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公開番号2025140779
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-29
出願番号2024040355
出願日2024-03-14
発明の名称リチウムイオン二次電池用正極およびリチウムイオン二次電池
出願人古河電池株式会社
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類H01M 4/136 20100101AFI20250919BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】良好な出力特性と、電極の密着強度とを両立することができるリチウムイオン二次電池用正極およびリチウムイオン二次電池を提供すること。
【解決手段】本発明に係るリチウムイオン二次電池用正極は、正極活物質として二次粒子を形成したリン酸鉄リチウム、導電剤、および、結着剤を含む正極合材層が集電体上に設けられたリチウムイオン二次電池正極であって、正極合材層の断面の走査電子顕微鏡(SEM)によるSEM画像について、導電剤、結着剤および空隙が多い領域をb、導電剤、結着剤および空隙が少ない領域をwとしたとき、SEM画像におけるbの割合を示す面積割合B(=b/(b+w))が、0.750≦B≦0.900を満たす。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
正極活物質として二次粒子を形成したリン酸鉄リチウム、導電剤、および、結着剤を含む正極合材層が集電体上に設けられたリチウムイオン二次電池用正極であって、
前記正極合材層の断面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）による、倍率２５００倍、加速電圧１５ｋＶ、作動距離（ＷＤ）を１０ｍｍとして取得されたＳＥＭ反射電子像について、前記導電剤、前記結着剤および空隙が多い領域をｂ、前記導電剤、前記結着剤および前記空隙が少ない領域をｗとしたとき、前記ＳＥＭ反射電子像における前記ｂの割合を示す面積割合Ｂ（＝ｂ／（ｂ＋ｗ））が、０．７５０≦Ｂ≦０．９００を満たす、
ことを特徴とするリチウムイオン二次電池用正極。
続きを表示（約 510 文字）【請求項２】
前記正極合材層の総質量に対し、正極活物質の質量割合が９０．０質量％以上９８．０質量％以下、導電剤の質量割合が１．０質量％以上９．０質量％以下、結着剤の質量割合が１．０質量％以上９．０質量％以下である、
ことを特徴とする請求項１に記載のリチウムイオン二次電池用正極。
【請求項３】
前記ｂは、前記ＳＥＭ画像の特定の輝度信号を閾値として、白色および黒色の二値化された二値化画像の黒色領域を表すものであり、
前記ｗは、前記二値化画像の白色領域を表すものである、
ことを特徴とする請求項１に記載のリチウムイオン二次電池用正極。
【請求項４】
前記二値化画像は、前記画像の輝度信号の最大値と最小値の平均値を閾値として二値化されたものである、
ことを特徴とする請求項３に記載のリチウムイオン二次電池用正極。
【請求項５】
請求項１～４のいずれか一つに記載のリチウムイオン二次電池用正極と、
リチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極と、
非水電解液と、
を備えることを特徴とするリチウムイオン二次電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオン二次電池用正極およびリチウムイオン二次電池に関するものである。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池用正極は、正極活物質、導電剤、結着剤、および溶剤を含む正極合材ペーストを金属箔の集電体に塗工し、乾燥させることで製造される。
【０００３】
正極活物質には、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、リン酸鉄リチウムなどのリチウム含有複合酸化物が用いられるが、活物質自体に十分な導電性を有していないため、導電性を付与する目的で、カーボンブラックや黒鉛等の導電剤を添加することが行われてきた。導電剤には、活物質間で導電パスを形成する役割があり、電極作製の際は、この導電剤を均一に分散させ、より多くの導電パスを確保することが重要となっている。
【０００４】
ここで、電池の性能を電極の状態から検査する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。この検査方法では、搬送中の電極を撮像し、その外観を検査することによって人の手を介さずに電極部の欠陥を検査している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開平７－２６０７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来、特許文献１に記載の検査方法のように、電極の外観によって電極の状態や電池の性能を検査することについては種々の検討がなされていたが、良好な出力特性と、電極の密着強度とを両立できるか否かの電池性能を、電極の外観状態と紐づけて、開発に繋げる検討はなされていなかった。
【０００７】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、良好な出力特性と、電極の密着強度とを両立することができるリチウムイオン二次電池用正極およびリチウムイオン二次電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るリチウムイオン二次電池用正極は、第一の観点として、正極活物質として二次粒子を形成したリン酸鉄リチウム、導電剤、および、結着剤を含む正極合材層が集電体上に設けられたリチウムイオン二次電池正極であって、前記正極合材層の断面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）による、倍率２５００倍、加速電圧１５ｋＶ、作動距離（ＷＤ）を１０ｍｍとして取得されたＳＥＭ反射電子像について、前記導電剤、前記結着剤および空隙が多い領域をｂ、前記導電剤、前記結着剤および前記空隙が少ない領域をｗとしたとき、前記ＳＥＭ反射電子像における前記ｂの割合を示す面積割合Ｂ（＝ｂ／（ｂ＋ｗ））が、０．７５０≦Ｂ≦０．９００を満たす、ことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係るリチウムイオン二次電池用正極は、第二の観点として、第一の観点に加えて、前記正極合材層の総質量に対し、正極活物質の質量割合が９０．０質量％以上９８．０質量％以下、導電剤の質量割合が１．０質量％以上９．０質量％以下、結着剤の質量割合が１．０質量％以上９．０質量％以下である、ことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係るリチウムイオン二次電池用正極は、第三の観点として、第一または第二の観点に加えて、前記ｂは、前記ＳＥＭ画像の特定の輝度信号を閾値として、白色および黒色の二値化された二値化画像の黒色領域を表すものであり、前記ｗは、前記二値化画像の白色領域を表すものである、ことを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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