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公開番号2025035447
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-13
出願番号2023142493
出願日2023-09-01
発明の名称負極および二次電池
出願人株式会社AESCジャパン
代理人弁理士法人グローバル・アイピー東京
主分類H01M 4/13 20100101AFI20250306BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】電池に適用した際に、レート特性が良好な電極、特に負極と、それを備えた電池を提供すること。
【解決手段】集電体と、前記集電体の表面に備えられた、活物質、導電助剤およびバインダを含む活物質層と、を含む負極であって、前記活物質層は、前記集電体に接触する表面から前記集電体に接触する表面に対向する表面までつながる連続的な経路を備え、前記活物質層において、前記活物質層の平均厚みxに対する、前記経路の長さLの比を曲路率τとし、曲路率τを示す経路の数nを計測したとき、曲路率の最頻値τ_maxが1.55以下であり、前記曲路率の最頻値τ_maxを示す経路の数をn_maxとし、前記曲路率の最頻値τ_maxを示す経路の数n_maxの50%の経路数を示す曲路率τのうち、前記曲路率の最頻値τ_maxよりも小さい曲路率をτ₅₀としたとき、τ₅₀が1.48以下であることを特徴とする、負極。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
集電体と、
前記集電体の表面に備えられた、活物質、導電助剤およびバインダを含む活物質層と、
を含む負極であって、
前記活物質層は、前記集電体に接触する表面から前記集電体に接触する表面に対向する表面までつながる連続的な経路を備え、
前記活物質層において、前記活物質層の平均厚みｘに対する、前記経路の長さＬの比を曲路率τとし、曲路率τを示す経路の数ｎを計測したとき、曲路率の最頻値τ
ｍａｘ
が１．５５以下であり、
前記曲路率の最頻値τ
ｍａｘ
を示す経路の数をｎ
ｍａｘ
とし、前記曲路率の最頻値τ
ｍａｘ
を示す経路の数ｎ
ｍａｘ
の５０％の経路数を示す曲路率τのうち、前記曲路率の最頻値τ
ｍａｘ
よりも小さい曲路率をτ
５０
としたとき、τ
５０
が１．４８以下であることを特徴とする、負極。
続きを表示（約 540 文字）【請求項２】
前記活物質層は、前記活物質、前記導電助剤および前記バインダが凝集した造粒体を含む、請求項１に記載の負極。
【請求項３】
前記造粒体の平均粒径が、１５μｍ以上９０μｍ以下である、請求項２に記載の負極。
【請求項４】
前記曲路率の最頻値τ
ｍａｘ
を示す経路の数ｎ
ｍａｘ
が１７９０以上である、請求項１に記載の負極。
【請求項５】
前記曲路率の最頻値τ
ｍａｘ
を示す経路の数ｎ
ｍａｘ
が１７９０以上である、請求項２に記載の負極。
【請求項６】
前記曲路率の最頻値τ
ｍａｘ
を示す経路の数ｎ
ｍａｘ
が１７９０以上である、請求項３に記載の負極。
【請求項７】
前記活物質が負極活物質である、請求項１～６のいずれかに記載の負極。
【請求項８】
請求項７項に記載の負極と、正極とがセパレータを介して複数積層され、場合により巻回されて、外装容器に収容され、前記正極と電気的に接続される正極端子と、前記負極と電気的に接続される負極端子とが前記外装容器から引き出された、二次電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、負極および二次電池に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン電池等に用いる電極は、集電体上に活物質層が形成されている。電極を作製するにあたり、集電体上に活物質層を形成する方法は多数存在するが、活物質を含む電極混合物をスラリー化するか否かの観点からは、湿式法と乾式法に大別することができる。湿式法では、活物質、ポリマー、溶媒等を混合してスラリーを得て、得られたスラリーを集電体上に塗布し、乾燥することにより電極を形成する。一方、乾式法では、溶媒と活物質とをスラリー化した状態で塗布する工程を経ずに電極を形成する。例えば、活物質を含む造粒体をあらかじめ形成し、これを集電体に転写することにより電極を形成する。
【０００３】
特許文献１は、活物質と導電剤と溶媒を混合した電極スラリーを用いてリチウムイオン二次電池を製造する湿式法の電極の製造方法を開示する。特許文献１では、水分量を調整することで電極と集電体との密着性を向上させている。また、特許文献２は、活物質を含む造粒体をあらかじめ形成しておき、それを集電体上に転写する技術を開示する。特許文献２には、活物質粒子と、バインダと、溶媒とを含む、湿潤状態の造粒体を得る造粒工程と、前記造粒工程で得られた前記造粒体の集合物を、平面状またはブロック状に成形した成形体を得る成形工程と、前記成形工程で得られた前記成形体を成膜し、集電体に転写する工程とを含む、電極シートの製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２０１７／１８８０４３号
特開２０１５－２０１３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
リチウムイオン二次電池においては、急速充放電への要求にこたえるために、レート特性が優れている、すなわち大電流での充放電に耐えうる電極を用いることが望ましい。ところが、特許文献１や特許文献２に開示された技術を用いても、電極のレート特性が十分ではないことがあった。
【０００６】
本発明者らが検討を行ったところ、活物質層においてリチウムイオンが通過可能な経路（活物質間のイオンパス）を適切に形成することで、レート特性が良好な電極が得られることを見出した。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、電池に適用した際にレート特性が良好な電極、特に負極と、それを備えた二次電池を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち、本発明によれば、以下に示す負極および二次電池が提供される。
１．集電体と、
前記集電体の表面に備えられた、活物質、導電助剤およびバインダを含む活物質層と、
を含む負極であって、
前記活物質層は、前記集電体に接触する表面から前記集電体に接触する表面に対向する表面までつながる連続的な経路を備え、
前記活物質層において、前記活物質層の平均厚みｘに対する、前記経路の長さＬの比を曲路率τとし、曲路率τを示す経路の数ｎを計測したとき、曲路率の最頻値τ
ｍａｘ
が１．５５以下であり、
前記曲路率の最頻値τ
ｍａｘ
を示す経路の数をｎ
ｍａｘ
とし、前記曲路率の最頻値τ
ｍａｘ
を示す経路の数ｎ
ｍａｘ
の５０％の経路数を示す曲路率τのうち、前記曲路率の最頻値τ
ｍａｘ
よりも小さい曲路率をτ
５０
としたとき、τ
５０
が１．４８以下であることを特徴とする、負極。
【０００９】
２．上記１．に記載の負極と、正極とがセパレータを介して複数積層され、場合により巻回されて、外装容器に収容され、前記正極と電気的に接続される正極端子と、前記負極と電気的に接続される負極端子とが前記外装容器から引き出された、二次電池。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、レート特性が良好な二次電池およびそれに用いる負極を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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