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公開番号2025103891
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-09
出願番号2023221592
出願日2023-12-27
発明の名称正極板及びリチウムイオン二次電池
出願人トヨタバッテリー株式会社
代理人弁理士法人太陽国際特許事務所
主分類H01M 4/13 20100101AFI20250702BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】化学微短耐性の向上した正極板及び前記正極板を含むリチウムイオン二次電池を提供すること。
【解決手段】正極集電体と、前記正極集電体上に積層された多層構造を有する正極活物質層と、を備え、前記正極活物質層のうち前記正極集電体から最も遠い側に位置する層は、正極活物質の粒子が中空状に凝集した中空正極活物質二次粒子と、第1結着樹脂を含み前記中空正極活物質二次粒子の表面を60%以上の被覆率で被覆する被覆層と、を有する被覆中空正極活物質二次粒子を含む、正極板。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
正極集電体と、前記正極集電体上に積層された多層構造を有する正極活物質層と、を備え、
前記正極活物質層のうち前記正極集電体から最も遠い側に位置する層は、正極活物質の粒子が中空状に凝集した中空正極活物質二次粒子と、第１結着樹脂を含み前記中空正極活物質二次粒子の表面を６０％以上の被覆率で被覆する被覆層と、を有する被覆中空正極活物質二次粒子を含む、
正極板。
続きを表示（約 440 文字）【請求項２】
前記正極活物質層のうち前記正極集電体から最も遠い側に位置する層以外の層は、正極活物質の粒子が中空状に凝集した中空正極活物質二次粒子と、第２結着樹脂と、を含み、前記第２結着樹脂による前記中空正極活物質二次粒子の被覆率は０％～４０％である、請求項１に記載の正極板。
【請求項３】
前記正極活物質層のうち前記正極集電体から最も遠い側に位置する層に含まれる前記被覆中空正極活物質二次粒子の前記被覆層の平均厚みは、１０μｍ～３０μｍである、請求項１に記載の正極板。
【請求項４】
前記第１結着樹脂は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を含む、請求項１に記載の正極板。
【請求項５】
前記正極活物質層のうち前記正極集電体から最も遠い側に位置する層の平均厚みは、６０μｍ～８０μｍである、請求項１に記載の正極板。
【請求項６】
請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の正極板を含む、リチウムイオン二次電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、正極板及びリチウムイオン二次電池に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池は、電気自動車、小型電子機器類（スマートフォン、パソコン）、及びエネルギー設備等に広く用いられている。
【０００３】
かかるリチウムイオン二次電池の性能向上のために多くの検討がなされている。例えば、リチウムイオン二次電池用電極として、集電体と、該集電体上に形成された活物質含有層と、を備えるリチウムイオン二次電池用のアノードであって、上記活物質含有層は、上記集電体から最も遠い側に配置される最表面層と、該最表面層と上記集電体との間に配置される１以上の層からなる下側層とで構成され、上記最表面層の屈曲度が、上記下側層の屈曲度よりも小さい、アノードが開示されている（特許文献１）。
【０００４】
上記電極は、屈曲度の異なる最表面層と下側層とで構成される活物質含有層を備えることにより、屈曲度の大きい下側層が電気容量の向上に寄与するとともに、屈曲度の小さい最表面層が電解液の流路を確保し、電極表面でのリチウムイオンの滞留を防いでデンドライト（樹枝状結晶）の生成を抑制することができる。したがって、かかるアノードによれば、リチウムイオン二次電池に用いた場合に、その高容量化（電極の高密度化）を図りつつ、安全性（デンドライトの抑制）を十分に確保することでき、且つ、最表面層における電解液の流路が確保されることで優れた高レート放電特性を得ることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００８－２５１２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
リチウムイオン二次電池の正極板は、中空正極活物質二次粒子を用いることで、リチウムイオンの拡散性の向上、及びそれによる高出力化が期待されている。しかし、リチウムイオン二次電池の正極活物質層は、リチウムイオンを含むほか、活物質層の原料に由来して内部に他の金属異物が混入していることがある。そして、この金属異物から溶出した金属イオンが正極活物質層内を移動し、セパレータ近傍に蓄積して、化学微短が生じることがある。その際、正極活物質が中空正極活物質二次粒子であると、その中空状の構造の内部を金属イオンが容易に通過できるため、金属イオンのセパレータ方向への移動距離が短くて済み、セパレータ近傍に金属イオンが蓄積し易くなる。その結果、化学微短が生じ易くなることが懸念される。
【０００７】
本開示の一実施形態が解決しようとする課題は、化学微短耐性の向上した正極板及び前記正極板を含むリチウムイオン二次電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための手段には、以下の態様が含まれる。
＜１＞正極集電体と、前記正極集電体上に積層された多層構造を有する正極活物質層と、を備え、前記正極活物質層のうち前記正極集電体から最も遠い側に位置する層は、正極活物質の粒子が中空状に凝集した中空正極活物質二次粒子と、第１結着樹脂を含み前記中空正極活物質二次粒子の表面を６０％以上の被覆率で被覆する被覆層と、を有する被覆中空正極活物質二次粒子を含む、正極板。
＜２＞前記正極活物質層のうち前記正極集電体から最も遠い側に位置する層以外の層は、正極活物質の粒子が中空状に凝集した中空正極活物質二次粒子と、第２結着樹脂と、を含み、前記第２結着樹脂による前記中空正極活物質二次粒子の被覆率は０％～４０％である、＜１＞に記載の正極板。
＜３＞前記正極活物質層のうち前記正極集電体から最も遠い側に位置する層に含まれる前記被覆中空正極活物質二次粒子の前記被覆層の平均厚みは、１０μｍ～３０μｍである、＜１＞又は＜２＞に記載の正極板。
＜４＞前記第１結着樹脂は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を含む、＜１＞～＜３＞のいずれか１項に記載の正極板。
＜５＞前記正極活物質層のうち前記正極集電体から最も遠い側に位置する層の平均厚みは、６０μｍ～８０μｍである、＜１＞～＜４＞のいずれか１項に記載の正極板。
＜６＞＜１＞～＜５＞のいずれか１項に記載の正極板を含む、リチウムイオン二次電池。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の一実施形態によれば、化学微短耐性の向上した正極板及び前記正極板を含むリチウムイオン二次電池が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図１は、本開示の正極板における金属イオンの移動を説明するための概念図である。
図２は、本開示の正極板以外の他の正極板における金属イオンの移動を説明するための概念図である。
図３は、本開示の正極板の正極活物質層のうち正極集電体から最も遠い側に位置する層（最外層）における屈曲度を説明するための説明図である。
図４は、本開示の正極板に含まれる中空正極活物質二次粒子が形成し得る中空構造の一例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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