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公開番号2025013438
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-24
出願番号2024192541,2021551443
出願日2024-11-01,2020-10-01
発明の名称負極用活物質層及びその製造方法、蓄電デバイス負極用電極合剤ペースト、蓄電デバイス用負極、ならびに蓄電デバイス
出願人UBE株式会社
代理人個人
主分類H01M 4/134 20100101AFI20250117BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】充放電容量が高く、しかも優れたサイクル特性を両立することができる負極活物質層を提供する。
【解決手段】シリコンを成分として含みリチウムイオンを吸蔵・放出可能なシリコン系粒子と、主鎖にイミド結合を有する有機高分子であるポリイミド系バインダーとを含有し、多孔度が20%未満である、負極活物質層。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
シリコンを成分として含みリチウムイオンを吸蔵・放出可能なシリコン系粒子と、
主鎖にイミド結合を有する有機高分子であるポリイミド系バインダーと
を含有し、多孔度が２０％未満である、負極活物質層。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、負極用活物質層及びその製造方法、蓄電デバイス負極用電極合剤ペースト、蓄電デバイス用負極、ならびに蓄電デバイスに関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
蓄電デバイスは、電気エネルギーを必要な時に蓄え、必要な時にエネルギーを取り出せるデバイスである。代表的な蓄電デバイスとして、リチウムイオン二次電池などの二次電池が挙げられ、移動情報端末の駆動電源などとして広く利用されている。近年では、電気・ハイブリッド自動車、無人飛行機器等の産業用途への展開を見据えた、蓄電デバイスの高容量化の開発が進められている。その試みの一つは、蓄電デバイスの負極活物質として、例えば単位体積あたりのリチウム吸蔵量の多いケイ素やスズ、或いはこれらを含む合金を用いて、充放電容量を増大させようとするものである。
【０００３】
しかし、ケイ素やスズ、或いはこれらを含む合金のような充放電容量の大きな活物質は、充放電に伴って非常に大きな体積変化を起こす。このような活物質を含む電極にポリフッ化ビニリデンやゴム系の樹脂などの汎用のバインダーを用いると、体積変化により活物質層の破壊や集電体と活物質層との界面剥離が発生し、蓄電デバイスのサイクル特性が低下するという問題があった。
【０００４】
この問題を改善する方法として、平均粒径が１～１０ミクロンのシリコン系粒子を、力学的特性に優れたポリイミドを用いて結着し、熱加圧処理することにより負極活物質層を形成させる方法が提案されている（特許文献１～５）。
【０００５】
上記特許文献で開示されたポリイミドをバインダーとして用いた負極は、充放電をさせると活物質層に亀裂が生じ充電時の体積膨張を吸収できる空間を持つ島状構造が形成されることにより、繰り返し充放電における容量保持率が向上することが指摘されている（非特許文献１）。最近では、活物質層の形状に着目した負極も検討されている（特許文献６）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
国際公開第２００４／００４０３１号
特開２００４－２３５０５７号公報
特開２００３－２０３６３７号公報
特開２００４－２８８５２０号公報
特開２００４－０２２４３３号公報
特開２０１７－０９２０４８号公報
【非特許文献】
【０００７】
第４８回電池討論会予稿集，２Ｂ２３,ｐ．２３８（２００７）（高野靖男等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来開示されたポリイミドをバインダーとして用いた負極では、電気・ハイブリッド自動車など産業用途においては、高容量化と優れたサイクル特性を両立させることが難しい場合があった。
【０００９】
また、本発明者らが追試したところ、特許文献６の負極は、２回目の放充電容量を基準としたサイクル特性において、放電容量の比率が０．９を維持できるのは１０回繰り返した場合のみであり、単に多孔度を特定しただけでは、産業用途での実用性に耐えうるほどに高容量であり、しかも優れたサイクル特性を両立して実現するには至っていない。
【００１０】
そこで、本発明は上記課題を解決するものであって、充放電容量が高く、しかも優れたサイクル特性を両立することができる蓄電デバイス負極用電極合剤ペースト、負極活物質層、蓄電デバイス用負極および蓄電デバイス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】
（【００１１】以降は省略されています）

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