と第2活物質と第3活物質とが、第1活物質と第2活物質と第3活物質=45:45:10(質量比)となるように混合された混合活物質が用いられた。この混合活物質と、ゴム系バインダーと、水溶性バインダーとを、混合活物質:ゴム系バインダー:水溶性バインダー=100:1:2の質量比率で混合した負極合剤に、分散媒として水を添加した後、混合機を用いて攪拌し、負極スラリーを調製した。 In Comparative Example 3, a mixed active material was used in which the first active material, the second active material, and the third active material were mixed in a mass ratio of 45:45:10. This mixed active material, a rubber-based binder, and a water-soluble binder were mixed in a mass ratio of 100:1:2, and water was added as a dispersion medium to the negative electrode mixture, which was then stirred using a mixer to prepare a negative electrode slurry.
(負極の作製)
負極集電体として銅箔が用いられた。この負極集電体の両面に、負極スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させて、それぞれ厚み130μmの膜を形成した。その後、塗膜を圧延することによって、負極合剤層が形成された。
(Preparation of negative electrode)
A copper foil was used as a negative electrode current collector. The negative electrode slurry was applied to both sides of the negative electrode current collector, and the coating was dried to form a film having a thickness of 130 μm. The coating was then rolled to form a negative electrode mixture layer.
(正極活物質および正極の作製)
正極活物質および正極は、実施例1と同様の方法で作製された。
(Preparation of Positive Electrode Active Material and Positive Electrode)
The positive electrode active material and the positive electrode were prepared in the same manner as in Example 1.
(非水電解質(電解液)の調製)
非水電解液は、実施例1と同様の方法で調製された。
(Preparation of non-aqueous electrolyte (electrolyte solution))
The non-aqueous electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1.
(試験用セル(二次電池)の作製)
比較例3で作製された負極を用いたことを除き、実施例1と同様の方法で試験用セルとしての二次電池が作製された。
(Preparation of test cells (secondary batteries))
A secondary battery was produced as a test cell in the same manner as in Example 1, except that the negative electrode produced in Comparative Example 3 was used.
[比較例4]
(負極合剤スラリーの調製)
負極活物質として、実施例1と同様の第1活物質、第2活物質、および第3活物質が用いられた。また、ゴム系バインダーおよび水溶性バインダーについても、実施例1と同様の材料が用いられた。
[Comparative Example 4]
(Preparation of negative electrode mixture slurry)
The negative electrode active materials used were the same first active material, second active material, and third active material as in Example 1. In addition, the same materials as in Example 1 were used for the rubber binder and water-soluble binder.
比較例4では、負極合剤スラリーとして、第1スラリーおよび第2スラリーの2つが調製された。 In Comparative Example 4, two negative electrode mixture slurries, a first slurry and a second slurry, were prepared.
第1スラリーでは、第1活物質と第3活物質とが、第1活物質:第3活物質=90:10(質量比)となるように混合された混合活物質が用いられた。混合活物質と、ゴム系バインダーと、水溶性バインダーとを、混合活物質:ゴム系バインダー:水溶性バインダー=100:0.5:1の質量比率で混合した負極合剤に、分散媒として水を添加した後、混合機を用いて攪拌し、第1スラリーを調製した。 For the first slurry, a mixed active material was used in which the first active material and the third active material were mixed in a mass ratio of 90:10 (first active material:third active material). The mixed active material, a rubber-based binder, and a water-soluble binder were mixed in a mass ratio of 100:0.5:1 (mixed active material:rubber-based binder:water-soluble binder), and water was added as a dispersion medium to the negative electrode mixture, which was then stirred using a mixer to prepare the first slurry.
第2スラリーでは、第2活物質と第3活物質とが負極活物質として用いられた。第2活物質:第3活物質=90:10(質量比)となるように混合された混合活物質が用いられた。混合活物質と、ゴム系バインダーと、水溶性バインダーとを、混合活物質:ゴム系バインダー:水溶性バインダー=100:1:2の質量比率で混合した負極合剤に、分散媒として水を添加した後、混合機を用いて攪拌し、第2スラリーを調製した。 In the second slurry, the second active material and the third active material were used as the negative electrode active material. A mixed active material was used in which the second active material:third active material = 90:10 (mass ratio). The mixed active material, rubber-based binder, and water-soluble binder were mixed in a mass ratio of mixed active material:rubber-based binder:water-soluble binder = 100:1:2 to prepare a negative electrode mixture. Water was then added as a dispersion medium to the negative electrode mixture, which was then stirred using a mixer to prepare the second slurry.
(負極の作製)
負極集電体として銅箔が用いられた。この負極集電体の両面に、第2スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させて、それぞれ厚み100μmの膜を形成した。作製されたそれぞれの膜の表面に、第1スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させて、厚み30μmの膜を形成し、その後圧延されて負極合剤層が形成された。すなわち、第1スラリーで形成された膜と、第2スラリーで形成された膜とによって、負極合剤層が形成された。負極合剤層の第1分割層にほぼ相当する領域を第1スラリーを用いて作製し、第2分割層、第3分割層、および第4分割層にほぼ相当する領域を第2スラリーを用いて作製した。
(Preparation of negative electrode)
Copper foil was used as the negative electrode current collector. The second slurry was applied to both sides of this negative electrode current collector, and the coating was dried to form a film with a thickness of 100 μm. The first slurry was applied to the surface of each of the films prepared, and the coating was dried to form a film with a thickness of 30 μm, which was then rolled to form a negative electrode mixture layer. That is, the negative electrode mixture layer was formed by the film formed with the first slurry and the film formed with the second slurry. The region approximately corresponding to the first divided layer of the negative electrode mixture layer was prepared using the first slurry, and the regions approximately corresponding to the second divided layer, the third divided layer, and the fourth divided layer were prepared using the second slurry.
(正極活物質および正極の作製)
正極活物質および正極は、実施例1と同様の方法で作製された。
(Preparation of Positive Electrode Active Material and Positive Electrode)
The positive electrode active material and the positive electrode were prepared in the same manner as in Example 1.
(非水電解質(電解液)の調製)
非水電解液は、実施例1と同様の方法で調製された。
(Preparation of non-aqueous electrolyte (electrolyte solution))
The non-aqueous electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1.
(試験用セル(二次電池)の作製)
比較例4で作製された負極を用いたことを除き、実施例1と同様の方法で試験用セルとしての二次電池が作製された。
(Preparation of test cells (secondary batteries))
A secondary battery was produced as a test cell in the same manner as in Example 1, except that the negative electrode produced in Comparative Example 4 was used.
[負極合剤層におけるゴム系バインダーの質量比率の測定]
各実施例および比較例の負極について、以下の方法により、負極合剤層におけるゴム系バインダーの質量比率A1、B1、C1、およびD1を元素マッピングにより測定した。結果は、表1に示されている。
[Measurement of the mass ratio of rubber binder in negative electrode mixture layer]
For the negative electrodes of the respective Examples and Comparative Examples, the mass ratios A1, B1, C1, and D1 of the rubber binder in the negative electrode mixture layer were measured by element mapping using the following method. The results are shown in Table 1.
元素マッピングによるゴム系バインダーの定量分析は、EPMAによって実施した。実施例および比較例で用いたゴム系バインダーはSBRであり、すなわちC=C結合を有するゴム系高分子化合物であった。SBRのC=C結合に臭素を付加し、負極合剤層の断面についてEPMAによる元素マッピングで臭素を分析した。これにより、各分割層におけるゴム系バインダーの含有量を求めた。臭素をゴム系高分子化合物に付加させる方法には、負極を臭素溶液に浸漬させる方法が用いられた。実施例および比較例におけるEPMAの条件は、以下であった。
電子ビーム径:1μm
加速電圧 :15kV
ビーム電流 :50nA
pixel数:255×255pixel
測定時間 :30msec/pixel
Quantitative analysis of the rubber binder by elemental mapping was performed by EPMA. The rubber binder used in the examples and comparative examples was SBR, i.e., a rubber polymer compound having a C=C bond. Bromine was added to the C=C bond of SBR, and the cross section of the negative electrode mixture layer was analyzed for bromine by elemental mapping using EPMA. This allowed the content of the rubber binder in each divided layer to be determined. The method of adding bromine to the rubber polymer compound involved immersing the negative electrode in a bromine solution. The EPMA conditions in the examples and comparative examples were as follows.
Electron beam diameter: 1 μm
Acceleration voltage: 15 kV
Beam current: 50 nA
Number of pixels: 255 x 255 pixels
Measurement time: 30msec/pixel
[負極合剤層における水溶性バインダーの質量比率の測定]
各実施例および比較例の負極について、以下の方法により、負極合剤層における水溶性バインダーの質量比率A2、B2、C2、およびD2を元素マッピングにより測定した。結果は、表1に示されている。
[Measurement of mass ratio of water-soluble binder in negative electrode mixture layer]
For the negative electrodes of the respective Examples and Comparative Examples, the mass ratios A2, B2, C2, and D2 of the water-soluble binder in the negative electrode mixture layer were measured by element mapping in the following manner. The results are shown in Table 1.
元素マッピングによる水溶性バインダーの定量分析は、EPMAによって実施した。実施例および比較例で用いた水溶性バインダーはCMCであり、すなわちカルボキシル基を有する水溶性高分子化合物であった。カルボキシル基にルテニウムを付加し、負極合剤層の断面についてEPMAによる元素マッピングでルテニウム臭素を分析した。これにより、各分割層における水溶性バインダーの含有量を求めた。ルテニウムを水溶性高分子化合物に付加させる方法には、負極をルテニウム含有溶液に浸漬させる方法が用いられた。EPMAの条件は、以下であった。
電子ビーム径:1μm
加速電圧 :15kV
ビーム電流 :50nA
pixel数:255×255pixel
測定時間 :30msec/pixel
Quantitative analysis of the water-soluble binder by elemental mapping was carried out by EPMA. The water-soluble binder used in the examples and comparative examples was CMC, i.e., a water-soluble polymer compound having a carboxyl group. Ruthenium was added to the carboxyl group, and the ruthenium bromine was analyzed by elemental mapping by EPMA for the cross section of the negative electrode mixture layer. This resulted in the content of the water-soluble binder in each divided layer. The method of adding ruthenium to the water-soluble polymer compound involved immersing the negative electrode in a ruthenium-containing solution. The conditions of EPMA were as follows.
Electron beam diameter: 1 μm
Acceleration voltage: 15 kV
Beam current: 50 nA
Number of pixels: 255 x 255 pixels
Measurement time: 30msec/pixel
[負極合剤層における曲路率の測定]
各実施例および比較例の負極について、実施形態1で説明した方法を用いて、第1分割層の曲路率τAおよび第4分割層の曲路率τDを求めた。曲路率τAおよび曲路率τDの値から、曲路率比τA/τDを算出した。結果は、表1に示されている。
[Measurement of Tortuosity in Negative Electrode Mixture Layer]
For the negative electrodes of each Example and Comparative Example, the tortuosity τA of the first divided layer and the tortuosity τD of the fourth divided layer were obtained using the method described in embodiment 1. The tortuosity ratio τA/τD was calculated from the values of the tortuosity τA and the tortuosity τD. The results are shown in Table 1.
[DCRの測定]
各実施例および比較例の試験用セルを用いて、以下の方法でセルのDCRを測定した。
[Measurement of DCR]
Using the test cells of each of the Examples and Comparative Examples, the DCR of the cells was measured by the following method.
各実施例および比較例の試験用セルについて、以下の条件で初期充放電を行った。
(充放電条件)
・初期の充放電条件
0.5It(625mA)の電流で電池電圧が4.2Vとなるまで、定電流充電を行った。さらに、4.2Vの電圧で電流値が0.02It(25mA)となるまで定電圧充電を行った。そして、0.5It(625mA)の電流で電池電圧が2.5Vとなるまで定電流放電を行った。
For each of the test cells of the examples and comparative examples, initial charge and discharge were carried out under the following conditions.
(Charge/discharge conditions)
Initial charge/discharge conditions: Constant current charging was performed at a current of 0.5 It (625 mA) until the battery voltage reached 4.2 V. Furthermore, constant voltage charging was performed at a voltage of 4.2 V until the current value reached 0.02 It (25 mA). Then, constant current discharging was performed at a current of 0.5 It (625 mA) until the battery voltage reached 2.5 V.
次いで、以下の条件で充放電を行い、下記式(a)により初期の直流内部抵抗(DCR)の値を調べた。その結果を表1に示す。 Then, charging and discharging were performed under the following conditions, and the initial direct current internal resistance (DCR) value was examined using the following formula (a). The results are shown in Table 1.
(充放電条件)
25℃の温度条件下、0.3It(375mA)の電流で電池電圧が3.79Vとなるまで、定電流充電を行った。さらに、3.79V定電圧で電流値が0.02It(25mA)となるまで定電圧充電を行った。そして、2 時間休止した後、0.2It(250mA)の電流で10 秒間放電した。
(Charge/discharge conditions)
At a temperature of 25° C., the battery was charged at a constant current of 0.3 It (375 mA) until the battery voltage reached 3.79 V. The battery was then charged at a constant voltage of 3.79 V until the current reached 0.02 It (25 mA). After a 2-hour pause, the battery was discharged at a current of 0.2 It (250 mA) for 10 seconds.
(DCRの算出式)
DCR(mΩ)=(放電開始直前の電圧-放電開始10秒後の電圧)/(放電電流密度×電極面積)・・・(a)
(DCR calculation formula)
DCR (mΩ) = (voltage immediately before discharge start -
結果は、表1に示されている。なお、表1には、比較例1のDCR値を基準(100%)としたときの相対値が示されている。 The results are shown in Table 1. Note that Table 1 shows relative values when the DCR value of Comparative Example 1 is taken as the reference (100%).
(考察)
表1に示すように、上記関係式(1)、(2)、および(3)を満たす負極合剤層を備えた負極が用いられた実施例1から4の電池は、上記関係式(1)、(2)、および(3)を満たす電極合剤層を備えた電極が用いられていない比較例1から4の電池よりも、DCRが低下した。すなわち、上記関係式(1)、(2)、および(3)を満たす電極合剤層を備えた電極は、電池の内部抵抗を良化させることができた。
(Consideration)
As shown in Table 1, the batteries of Examples 1 to 4 in which a negative electrode having a negative electrode mixture layer satisfying the above relational expressions (1), (2), and (3) was used had a lower DCR than the batteries of Comparative Examples 1 to 4 in which an electrode having an electrode mixture layer satisfying the above relational expressions (1), (2), and (3) was not used. That is, the electrode having an electrode mixture layer satisfying the above relational expressions (1), (2), and (3) was able to improve the internal resistance of the battery.
本開示の技術は、リチウムイオン二次電池などの電池に有用である。 The technology disclosed herein is useful for batteries such as lithium-ion secondary batteries.
Claims (11)
前記電極集電体上に配置された電極合剤層と、
を備え、
前記電極合剤層は、電極活物質およびバインダーを含有し、
前記バインダーは、ゴム系バインダーおよび水溶性バインダーを含有し、
前記電極合剤層を厚み方向に4つに等分することによって生じる4つの分割層について、前記電極合剤層の表面側から前記電極集電体側に向かって順に第1分割層、第2分割層、第3分割層、および第4分割層とし、前記電極合剤層に含有された前記ゴム系バインダーの総質量に対する前記第1分割層に含有された前記ゴム系バインダーの質量比率(%)をA1、前記第2分割層に含有された前記ゴム系バインダーの質量比率(%)をB1、前記第3分割層に含有された前記ゴム系バインダーの質量比率(%)をC1、および前記第4分割層に含有された前記ゴム系バインダーの質量比率(%)をD1とし、かつ前記電極合剤層に含有された前記水溶性バインダーの総質量に対する前記第1分割層に含有された前記水溶性バインダーの質量比率(%)をA2、前記第2分割層に含有された前記水溶性バインダーの質量比率(%)をB2、前記第3分割層に含有された前記水溶性バインダーの質量比率(%)をC2、および前記第4分割層に含有された前記水溶性バインダーの質量比率(%)をD2とした場合、前記電極合剤層は、以下の関係式(1)、(2)、および(3)を満たす、
電極。
A1+D1<B1+C1 ・・・(1)
A2+D2<B2+C2 ・・・(2)
A1<A2 ・・・(3) An electrode current collector;
an electrode mixture layer disposed on the electrode current collector;
Equipped with
The electrode mixture layer contains an electrode active material and a binder,
The binder contains a rubber-based binder and a water-soluble binder,
The four divided layers resulting from dividing the electrode mixture layer into four equal parts in the thickness direction are designated, in order from the surface side of the electrode mixture layer toward the electrode current collector side, as a first divided layer, a second divided layer, a third divided layer, and a fourth divided layer, and the mass ratio (%) of the rubber-based binder contained in the first divided layer to the total mass of the rubber-based binder contained in the electrode mixture layer is designated as A1, the mass ratio (%) of the rubber-based binder contained in the second divided layer is designated as B1, the mass ratio (%) of the rubber-based binder contained in the third divided layer is designated as C1, and the mass ratio (%) of the rubber-based binder contained in the fourth divided layer is designated as B2, B3, C4, and C5. When the mass ratio (%) of the rubber-based binder contained in the electrode mixture layer is D1, the mass ratio (%) of the water-soluble binder contained in the first division layer relative to the total mass of the water-soluble binder contained in the electrode mixture layer is A2, the mass ratio (%) of the water-soluble binder contained in the second division layer is B2, the mass ratio (%) of the water-soluble binder contained in the third division layer is C2, and the mass ratio (%) of the water-soluble binder contained in the fourth division layer is D2, the electrode mixture layer satisfies the following relational expressions (1), (2), and (3):
electrode.
A1+D1<B1+C1...(1)
A2+D2<B2+C2...(2)
A1<A2...(3)
請求項1に記載の電極。
A1<B1 ・・・(4)
A2<B2 ・・・(5) The electrode mixture layer satisfies the following relations (4) and (5):
2. The electrode of claim 1.
A1<B1...(4)
A2<B2...(5)
請求項1に記載の電極。
B2+C2<B1+C1 ・・・(6) The electrode mixture layer satisfies the following relational formula (6):
2. The electrode of claim 1.
B2+C2<B1+C1...(6)
請求項1に記載の電極。
57%<B1+C1<65% ・・・(7) The electrode mixture layer satisfies the following relational formula (7):
2. The electrode of claim 1.
57%<B1+C1<65%...(7)
請求項1に記載の電極。
55%<B2+C2<60% ・・・(8) The electrode mixture layer satisfies the following relational formula (8):
2. The electrode of claim 1.
55%<B2+C2<60%...(8)
請求項1に記載の電極。
τA<τD ・・・(9) When the tortuosity in the thickness direction of the first segment layer is τA and the tortuosity in the thickness direction of the fourth segment layer is τD, the electrode mixture layer satisfies the following relational expression (9):
2. The electrode of claim 1.
τA<τD...(9)
請求項6に記載の電極。
0.3≦τA/τD<1 ・・・(10) The electrode mixture layer satisfies the following relational formula (10):
7. The electrode of claim 6.
0.3≦τA/τD<1 (10)
請求項7に記載の電極。
0.4≦τA/τD<0.8 ・・・(11) The electrode mixture layer satisfies the following relational formula (11):
8. The electrode of claim 7.
0.4≦τA/τD<0.8 (11)
請求項1に記載の電極。 The electrode is a negative electrode.
2. The electrode of claim 1.
負極と、
電解質と、
を備え、
前記正極および前記負極からなる群より選択される少なくとも1つは、請求項1から8のいずれか1項に記載の電極である、
電池。 A positive electrode and
A negative electrode;
An electrolyte;
Equipped with
At least one selected from the group consisting of the positive electrode and the negative electrode is the electrode according to any one of claims 1 to 8.
battery.
請求項10に記載の電池。 The negative electrode is an electrode according to any one of claims 1 to 8.
The battery of claim 10.
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012156061A (en) * | 2011-01-27 | 2012-08-16 | Toyota Motor Corp | Secondary battery and manufacturing method thereof |
| JP2016181443A (en) * | 2015-03-24 | 2016-10-13 | トヨタ自動車株式会社 | Method for producing electrode for lithium ion secondary battery |
| WO2021095818A1 (en) * | 2019-11-15 | 2021-05-20 | ビークルエナジージャパン株式会社 | Positive electrode for lithium ion secondary batteries, and lithium ion secondary battery |
| WO2022196445A1 (en) * | 2021-03-17 | 2022-09-22 | 三洋電機株式会社 | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
-
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012156061A (en) * | 2011-01-27 | 2012-08-16 | Toyota Motor Corp | Secondary battery and manufacturing method thereof |
| JP2016181443A (en) * | 2015-03-24 | 2016-10-13 | トヨタ自動車株式会社 | Method for producing electrode for lithium ion secondary battery |
| WO2021095818A1 (en) * | 2019-11-15 | 2021-05-20 | ビークルエナジージャパン株式会社 | Positive electrode for lithium ion secondary batteries, and lithium ion secondary battery |
| WO2022196445A1 (en) * | 2021-03-17 | 2022-09-22 | 三洋電機株式会社 | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
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