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公開番号2025120221
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-15
出願番号2025091617,2021553168
出願日2025-06-02,2020-10-14
発明の名称電極
出願人株式会社半導体エネルギー研究所
代理人
主分類H01M 4/62 20060101AFI20250807BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】少量の導電助剤で電子伝導性の高い活物質層を形成するための導電助剤を提供する。また、少量の導電助剤で、充填量が高く高密度化された活物質層を含む二次電池用電極を提供する。また、電極体積当たりの容量が大きい二次電池を提供する。
【解決手段】複数の粒状の活物質と、複数の繊維状の炭素含有化合物と、を有する活物質層を有し、炭素含有化合物は高分子化合物であり、高分子化合物のモノマーは、チオフェン、ベンゼン、ピオール、アニリン、フェノール、フタロシアニン、フラン、アズレンおよびこれらの誘導体からなる群から選ばれる少なくとも一を有する電極。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
集電体と、活物質層と、を有し、
前記活物質層は、複数の粒状の活物質と、複数の繊維状の炭素含有化合物と、を有し、
前記複数の繊維状の炭素含有化合物のそれぞれは高分子化合物であり、
前記高分子化合物のモノマーは、チオフェン、ベンゼン、ピオール、アニリン、フェノール、フタロシアニン、フラン、アズレンおよびこれらの誘導体からなる群から選ばれる少なくとも一である電極。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、物、方法、又は、製造方法に関する。または、本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、又は、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関する。本発明の一態様は、二次電池に用いることのできる活物質、電極、正極活物質、負極活物質、正極、負極、二次電池、および二次電池を有する電子機器に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
近年の携帯電話、スマートフォン、電子書籍（電子ブック）、携帯型ゲーム機等の携帯型電子機器の著しい普及に伴い、その駆動電源である二次電池の小型化・大容量化の要求が高まっている。携帯型電子機器に用いられる二次電池として、高いエネルギー密度、大容量といった利点を有するリチウムイオン二次電池に代表される二次電池が広く利用されている。
【０００３】
二次電池の中でも高エネルギー密度を有することで広く普及しているリチウムイオン二次電池は、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ
２
）やリン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ
４
）などの活物質を含む正極と、リチウムイオンの吸蔵・放出が可能な黒鉛等の炭素材料からなる負極と、エチレンカーボネートやジエチルカーボネートなどの有機溶媒に、ＬｉＢＦ
４
やＬｉＰＦ
６
等のリチウム塩からなる電解質を溶解させた非水電解液などにより構成される。リチウムイオン二次電池の充放電は、二次電池中のリチウムイオンが非水電解液を介して正極－負極間を移動し、正極負極の活物質にリチウムイオンが挿入脱離することにより行われる。
【０００４】
正極又は負極には、活物質間又は活物質－集電体間を結着させるために、結着剤（バインダともいう。）を混入する。結着剤は、絶縁性のＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）等の高分子有機化合物が一般的であるため電子伝導性が極めて低い。このため、活物質量に対して結着剤の混入量の割合を増加させると、電極中の活物質量が相対的に低下するため、結果として二次電池の放電容量が低下してしまう。
【０００５】
そこで、アセチレンブラック（ＡＢ）やグラファイト（黒鉛）粒子などの導電助剤を混合することで活物質間又は活物質－集電体間の電子伝導性を向上させている。これにより電子伝導性の高い正極活物質の提供を可能としている（特許文献１参照）。
【０００６】
特許文献２および非特許文献１には、導電性高分子を有する複合体の製造方法が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２００２－１１０１６２号公報
特開２０１６－６２６５１号公報
【非特許文献】
【０００８】
Ｙ．Ｋｏｉｚｕｍｉｅｔａｌ．， ”Ｅｌｅｃｔｒｏｐｏｌｙｍｅｒｚａｔｉｏｎｏｎｗｉｒｅｌｅｓｓｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓｔｏｗａｒｄｓｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇｐｏｌｙｍｅｒｍｉｃｒｏｆｉｂｒｅｎｅｔｗｏｒｋｓ”，ＮＡＴＵＲＥＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ，７，１０４０４（２０１６）．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の一態様では、少量の導電助剤で電子伝導性の高い活物質層を形成するための導電助剤を提供することを課題の一とする。また、少量の導電助剤で、充填量が高く高密度化された活物質層を含む電極を提供することを課題の一とする。また、電極体積当たりの容量が大きい電池を提供することを課題の一とする。また、新規な物質、活物質粒子、電池、二次電池、蓄電装置、又はそれらの作製方法を提供することを課題の一とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様は、集電体と、活物質層と、を有し、活物質層は、複数の粒状の活物質と、複数の繊維状の炭素含有化合物と、を有し、複数の繊維状の炭素含有化合物のそれぞれは高分子化合物であり、高分子化合物のモノマーは、チオフェン、ベンゼン、ピオール、アニリン、フェノール、フタロシアニン、フラン、アズレンおよびこれらの誘導体からなる群から選ばれる少なくとも一である電極である。本発明の一態様の炭素含有化合物として、モノマーがチオフェン、ベンゼン、ピオール、アニリン、フェノール、フタロシアニン、フラン、アズレンおよびこれらの誘導体からなる群から選ばれる少なくとも一であるポリマーを用いることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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