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公開番号2025164796
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-30
出願番号2025133602,2024515489
出願日2025-08-08,2022-10-04
発明の名称電極、これを含む二次電池、及びこの製造方法
出願人エルジーエナジーソリューションリミテッド
代理人個人,個人
主分類H01M 4/13 20100101AFI20251023BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】電極、これを含む二次電池、及びエネルギー貯蔵装置を提供する。
【解決手段】電極は、電極集電体と、前記電極集電体の上に位置し、活物質、導電材、及びフッ素含有バインダーを含む電極層と、を備え、前記電極層が、1.1以下の定量化バインダー比(QBR:Quantified Binder Ratio)を有し、前記定量化バインダー比(QBR)は、下記の数式により定義される:QBR=Bs/Bf(上記の数式中、Bsは、前記電極層の最外郭の表面から前記電極層の全体の層厚の15%以内までの電極層の表面領域におけるフッ素含量の平均値を示し、Bfは、前記集電体と対面する前記電極層の界面から前記電極層の全体の層厚の15%以内までの電極層の底面領域におけるフッ素含量の平均値を示す)。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電極集電体と、
前記電極集電体の上に位置し、活物質、導電材、及びフッ素含有バインダーを含む電極層と、
を備え、
前記電極層が、１．１以下の定量化バインダー比（ＱＢＲ）を有し、
前記定量化バインダー比（ＱＢＲ）は、下記の数式により定義され、
ＱＢＲ＝Ｂｓ／Ｂｆ
Ｂｓは、前記電極層の最外郭の表面から前記電極層の全体の層厚の１５％以内までの電極層の表面領域におけるフッ素含量の平均値を示し、Ｂｆは、前記電極集電体と対面する前記電極層の界面から前記電極層の全体の層厚の１５％以内までの電極層の底面領域におけるフッ素含量の平均値を示す、電極。
続きを表示（約 990 文字）【請求項２】
前記導電材が、炭素系物質、金属物質、導電性ウィスカー、導電性金属酸化物、導電性高分子、又はこれらのうちの２種以上を含む、請求項１に記載の電極。
【請求項３】
前記フッ素含有バインダーが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含む、請求項１に記載の電極。
【請求項４】
前記活物質は、正極活物質又は負極活物質である、請求項１に記載の電極。
【請求項５】
前記活物質の含量が８５～９８重量部であり、前記導電材の含量が０．５～５重量部であり、前記フッ素含有バインダーの含量が０．５～１０重量部である、請求項１に記載の電極。
【請求項６】
前記電極集電体が、少なくとも一面に導電性プライマー層をさらに含む、請求項１に記載の電極。
【請求項７】
前記電極層が、０．９５～１．０５の定量化バインダー比（ＱＢＲ）を有する、請求項１に記載の電極。
【請求項８】
前記電極が、直径（Φ）１０ｍｍファイ以下の耐屈曲性を有する、請求項１に記載の電極。
【請求項９】
前記電極の耐屈曲性が、測定標準ＪＩＳＫ５６００－５－１の方法に準拠して評価される、請求項８に記載の電極。
【請求項１０】
前記電極の耐屈曲性が、
１００ｍｍ×５０ｍｍの長方形状の電極サンプルを製造するステップと、
２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、８ｍｍ、１０ｍｍ、１２ｍｍ、１６ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ、３２ｍｍの直径をそれぞれ有する測定棒を用意し、これらのうち、直径が最も大きな測定棒を用いて前記電極サンプルを測定棒に接触させた後、前記電極サンプルの両方の端を持ち上げるときに前記電極サンプルの合剤フィルムのひび割れが生じるか否かを判断するステップと、
前記判断するステップにおいて、ひび割れが生じなければ、次に直径が大きな測定棒を用いて前のステップと同様に前記電極サンプルの合剤フィルムのひび割れが生じるか否かを判断するステップを繰り返し行って、前記電極サンプルの合剤フィルムのひび割れが生じない測定棒の最小の直径値を耐屈曲性として決定するステップと、
を経て評価される、請求項８に記載の電極。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極、これを含む二次電池、及びこの製造方法に関し、具体的には、電極層の厚手方向に均一なバインダー分布を有する電極、これを含む二次電池、及びこの製造方法に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【０００２】
本出願は、２０２１年１０月５日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１３１９４４号及び２０２２年４月２０日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２２－００４９２１０号に基づく優先権を主張し、当該出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
最近の化石燃料の使用の急増には目を見張るものがあり、これに伴い、代替エネルギー、清浄エネルギーの使用へのニーズが急激に伸びており、その一環として最も盛んに研究が行われている分野が電気化学を用いた発電・蓄電の分野である。現在のところ、このような電気化学的なエネルギーを用いる電気化学素子の代表例として、二次電池が挙げられ、益々その使用領域が広がりつつある傾向にある。このような二次電池に代表されるリチウム二次電池は、モバイル機器のエネルギー源のみならず、最近では、大気汚染の主な原因の一つであるガソリン車両、ディーゼル車両など化石燃料を用いる車両に代え得る電気自動車、ハイブリッド電気自動車の動力源としての使用が実用レベルに至っており、グリッド（Ｇｒｉｄ）化を通じた電力補助電源などの用途にも使用領域が広がりつつある。
【０００４】
このようなリチウム二次電池の製造工程は、大きく、電極の製造工程、電極組立体の製造工程、化成（フォーメーション）工程の３段階に分けられる。前記電極の製造工程は、再び、電極合剤の混合工程、電極のコーティング工程、乾燥工程、圧延工程、スリット（切断）工程、巻き取り工程などに分けられる。
【０００５】
これらの中でも、電極合剤の混合工程は、電極において実際に電気化学反応が起こる電極活性層の形成のための成分を配合する工程であって、詳細には、電極の必須要素である電極活物質とその他の添加剤である導電材と充填材と、粉体同士の間の結着と集電体への接着のためのバインダー、及び粘度の付与と粉体の分散のための溶媒などを混合して流動性を有するスラリーの形状に製造するものである。
【０００６】
このようなスラリーを電気伝導性がある集電体の上に塗布する電極コーティング工程と、電極合剤スラリーに含有されていた溶媒を取り除くための乾燥工程と、が行われ、追加的に電極が圧延されて所定の厚さに電極が製造される。
【０００７】
このような電極製造工程においては、スラリー液をコーティングし、乾燥オーブンにおいて早い時間内に乾燥を行うが故に、バインダーが電極の表面にマイグレーションして電極層の厚手方向へのバインダーの分布が一様ではないという欠点を有しており、これにより、集電体との接着力が低下してしまうという問題を抱えている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述した問題を解決するためのものであって、電極層の厚手方向に均一なバインダー分布を有する電極、これを含む二次電池、及びこの製造方法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】
【０００９】
本発明の課題を解決するために、本発明の一側面によれば、下記の態様の電極が提供される。
【００１０】
第１態様によれば、電極集電体と、前記電極集電体の上に位置し、活物質、導電材、及びフッ素含有バインダーを含む電極層と、を備え、前記電極層が、１．１以下の定量化バインダー比（ＱＢＲ：ＱｕａｎｔｉｆｉｅｄＢｉｎｄｅｒＲａｔｉｏ）を有し、前記定量化バインダー比（ＱＢＲ）は、下記の数式により定義されることを特徴とする電極が提供される。
（【００１１】以降は省略されています）

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