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公開番号2025095778
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-26
出願番号2023212066
出願日2023-12-15
発明の名称電極
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人弁理士法人深見特許事務所
主分類H01M 4/133 20100101AFI20250619BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】サイクル特性の改善。
【解決手段】電極は、基材および負極活物質層を含む。負極活物質層は、基材の表面に配置されている。負極活物質層は、第1黒鉛粒子、第2黒鉛粒子およびSi粒子を含む。第1黒鉛粒子は、6から20のアスペクト比を有する。第2黒鉛粒子は、2.7以下のアスペクト比を有する。負極活物質層の厚さ方向と平行な断面において、配向角が58°以上である。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
基材および負極活物質層を含み、
前記負極活物質層は、前記基材の表面に配置されており、
前記負極活物質層は、第１黒鉛粒子、第２黒鉛粒子および珪素含有粒子を含み、
前記第１黒鉛粒子は、６から２０のアスペクト比を有し、
前記第２黒鉛粒子は、２．７以下のアスペクト比を有し、
前記負極活物質層の厚さ方向と平行な断面において、配向角が５８°以上であり、
前記配向角は、第１角と第２角との平均値を示し、
前記第１角は、前記第１黒鉛粒子の長軸と前記基材の表面とのなす角を示し、かつ、
前記第２角は、前記第２黒鉛粒子の長軸と前記基材の前記表面とのなす角を示す、
電極。
続きを表示（約 310 文字）【請求項２】
前記第１黒鉛粒子は、２７から６６μｍの粒径を有する、
請求項１に記載の電極。
【請求項３】
前記第２黒鉛粒子は、５から２２μｍの粒径を有する、
請求項１に記載の電極。
【請求項４】
前記第２黒鉛粒子の粒径に対する、前記第１黒鉛粒子の粒径の比は、２．５８から１１．６０である、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電極。
【請求項５】
前記負極活物質層は、質量分率で２５％以下の前記珪素含有粒子を含み、かつ、
前記珪素含有粒子は、１１μｍ以下の粒径を有する、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電極。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電極に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
特開２０１６－１０３３４７号公報は、炭素粒子および非炭素粒子を含む負極を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１６－１０３３４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
黒鉛粒子と、珪素含有粒子（以下「Ｓｉ粒子」とも記される。）との混合系は、サイクル特性に改善の余地がある。充電時、各粒子は膨張し得る。放電時、各粒子は収縮し得る。粒子の種類によって、膨張挙動および収縮挙動は異なり得る。各粒子の膨張と収縮とが繰り返されることにより、各粒子の配置が変化し得る。配置の変化により、例えば、導電パスが途切れたり、導電ネットワークから孤立した粒子が発生したりする可能性がある。その結果、所望のサイクル特性が得られない可能性がある。
【０００５】
本開示の目的は、サイクル特性の改善にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１．電極は、基材および負極活物質層を含む。負極活物質層は、基材の表面に配置されている。負極活物質層は、第１黒鉛粒子、第２黒鉛粒子、および、珪素含有粒子を含む。第１黒鉛粒子は、６から２０のアスペクト比を有する。第２黒鉛粒子は、２．７以下のアスペクト比を有する。負極活物質層の厚さ方向と平行な断面において、配向角が５８°以上である。配向角は、第１角と第２角との平均値を示す。第１角は、第１黒鉛粒子の長軸と基材の表面とのなす角を示す。第２角は、第２黒鉛粒子の長軸と基材の表面とのなす角を示す。
【０００７】
配向角は、負極活物質層内における黒鉛粒子の配向状態の指標である。配向角は、０°から９０°の値を取り得る。配向角が大きい程、黒鉛粒子の長軸が、負極活物質層の厚さ方向に沿っていると考えられる。例えば、負極活物質層の形成時に、黒鉛粒子に磁場が印加されることにより、黒鉛粒子が配向し得る。配向角が５８°以上となるように、黒鉛粒子が配向することにより、厚さ方向におけるイオン伝導が促進されることが期待される。
【０００８】
さらに、負極活物質層は、２種の黒鉛粒子を含む。第１黒鉛粒子は、相対的に、大粒径かつ高アスペクト比を有する。第２黒鉛粒子は、相対的に、小粒径かつ低アスペクト比を有する。第１黒鉛粒子が配向することにより、第１黒鉛粒子同士の間には、比較的大きな空隙が形成され得る。第１黒鉛粒子が単独で存在する場合、充放電時の体積変化により、第１黒鉛粒子の位置が隣接する空隙側へとシフトし得る。第１黒鉛粒子が厚さ方向に配向している場合、空隙は、面内方向において、第１黒鉛粒子と隣接する。よって、第１黒鉛粒子は、面内方向にシフトすることになる。第１黒鉛粒子が面内方向にシフトすることにより、導電パスが途切れる等の不都合が生じ得る。第１黒鉛粒子に加えて、第２黒鉛粒子が存在することにより、第１黒鉛粒子同士間の空隙に第２黒鉛粒子が入り込むことが期待される。空隙内に第２黒鉛粒子が配置されることにより、第１黒鉛粒子のシフトが阻害されることが期待される。
【０００９】
さらに、当該空隙にＳｉ粒子も配置され得る。充電時、Ｓｉ粒子は急激に膨張し得る。第１黒鉛粒子と第２黒鉛粒子との組み合わせにより形成される空隙は、Ｓｉ粒子の急激な膨張を吸収し得る。よって、充電時、負極活物質層全体の膨張が緩和され得る。放電時、Ｓｉ粒子は、急激に収縮し得る。当該空隙内において、Ｓｉ粒子と第２黒鉛粒子とが互いに隣接しているため、粒子の孤立および構造の崩壊が発生し難いと考えられる。以上の作用の相乗により、サイクル特性の改善が期待される。
【００１０】
２．上記「１」に記載の電極は、例えば、次の構成を含んでいてもよい。当該構成によりサイクル特性が改善する可能性があるためである。
第１黒鉛粒子は、２７から６６μｍの粒径を有する。
（【００１１】以降は省略されています）

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