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公開番号2025011564
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-24
出願番号2023113751
出願日2023-07-11
発明の名称リチウムイオン二次電池用正極およびこれを用いたリチウムイオン二次電池
出願人日産自動車株式会社,ルノーエス.ア.エス.,RENAULT S.A.S.
代理人IBC一番町弁理士法人
主分類H01M 4/62 20060101AFI20250117BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】高容量化されたリチウムイオン二次電池においてレート特性を改善しうる手段を提供する。
【解決手段】正極活物質および被覆導電助剤を含むリチウムイオン二次電池用正極であって、前記被覆導電助剤は、アスペクト比が10～2000である炭素材料と、前記炭素材料の表面に配置された導電性ポリマーと、を含み、前記炭素材料の全量100質量%に対する前記導電性ポリマーの含有量が5～30質量%である、リチウムイオン二次電池用正極である。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
正極活物質および被覆導電助剤を含むリチウムイオン二次電池用正極であって、
前記被覆導電助剤は、アスペクト比が１０～２０００である炭素材料と、前記炭素材料の表面に配置された導電性ポリマーと、を含み、
前記炭素材料の全量１００質量％に対する前記導電性ポリマーの含有量が５～３０質量％である、リチウムイオン二次電池用正極。
続きを表示（約 770 文字）【請求項２】
前記炭素材料は、平均繊維径が１～１００ｎｍである、請求項１に記載のリチウムイオン二次電池用正極。
【請求項３】
前記導電性ポリマーは、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、およびポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）：ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）からなる群から選択される１以上を含む、請求項１に記載のリチウムイオン二次電池用正極。
【請求項４】
前記正極活物質が、一般式（１）：Ｌｉ
ｘ
Ｎｉ
ａ
Ｍ
ｂ
Ｎ
ｃ
Ｏ
２
（式中、ｘ、ａ、ｂ、ｃ、ｄは、０．８≦ｘ≦１．１、ａ＋ｂ＋ｃ＝１、０．３３≦ａ≦０．９５、０．０５≦ｂ≦０．６７、０≦ｃ≦０．１０を満たす。ＭはＭｎおよびＣｏからなる群から選択される１種以上の元素であり、ＮはＡｌ、Ｓｎ、Ｎｂ、Ｔｉ、ＺｒおよびＭｇからなる群から選択される１種以上の元素である）で表される組成を有する、請求項１に記載のリチウムイオン二次電池用正極。
【請求項５】
前記正極活物質が、一般式（２）：Ｌｉ
１．５
［Ｎｉ
ａ
Ｃｏ
ｂ
Ｍｎ
ｃ
［Ｌｉ］
ｄ
］Ｏ
３
（式中、ａ、ｂ、ｃおよびｄは、０＜ａ＜１．４、０≦ｂ＜１．４、０＜ｃ＜１．４、０．１＜ｄ≦０．４、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１．５、１．１≦ａ＋ｂ＋ｃ＜１．４の関係を満足する）で表される組成を有する、請求項１に記載のリチウムイオン二次電池用正極。
【請求項６】
請求項１～５のいずれか１項に記載のリチウムイオン二次電池用正極を含む、リチウムイオン二次電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオン二次電池用正極およびこれを用いたリチウムイオン二次電池に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、環境・エネルギー問題の解決へ向けて、種々の電気自動車の普及が期待されている。これら電気自動車の普及の鍵を握るモータ駆動用電源などの車載電源として、二次電池の開発が鋭意行われている。二次電池としては、高エネルギー密度、高出力が期待できるリチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池に注目が集まっている。
【０００３】
リチウムイオン二次電池（以下、単に「電池」ともいう）は、正極および負極においてリチウムイオンの吸蔵および放出が可逆的に行われる電池である。一般に、リチウムイオン二次電池の正極は正極活物質および導電助剤を含む正極活物質層を有し、正極活物質としては、例えば、リチウム－遷移金属複合酸化物が用いられている。ここで、特許文献１には、正極に混合する導電剤の量を低減して、リチウムイオン二次電池を大容量化し、かつ、高出力におけるリチウムイオン二次電池容量の劣化を抑制するための技術が開示されている。具体的には、特許文献１には、直径が０．５～１０ｎｍであり、長さが１０μｍ以上であるカーボンナノチューブを導電助剤として用いることが開示されている。特許文献１によれば、このような構成とすることで、電池を大容量化することができ、高い出力特性が得られたとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１２－２２１６７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、本発明者らの検討によれば、特許文献１に記載される技術を高容量正極に用いた場合、高いレート特性が得られない場合があることが判明した。
【０００６】
そこで本発明は、高容量化されたリチウムイオン二次電池においてレート特性を改善しうる手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った。その結果、所定のアスペクト比を有する炭素材料の表面に導電性ポリマーが配置された被覆導電助剤であって、上記炭素材料に対する上記導電性ポリマーの含有量が所定の値である、被覆導電助剤を用いることで上記課題が解決されうることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００８】
本発明の一形態は、正極活物質および被覆導電助剤を含むリチウムイオン二次電池用正極であって、前記被覆導電助剤は、アスペクト比が１０～２０００である炭素材料と、前記炭素材料の表面に配置された導電性ポリマーと、を含み、前記炭素材料の全量１００質量％に対する前記導電性ポリマーの含有量が５～３０質量％である、リチウムイオン二次電池用正極である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高容量化されたリチウムイオン二次電池においてレート特性が改善される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明の一実施形態である、積層型（扁平型）の非双極型（内部並列接続タイプ）二次電池を模式的に表した断面図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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