JP2010015932A - 添加物濃度勾配を有するLiイオン二次電池用負極 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】集電体基板上に活物質層を配し、活物質層内に高濃度添加物部分を有し、高濃度添加物部分が活物質層表面の垂直方向に対して連続的ないし段階的な添加物濃度勾配があることを特徴とするリチウムイオン二次電池用薄膜電極である。
【選択図】図4A
Description
第1実施形態では活物質層内に前記添加物を高濃度に含有する高濃度添加物部分を有し、第2実施形態では活物質層表面に対して水平方向に前記添加物を高濃度に含有する高濃度添加物部分を有するものである。
(I)本発明の主要部である電極について
本発明に係る電極としては、図1に示す非双極型二次電池10では、正極集電体11の両面(最外層用は片面)に正極活物質層12が形成された正極板、及び負極集電体14の両面(最外層用は片面)に負極活物質層15が形成された負極板の双方が該当する。また、図2に示す双極型二次電池30でも、集電体31の片方の面上に正極活物質層32を有し、他方の面上に負極活物質層33を有する双極型電極34が該当する。本発明に係る電極では、特に高い理論容量の活物質を含む負極材の充放電時およびサイクル時における大きな体積変化を抑制し得ることから、負極(電極)に適用するのが望ましい。即ち、図1に示す非双極型二次電池10では、負極集電体14の両面(最外層用は片面)に負極活物質層15が形成された負極板に適用するのが望ましい。また図2に示す双極型二次電池30では、双極型電極34のうち、集電体31とその片方の面上に形成される負極活物質層33に適用するのが望ましい。そこで、以下では、本発明の電極として負極を例にとって説明するが、本発明はこれらに何ら制限されるものではなく、正極側にも十分適用し得るものである。即ち、正極活物質層においても、特に高い理論容量の活物質を含む負極材ほどの体積変化はないにしても、充放電時およびサイクル時に体積変化を生じる為、本発明の構成を採用することで、こうした体積変化の抑制も図ることができるためである。
本発明の負極(電極)に用いられる活物質層は、上述した第1及び第2実施形態のいずれの場合にも、活物質と添加物を必須成分とするものである。
(a)活物質の物質・組成
上記活物質としては、従来公知の活物質を用いることができるが、リチウムと合金化するような組成で、炭素(C)、シリコン(Si)、スズ(Sn)から選ばれる少なくとも一つの元素を主成分とする、高い充放電理論容量を有する物質が望ましい。このように、あらゆる活物質、特に高い理論容量を有する活物質が、本発明の電極構造をとることができるために、リチウム二次電池用電極の充放電容量を向上することが可能である。
上記活物質を用いた活物質層の作製方法としては、半導体分野におけるデバイス製造方法全般を用いることができる。特に、抵抗加熱を用いた蒸着法、電子ビームやイオンビーム等を用いた蒸着法、スパッタ蒸着法、分子線エピタキシー法、パルスレーザ蒸着法、電解めっき法などが望ましい。これらの作製方法を用いることで、活物質粒子、導電助剤、結着材を含むスラリーを集電体上に塗布・形成する必要がないので、導電助剤や結着材が不要となり、高容量化、薄膜化が図れる。
(a)添加物の物質・組成
上記活物質層に用いられる添加物としては、ホウ素(B)、カーボン(C)、窒素(N)、酸素(O)、アルミニウム(Al)、リン(P)、ゲルマニウム(Ge)から選ばれる少なくとも一つの元素を主成分とするものが望ましい。これは、上記添加物を加えた活物質単位胞の体積が、添加物を加えていない活物質単位胞の体積よりも小さく、この関係はリチウムとの反応時においても成り立つ。例えば、これを図面を用いて模式的に表せば、図3のように表すことができる。ここで、図3Aは、添加物なしの活物質のLi脱着時(Liとの反応前=合金化前)の結晶構造(活物質単位胞の体積)を模式的に表したイメージ図である。図3Bは、添加物ありの活物質のLi脱着時(Liとの反応前=合金化前)の結晶構造(活物質単位胞の体積)を模式的に表したイメージ図である。図3Cは、添加物なしの活物質のLi挿入時(Liとの反応時=合金化後)の結晶構造(活物質単位胞の体積)を模式的に表したイメージ図である。図3Dは、添加物ありの活物質のLi挿入時(Liとの反応時=合金化後)の結晶構造(活物質単位胞の体積)を模式的に表したイメージ図である。
上記活物質を用いた活物質層への上記添加物注入による高濃度添加物部分の作製方法としては、半導体分野におけるデバイス製造方法全般や物理的処理法や化学的処理法を用いることができる。特に、イオン注入法や低エネルギーイオンビームスパッタ法や接触型熱拡散法等が望ましい。
(c−1)活物質層に対して垂直方向の添加物の濃度勾配について
活物質層表面に対して垂直方向(厚さ方向)の添加物の濃度勾配の作製方法としては、上記したように半導体分野におけるデバイス製造方法全般や物理的処理法や化学的処理法を用いることができる。
活物質層に対して水平方向の濃度勾配(パターニング;配列)を有する高濃度添加物部分(添加物注入領域)の作製方法としては、半導体分野におけるデバイス製造方法全般や物理的処理法や化学的処理法を用いることが可能である。例えば、ある任意形状に複数個パターニングされたマスク等を用いて、添加物注入領域を活物質層表面に対して水平方向に限定化し、かつ該添加物注入領域において活物質層表面の垂直方向に前記c−1記載の濃度勾配を持たせることにより作製できる(図6、7参照)。
(a)集電体の物質・組成
本発明に係る電極(負極)に用いられる集電体としては、リチウムと合金化しない組成の物質であり、単結晶基板や多結晶基板であるが、特にニッケル(Ni)や銅(Cu)等が望ましい。また、図1に示す非双極型電池に用いられる負極集電体14では、負極側の充放電電位に対して安定であるものが望ましく、一方、図2に示す双極型電池に用いられる集電体31では、正極及び負極側の双方の充放電電位に対して安定であるものが望ましい。
上記集電体としては、機械的、電気的、化学的、あるいはこれらのいずれかを組み合わせた方法によって表面研磨したもので、厚みが5μm以上2mm以下であり、集電体表面の粗さRaは0.1μm以下、好ましくは5nm以上100nm以下が望ましい。
本発明では、活物質層と集電体の間がショットキー接合になっている場合、この間にバッファー層を設けてもよい。これにより、系の電気伝導性が改善され、電極特性が改善されるためである。
本発明に係る電極(負極)に用いられるバッファー層は、電極の活物質層と集電体との接合において、物性の相違、例えば組成、電子状態や結晶構造等に起因した不整合性を緩和するような物質が望ましい。特に、酸化物、有機物、カーボン(C)、ハフニウム(Hf)、アンチモン(Sb)等が望ましい。
半導体分野におけるデバイス製造方法全般や物理的処理法や化学的処理法を用いることが可能であるが、特に、抵抗加熱を用いた蒸着法、電子ビームやイオンビーム等を用いた蒸着法、スパッタ蒸着法、分子線エピタキシー法、パルスレーザ蒸着法、電解めっき法等が望ましい。
図4Aは、本発明の電極の第1実施形態を模式的に表した断面概略図と共に、該電極の活物質層表面に対して水平方向(面方向)における活物質濃度Δρaと体積変化率ΔVの様子を併記した図面である。図4Bは、図4Aの電極の活物質層表面の垂直方向(厚さ方向)における添加物濃度Δρiの変化の様子を表した図面である。図4Cは、図4Aの電極の活物質層表面の垂直方向(厚さ方向)における活物質濃度Δρaの変化の様子を表した図面である。図4Dは、図4Aの電極の活物質層表面の垂直方向(厚さ方向)における体積変化率ΔVの変化の様子を表した図面である。一方、図19Aは、本発明の対策が講じられておらず、単に活物質粒子と添加物粒子を混合して形成した活物質層を用いた電極を模式的に表した断面概略図である。また図19Aでも、この電極の活物質層表面に対して水平方向(面方向)における活物質濃度Δρaと体積変化率ΔVの様子を併記している。図19Bは、図19Aの電極の活物質層表面の垂直方向(厚さ方向)における添加物濃度Δρiの変化の様子を表した図面である。図19Cは、図19Aの電極の活物質層表面の垂直方向(厚さ方向)における活物質濃度Δρaの変化の様子を表した図面である。図19Dは、図19Aの電極の活物質層表面の垂直方向(厚さ方向)における体積変化率ΔVの変化の様子を表した図面である。図20は、活物質(Si)とリチウム(Li)が反応して、大きく体積変化する様子を模式的に表したイメージ図である。
次に、本発明の電極の第1実施形態の応用例を図面を用いて説明する。
図6Aは、本発明の電極の第2実施形態を模式的に表した概略斜視図である。図6Bは、図6AのC−C線に沿った断面概略図を示すと共に、該電極の活物質層表面に対して水平方向(面方向)における活物質濃度Δρaと体積変化率ΔVの様子を併記した図面である。図6Cは、図6Bの電極の活物質層表面の垂直方向(厚さ方向)における添加物濃度Δρiの変化の様子を表した図面である。図6Dは、図6Bの電極の活物質層表面の垂直方向(厚さ方向)における活物質濃度Δρaの変化の様子を表した図面である。図6Eは、図6Bの電極の活物質層表面の垂直方向(厚さ方向)における体積変化率ΔVの変化の様子を表した図面である。
次に、本発明の電極の第2実施形態の応用例を図面を用いて説明する。
また、本発明の電極では、図21A〜21Dに示すように、第1実施形態と第2実施形態(共に応用例を含む)の活物質層を垂直向および/または水平方向に適当に組み合わせた(並設した/積層した)実施形態も含まれる。図21A〜21D中の符号61、62、63、71、72、74は、図5、6で説明した集電体、活物質層、バッファー層、高濃度添加物部分(添加物含有領域)、添加物を含まない領域(低濃度領域)と同様の構成である。符号101は、活物質層61、71を適当に組み合わせた活物質層全体を示す。
(II)本発明の主要部以外の電池構成について
以上が、本発明のリチウムイオン二次電池の特徴的な構成要件である電極(負極)に関する説明であり、他の構成要件に関しては特に制限されるものではない。よって、以下では、本発明のリチウムイオン二次電池の特徴的な構成要件である電極(負極)以外の他の構成要件について説明する。ただし、本発明はこれらに制限されるものではない。
正極集電体は、特に制限されるものではない。具体的には、集電体として、鉄、クロム、ニッケル、マンガン、チタン、モリブデン、バナジウム、ニオブ、アルミニウム、銅、銀、金、白金およびカーボンよりなる群から選ばれてなる少なくとも1種類の集電体材料で構成された集電体を用いることができる。また、ニッケルとアルミニウムのクラッド材、銅とアルミニウムのクラッド材、あるいはこれらの集電体材料の組み合わせのめっき材なども好ましく使える。また、上記集電体材料である金属(アルミニウムを除く)表面に、他の集電体材料であるアルミニウムを被覆させた集電体であってもよい。また、場合によっては、2つ以上の上記集電体材料である金属箔を張り合わせた集電体を用いてもよい。上記正極集電体の形態は、特に制限されるものではなく、膜(箔)状ないし板状、エキスパンドメタルなどのような網状ないし格子状の形態などであってもよい。上記正極集電体の厚さは、特に限定されないが、通常は1〜100μm程度、薄膜化の観点から好ましくは1〜30μmである。ただし、この範囲を外れる厚さの集電体を用いてもよい。集電体の大きさは、電池の使用用途に応じて決定される。
正極活物質層の構成は、非双極型及び双極型リチウムイオン二次電池のいずれに関しても、特に限定されず、公知の正極が適用可能である。正極活物質層には、正極活物質が含まれる。
電解質層は、非双極型及び双極型二次電池のいずれも、液体、ゲル、固体のいずれの相であってもよい。電池が破損した際の安全性や液絡の防止を考慮すると、電解質層は、ゲルポリマー電解質層、全固体電解質層のような固体電解質を用いることが好ましい。固体電解質(高分子ゲル電解質、固体高分子型電解質、無機固体型電解質すべてを含む)を用いることにより漏液を防止することが可能となり、液絡を防ぎ信頼性の高いリチウムイオン電池を構成できるからである。
ゲルポリマー電解質(高分子ゲル電解質)とは、ポリマーマトリックス中に電解液を保持させたものをいう。電解質としてゲルポリマー電解質を用いることで電解質の流動性がなくなり、導電性高分子膜などの集電体層への電解質の流出をおさえ、各層間のイオン伝導性を遮断することが容易になる点で優れている。
電解質として全固体型電解質を用いることで電解質の流動性がなくなり、集電体層への電解質の流出がなくなり各層間のイオン伝導性を遮断することが可能になる点で優れている。
電解液とは、電解質塩を溶媒に溶かしたものが挙げられる。ここで、電解質としては、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、LiTaF6、LiAlCl4、Li2B10Cl10等の無機酸陰イオン塩、LiCF3SO3、Li(CF3SO2)2N、Li(C2F5SO2)2N等の有機酸陰イオン塩の中から選ばれる、少なくとも1種が、溶媒としては、EC、PC、GBL、DMC、DECおよびそれらの混合物が望ましい。
セパレータに含浸させることのできる電解質としては、既に説明した(a)〜(c)と同様のものを用いることができる。
シール部は、双極型二次電池に関して、電池内で隣り合う集電体同士が接触したり、積層電極の端部の僅かな不ぞろいなどによる短絡が起こったりするのを防止するために単電池層の周辺部に配置されている。双極型二次電池では、電解質層の漏れによる液絡を防止するために有効に活用されている。該シール部としては、例えば、PE、PPなどのポリオレフィン樹脂、エポキシ樹脂、ゴム、ポリイミドなどが使用でき、耐蝕性、耐薬品性、製膜性、経済性などの観点からは、ポリオレフィン樹脂が好ましい。ただし、これらに何ら制限されるものではない。
本発明の非双極型および双極型リチウムイオン電池においては、電池外部に電流を取り出す目的で、各集電体に、あるいは最外層集電体に、電気的に接続されたタブ(正極タブおよび負極タブ)が電池外装材の外部に取り出されている。具体的には、図1に示すように各正極集電体に電気的に接続された正極タブと各負極集電体に電気的に接続された正極タブとが、電池外装材であるラミネートシートの外部に取り出される。あるいは図2に示すように正極用最外層集電体に電気的に接続された正極タブと、負極用最外層集電体に電気的に接続された負極タブとが、電池外装材であるラミネートシートの外部に取り出される。
正極および負極リードに関しても、必要に応じて使用する。例えば、各集電体あるいは最外部の集電体から出力電極端子となる正極タブ及び負極タブを直接取り出す場合には、正極および負極リードは用いなくてもよい。
電池外装材としては、従来公知の金属缶ケースを用いることができほか、アルミニウムを含むラミネートフィルムを用いた発電要素(電池要素)を覆うことができる袋状のケースを用いることができる。該ラミネートフィルムには、例えば、PP、アルミニウム、ナイロンをこの順に積層してなる3層構造のラミネートフィルム等を用いることができるが、これらに何ら制限されるものではない。
図23は、本発明に係るリチウムイオン電池の代表的な実施形態である積層型の扁平な非双極型あるいは双極型のリチウムイオン二次電池の外観を表した斜視図である。
本発明の組電池は、本発明のリチウムイオン二次電池を複数個接続して構成した物である。詳しくは少なくとも2つ以上用いて、直列化あるいは並列化あるいはその両方で構成されるものである。本発明の高容量でサイクル特性に優れる薄膜電極を採用した電池を直列、並列化することで、容量および電圧を自由に調節することが可能になる。なお、本発明の組電池では、本発明の非双極型二次電池と双極型二次電池を用いて、これらを直列に、並列に、または直列と並列とに、複数個組み合わせて、組電池を構成することもできる。
本発明の車両は、本発明のリチウムイオン電池またはこれらを複数個組み合わせてなる組電池を搭載したことを特徴とするものである。本発明の高容量でサイクル特性に優れる薄膜電極を用いると高エネルギー密度の電池を構成できることから、こうした電池を搭載するとEV走行距離の長いプラグインハイブリッド電気自動車や、一充電走行距離の長い電気自動車を構成できる。言い換えれば、本発明のリチウムイオン電池またはこれらを複数個組み合わせてなる組電池は、車両の駆動用電源として用いられうる。本発明のリチウムイオン電池またはこれらを複数個組み合わせてなる組電池を車両に用いることにより高寿命で信頼性の高い自動車となるからである。かかる車両としては、例えば、自動車ならばハイブリット車、プラグインハイブリッド車、燃料電池車、電気自動車(いずれも乗用車、トラック、バスなどの商用車、軽自動車などの四輪車ほか、バイクなどの二輪車や三輪車を含む)等が挙げられる。ただし、用途が自動車に限定されるわけではなく、例えば、他の車両、例えば、電車などの移動体の各種電源であっても適用は可能であるし、無停電電源装置などの載置用電源として利用することも可能である。
次に、本発明のリチウムイオン二次電池の製造方法としては、上記にて説明した本発明の電極(負極)の作製方法を適当な工程にて行うこと以外は、特に制限されるものではなく、従来公知の方法を適用して作製することができる。
シリコン活物質中への添加元素である各種軽元素の添加前後における体積変化や、リチウムの有無による体積変化が添加元素によってどのように変化するかを検討するために、第一原理電子状態計算法に基づいたモデル計算を行った。第一原理電子状態計算は、密度汎関数法に基づくノルム保存型擬ポテンシャルバンド計算法で行なった(交換相関汎関数=GGA−PBE、カットオフエネルギー値=400eV、k点メッシュ=4×4×4、使用プログラム=CASTEP)。また計算モデルにおけるシリコン活物質としては、ダイヤモンド結晶構造を想定し、添加された原子はシリコンを置換する形で存在するものとした。モデル計算は、添加原子やリチウム原子の有無に関わらず、全てP43Mの空間群の下で、セル内原子配置構造およびセルサイズ最適化を行なった(単位セル内組成:Si7X、Si7XLi(X=Si、B、C、N、O、Al、P、Ge))。
上記の計算によって得られた構造パラメーターをもとに、本発明で用いる活物質の粉末X線回折ピークを計算した。計算条件は、計算ソフトウェア:Rietan2000、(空間群:P−43m(No.215)、添加物種(X):X=B、C、N、O、Al、P、Ge、添加物濃度:Si:X=7:1、リチウム濃度:(Si,X):Li=8:1とした。
上記実施例1に示したモデル計算において、リチウム(Li)と活物質(Si7X)との間の相互作用や、各原子上のマリケン電荷とそれらのリチウムの有無による変化を計算した。
Ni集電体(厚さ25μm、表面粗度Ra=5nm)上に、シリコンのRFスパッタ膜(厚さ100nm)を形成する。このシリコン膜に低エネルギーイオンビームスパッタによるイオン注入を行うに際し、気体の流量を連続的に変化することで、添加物(窒素または酸素、ホウ素、リン等)を活物質層(シリコン膜)の最表面から最深部に向けて濃度勾配を有するようにドープする。この添加物ドープにより、シリコン抵抗率が活物質層(シリコン膜)の最表面から最深部に向けて10−4〜103Ωcm程度に変化するように添加物(ドーパント)濃度勾配をもたせる。これにより、図4に示すような、活物質層表面に対して垂直方向のみの添加物濃度勾配を有する電極構造を形成することができる。
実施例4の電極構造に加え、活物質層と集電体の間に、ハフニウムのRFスパッタ膜(=バッファー層;厚さ5nm)を形成する。これにより、図5に示すような活物質層と集電体の間にバッファー層を挿入したような電極構造を形成することができる。
Ni集電体(厚さ25μm、表面粗度Ra=5nm)上に、シリコンのRFスパッタ膜(厚さ100nm)を形成する。このSi膜にパターニング用メタルマスクを用いて、低エネルギーイオンビームスパッタによるイオン注入を行うに際し、気体の流量を連続的に変化することで、添加物(N、O、B、P等)をSi膜の最表面から最深部に向けて濃度勾配を有するようにドープする。パターニング用メタルマスクには、添加物含有領域に併せて、直径3μmを円形状の穴が、縦、横に等間隔に3μmづつの間隔をあけて合計900個形成されたものを用いた。この添加物ドープにより、シリコン抵抗率が活物質層(シリコン膜)の最表面から最深部に向けて10−4〜103Ωcm程度に変化するように添加物(ドーパント)濃度勾配をもたせる。これにより、図6に示すような、活物質層表面に対して垂直方向に添加物濃度勾配がつけられた添加物含有領域が、水平方向にある任意形状にパターニングされてなる電極構造を形成することができる。
実施例6の電極構造に加え、活物質層と集電体の間に、ハフニウムのRFスパッタ膜(=バッファー層;厚さ5nm)を形成する。これにより、図7に示すような活物質層と集電体の間にバッファー層を挿入したような電極構造を形成することができる。
パターニング用メタルマスクの穴(開孔)形状を、変えてパターニングすることで、図8に示すように、活物質表面に対して垂直方向から観察した添加物含有領域のパターン形状を変えることができる。
リンドープしたn型シリコンスパッタ薄膜(厚さ約100nm)と、ホウ素ドープしたp型シリコンスパッタ薄膜(厚さ約100nm)のそれぞれにつき充放電試験を100サイクル行った。
n型(リン(P)ドープ)及びp型(ホウ素(B)ドープ)シリコン薄膜電極を負極とした。詳しくは、Ni集電体(厚さ25μm、表面粗度Ra=5nm)上に、シリコンのRFスパッタ膜(厚さ100nm)を形成した。このシリコン膜に低エネルギーイオンビームスパッタによるイオン注入を行うに際し、気体の流量を連続的に変化することで、添加物(ホウ素、リン等)をシリコン膜の最表面から最深部に向けて濃度勾配を有するようにドープした。このホウ素及びリンドープにより、シリコン抵抗率がシリコン膜の最表面から最深部に向けて、10−4〜103Ωcm程度に変化するように調節したもの(濃度勾配をもたせたもの)を負極とした。電解液には、1M LiPF6 EC:DEC(3:7、体積比)(ここで、ECはエチレンカーボネート、DECはジエチルカーボネートである)を用いた。また、セパレータには25μm厚のポリプロピレンの微孔膜を使用した。電池の充放電試験にはコインセルを用い、対極(正極)にリチウム金属を用いて実施した。即ち、負極と正極を微孔膜セパレータを介して対向させ、真空乾燥機にて1日真空乾燥し、電解液を注入し、上蓋をして試験用コインセルとした。
上記で作製された試験用のコインセルを以下の充放電サイクル耐久試験に供した。
添加物のホウ素(B)、リン(P)をそれぞれ相対的に高濃度ないし低濃度にドープしたp型とn型シリコンスパッタ薄膜(いずれも厚さ約1μm)の4種類のサンプルそれぞれにつき充放電試験を20サイクル行った。
添加物のホウ素(B)、リン(P)を相対的に高濃度ないし低濃度にドープしたp型とn型シリコン薄膜電極をいずれも負極とした。詳しくは、Ni集電体(厚さ25μm、表面粗度Ra=5nm)上に、シリコン(Si)のRFスパッタ膜(厚さ1μnm)を形成した。このシリコン膜に低エネルギーイオンビームスパッタによるイオン注入を行うに際し、気体の流量を連続的に変化することで、添加物(B、P)をシリコン薄膜電極の最表面から最深部に向けて濃度勾配を有するように高濃度及び低濃度ドープした。
上記で作製された試験用のコインセルを以下の充放電サイクル耐久試験に供した。
11 正極集電体、
11a 最外層正極集電体、
12、32 正極(正極活物質層)、
13、35 電解質層、
14 負極集電体、
15、33 負極(負極活物質層)、
16、36 単電池層(=電池単位ないし単セル)、
17、37、157 発電要素(電池要素;積層体)、
18、38、158 正極タブ、
19、39、159 負極タブ、
20、40 正極端子リード、
21、41 負極端子リード、
22、42、152 電池外装材(たとえばラミネートフィルム)、
30 双極型リチウムイオン二次電池、
31 集電体、
31a 正極側の最外層集電体、
31b 負極側の最外層集電体、
34 双極型電極、
34a、34b 最外層に位置する電極、
43 シール部(絶縁層)、
50、60、70、80、190 電極(負極)、
51、61、71、81、101、191 活物質層、
52、63、73、84、192 集電体、
62、83 バッファー層、
72、82 添加物含有領域(高濃度添加物部分)、
74、85 添加物を含まない活物質領域(添加物を低濃度に含有する低濃度領域)、
91 添加物含有領域(円形)、
92 添加物含有領域(三角形)、
93 添加物含有領域(四角形)、
94 添加物含有領域(五角形)、
95 添加物含有領域(六角形)、
96 添加物含有領域(八角形)、
97 添加物含有領域(線分)、
98 添加物含有領域(十字形)、
150 リチウムイオン二次電池、
250 小型の組電池(モジュール電池)、
300 組電池、
310 接続治具、
400 電気自動車、
A 活物質層の最表面、
B 活物質層の最深部(集電体またはバッファー層との接合面)、
d 添加物含有領域の直径(最大長)、
t 隣接する添加物含有領域同士の間隔。
Claims (8)
- 集電体と、前記集電体上に積層された活物質層を有し、前記活物質層中には添加物を含有するリチウムイオン二次電池用電極であって、
前記活物質層内に前記添加物を高濃度に含有する高濃度添加物部分を有し、
前記高濃度添加物部分が、活物質層表面の垂直方向に対して連続的ないし段階的な添加物濃度勾配があることを特徴とするリチウムイオン二次電池用電極。 - 集電体と、前記集電体上に積層された活物質層を有し、前記活物質層中には添加物を含有するリチウムイオン二次電池用電極であって、
前記活物質層表面に対して水平方向に前記添加物を高濃度に含有する高濃度添加物部分を有し、
前記高濃度添加物部分が、活物質層表面の垂直方向に対して連続的ないし段階的な添加物濃度勾配があることを特徴とするリチウムイオン二次電池用電極。 - 前記活物質層が、活物質としてリチウムと合金化する物質を有し、
該リチウムと合金化する物質が、炭素、シリコンおよびスズから選ばれる少なくとも一つの元素を主成分とする請求項1または2に記載のリチウムイオン二次電池用電極。 - 前記添加物としては、ホウ素、カーボン、窒素、酸素、アルミニウム、リンおよびゲルマニウムから選ばれる少なくとも一つの元素を主成分とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用電極。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の電極を負極として用いたことを特徴とするリチウムイオン二次電池。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の電極を負極として用いたことを特徴とする全固体リチウムイオン二次電池。
- 請求項5および/または請求項6に記載の電池を複数用いてなる組電池。
- 請求項5〜6の電池および請求項7の組電池の少なくとも1つを搭載した車両。
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