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公開番号2025037543
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-18
出願番号2023144534
出願日2023-09-06
発明の名称二次電池用電極及び二次電池
出願人本田技研工業株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H01M 4/13 20100101AFI20250311BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】活物質や導電助剤などの材料が均一に分散されていて、イオンの拡散抵抗が低い活物質層を有する二次電池用電極、及び高電流密度での作動電圧が高い二次電池を提供すること。
【解決手段】二次電池用電極は、集電体と、前記集電体の少なくとも一方の表面に配置された活物質層とを有し、前記活物質層は、活物質と、導電助剤と、を含み、断面の画像に対して、前記導電助剤を母点とするボロノイ解析を行うことによって得られるボロノイ領域の面積の平均値が1.00μm²以上2.50μm²以下の範囲内にあって、前記ボロノイ領域の面積の標準偏差が0.20以下である。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
集電体と、前記集電体の少なくとも一方の表面に配置された活物質層とを有し、
前記活物質層は、活物質と、導電助剤と、を含み、
断面の画像に対して、前記導電助剤を母点とするボロノイ解析を行うことによって得られるボロノイ領域の面積の平均値が１．００μｍ
２
以上２．５０μｍ
２
以下の範囲内にあって、前記ボロノイ領域の面積の標準偏差が０．２０以下である、二次電池用電極。
続きを表示（約 500 文字）【請求項２】
前記ボロノイ領域の面積の変動係数が１０．０％以下である、請求項１に記載の二次電池用電極。
【請求項３】
前記導電助剤は球状であって、
レーザー回折法により測定される前記活物質の平均粒子径に対するレーザー回折法により測定される前記導電助剤の平均粒子径の比が、０．０１０以上０．０８０以下の範囲内にある、請求項１に記載の二次電池用電極。
【請求項４】
さらに、固体電解質を含み、
レーザー回折法により測定される前記活物質の平均粒子径に対するレーザー回折法により測定される前記固体電解質の平均粒子径の比が、０．１０以上０．９０以下の範囲内にある、請求項１に記載の二次電池用電極。
【請求項５】
レーザー回折法により測定される前記活物質の平均粒子径が、１．０μｍ以上５．０μｍ以下の範囲内にある、請求項１に記載の二次電池用電極。
【請求項６】
二次電池の正極用である、請求項１に記載の二次電池用電極。
【請求項７】
請求項１～６のいずれか１項に記載の二次電池用電極を備える、二次電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池用電極及び二次電池に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、より多くの人々が手ごろで信頼でき、持続可能かつ先進的なエネルギーへのアクセスを確保できるようにするため、エネルギーの効率化に貢献する二次電池に関する研究開発が行われている。二次電池の電極は、一般に集電体と、リチウムイオンなどのイオン（電荷担体）を吸蔵及び放出が可能な活物質層とを有する。活物質層の作製方法として、塗布法が知られている。塗布法とは、活物質や導電助剤、さらに必要に応じて固体電解質、バインダー、分散剤などの構成材料を、溶媒に分散させた活物質層形成用スラリーを、集電体上に塗布して乾燥する方法である。
【０００３】
塗布法により作製される活物質層の特性を改良するために、活物質層形成用スラリーの材料や組成が検討されている。例えば、活物質層形成用スラリーの活物質や固体電解質の良好な分散性を達成しつつ、活物質層の集電体への結着力を十分に高めるために、２種類以上の溶媒を用いることが検討されている（特許文献１）。活物質層形成用スラリー内での導電助剤の凝集を抑制し、導電助剤の分散性を向上させるために、所定のバインダーを用いることが検討されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１５－８２３６２号公報
特開２０１５－５００１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、二次電池に関する技術においては、高電流密度での作動電圧の高電位化が課題の一つである。高電流密度での作動電圧の高電位化のために、電極の活物質層のイオンの拡散抵抗を低減させて、活物質層内のイオンを拡散しやすくすることは有効である。活物質層のイオンの拡散抵抗を低減させるための手段として、活物質層の活物質や導電助剤などの材料を均一に分散させることは有効な手段の一つであると考えられる。しかしながら、本発明者の検討によると、従来の活物質層は材料の分散性が不十分な場合があり、高電流密度での作動電圧が大きく低減する場合があった。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、活物質や導電助剤などの材料が均一に分散されていて、イオンの拡散抵抗が低い活物質層を有する二次電池用電極、及び高電流密度での作動電圧が高い二次電池を提供することを目的とする。そして、延いてはエネルギーの効率化に寄与するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、活物質層の断面の画像に対して、導電助剤を母点とするボロノイ解析を行うことによって得られるボロノイ領域の面積と、ボロノイ領域の面積の標準偏差とを利用することによって、活物質層の分散性（均一性）を適切に把握することができることを見出した。そして、ボロノイ領域の面積の平均値と、ボロノイ領域の面積の標準偏差の平均値とが所定の値にある活物質層を有する電極は拡散抵抗が低減し、この電極を用いた二次電池は、高電流密度での作動電圧が高電位化することを確認して、本発明を完成するに至った。よって、本発明は以下のものを提供する。
【０００８】
（１）集電体と、前記集電体の少なくとも一方の表面に配置された活物質層とを有し、前記活物質層は、活物質と、導電助剤と、を含み、断面の画像に対して、前記導電助剤を母点とするボロノイ解析を行うことによって得られるボロノイ領域の面積の平均値が１．００μｍ
２
以上２．５０μｍ
２
以下の範囲内にあって、前記ボロノイ領域の面積の標準偏差が０．２０以下である、二次電池用電極。
【０００９】
（１）の二次電池用電極によれば、導電助剤を母点とするボロノイ解析を行うことによって得られるボロノイ領域の面積の平均値と標準偏差とが上記の範囲内にあって、導電助剤が活物質層内に、均一に分散されているので、活物質層の電気伝導性が均一となる。このため、活物質層全体にイオンが拡散しやすくなり、活物質層のイオンの拡散抵抗が低減する。
【００１０】
（２）前記ボロノイ領域の面積の変動係数が１０．０％以下である、（１）に記載の二次電池用電極。
（【００１１】以降は省略されています）

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