JP2013110376A - エネルギ貯蔵体の電極及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】表面に複数のトレンチ131が形成された集電体130と、導電材及びバインダよりなる材料が集電体130の表面に結合されて成る導電層120と、導電材、活物質及びバインダよりなる材料が導電層120の表面に結合されて成る結合層140と、活物質及びバインダよりなる材料が導電層120の表面に結合されて成る電極層110とを含む。結合層140に含まれた導電材の重量比は、導電層120に含まれた導電材の重量比より低く、結合層140に含まれた活物質の重量比は、電極層110に含まれた活物質の重量比より低く、トレンチ131は、水平断面積:深さ=1:3で設けられる。
【選択図】図2
Description
20 集電体
21 トレンチ
22 空隙
110 電極層
120 導電層
130 集電体
131 トレンチ
140 結合層
141 第1の結合層
142 第2の結合層
143 第3の結合層
Claims (25)
- 表面に複数のトレンチが形成された集電体と、
導電材及びバインダよりなる材料が前記集電体の表面に結合されて成る導電層と、
導電材、活物質及びバインダよりなる材料が前記導電層の表面に結合されて成る結合層と、
活物質及びバインダよりなる材料が前記導電層の表面に結合されて成る電極層とを含み、
前記結合層に含まれた導電材の重量比は、前記導電層に含まれた導電材の重量比より低く、
前記結合層に含まれた活物質の重量比は、前記電極層に含まれた活物質の重量比より低く、
前記トレンチは、水平断面積:深さ=1:3で設けられるエネルギ貯蔵体の電極。 - 前記トレンチの平均水平断面積は、0.5〜1μmで、
前記導電材及びバインダの粒子直径は、50〜300nmである請求項1に記載のエネルギ貯蔵体の電極。 - 前記結合層は、複数個から成る請求項1に記載のエネルギ貯蔵体の電極。
- 前記複数の結合層において、各々の結合層に含まれた活物質の重量比と導電材との重量比との合計が90wt%以上である請求項3に記載のエネルギ貯蔵体の電極。
- 前記複数の結合層は、各結合層に含まれた活物質の重量比と導電材の重量比とが異なる請求項4に記載のエネルギ貯蔵体の電極。
- 前記複数の結合層は、
前記導電材の重量が前記活物質の重量の3倍である第1の結合層と、
前記導電材の重量が前記活物質の重量の1倍で、前記第1の結合層の上部と結合する第2の結合層と、
前記導電材の重量が前記活物質の重量の1/3倍で、前記第2の結合層の上部と結合する第3の結合層と
から成る請求項5に記載のエネルギ貯蔵体の電極。 - 前記各結合層の厚さは、1〜10μmである請求項6に記載のエネルギ貯蔵体の電極。
- 前記導電層は、導電材の重量比が90wt%超である請求項1に記載のエネルギ貯蔵体の電極。
- 前記活物質は、活性炭、グラフェン、CNT、CNFよりなる群から選ばれる少なくともいずれか一つまたは少なくとも二つの材料の混合物である請求項1に記載のエネルギ貯蔵体の電極。
- 前記導電材は、グラファイト、コークス、活性炭、カーボンブラック、カーボンナノチューブ(CNT)及びグラフェンよりなる群から選ばれる少なくともいずれか一つまたは少なくとも二つの材料の混合物である請求項1に記載のエネルギ貯蔵体の電極。
- 前記バインダは、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンブルオリド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、カルボキシメチルセルロース、スタイレン−ブタジエンゴムよりなる群から選ばれる少なくとも一つの材料または少なくとも二つの材料の混合物である請求項1に記載のエネルギ貯蔵体の電極。
- 前記活物質は、活性炭、グラフェン、CNT及びCNFよりなる群から選ばれる少なくともいずれか一つまたは少なくとも二つの材料の混合物で、
前記導電材は、グラファイト、コークス、活性炭、カーボンブラック、カーボンナノチューブ(CNT)及びグラフェンよりなる群から選ばれる少なくともいずれか一つまたは少なくとも二つの材料の混合物で、
前記バインダは、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、カルボキシメチルセルロース、スタイレン−ブタジエンゴムよりなる群から選ばれる少なくとも一つの材料または少なくとも二つの材料の混合物である請求項1に記載のエネルギ貯蔵体の電極。 - (a)集電体の表面に複数のトレンチを形成するステップと、
(b)導電材及びバインダを含む導電性スラリを前記集電体の表面に塗布するステップと、
(c)前記導電性スラリを前記集電体との結合面の方に加圧して導電層を形成するステップと、
(d)導電材、活物質及びバインダを含む結合性スラリを前記導電層の表面に塗布するステップと、
(e)前記結合性スラリを前記導電層との結合面の方に加圧して結合層を形成するステップと、
(f)活物質及びバインダを含む電極性スラリを前記結合層の表面に塗布して電極層を形成するステップと
を含み、
前記結合性スラリに含まれた導電材の重量比は、前記導電性スラリに含まれた導電材の重量比より低く、
前記結合性スラリに含まれた活物質の重量比は、前記電極性スラリに含まれた活物質の重量比より低く、
前記トレンチは、水平断面積:深さ=1:3で設けられるエネルギ貯蔵体の電極製造方法。 - 前記トレンチを形成するステップは、塩酸、燐酸、フッ化ケイ酸及び硫酸よりなる群から選ばれる少なくとも一つの材料で数秒〜数十分間処理する請求項13に記載のエネルギ貯蔵体の電極製造方法。
- 前記ステップ(e)の後、
(g)活物質、導電材及びバインダを含む結合性スラリを前記結合層の表面に塗布するステップと、(h)前記ステップ(g)の結合性スラリを前記結合層との結合面の方に加圧して結合層を形成するステップとを順に複数回繰り返して複数の結合層を形成するステップをさらに備え、
前記ステップ(g)の結合性スラリに含まれた導電材の重量比は、前記導電性スラリに含まれた導電材の重量比より低く、
前記結合性スラリに含まれた活物質の重量比は、前記電極性スラリに含まれた活物質の重量比より低い請求項13に記載のエネルギ貯蔵体の電極製造方法。 - 前記ステップ(e)及び(h)にて形成された複数の結合層は、
各結合層に含まれた活物質の重量比と導電材の重量比との合計が90wt%以上である請求項15に記載のエネルギ貯蔵体の電極製造方法。 - 前記ステップ(e)及び(h)にて形成された複数の結合層は、
各結合層に含まれた活物質と導電材との重量比が異なる請求項16に記載のエネルギ貯蔵体の電極製造方法。 - 前記複数の結合層は、
前記導電材の重量が前記活物質の重量の3倍である第1の結合層と、
前記導電材の重量が前記活物質の重量の1倍で、前記第1の結合層の上部と結合する第2の結合層と、
前記導電材の重量が前記活物質の重量の1/3倍で、前記第2の結合層の上部と結合する第3の結合層と
から成る請求項17に記載のエネルギ貯蔵体の電極製造方法。 - 前記各結合層の厚さは、1〜10μmである請求項18に記載のエネルギ貯蔵体の電極製造方法。
- 前記導電層を形成するステップは、ホットロールプレス方式で行われる請求項13に記載のエネルギ貯蔵体の電極製造方法。
- 前記導電性スラリには、導電材の重量比が90wt%超のものが用いられる請求項13に記載のエネルギ貯蔵体の電極製造方法。
- 前記導電材は、グラファイト、コークス、活性炭、カーボンブラック、カーボンナノチューブ(CNT)及びグラフェンよりなる群から選ばれる少なくともいずれか一つまたは少なくとも二つの材料の混合物である請求項13に記載のエネルギ貯蔵体の電極製造方法。
- 前記活物質は、活性炭、グラフェン、CNT、CNFよりなる群から選ばれる少なくともいずれか一つまたは少なくとも二つの材料の混合物である請求項13に記載のエネルギ貯蔵体の電極製造方法。
- 前記バインダは、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、カルボキシメチルセルロース、スタイレン−ブタジエンゴムよりなる群から選ばれる少なくとも一つの材料または少なくとも二つの材料の混合物である請求項13に記載のエネルギ貯蔵体の電極製造方法。
- 前記活物質は、活性炭、グラフェン、CNT、CNFよりなる群から選ばれる少なくともいずれか一つまたは少なくとも二つの材料の混合物で、
前記導電材は、グラファイト、コークス、活性炭、カーボンブラック、カーボンナノチューブ(CNT)及びグラフェンよりなる群から選ばれる少なくともいずれか一つまたは少なくとも二つの材料の混合物で、
前記バインダは、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、カルボキシメチルセルロース、スタイレン−ブタジエンゴムよりなる群から選ばれる少なくとも一つの材料または少なくとも二つの材料の混合物である請求項13に記載のエネルギ貯蔵体の電極製造方法。
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