JP2015079681A5 - - Google Patents
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Description
したがって、本発明はまず、リチウムイオン二次電池の正極活物質又は負極活物質として動作可能な第１の活物質の粒子と、該第１の活物質と同じ極の活物質として動作可能な第２の活物質の粒子と、導電性カーボンと、を含むリチウムイオン二次電池用電極材料であって、上記第１の活物質の粒子の平均粒径が２μｍより大きく１５μｍ以下であり、上記第２の活物質の粒子の平均粒径が０．０１〜２μｍの範囲であり、上記導電性カーボンが、親水性固相成分を含み、該親水性固相成分の、ラマンスペクトルから算出された、グラフェン面方向のねじれを含まない結晶子サイズＬａと、グラフェン面方向のねじれを含む結晶子サイズＬｅｑとが、１．３ｎｍ≦Ｌａ≦１．５ｎｍ、且つ、１．５ｎｍ≦Ｌｅｑ≦２．３ｎｍ、且つ、１．０≦Ｌｅｑ／Ｌａ≦１．５５の関係を満たし、上記親水性固相成分のラマンスペクトルにおける、１５１０ｃｍ−１付近のアモルファス成分バンドのピーク面積の、９８０〜１７８０ｃｍ−１の範囲のピーク面積に対する割合が、１３〜１９％の範囲であり、且つ、上記導電性カーボン１００ｇあたりのフタル酸ジブチル吸油量が１００〜２００ｍＬの範囲であることを特徴とするリチウムイオン二次電池用電極材料に関する。
波形分離の結果得られた成分ｄ、すなわちＧバンドのピーク面積、成分ｂ、すなわちＤバンドのピーク面積、及び、成分ｆ、すなわち２Ｄバンドのピーク面積を用いて、Ｌａ及びＬｅｑが以下の式に従って算出される。
Ｌａ＝４．４×（Ｇバンドのピーク面積／Ｄバンドのピーク面積）ｎｍ
Ｌｅｑ＝８．８×（２Ｄバンドのピーク面積／Ｄバンドのピーク面積）ｎｍ
Ｌａ＝４．４×（Ｇバンドのピーク面積／Ｄバンドのピーク面積）ｎｍ
Ｌｅｑ＝８．８×（２Ｄバンドのピーク面積／Ｄバンドのピーク面積）ｎｍ
本発明の電極材料において必須の構成要素として使用される導電性カーボンは、高い柔軟性を有し、導電性カーボンに圧力が印加されると、カーボンの粒子が変形して糊状に広がるが、この性質は、導電性カーボンの低いストラクチャと、導電性カーボンに含まれる親水性固相成分に主に起因する。導電性カーボンのＤＢＰ吸油量は、１００〜２００ｍＬ／１００ｇである。また、親水性固相成分のラマンスペクトルから算出されたグラフェン面方向のねじれを含まない結晶子サイズＬａと、グラフェン面方向のねじれを含む結晶子サイズＬｅｑとは、１．３ｎｍ≦Ｌａ≦１．５ｎｍ、且つ、１．５ｎｍ≦Ｌｅｑ≦２．３ｎｍ、且つ、１．０≦Ｌｅｑ／Ｌａ≦１．５５の関係を満たし、この親水性固相成分のラマンスペクトから算出されたアモルファス成分率は、１３〜１９％、好ましくは１４〜１８％の範囲である。上記特定範囲の導電性カーボンにおける親水性固相成分は、リチウムイオン二次電池の電極形成のために従来使用されているケッチェンブラック、アセチレンブラック等の導電性カーボンの親水性固相成分に比較して、Ｌａ及びＬｅｑの値が小さく、Ｌｅｑ／Ｌａの値を尺度として判断されるグラフェン面におけるねじれが少なく、またアモルファス成分率が高いという特徴を有する。
表１には、実施例１〜３及び比較例１，２の導電性カーボンについての、ＤＢＰ吸油量、Ｌａ、Ｌｅｑ、Ｌｅｑ／Ｌａ、アモルファス成分率及び電極密度の値をまとめて示す。ＤＢＰ吸油量が２００ｍＬ／１００ｇよりも大きく、親水性固相成分のＬａ、Ｌｅｑが、１．３ｎｍ≦Ｌａ≦１．５ｎｍ、且つ、１．５ｎｍ≦Ｌｅｑ≦２．３ｎｍ、且つ、１．０≦Ｌｅｑ／Ｌａ≦１．５５の関係を満たさず、親水性固相成分のアモルファス成分率が１３％未満である導電性カーボンを使用した比較例１，２の電極材料では、電極密度が上がらず、言い換えると電極材料中の活物質粒子の量を増加させることができないことがわかる。
Claims (3)
- リチウムイオン二次電池の正極活物質又は負極活物質として動作可能な第１の活物質の粒子と、
該第１の活物質と同じ極の活物質として動作可能な第２の活物質の粒子と、
導電性カーボンと、
を含むリチウムイオン二次電池用電極材料であって、
前記第１の活物質の粒子の平均粒径が、２μｍより大きく、１５μｍ以下であり、
前記第２の活物質の粒子の平均粒径が、０．０１〜２μｍの範囲であり、
前記導電性カーボンが、親水性固相成分を含み、
該親水性固相成分の、ラマンスペクトルから算出された、グラフェン面方向のねじれを含まない結晶子サイズＬａと、グラフェン面方向のねじれを含む結晶子サイズＬｅｑとが、
１．３ｎｍ≦Ｌａ≦１．５ｎｍ、且つ、
１．５ｎｍ≦Ｌｅｑ≦２．３ｎｍ、且つ、
１．０≦Ｌｅｑ／Ｌａ≦１．５５
の関係を満たし、
前記親水性固相成分のラマンスペクトルにおける、１５１０ｃｍ−１付近のアモルファス成分バンドのピーク面積の、９８０〜１７８０ｃｍ−１の範囲のピーク面積に対する割合が、１３〜１９％の範囲であり、且つ、
前記導電性カーボン１００ｇあたりのフタル酸ジブチル吸油量が１００〜２００ｍＬの範囲である
ことを特徴とするリチウムイオン二次電池用電極材料。 - 別の導電性カーボンをさらに含む、請求項１に記載のリチウムイオン二次電池用電極材料。
- 請求項１又は２に記載の電極材料に圧力を印加することにより形成された活物質層を有する正極及び／又は負極を備えたリチウムイオン二次電池。
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