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公開番号2024156417
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-06
出願番号2023070860
出願日2023-04-24
発明の名称電極支持体
出願人日本バイリーン株式会社
代理人
主分類H01M 4/80 20060101AFI20241029BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】割れが生じ難く、500mAh/g以上の比容量を有する高容量の電気化学素子を提供可能な電極を実現できると共に、電気伝導に優れた電極を実現できる、電極支持体を提供すること。
【解決手段】本発明の電極支持体は、有機樹脂から構成された電極シートを含み、目付が2g/m²以上25g/m²未満であり、空隙率が64%より大きく100%未満である。この構成を有していることで、電極の割れが原因で起こる電気化学素子の容量減少が起こりにくく、しかも電気化学素子の電気抵抗が増大しにくい電極を実現できる、電極支持体である。
【選択図】なし

特許請求の範囲【請求項１】
有機樹脂を含み構成された繊維シートを備える電極支持体であって、
前記電極支持体の目付が２ｇ／ｍ
２
以上２５ｇ／ｍ
２
未満であり、
前記電極支持体の空隙率が６４％より大きく１００％未満である、
５００ｍＡｈ／ｇ以上の比容量を有する電気化学素子を構成する電極に使用される、電極支持体。
続きを表示（約 240 文字）【請求項２】
たて方向の５％モジュラス強度が６０Ｎ／５０ｍｍ幅以下である、請求項１に記載の電極支持体。
【請求項３】
ＪＩＳＬ１９１３：２０１０６．８．１に規定されたフラジール法による通気量が３００ｃｍ
３
／ｃｍ
２
・ｓ以上である、請求項１に記載の電極支持体。
【請求項４】
前記電極支持体が備える繊維シートの表面に、導電性粒子および／または導電性繊維状体が付着している、請求項１に記載の電極支持体。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、比容量が５００ｍＡｈ／ｇ以上の高容量な電池などの電気化学素子を構成する電極に使用する電極支持体に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
電池などの電気化学素子の高容量化を検討する際に、例えばリチウムイオン電池におけるシリコン負極材料などの、理論容量が高い電極活物質を電極に使用することが検討されている。しかし、理論容量が高い電極活物質を電気化学素子の電極として用いた場合、電気化学素子の充放電時に当該電極活物質が大きく膨張収縮することがあった。そして、この膨張収縮が繰り返されることで、電極に割れ（クラック）が生じることがあった。
【０００３】
他にも、電極を構成する電極活物質の量を増やすことで電気化学素子の高容量化を図ることがあるが、この場合、電極活物質の量を増やすと、電極を構成する柔軟性が小さく脆い電極活物質の層が厚くなり、電気化学素子の作製時に電極に割れが生じ易くなった。
【０００４】
これらの要因で発生する電極の割れが原因で、電気化学素子のサイクル寿命の低下、及び電気化学素子の容量低下が生じることがあった。特に５００ｍＡｈ／ｇ以上の比容量を有する高容量の電気化学素子を実現するため、電極に理論容量が高い電極活物質を採用した場合には、電気化学素子の充放電時に電極がより大きく膨張収縮する傾向があり、顕著に電極に割れが生じ易くなった。
【０００５】
この電極に割れが生じる問題を解決する方法として、特表２０１５－５１８６４３号公報（特許文献１）には、有機樹脂を含み構成された繊維シートを備える電極支持体を含む二次電池用電極が開示されている。当該繊維シートを備える電極であることにより、柔軟性が高く、また、電極の膨張収縮が生じた際、あるいは、電極に外力が掛かった際であっても、当該繊維シートが緩衝作用を発揮することで、電極に割れが生じる現象を防止できる。その結果、電池の容量減少を防ぐことが出来ることが開示されている。なお、特許文献１には、電極支持体が備える繊維シートの最適な目付・空隙率については特に検討されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特表２０１５－５１８６４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上述した特許文献１のような従来技術にかかる電極では、電極支持体が備える繊維シートが電気伝導を阻害し、当該電極を使用した電気化学素子の抵抗増大を招くことがあった。また、電極支持体が備える繊維シートによっては、繊維シートが緩衝作用を十分に発揮できず、電極の膨張収縮が生じた際、あるいは、電極に外力が掛かった際に電極に割れが生じることがあった。
【０００８】
本発明は、このような状況下においてなされたものであり、割れが生じ難く、５００ｍＡｈ／ｇ以上の比容量を有する高容量の電気化学素子を提供可能な電極を実現できると共に、電気伝導に優れた電極を実現できる、電極支持体の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の請求項１にかかる発明は、「有機樹脂を含み構成された繊維シートを備える電極支持体であって、前記電極支持体の目付が２ｇ／ｍ
２
以上２５ｇ／ｍ
２
未満であり、前記電極支持体の空隙率が６４％より大きく１００％未満である、５００ｍＡｈ／ｇ以上の比容量を有する電気化学素子を構成する電極に使用される、電極支持体。」である。
【００１０】
本発明の請求項２にかかる発明は、「たて方向の５％モジュラス強度が６０Ｎ／５０ｍｍ幅以下である、請求項１に記載の電極支持体。」である。
（【００１１】以降は省略されています）

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