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公開番号2024164397
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-27
出願番号2023079845
出願日2023-05-15
発明の名称蓄電デバイス用負極、及び蓄電デバイス
出願人株式会社ENEOSマテリアル
代理人個人,個人,個人
主分類H01M 4/13 20100101AFI20241120BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】負極集電体と負極合材層との接着力及び活物質同士の結着力を向上させることにより、電極膨張を効果的に抑制させ、かつ、電極の内部抵抗を低減させることができる蓄電デバイス用負極を提供する。
【解決手段】本発明に係る蓄電デバイス用負極は、負極集電体と、前記負極集電体上に形成された負極合材層とを備え、前記負極合材層は、前記負極集電体上に形成された第1層と、前記第1層上に形成された第2層とを含み、前記第1層は、第1負極活物質と、重合体(A)とを含み、前記重合体(A)中に含まれる繰り返し単位の合計を100質量%としたときに、前記重合体(A)が、不飽和カルボン酸に由来する繰り返し単位(a1)を0.1質量%以上、5質量%未満含有し、前記第2層は、第2負極活物質と、重合体(B)とを含み、前記重合体(B)中に含まれる繰り返し単位の合計を100質量%としたときに、前記重合体(B)が、不飽和カルボン酸に由来する繰り返し単位(a1)を5質量%以上、20質量%以下含有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
負極集電体と、前記負極集電体上に形成された負極合材層と、を備え、
前記負極合材層は、前記負極集電体上に形成された第１層と、前記第１層上に形成された第２層と、を含み、
前記第１層は、第１負極活物質と、重合体（Ａ）と、を含み、
前記重合体（Ａ）中に含まれる繰り返し単位の合計を１００質量％としたときに、前記重合体（Ａ）が、不飽和カルボン酸に由来する繰り返し単位（ａ１）を０．１質量％以上、５質量％未満含有し、
前記第２層は、第２負極活物質と、重合体（Ｂ）と、を含み、
前記重合体（Ｂ）中に含まれる繰り返し単位の合計を１００質量％としたときに、前記重合体（Ｂ）が、不飽和カルボン酸に由来する繰り返し単位（ａ１）を５質量％以上、２０質量％以下含有する、蓄電デバイス用負極。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記重合体（Ａ）中に含まれる繰り返し単位の合計を１００質量％としたときに、前記重合体（Ａ）が、芳香族ビニル化合物に由来する繰り返し単位（ａ３）を２０質量％以上、４０質量％未満含有し、
前記重合体（Ｂ）中に含まれる繰り返し単位の合計を１００質量％としたときに、前記重合体（Ｂ）が、芳香族ビニル化合物に由来する繰り返し単位（ａ３）を１質量％以上、２０質量％未満含有する、請求項１に記載の蓄電デバイス負極。
【請求項３】
前記重合体（Ａ）中に含まれる繰り返し単位の合計を１００質量％としたときに、前記重合体（Ａ）が、共役ジエン化合物に由来する繰り返し単位（ａ２）を１５質量％以上、６０質量％以下含有し、
前記重合体（Ｂ）中に含まれる繰り返し単位の合計を１００質量％としたときに、前記重合体（Ｂ）が、共役ジエン化合物に由来する繰り返し単位（ａ２）を１５質量％以上、６０質量％以下含有する、請求項１または請求項２に記載の蓄電デバイス負極。
【請求項４】
前記重合体（Ａ）中に含まれる繰り返し単位の合計を１００質量％としたときに、前記重合体（Ａ）が、不飽和カルボン酸エステルに由来する繰り返し単位（ａ４）を１質量％以上、２０質量％以下含有し、
前記重合体（Ｂ）中に含まれる繰り返し単位の合計を１００質量％としたときに、前記重合体（Ｂ）が、不飽和カルボン酸エステルに由来する繰り返し単位（ａ４）を１質量％以上、２０質量％以下含有する、請求項１または請求項２に記載の蓄電デバイス負極。
【請求項５】
前記重合体（Ａ）中に含まれる繰り返し単位の合計を１００質量％としたときに、前記重合体（Ａ）が、α，β－不飽和ニトリル化合物に由来する繰り返し単位（ａ５）を５質量％以上、４０質量％以下含有し、
前記重合体（Ｂ）中に含まれる繰り返し単位の合計を１００質量％としたときに、前記重合体（Ｂ）が、α，β－不飽和ニトリル化合物に由来する繰り返し単位（ａ５）を５質量％以上、４０質量％以下含有する、請求項１または請求項２に記載の蓄電デバイス負極。
【請求項６】
前記重合体（Ａ）及び前記重合体（Ｂ）がそれぞれ粒子であり、
前記重合体（Ａ）の粒子の数平均粒子径が５０ｎｍ以上、１５０ｎｍ未満であり、
前記重合体（Ｂ）の粒子の数平均粒子径が１５０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下である、請求項１または請求項２に記載の蓄電デバイス用負極。
【請求項７】
請求項１または請求項２に記載の蓄電デバイス用負極を備える蓄電デバイス。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電デバイス用負極、及び該負極を備える蓄電デバイスに関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
モバイル機器に関する技術開発と需要の増加に伴い、エネルギー源としての二次電池の需要が急激に増加している。このような二次電池の中でも、高いエネルギー密度と電圧を有するリチウムイオン二次電池が商用化されている。
【０００３】
現在、リチウムイオン二次電池の各種課題を克服するため、リチウムイオン二次電池に用いられる電極を多層化し、各層は互いに異なる物性を有する技術が検討されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２１－５４６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の蓄電デバイス用負極においては、リチウムイオン吸蔵量が大きく、しかもリチウムイオンの吸蔵・放出に伴う体積変化が大きいケイ素材料に代表される新たな活物質を実用化するにあたり密着性が十分とは言えなかった。このような蓄電デバイス用負極では、充放電を繰り返すことにより負極活物質が脱落するなどして電極が劣化するため、実用化に必要な耐久性が十分に得られないという課題があった。
【０００６】
本発明に係る幾つかの態様は、負極集電体と負極合材層との接着力及び活物質同士の結着力を向上させることにより、電極膨張を効果的に抑制させ、かつ、電極の内部抵抗を低減させることができる蓄電デバイス用負極を提供するものである。また、本発明に係る幾つかの態様は、かかる蓄電デバイス負極を備えることにより、容量及びサイクル特性を向上させた蓄電デバイスを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下のいずれかの態様として実現することができる。
【０００８】
本発明に係る蓄電デバイス用負極の一態様は、
負極集電体と、前記負極集電体上に形成された負極合材層と、を備え、
前記負極合材層は、前記負極集電体上に形成された第１層と、前記第１層上に形成された第２層と、を含み、
前記第１層は、第１負極活物質と、重合体（Ａ）と、を含み、
前記重合体（Ａ）中に含まれる繰り返し単位の合計を１００質量％としたときに、前記重合体（Ａ）が、不飽和カルボン酸に由来する繰り返し単位（ａ１）を０．１質量％以上、５質量％未満含有し、
前記第２層は、第２負極活物質と、重合体（Ｂ）と、を含み、
前記重合体（Ｂ）中に含まれる繰り返し単位の合計を１００質量％としたときに、前記重合体（Ｂ）が、不飽和カルボン酸に由来する繰り返し単位（ａ１）を５質量％以上、２０質量％以下含有する。
【０００９】
前記蓄電デバイス用負極の一態様において、
前記重合体（Ａ）中に含まれる繰り返し単位の合計を１００質量％としたときに、前記重合体（Ａ）が、芳香族ビニル化合物に由来する繰り返し単位（ａ３）を２０質量％以上、４０質量％未満含有し、
前記重合体（Ｂ）中に含まれる繰り返し単位の合計を１００質量％としたときに、前記重合体（Ｂ）が、芳香族ビニル化合物に由来する繰り返し単位（ａ３）を１質量％以上、２０質量％未満含有してもよい。
【００１０】
前記蓄電デバイス用負極のいずれかの態様において、
前記重合体（Ａ）中に含まれる繰り返し単位の合計を１００質量％としたときに、前記重合体（Ａ）が、共役ジエン化合物に由来する繰り返し単位（ａ２）を１５質量％以上、６０質量％以下含有し、
前記重合体（Ｂ）中に含まれる繰り返し単位の合計を１００質量％としたときに、前記重合体（Ｂ）が、共役ジエン化合物に由来する繰り返し単位（ａ２）を１５質量％以上、６０質量％以下含有してもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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