JP2011258355A - リチウムイオン二次電池 - Google Patents

Abstract

【課題】生産効率が高く、出力特性に優れるリチウムイオン二次電池を提供すること。
【解決手段】本発明により提供されるリチウムイオン二次電池は、正極と、負極と、非水電解液とを備える。前記正極は、正極活物質層を有する。前記正極活物質層は、正極活物質の粒子表面にｐＨが６より大きい導電材ＡとｐＨが６以下の導電材ＢとがＡ，Ｂの順に複合化された複合体（ＩＩ）を含む。前記正極活物質層は、正極活物質粒子と複合化していない導電材Ｃをさらに含んでもよい。前記正極活物質層に含まれる導電材Ａ，Ｂ，Ｃの合計量は、前記正極活物質層の８〜２０質量％である。
【選択図】なし

Description

本発明は、出力特性に優れたリチウムイオン二次電池に関する。

リチウムイオン二次電池は、リチウムイオンを可逆的に吸蔵および放出可能な正負の電極と、これら両電極間に介在されたセパレータとを備える。該セパレータには非水電解液が含浸されており、該電解液中のリチウムイオンが両電極間を行き来することにより充放電を行う。軽量でエネルギー密度が高いため、各種携帯機器の電源として普及している。また、車両等の大容量電源を要する分野においても利用が期待されている。リチウムイオン二次電池に関する技術文献として、特許文献１および２が挙げられる。

特開２００９−６４５６４号公報 特開２００５−３１０８００号公報

ところで、車両等の高入出力電源には、容量の大きさに加え、出力の高さが求められる。そのため、かかる用途向けのリチウムイオン二次電池では、電極の導電材含有量を、小型機器向けの電池における含有量の２〜３倍以上高くすることが検討されている。しかし、導電材の量を増加すると、該導電材と他の電極材料とを溶媒とともに混ぜ合わせたときに、該電極合材（電極材料の混合組成物）の粘度が高くなりすぎ、塗工効率が低下しがちである。また、塗工効率を高めるために該合材をさらに希釈すると、塗工後の乾燥効率が低下するという新たな課題が生じてしまう。かかる電極合材の粘度調整方法としては、該合材の液相のｐＨを調整する方法（特許文献１）や、電極合材を形成する際、所定のｐＨの導電材を予め適当な溶媒に分散させて形成した分散液を添加する方法（特許文献２）が報告されている。しかしながら、かかる方法によって構築された電池では、十分な出力が実現されない場合があった。したがって、生産効率の低下を伴わずに出力向上が実現されたリチウムイオン二次電池があれば望ましい。

本発明は、生産効率が良好で、且つ出力特性に優れたリチウムイオン二次電池を提供することを一つの目的とする。また、かかるリチウムイオン二次電池の形成に好適な正極活物質材料（正極活物質と導電材との複合体）を製造する一方法を提供することを他の一つの目的とする。

本発明によると、正極と、負極と、非水電解液とを備えるリチウムイオン二次電池が提供される。上記正極は、正極活物質層を有する。この正極活物質層は、正極活物質粒子の表面に少なくとも導電材Ａおよび導電材Ｂを備える複合体（ＩＩ）を含む。ここで、前記導電材ＡはｐＨが６より大きく、前記導電材ＢはｐＨが６以下である。前記複合体（ＩＩ）は、前記正極活物質粒子の表面に、前記導電材Ａ，Ｂがこの順に（すなわち、導電材Ａ、導電材Ｂの順に）複合化されたものである。正極活物質の粒子表面にｐＨが６より大きい導電材ＡとｐＨが６以下の導電材ＢとがＡ，Ｂの順に複合化された複合体（ＩＩ）を含む。該正極活物質層は、さらに任意で、前記複合体（ＩＩ）を構成する導電材Ａ，Ｂに加えて、正極活物質粒子と複合化していない導電材Ｃを含んでもよい。正極活物質層に含まれる導電材の総量（すなわち、前記複合体（ＩＩ）を構成する導電材Ａ，Ｂと、任意成分たる導電材Ｃとの合計量）は、該正極活物質層の８〜２０質量％である。
かかるリチウムイオン二次電池によると、正極活物質層が導電材を合計で８〜２０質量％含むので、急速放電（例えば、２０Ｃ程度のレートでの放電；１Ｃは、１時間で満充放電可能な電流値）が実現され得る。また、ｐＨが６より大きく、より導電性の高い導電材Ａが正極活物質の粒子表面に複合化されていることにより、高出力化が好適に実現され得る。さらに、上記複合体（ＩＩ）は、その表面に、ｐＨが６以下の導電材Ｂが付与されていることから、該複合体（ＩＩ）を他の正極材料とともに溶媒に分散して得られる正極合材（ペースト状またはスラリー状であり得る）の粘度が適度に抑制され得る。そのため、かかるリチウムイオン二次電池では、生産効率が損なわれることなく、電池の高出力化が実現され得る。
上記導電材Ａは、ｐＨが９以上１１以下の範囲にあることが好ましい。上記導電材Ｂは、ｐＨが４以上６以下の範囲にあることが好ましい。

本発明によるとまた、上記複合体（ＩＩ）を製造する一方法が提供される。その製造方法は、正極活物質粒子表面に導電材Ａを複合化させて中間複合体（Ｉ）を形成すること、を包含する。該製造方法は、さらに、上記中間複合体（Ｉ）の表面に導電材Ｂを複合化させて最終複合体（ＩＩ）を形成すること、を包含する。かかる方法によって製造された複合体（ＩＩ）は、リチウムイオン二次電池の正極を構成する要素として用いられて、該電池の生産効率を著しく低下させることなく、出力特性を向上させ得る。したがって、かかる方法によって製造された複合体（ＩＩ）を正極活物質層中に含むリチウムイオン二次電池もまた、この明細書により開示される事項に包含される。

上述のとおり、ここに開示されるリチウムイオン二次電池は、急速放電が可能であり、生産効率も高いので、車両において使用される電源として好適である。したがって、本発明によると、ここに開示されるいずれかのリチウムイオン二次電池を備えた車両が提供される。特に、かかるリチウムイオン二次電池を動力源（典型的には、ハイブリッド車両または電気車両の動力源）として備える車両（例えば自動車）が好ましい。

一実施形態に係るリチウムイオン二次電池の外形を模式的に示す斜視図である。 図１におけるII−II線断面図である。 本発明のリチウムイオン二次電池を備えた車両（自動車）を模式的に示す側面図である。 実施例において作製したコイン型電池セルの形状を模式的に示す部分断面図である。 例１〜４に係る正極合材粘度および２０Ｃ放電容量比を、使用した導電材総量に対してプロットした図である。 例４〜８に係る正極合材粘度および２０Ｃ放電容量比を、使用した導電材のｐＨに対してプロットした図である。 例２，５，９〜１１に係る正極合材粘度および２０Ｃ放電容量比を示すグラフである。

以下、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。

ここに開示されるリチウムイオン二次電池は、その正極活物質層が、リチウム含有化合物粒子表面に導電材Ａ，ＢがＡ，Ｂの順に付与されてなる複合体（ＩＩ）を含む。導電材Ａ，Ｂとしては、例えば、それぞれ所定のｐＨを有する導電性炭素材料（アセチレンブラック、ファーネスブラック、ケッチェンブラック、グラファイト等の各種カーボンブラック（ＣＢ））を一種または２種以上用いることができる。導電材Ａとしては、ｐＨが６より大きい炭素材料を使用し、好ましくはｐＨが９〜１１の範囲にあるものを使用する。ｐＨの高い炭素材料は、より出力向上効果の高いものであり得る。導電材Ｂとしては、ｐＨが６以下の炭素材料を使用し、好ましくはｐＨが４〜６のものを使用する。ｐＨの低い炭素材料は、溶媒分散時に粘度抑制効果を奏するものであり得る。なお、導電材のｐＨとは、該導電材を蒸留水に２質量％程度の含有量となるように分散させて１０分間煮沸し、室温まで放冷した後に上澄み液を捨て、その残留分につきｐＨ電極を用いて（ｐＨメータ等により）測定される値を指す。導電材Ａ，Ｂの平均粒径は、例えば０．０２μｍ〜０．０５μｍ程度の範囲とすることが好ましい。

上記正極活物質層は、上記複合体中の導電材Ａ，Ｂに加えて、任意に、複合化されていない導電材として導電材Ｃをさらに含んでもよい。導電材Ｃとしては、各種導電性炭素材料（例えば、ｐＨが５〜１０の範囲にあるもの）を一種または二種以上用いることができる。導電材Ｃは、例えば、導電材Ａ，Ｂの少なくともいずれかと同じ材料であってもよく、どちらとも異なる材料であってもよい。例えば、使用したＡ，Ｂと同じものを適宜の質量比（例えば、複合化の際と同じ質量比）で混合したものを導電材Ｃとして用いることができる。なお、導電材Ｃは、他の正極材料と単純に混合して用いることができる。導電材Ｃの平均粒径は、０．０２μｍ〜０．０５μｍ程度の範囲であることが好ましい。

上記正極活物質層に含まれる導電材の総量（導電材Ａ，Ｂ，Ｃの合計）は、８〜２０質量％（好ましくは８〜１５質量％；典型的には８〜１０質量％）とする。このうち、導電材Ａ，Ｂの合計量は、１〜５質量％とすることが好ましい。導電材Ｃの量は、導電材Ａ，Ｂの合計量と所望の導電材総量とに基づき適宜選択すればよい。導電材ＡとＢとの質量比（Ａ：Ｂ）は、例えば１：９〜９：１とすることができる。

ここに開示されるリチウムイオン二次電池では、その正極活物質層に含まれる導電材の総量が８〜２０質量％と、一般的なリチウムイオン二次電池の２〜３倍以上であることによって高出力化が実現され得る。加えて、正極活物質が、より出力向上効果が高い導電材Ａで複合化された後に溶媒分散時に粘度抑制効果のある導電体Ｂで複合化された態様で供給されることから、生産効率を低下させることなく、かかる高出力化が実現され得る。

上記正極活物質としてのリチウム含有化合物には、従来からリチウムイオン二次電池に用いられる物質（例えば層状構造の酸化物やスピネル構造の酸化物）の一種または二種以上を特に限定することなく使用することができる。例えば、リチウムニッケル系複合酸化物、リチウムコバルト系複合酸化物、リチウムマンガン系複合酸化物、リチウムマグネシウム系複合酸化物等のリチウム含有複合酸化物が挙げられる。

ここで、リチウムニッケル系複合酸化物とは、リチウム（Ｌｉ）とニッケル（Ｎｉ）とを構成金属元素とする酸化物のほか、リチウムおよびニッケル以外に他の少なくとも一種の金属元素（すなわち、ＬｉとＮｉ以外の遷移金属元素および／または典型金属元素）を、原子数換算でニッケルと同程度またはニッケルよりも少ない割合（典型的にはニッケルよりも少ない割合）で構成金属元素として含む酸化物をも包含する意味である。上記ＬｉおよびＮｉ以外の金属元素は、例えば、コバルト（Ｃｏ），アルミニウム（Ａｌ），マンガン（Ｍｎ），クロム（Ｃｒ），鉄（Ｆｅ），バナジウム（Ｖ），マグネシウム（Ｍｇ），チタン（Ｔｉ），ジルコニウム（Ｚｒ），ニオブ（Ｎｂ），モリブデン（Ｍｏ），タングステン（Ｗ），銅（Ｃｕ），亜鉛（Ｚｎ），ガリウム（Ｇａ），インジウム（Ｉｎ），スズ（Ｓｎ），ランタン（Ｌａ）およびセリウム（Ｃｅ）からなる群から選択される一種または二種以上の金属元素であり得る。なお、リチウムコバルト系複合酸化物、リチウムマンガン系複合酸化物およびリチウムマグネシウム系複合酸化物についても同様の意味である。具体例としては、ＬｉＣｏＯ_２，ＬｉＮｉＯ_２，ＬｉＭｎ_２Ｏ_４，ＬｉＮｉ_１／３Ｍｎ_１／３Ｃｏ_１／３Ｏ_２等が挙げられる。

また、一般式がＬｉＭＰＯ_４（ＭはＣｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｆｅのうちの少なくとも一種以上の元素；例えばＬｉＦｅＰＯ_４、ＬｉＭｎＰＯ_４）で表記されるオリビン型リン酸リチウムを用いてもよい。

複合化する前の上記正極活物質の平均粒径は、０．５μｍ〜１５μｍ程度とすることが好ましい。その平均粒径は、また、正極活物質粒子が上記複合体（ＩＩ）の核となるよう、導電材Ａ，Ｂの平均粒径よりも大きいこと（例えば、１０倍以上）が好ましい。上記正極活物質層に含まれる正極活物質の量は、８０〜９５質量％程度とすることができる。

上記最終複合体（ＩＩ）は、上述したように、粒子状の上記正極活物質（リチウム含有化合物）に、導電材Ａ，Ｂを順に複合化させることにより製造することができる。典型的には、上記正極活物質粒子の表面に、まず導電材Ａを複合化させて中間複合体（Ｉ）を形成し、次いでこれに粉末状の導電材Ｂを複合化させて最終複合体（ＩＩ）を形成する。ここで、複合化とは、メカノケミカル反応を包含する概念である。より具体的には、例えば、活物質粒子表面に導電材Ａを単に物理的に付着させるだけではなく、粉体用複合化装置（例えば、ホソカワミクロン社製、ノビルタ 型式「ＮＯＢ−１３０」またはその相当品）を用いて、機械的エネルギーにより化学結合させることを意味する。中間複合体（Ｉ）に導電材Ｂを複合化させる場合も、同様に、該中間複合体（Ｉ）の表面に導電材Ｂをメカノケミカル反応により化学結合させることを意味する。導電材Ａ，Ｂがそれぞれ複合化されたかどうかは、例えば、核となる正極活物質粒子、中間複合体（Ｉ）、最終複合体（ＩＩ）それぞれの粒度分布（典型的には頻度分布）を測定することによって確認することができる。すなわち、中間複合体（Ｉ）は、複合化前の正極活物質粒子と比べ、より平均粒径の大きい粒子の割合が高くなり、最終複合体（ＩＩ）は、中間複合体（Ｉ）と比べ、より平均粒径の大きい粒子の割合がさらに高くなる。

上述のようにして得られた最終複合体（ＩＩ）を、必要に応じて導電材Ｃ、結着剤（バインダ）等とともに適当な溶媒に分散させてペースト状またはスラリー状の組成物（正極合材）を形成し、所望の形状の正極集電体に付与・乾燥させることにより、正極を形成することができる。この正極合材の固形分濃度は、凡そ５０質量％以上とすることが好ましい。例えば、５０〜６５質量％程度とすることができる。固形分濃度が低すぎると、正極合材塗付後の乾燥効率が低下し得る。該正極合材の粘度は、温度２５℃、剪断速度２ｓ^−１にて測定された場合において、凡そ１００００ｍＰａ・ｓ程度以下であることが好ましい。例えば、３０００〜８０００ｍＰａ・ｓ程度とすることができる。粘度が高すぎると、塗工効率が低下し得る。

上記溶媒としては、一般的なリチウムイオン二次電池の製造において、正極合材の形成に用いられる有機溶媒または水系溶媒（典型的には水）を特に制限なく使用することができる。使用可能な有機溶媒としては、例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、イソプロピルアルコール、ブタノール、ジエチルエーテル、メチルエチルケトン、酢酸エチル等が挙げられる。特に好ましい有機溶媒として、ＮＭＰが例示される。

結着剤としては、種々の結着性ポリマー類から選択される一種または二種以上を用いることができる。例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキサイド（ＰＰＯ）、ポリエチレンオキサイド−プロピレンオキサイド共重合体（ＰＥＯ−ＰＰＯ）等の有機溶媒溶解性のポリマーを好ましく使用することができる。他の使用可能な結着剤としては、例えば、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、メチルセルロース（ＭＣ）、酢酸フタル酸セルロース（ＣＡＰ）、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）、ヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレート（ＨＰＭＣＰ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等の水溶性ポリマー；ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重含体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等のフッ素系樹脂、酢酸ビニル共重合体、スチレンブタジエンブロック共重合体（ＳＢＲ）、アクリル酸変性ＳＢＲ樹脂（ＳＢＲ系ラテックス）、アラビアゴム等のゴム類（水分散性ポリマー）；等が挙げられる。正極活物質層に含まれる結着剤の量は、正極活物質および導電材の種類や量に応じて適宜選択すればよく、例えば、０．５〜５質量％程度とすることができる。

以下、図面を参照しつつ、ここに開示されるリチウムイオン二次電池について、正負の電極を含む電極体と非水電解液とが角型形状の電池ケースに収容された態様のリチウムイオン二次電池１００（図１）を例にして更に詳しく説明するが、本発明の適用対象をかかる実施形態に限定することを意図したものではない。すなわち、本発明に係るリチウムイオン二次電池の形状は特に限定されず、その電池ケース、電極体等は、用途や容量に応じて、素材、形状、大きさ等を適宜選択することができる。例えば、電池ケースは、直方体状、扁平形状、円筒形状等であり得る。なお、以下の図面において、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略または簡略化することがある。また、各図における寸法関係（長さ、幅、厚さ等）は実際の寸法関係を反映するものではない。

リチウムイオン二次電池１００は、図１および図２に示されるように、捲回電極体２０を、図示しない電解液とともに、該電極体２０の形状に対応した扁平な箱状の電池ケース１０の開口部１２より内部に収容し、該ケース１０の開口部１２を蓋体１４で塞ぐことによって構築することができる。また、蓋体１４には、外部接続用の正極端子３８および負極端子４８が、それら端子の一部が蓋体１４の表面側に突出するように設けられている。

上記電極体２０は、長尺シート状の正極集電体３２の表面に正極活物質層３４が形成された正極シート３０と、長尺シート状の負極集電体４２の表面に負極活物質層４４が形成された負極シート４０とを、２枚の長尺シート状のセパレータ５０と共に重ね合わせて捲回し、得られた捲回体を側面方向から押しつぶして拉げさせることによって扁平形状に成形されている。

正極シート３０は、その長手方向に沿う一方の端部において正極集電体３２が露出している。同様に、捲回される負極シート４０は、その長手方向に沿う一方の端部において、負極集電体４２が露出している。そして、正極集電体３２の該露出端部に正極端子３８が、負極集電体４２の該露出端部には負極端子４８がそれぞれ接合され、上記扁平形状に形成された捲回電極体２０の正極シート３０または負極シート４０と電気的に接続されている。正負極端子３８，４８と正負極集電体３２，４２とは、例えば超音波溶接、抵抗溶接等によりそれぞれ接合することができる。

正極シート３０は、上述の正極合材を正極集電体３２に付与し、該組成物を乾燥させることにより好ましく作製することができる。正極集電体３２には、導電性の良好な金属からなる導電性部材が好ましく用いられる。例えば、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする合金を用いることができる。正極集電体３２の形状は、リチウムイオン二次電池の形状等に応じて異なり得るため、特に制限はなく、棒状、板状、シート状、箔状、メッシュ状等の種々の形態であり得る。本実施形態ではシート状のアルミニウム製の正極集電体３２が用いられ、捲回電極体２０を備えるリチウムイオン二次電池１００に好ましく使用され得る。かかる実施形態では、例えば、厚みが１０μｍ〜３０μｍ程度のアルミニウムシートが好ましく使用され得る。

負極シート４０は、例えば、負極活物質を、必要に応じて結着剤（バインダ）等とともに適当な溶媒に分散させたペースト状またはスラリー状の組成物（負極合材）を負極集電体４２に付与し、該組成物を乾燥させることにより好ましく作製することができる。

負極活物質としては、従来からリチウムイオン二次電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定なく使用することができる。例えば、好適な負極活物質としてカーボン粒子が挙げられる。少なくとも一部にグラファイト構造（層状構造）を含む粒子状の炭素材料（カーボン粒子）が好ましく用いられる。いわゆる黒鉛質のもの（グラファイト）、難黒鉛化炭素質のもの（ハードカーボン）、易黒鉛化炭素質のもの（ソフトカーボン）、これらを組み合わせた構造を有するもののいずれの炭素材料も好適に使用され得る。中でも特に、天然黒鉛等の黒鉛粒子を好ましく使用することができる。

結着剤には、上述の正極と同様のものから選択される一種または二種以上を用いることができる。負極活物質層に含まれる結着剤の量は特に制限されず、負極活物質の種類や量に応じて適宜選択すればよい。

負極集電体４２としては、導電性の良好な金属からなる導電性部材が好ましく用いられる。例えば、銅または銅を主成分とする合金を用いることができる。また、負極集電体４２の形状は、リチウムイオン二次電池の形状等に応じて異なり得るため、特に制限はなく、棒状、板状、シート状、箔状、メッシュ状等の種々の形態であり得る。本実施形態ではシート状の銅製の負極集電体４２が用いられ、捲回電極体２０を備えるリチウムイオン二次電池１００に好ましく使用され得る。かかる実施形態では、例えば、厚みが６μｍ〜３０μｍ程度の銅製シートを好ましく使用され得る。

上記非水電解液は、非水溶媒（有機溶媒）中に支持塩を含む。該支持塩としては、一般的なリチウムイオン二次電池に支持塩として用いられるリチウム塩を、適宜選択して使用することができる。かかるリチウム塩として、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、Ｌｉ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２Ｎ、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３等が例示される。かかる支持塩は、一種のみを単独で、または二種以上を組み合わせて用いることができる。特に好ましい例として、ＬｉＰＦ_６が挙げられる。上記非水電解液は、例えば、上記支持塩の濃度が０．７〜１．３ｍｏｌ／Ｌの範囲内となるように調製することが好ましい。

上記非水溶媒としては、一般的なリチウムイオン二次電池に用いられる有機溶媒を適宜選択して使用することができる。特に好ましい非水溶媒として、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ビニレンカーボネート（ＶＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）等のカーボネート類が例示される。これら有機溶媒は、一種のみを単独で、または二種以上を組み合わせて用いることができる。例えば、ＥＣおよびＤＥＣの混合溶媒を好ましく使用することができる。

上記セパレータ５０は、正極シート３０および負極シート４０の間に介在する層であって、典型的にはシート状をなし、正極シート３０の正極活物質層３４と、負極シート４０の負極活物質層４４にそれぞれ接するように配置される。そして、正極シート３０と負極シート４０における両電極活物質層３４，４４の接触に伴う短絡防止や、該セパレータ５０の空孔内に上記電解液を含浸させることにより電極間の伝導パス（導電経路）を形成する役割を担っている。かかるセパレータ５０としては、従来公知のものを特に制限なく使用することができる。例えば、樹脂からなる多孔性シート（微多孔質樹脂シート）を好ましく用いることができる。ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン等の多孔質ポリオレフィン系樹脂シートが好ましい。特に、ＰＥシート、ＰＰシート、ＰＥ層とＰＰ層とが積層された多層構造シート、等を好適に使用し得る。セパレータの厚みは、例えば、凡そ１０μｍ〜４０μｍの範囲内で設定することが好ましい。

以下、本発明に関するいくつかの実施例を説明するが、本発明をかかる実施例に限定することを意図したものではない。なお、以下の説明において「部」および「％」は、特に断りがない限り質量基準である。

＜例１＞
８８部のＬｉＮｉ_１／３Ｍｎ_１／３Ｃｏ_１／３Ｏ_２と、１０部のＣＢ（ｐＨ３．７）と、２部のＰＶＤＦとを、ＮＭＰとともに、プラネタリミキサー（プライミクス（ＰＲＩＭＩＸ）社製、商品名「Ｔ．Ｋ．ハイビスミックス ２Ｐ−１型」）を用いて混練し、固形分濃度５８％のペースト状組成物（正極合材）を形成した。これをアルミニウム箔（厚さ１５μｍ）の両面に塗付・プレスした後、直径１５ｍｍの円形状に打ち抜き、乾燥させて厚さ４０μｍの正極を得た。
厚さ１０μｍのリチウム金属板を直径１５ｍｍの円形状に打ち抜いて負極を得た。
図４に示すとおり、得られた正極６１およびリチウム負極６２を、電解液（１．０Ｍ ＬｉＰＦ_６溶液（体積比１：１のＰＣ／ＤＥＣ混合溶媒））を含浸させた厚さ４０μｍのＰＰ・ＰＥセパレータ（ＰＥ層とＰＰ層とが積層された多層構造シート）６３とともに、ステンレス製容器６５（負極端子）に収容し、ＰＰガスケット６４を組み込み、蓋６６（正極端子）で封止して２０３２型電池６０（直径２０ｍｍ×厚さ３．２ｍｍ）を作製した。

＜例２＞
ｐＨ５のＣＢを用いた他は例１と同様にして、本例の２０３２型電池を作製した。
＜例３＞
ｐＨ５．８１のＣＢを用いた他は例１と同様にして、本例の２０３２型電池を作製した。
＜例４＞
ｐＨ６．２３のＣＢを用いた他は例１と同様にして、本例の２０３２型電池を作製した。
＜例５＞
ｐＨ１０のＣＢを用いた他は例１と同様にして、本例の２０３２型電池を作製した。

＜例６＞
ＣＢの量を８部とした他は例５と同様にして、本例の２０３２型電池を作製した。
＜例７＞
ＣＢの量を６部とした他は例５と同様にして、本例の２０３２型電池を作製した。
＜例８＞
ＣＢの量を４部とした他は例５と同様にして、本例の２０３２型電池を作製した。

＜例９＞
複合化装置（例えば、ホソカワミクロン社製、ノビルタ 型式「ＮＯＢ−１３０」）を用いて、ＬｉＮｉ_１／３Ｍｎ_１／３Ｃｏ_１／３Ｏ_２粒子と、ｐＨ１０のＣＢとを、これらの配合比が８８：１．５となるように混合・複合化して、複合体を形成した。この複合体と、追加分のＣＢ（ｐＨ１０）８．５部およびＰＶＤＦ２部とを、ＮＭＰとともに高速攪拌機（プライミクス社製、型式「フィルミックス」）で混練し、固形分濃度５８％の正極合材を形成した。正極を形成する際にこの組成物を用いた他は例１と同様にして、本例の２０３２型電池を作製した。

＜例１０＞
ｐＨ５のＣＢを用いた他は例９と同様にして複合体を形成した。この複合体と、追加分のＣＢ（ｐＨ５）８．５部およびＰＶＤＦ２部とを、例９と同様にしてＮＭＰとともに混練し、固形分濃度５８％の正極合材を形成した。正極を形成する際にこの組成物を用いた他は例１と同様にして、本例の２０３２型電池を作製した。

＜例１１＞
例９の複合体を中間複合体として用い、これと、ｐＨ５のＣＢとを、中間複合体：ＣＢ（ｐＨ５）が８９．５：１．５（すなわち、ＬｉＮｉ_１／３Ｍｎ_１／３Ｃｏ_１／３Ｏ_２：ＣＢ（ｐＨ１０）：ＣＢ（ｐＨ５）が８８：１．５：１．５）となるように混合・複合化して、最終複合体を形成した。この複合体と、追加分のＣＢ（ｐＨ１０のＣＢ：ｐＨ５のＣＢが１：１の混合物）７部およびＰＶＤＦ２部とを、例９と同様にしてＮＭＰとともに混練し、固形分濃度５８％の正極合材を形成した。正極を形成する際にこの組成物を用いた他は例１と同様にして、本例の２０３２型電池を作製した。

［粒度分布分析］
例９〜１１につき、複合化前後（例１１については導電材Ａ，Ｂの複合化前および最終複合化後）における粒度分布（頻度分布（％））を、レーザー回折式粒度分布分析装置（日機装（ＮＩＫＫＩＳＯ）株式会社製、型式「ＭＴ３２００II」）を用いて測定した。その結果、いずれの例についても、複合化後において、複合化前と比べ、より大きい直径の粒子の割合（頻度）が増加したことが確認された。例１１の粒度分布分析結果を表１に示す。

［正極合材粘度の測定］
例１〜１１に係る各正極合材につき、粘度計（東機産業株式会社製、型式「ＲＣ２１５」）を用いて、温度２５℃、剪断速度２ｓ^−１の条件で粘度（ｍＰａ・ｓ）を測定した。

［コンディショニング処理］
各電池に対して、１／１０Ｃ（１Ｃは、１時間で満充放電可能な電流値）のレートで３時間の定電流（ＣＣ）充電を行い、次いで、１／３Ｃのレートで４．１Ｖまで充電する操作と、１／３Ｃのレートで３Ｖまで放電させる操作とを３回繰り返した。

［２０Ｃ放電容量測定］
両端子間の電圧を４．１Ｖに調整した各電池を、温度２５℃にて、２０Ｃのレートで、電圧が３．０Ｖとなるまで定電流放電させ、このときの放電容量（２０Ｃ放電容量）を測定した。例５の電池の２０Ｃ放電容量を１００とし、これに対する各電池の２０Ｃ放電容量の比を求めた。

例１〜１１に係る正極合材粘度および２０Ｃ放電容量比を、使用したＣＢの詳細と併せて表２に示す。また、例１〜５につき、これら測定結果を、使用した導電材のｐＨに対してプロットしたグラフを図５に示す。同様に、例５〜８につき、これら測定結果を、使用した導電材量に対してプロットしたグラフを図６に示す。例２，５，９〜１１につき、これらの結果を比較するグラフを図７に示す。

表２（例１〜５）および図５に示されるとおり、正極活物質、結着剤、溶媒とともに導電材を単純に混合して正極合材を形成した場合、導電材含有量が一定であっても、導電材のｐＨが高くなるほど、粘度が著しく増加した。一方、該正極合材を用いてなるリチウムイオン二次電池では、導電材のｐＨが高くなるほど、２０Ｃ放電容量が向上した。特に、ｐＨが１０の導電材を用いてなる例５の電池は、ｐＨが６以下の導電材を用いてなる例１〜３の電池と比べ、正極合材粘度が４倍以上にもなった。
また、表２（例５〜８）および図６に示されるとおり、かかる出力向上効果の非常に高い導電材のみを用いた場合、粘度低減のために導電材量を減らすと、粘度の低減のみならず、顕著な出力低下も認められた。詳しくは、例えば、導電材量を１０質量％（例５）から８質量％（例６）に減らした場合、十分な粘度低減は実現されず、さらには２０Ｃ放電容量が１４％も低下した。

これに対し、表２（例２，５，９〜１１）および図７からも明らかなように、正極活物質粒子に導電材Ａ，ＢをＡ，Ｂの順に複合化させた複合体を用いてなる例１１では、正極合材粘度が顕著に低減され、且つ十分な２０Ｃ放電容量も実現された。詳しくは、例１１の正極合材は、高粘性の導電材Ａを半量含んでいたにも拘わらず、低粘性の導電材Ｂのみを単純混合して得た正極合材を用いてなる例２および正極活物質に導電材Ｂのみを複合化させた複合体を用いてなる例１０と同程度の粘度の低さを示した。例１１の電池はまた、出力向上効果の低い導電材Ｂを半量含んでいたにも拘わらず、正極活物質粒子に出力向上効果の高い導電材Ａのみを単純混合して得た正極合材を用いてなる例５および導電材Ａのみを複合化させた複合体を用いてなる例９と比べ、同程度以上の出力が実現され、且つ正極合材粘度はこれらのいずれと比べても著しく低減された。

１ 車両
２０ 捲回電極体
３０ 正極シート
３２ 正極集電体
３４ 正極活物質層
３８ 正極端子
４０ 負極シート
４２ 負極集電体
４４ 負極活物質層
４８ 負極端子
５０ セパレータ
１００ リチウムイオン二次電池

Claims (7)

1. 正極と、負極と、非水電解液とを備えるリチウムイオン二次電池であって、
   前記正極は、正極活物質層を有し、
   前記正極活物質層は、正極活物質粒子の表面に少なくとも導電材Ａおよび導電材Ｂを備える複合体（ＩＩ）を含み、ここで、前記導電材ＡはｐＨが６より大きく、前記導電材ＢはｐＨが６以下であり、前記複合体（ＩＩ）は前記正極活物質粒子の表面に前記導電材Ａ，Ｂがこの順に複合化されたものであり
   前記正極活物質層は、前記複合体（ＩＩ）を構成する導電材Ａ，Ｂを含めた合計量として、該正極活物質層の８〜２０質量％の導電材を含有する、リチウムイオン二次電池。
2. 前記導電材Ａは、ｐＨが９以上１１以下の範囲にある、請求項１に記載のリチウムイオン二次電池。
3. 前記導電材Ｂは、ｐＨが４以上６以下の範囲にある、請求項１または２に記載のリチウムイオン二次電池。
4. 前記正極活物質層は、前記正極活物質粒子と複合化されていない導電材Ｃをさらに含む、請求項１から３のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池。
5. 前記導電材Ａ，Ｂは、いずれも、平均粒径が０．０２μｍ〜０．０５μｍの範囲にある、請求項１から４のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池。
6. 前記導電材Ａと前記導電材Ｂとの質量比（Ａ：Ｂ）は１：９〜９：１である、請求項１から５のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の電池を備える、車両。

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