JP2013122883A - 電極とその製造方法および製造装置、その電極を用いた蓄電装置、その蓄電装置を搭載した車両 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本明細書が開示する電極は、集電体と、集電体の表面に形成された活物質層とを有している。活物質層は、活物質と、導電助剤と、バインダとを含んでいる。導電助剤は、カーボンナノファイバーを含んでいる。電極の表面をX線回折法で測定し、カーボンナノファイバーの各結晶面に由来する回折ピークの強度の和がX0であり、カーボンナノファイバーの(002)結晶面に由来する回折ピークの強度がX1である場合に、配向比率の百分率であるXa(%)は、下記式(1)によって示される。
40≦Xa=[1−(X1/X0)]×100 …… (1)
【選択図】 図6
Description
に関する。
40≦Xa=[1−(X1/X0)]×100 …… (1)
Xa=[1−{X1/(X1+X2+X3)]×100 …… (2)
正極活物質、導電助剤およびバインダとして、それぞれ、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(日亜化学工業株式会社製)、アセチレンブラック(HS100・電気化学工業)、VGCF−H(昭和電工株式会社製)およびPVdF(♯7208・株式会社クレハ製)を用い、溶媒としてNMP(N−メチル−2−ピロリドン・キシダ化学社製)とともに混合し、活物質層スラリーを作製した。正極活物質、導電助剤、バインダの混合比(重量比)は、正極活物質/導電助剤/バインダ=93/3/4とした。なお、VGCF−Hは、多層カーボンナノチューブである。
正極の作製工程において、静電場を発生させなかった。その他の条件については、実施例1と同様に正極を作製した。
X線回折装置(全自動水平型多目的X線回折装置SmartLab:株式会社リガク製)を用いて、実施例および比較例で作製した正極のX線回折分析を行い、それぞれの分析ピークのピーク強度を用いて、式(1)に基づいて配向比率を求めた。各正極について、2サンプルずつ分析を行った。結果を表1に示す。
実施例および比較例で得られた正極を用いてラミネート型電池を作成し、電池特性を評価した。各正極について、2サンプルずつ電池を作成して評価した。
対極として、従来公知の負極を作製した。活物質として、SiO(アルドリッチ社製)および天然黒鉛SMG(日立化成工業株式会社製)、導電助剤として、アセチレンブラック(HS100:電気化学工業株式会社製)、バインダとして、ポリアミドイミドを用い、溶媒(NMP(N‐メチル―2―ピロリドン):キシダ化学株式会社製)とともに混合し、対極の活物質層スラリーを作製した。活物質、導電助剤、バインダの混合比(重量比)は、SiO/黒鉛/アセチレンブラック/ポリアミドイミド=32/50/8/10(重量比)とした。正極と同様の条件で、ロールコータを用いて集電体に塗布し、乾燥して、溶媒を揮発させて除去した。これによって、集電体の表面に活物質層が形成された負極を作製した。なお、負極の作製に際しては、静電場を発生させなかった。
正極を30mm×25mm、負極を31mm×26mmに裁断し、ラミネートフィルムで収容した。この正極および負極の間に、セパレータとしてポリプロピレン樹脂からなる矩形状シート(40mm×40mm角、厚さ30μm)を挟装して極板群とした。この極板群を2枚1組のラミネートフィルムで覆い、3辺をシールした後、袋状となったラミネートフィルムに上記の電解液を注入した。その後、残りの1辺をシールすることで、4辺が気密にシールされ、極板群および電解液が密閉されたラミネートセルを得た。電解液にはEC(エチレンカーボネート)、MEC(メチルエチルカーボネート)、DMC(ジメチルカーボネート)=3:3:4(体積比)の混合溶液にLiPF6を1モル/Lとなる濃度で溶解したものを用いた。また、セパレータとしては、ポリプロピレンを用いた。正極および負極は外部と電気的に接続可能なタブを備え、このタブの一部はラミネートセルの外側に延出した。以上の工程で、単層ラミネートセルのリチウムイオン二次電池を得た。
室温(25℃)にて充放電試験を行った。充放電試験は、1Cで4.2VまでCCCV充電(定電流定電圧充電)を2.5行った後、1Cで2.5VまでCC放電(定電流放電)を行い、これを1サイクルとして2サイクル繰り返した。電流は、10mAの定電流とした。そして、2サイクル繰り返した後に、再度、充電を開始し、充電開始から10秒後までの電圧変化量ΔV(単位はV)を測定した。この結果より、充電時の直流抵抗の低下量(IRドロップ)を算出した。なお、IRドロップ(単位はΩ)は、ΔV/Iによって算出され、I=10×10−3(単位はA)である。結果を表1および図6に示す。また、同様の充放電試験を2サイクル繰り返した後の放電時の電流容量を測定した。結果を表1および図7に示す。なお、IRドロップおよび放電容量の値は、比較例で作製した2つの電極を用いた場合の測定値の平均値を100%とした場合の、各サンプルの測定値を百分率で示している。
10 カーボンナノチューブ
100 活物質層
101 活物質層スラリー
200 集電体
300,400 製造装置
310,320,410,420 ロール
311,321 芯部
315 スリップリング
330,430,440 スラリー供給部
350 静電場発生器
Claims (8)
- 集電体と、
前記集電体の表面に形成された活物質層とを有する電極であって、
前記活物質層は、活物質と、導電助剤と、バインダとを含んでおり、
前記導電助剤は、カーボンナノファイバーを含んでおり、
前記電極の表面をX線回折法で測定し、前記カーボンナノファイバーの各結晶面に由来する回折ピークの強度の和がX0であり、前記カーボンナノファイバーの(002)結晶面に由来する回折ピークの強度がX1である場合に、配向比率の百分率であるXaは、下記式(1)によって示される、電極。
40≦Xa=[1−(X1/X0)]×100 …… (1) - 前記Xaは、60≦Xa≦80を満たしている、請求項1に記載の電極。
- 活物質と、導電助剤と、バインダとを含む活物質層スラリーを集電体に塗布することを含む、電極の製造方法であって、
前記導電助剤は、カーボンナノファイバーを含んでおり、
前記活物質層スラリーの塗布時または塗布後に、前記活物質層スラリーの厚さ方向に静電場を発生させる、製造方法。 - 活物質と、導電助剤と、バインダとを含む活物質層スラリーを集電体に塗布して電極を製造する製造装置であって、
前記導電助剤は、カーボンナノファイバーを含んでおり、
前記製造装置は、前記活物質層スラリーの塗布時または塗布後に、前記活物質層スラリーの厚さ方向に静電場を発生させる静電場発生器を備えている、製造装置。 - 前記製造装置は、前記活物質層スラリーを前記集電体に塗布する機構を備えており、
前記静電場発生器は、少なくともその一部が前記塗布する機構に設けられている、請求項4に記載の製造装置。 - 請求項1または2に記載の電極と、電解液とを備えた蓄電装置。
- 二次電池である、請求項6に記載の蓄電装置。
- 請求項6または7に記載の蓄電装置を搭載した車両。
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