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公開番号2025025611
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-21
出願番号2023130509
出願日2023-08-09
発明の名称電極の製造方法、電極及び電池
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人弁理士法人太陽国際特許事務所
主分類H01M 4/04 20060101AFI20250214BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】液系電池に適用した場合のセル容量に優れる電極の製造方法、液系電池に適用した場合のセル容量に優れる電極、及びこの電極を含む電池を提供する。
【解決手段】電解液を含む電池に使用される電極の製造方法であって、炭素粒子の表面の少なくとも一部を樹脂で被覆する工程と、樹脂で被覆された炭素粒子とポリテトラフルオロエチレンとを混合して混合物を得る工程と、前記混合物中のポリテトラフルオロエチレンを繊維化する工程と、を含む、電極の製造方法。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
電解液を含む電池に使用される電極の製造方法であって、
炭素粒子の表面の少なくとも一部を樹脂で被覆する工程と、
樹脂で被覆された炭素粒子とポリテトラフルオロエチレンとを混合して混合物を得る工程と、
前記混合物中のポリテトラフルオロエチレンを繊維化する工程と、を含む、電極の製造方法。
続きを表示（約 270 文字）【請求項２】
前記炭素粒子の樹脂による被覆率は３％以上である、請求項１に記載の電極の製造方法。
【請求項３】
電解液を含む電池に使用される電極であって、
集電体と電極層とを含み、
前記電極層は、表面の少なくとも一部が樹脂で被覆された炭素粒子と、繊維状のポリテトラフルオロエチレンと、を含む、電極。
【請求項４】
前記炭素粒子の樹脂による被覆率は３％以上である、請求項３に記載の電極。
【請求項５】
請求項３又は請求項４に記載の電極と、電解液と、を備える、電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電極の製造方法、電極及び電池に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池等の電池には、金属箔等の集電体の表面に活物質粒子がバインダで固定された状態の電極が使用されている。
電極の製造方法としては、活物質粒子及びバインダを溶剤と混合して作製した組成物を集電体の表面に塗布する方法（湿式法ともいう）と、溶剤を使用しないで活物質粒子をバインダで集電体に固定する方法（乾式法ともいう）とが知られている。
【０００３】
乾式法による電極の製造方法として、せん断力を付与すると繊維化（フィブリル化）する性質を有する樹脂をバインダとして使用する方法が提案されている。たとえば、特許文献１には、活物質粒子とポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）とを含む混合物中のＰＴＦＥを繊維化して電極フィルムを作製し、次いでこの電極フィルムを集電体と一体化して電極を製造する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２２－３６９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された方法で得られる電極は、電解液を使用する電池（液系電池ともいう）に適用した場合のセル容量に改善の余地がある。
本開示の一実施形態が解決しようとする課題は、液系電池に適用した場合のセル容量に優れる電極の製造方法、液系電池に適用した場合のセル容量に優れる電極、及びこの電極を含む電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための手段には、以下の実施態様が含まれる。
＜１＞電解液を含む電池に使用される電極の製造方法であって、
炭素粒子の表面の少なくとも一部を樹脂で被覆する工程と、
樹脂で被覆された炭素粒子とポリテトラフルオロエチレンとを混合して混合物を得る工程と、
前記混合物中のポリテトラフルオロエチレンを繊維化する工程と、を含む、電極の製造方法。
＜２＞前記炭素粒子の樹脂による被覆率は３％以上である、＜１＞に記載の電極の製造方法。
＜３＞電解液を含む電池に使用される電極であって、
集電体と電極層とを含み、
前記電極層は、表面の少なくとも一部が樹脂で被覆された炭素粒子と、繊維状のポリテトラフルオロエチレンと、を含む、電極。
＜４＞前記炭素粒子の樹脂による被覆率は３％以上である、＜３＞に記載の電極。
＜５＞＜３＞又は＜４＞に記載の電極と、電解液と、を備える、電池。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の一実施形態によれば、液系電池に適用した場合のセル容量に優れる電極の製造方法、液系電池に適用した場合のセル容量に優れる電極、及びこの電極を含む電池が提供される。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本開示において、「～」を用いて示された数値範囲は、「～」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を意味する。
本開示に段階的に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。本開示に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本開示において、「工程」という語は、独立した工程だけでなく、他の工程と明確に区別できない場合であっても、その工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
本開示において、２以上の好ましい態様の組み合わせは、より好ましい態様である。
本開示において、各成分の量は、各成分に該当する物質が複数種存在する場合には、特に断らない限り、複数種の物質の合計量を意味する。
【０００９】
＜電極の製造方法＞
本開示の電極の製造方法は、
電解液を含む電池に使用される電極の製造方法であって、
炭素粒子の表面の少なくとも一部を樹脂で被覆する工程と、
樹脂で被覆された炭素粒子とポリテトラフルオロエチレンとを混合して混合物を得る工程と、
前記混合物中のポリテトラフルオロエチレンを繊維化する工程と、を含む、電極の製造方法である。
【００１０】
本開示の方法により製造される電極は、表面が樹脂で被覆されていない炭素粒子をＰＴＦＥと混合して得られる混合物から形成される電極に比べ、液系電池に適用した場合に優れたセル容量を示す。この理由は、例えば、下記のように考えられる。
炭素粒子とともにバインダとして含まれるＰＴＦＥを繊維化して作製される電極は、炭素粒子とバインダとの接触面積が他の方法（湿式法、静電法など）により得られる電極に比べて小さく、炭素粒子の表面が露出した部分の面積が大きい。
このため、電池の初回充放電時に炭素粒子の表面に形成されるＳＥＩ（ＳｏｌｉｄＥｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅＩｎｔｅｒｆａｃｅ）と呼ばれる被膜の量が比較的多い。
ＳＥＩは電解液の分解抑制等の機能をもつ一方で、ＳＥＩの過度の形成はリチウムイオの固定化による不可逆容量の増大（すなわち、セル容量の低下）を招く。
本開示の方法では、炭素粒子の表面の少なくとも一部が樹脂で被覆された炭素粒子を用いて電極を製造する。このため、炭素粒子の表面におけるＳＥＩの過度の形成が抑制され、充分なセル容量が維持される。
（【００１１】以降は省略されています）

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