JP2020087597A - electrode - Google Patents

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Abstract

To reduce battery resistance.SOLUTION: An electrode includes a collector 11 and an active material layer 12. The active material layer 12 is disposed on a surface of the collector 11. The active material layer 12 includes an active material particle group. Each active material particle 5 included in the active material particle group includes a core particle 1 and a shell layer 2. The shell layer 2 covers the core particle 1. The shell layer 2 has electron conductivity. The core particle 1 has an aspect ratio of 1.5 or higher. The active material particle group has an orientation angle of 45° or less. The orientation angle represents an acute angle among the angles formed by the longitudinal direction of the active material particle 5 and the normal direction of the surface of the collector 11.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本開示は電極に関する。 The present disclosure relates to electrodes.

特開2015−228337号公報(特許文献1)は、電極の製造過程において、塗膜に含まれる炭素質材料を磁界によって配向させることを開示している。 Japanese Patent Laying-Open No. 2015-228337 (Patent Document 1) discloses that a carbonaceous material contained in a coating film is oriented by a magnetic field in the process of manufacturing an electrode.

特開2015−228337号公報JP, 2005-228337, A

本開示の目的は電池抵抗の低減にある。 An object of the present disclosure is to reduce battery resistance.

以下本開示の技術的構成および作用効果が説明される。ただし本開示の作用メカニズムは推定を含んでいる。作用メカニズムの正否により、特許請求の範囲が限定されるべきではない。 The technical configuration and operational effects of the present disclosure will be described below. However, the mechanism of action of the present disclosure includes inference. The claims should not be limited by the correctness of the mechanism of action.

本開示の電極は集電体および活物質層を含む。活物質層は集電体の表面に配置されている。活物質層は活物質粒子群を含む。活物質粒子群に含まれる活物質粒子の各々は、コア粒子およびシェル層を含む。シェル層はコア粒子を被覆している。シェル層は電子伝導性を有する。コア粒子は1.5以上のアスペクト比を有する。活物質粒子群は45°以下の配向角を有する。配向角は、活物質粒子の長軸方向と、集電体の表面の法線方向とがなす角のうち鋭角を示す。 The electrode of the present disclosure includes a current collector and an active material layer. The active material layer is arranged on the surface of the current collector. The active material layer includes active material particles. Each of the active material particles included in the active material particle group includes a core particle and a shell layer. The shell layer covers the core particles. The shell layer has electronic conductivity. The core particles have an aspect ratio of 1.5 or higher. The active material particle group has an orientation angle of 45° or less. The orientation angle is an acute angle among the angles formed by the long axis direction of the active material particles and the normal direction of the surface of the current collector.

図1は本開示の作用メカニズムを図解する第1概念図である。
一般に電極はペースト(粒子分散液)の塗布により形成される。図1にはペーストの塗膜の断面が概念的に示されている。塗膜は分散媒を含む。分散媒に複数個の活物質粒子5(すなわち活物質粒子群)が分散している。活物質粒子5はコア粒子1およびシェル層2を含む。
FIG. 1 is a first conceptual diagram illustrating an operation mechanism of the present disclosure.
Generally, the electrodes are formed by applying a paste (particle dispersion liquid). FIG. 1 conceptually shows the cross section of the coating film of the paste. The coating film contains a dispersion medium. A plurality of active material particles 5 (that is, active material particle groups) are dispersed in the dispersion medium. Active material particle 5 includes core particle 1 and shell layer 2.

図2は本開示の作用メカニズムを図解する第2概念図である。
塗膜の厚さ方向(図2のy軸方向)に磁界が印加される。塗膜の厚さ方向は、集電体の表面の法線方向と実質的に同方向である。
FIG. 2 is a second conceptual diagram illustrating the operation mechanism of the present disclosure.
A magnetic field is applied in the thickness direction of the coating film (the y-axis direction in FIG. 2). The thickness direction of the coating film is substantially the same as the normal direction of the surface of the current collector.

図3は本開示の作用メカニズムを図解する第3概念図である。
シェル層2は電子伝導性を有する。すなわちシェル層2には自由電子が含まれている。外部磁界の影響により、自由電子は、活物質粒子の表面において、外部磁界を中心軸とする円運動を行うと考えられる。自由電子の円運動は、外部磁界を打ち消す方向の磁界が生じるように行われると考えられる。
FIG. 3 is a third conceptual diagram illustrating the operation mechanism of the present disclosure.
The shell layer 2 has electronic conductivity. That is, the shell layer 2 contains free electrons. It is considered that due to the influence of the external magnetic field, the free electrons make a circular motion with the external magnetic field as the central axis on the surface of the active material particles. It is considered that the circular motion of free electrons is performed so that a magnetic field in a direction canceling the external magnetic field is generated.

コア粒子1は1.5以上のアスペクト比を有している。アスペクト比は短軸径に対する長軸径の比である。円運動の半径が小さい程、自由電子の円運動により生じる磁界は小さくなると考えられる。すなわち円運動の中心軸が長軸方向と平行であるとき、自由電子の円運動による磁界は最小となり、円運動の中心軸が短軸方向と平行であるとき、自由電子の円運動による磁界は最大となると考えられる。 The core particle 1 has an aspect ratio of 1.5 or more. The aspect ratio is the ratio of the major axis diameter to the minor axis diameter. It is considered that the smaller the radius of the circular motion, the smaller the magnetic field generated by the circular motion of the free electrons. That is, when the central axis of circular motion is parallel to the major axis direction, the magnetic field due to circular motion of free electrons is minimum, and when the central axis of circular motion is parallel to the minor axis direction, the magnetic field due to circular motion of free electrons is It is considered to be the maximum.

活物質粒子5は、自由電子の円運動により生じる磁界が小さくなるように配向すると考えられる。その結果、活物質粒子群は、各活物質粒子5の長軸方向が塗膜の厚さ方向に沿うように配向すると考えられる(図2を参照のこと)。 It is considered that the active material particles 5 are oriented so that the magnetic field generated by the circular motion of free electrons becomes small. As a result, it is considered that the active material particle group is oriented such that the major axis direction of each active material particle 5 is along the thickness direction of the coating film (see FIG. 2 ).

図4は本開示の作用メカニズムを図解する第4概念図である。
塗膜の乾燥後、塗膜(すなわち活物質層12)が圧縮される。活物質層12に含まれる活物質粒子群は配向している。活物質粒子群が配向した状態で、活物質層12が圧縮されることにより、活物質粒子群が密に充填され得る。さらに圧縮後も、活物質粒子群の配向状態は維持され得る。活物質層12では、電池の充放電反応が効率的に進行し得る。すなわち電池抵抗の低減が期待される。
FIG. 4 is a fourth conceptual diagram illustrating the operation mechanism of the present disclosure.
After the coating film is dried, the coating film (that is, the active material layer 12) is compressed. The active material particle group contained in the active material layer 12 is oriented. By compressing the active material layer 12 with the active material particle group oriented, the active material particle group can be densely packed. Furthermore, the orientation state of the active material particle group can be maintained even after compression. In the active material layer 12, the charge/discharge reaction of the battery can proceed efficiently. That is, reduction in battery resistance is expected.

ただし活物質粒子群の配向角は45°以下である。配向角が45°を超えると、活物質粒子群が密に充填されず、電池抵抗が十分低減しない可能性がある。 However, the orientation angle of the active material particle group is 45° or less. If the orientation angle exceeds 45°, the active material particle group may not be densely packed and the battery resistance may not be sufficiently reduced.

図1は本開示の作用メカニズムを図解する第1概念図である。FIG. 1 is a first conceptual diagram illustrating an operation mechanism of the present disclosure. 図2は本開示の作用メカニズムを図解する第2概念図である。FIG. 2 is a second conceptual diagram illustrating the operation mechanism of the present disclosure. 図3は本開示の作用メカニズムを図解する第3概念図である。FIG. 3 is a third conceptual diagram illustrating the operation mechanism of the present disclosure. 図4は本開示の作用メカニズムを図解する第4概念図である。FIG. 4 is a fourth conceptual diagram illustrating the operation mechanism of the present disclosure. 図5は本実施形態の電極の構成の一例を示す概略図である。FIG. 5 is a schematic view showing an example of the configuration of the electrode of this embodiment. 図6は配向角を図解する概念図である。FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating the orientation angle. 図7は本実施例の電極群を示す概略図である。FIG. 7 is a schematic view showing an electrode group of this embodiment. 図8は本実施例の電池を示す概略図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing the battery of this example. 図9は、配向角と、活物質層の密度および電池抵抗との関係を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing the relationship between the orientation angle, the density of the active material layer, and the battery resistance. 図10は、コア粒子のアスペクト比と、活物質層の密度および電池抵抗との関係を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing the relationship between the aspect ratio of the core particles, the density of the active material layer, and the battery resistance. 図11は、AB含量と、活物質層の密度および電池抵抗との関係を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing the relationship between the AB content, the density of the active material layer, and the battery resistance. 図12は、外部磁界の強さと、活物質層の密度および電池抵抗との関係を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing the relationship between the strength of the external magnetic field, the density of the active material layer, and the battery resistance.

以下本開示の実施形態(本明細書では「本実施形態」とも記される)が説明される。ただし以下の説明は特許請求の範囲を限定するものではない。例えば以下では、リチウムイオン電池用の電極が説明される。ただしリチウムイオン電池は電池の一例に過ぎない。本実施形態の電極は、その他の電池系(例えばナトリウムイオン電池等)にも適用され得る。 Hereinafter, an embodiment of the present disclosure (also referred to as “this embodiment” in the present specification) will be described. However, the following description does not limit the scope of the claims. For example, in the following, electrodes for lithium ion batteries are described. However, the lithium ion battery is only an example of the battery. The electrode of the present embodiment can be applied to other battery systems (for example, sodium ion battery etc.).

<電極>
図5は本実施形態の電極の構成の一例を示す概略図である。
電極10はリチウムイオン電池用である。電極10はシート状の部品である。電極10は集電体11および活物質層12を含む。
<Electrode>
FIG. 5 is a schematic view showing an example of the configuration of the electrode of this embodiment.
The electrode 10 is for a lithium ion battery. The electrode 10 is a sheet-shaped component. The electrode 10 includes a current collector 11 and an active material layer 12.

《集電体》
集電体11は導電性の電極基材である。集電体11は例えば5μm以上50μm以下の厚さを有していてもよい。集電体11は例えば金属箔等であってもよい。電極10が正極である場合、集電体11は例えばアルミニウム(Al)箔等であってもよい。電極10が負極である場合、集電体11は例えば銅(Cu)箔等であってもよい。
《Current collector》
The current collector 11 is a conductive electrode base material. The current collector 11 may have a thickness of, for example, 5 μm or more and 50 μm or less. The current collector 11 may be, for example, a metal foil or the like. When the electrode 10 is a positive electrode, the collector 11 may be, for example, aluminum (Al) foil or the like. When the electrode 10 is a negative electrode, the collector 11 may be, for example, a copper (Cu) foil or the like.

《活物質層》
活物質層12は集電体11の表面に配置されている。活物質層12は集電体11の片面のみに配置されていてもよい。活物質層12は集電体11の表裏両面に配置されていてもよい。図5のx軸方向において、集電体11が活物質層12から突出した部分は、外部端子と接続され得る。
<Active material layer>
The active material layer 12 is arranged on the surface of the current collector 11. The active material layer 12 may be arranged only on one surface of the current collector 11. The active material layer 12 may be arranged on both front and back surfaces of the current collector 11. In the x-axis direction of FIG. 5, the portion where the current collector 11 projects from the active material layer 12 can be connected to an external terminal.

図4には、図5のxy平面(集電体11の表面の法線方向に平行な断面)が概念的に示されている。活物質層12は例えば10μm以上200μm以下の厚さを有していてもよい。活物質層12は活物質粒子群を含む。活物質粒子群に含まれる活物質粒子5の各々は、コア粒子1およびシェル層2を含む。 FIG. 4 conceptually shows the xy plane of FIG. 5 (cross section parallel to the normal line direction of the surface of the current collector 11). The active material layer 12 may have a thickness of 10 μm or more and 200 μm or less, for example. Active material layer 12 includes a group of active material particles. Each of active material particles 5 included in the active material particle group includes core particle 1 and shell layer 2.

本実施形態では、活物質粒子群が配向しているため、活物質粒子群が密に充填され得る。活物質層12は例えば3.65g/cm3以上の密度を有していてもよい。活物質層12の「密度」は、活物質層12の質量が活物質層12のみかけ体積で除されることにより算出される。みかけ体積は、活物質層12の厚さと面積との積である。活物質層12は例えば3.66g/cm3以上の密度を有していてもよい。活物質層12は例えば3.68g/cm3以上の密度を有していてもよい。活物質層12は例えば3.70g/cm3以上の密度を有していてもよい。活物質層12は例えば3.72g/cm3以上の密度を有していてもよい。活物質層12の密度に上限は特に設けられていない。活物質層12は例えば4.00g/cm3以下の密度を有していてもよい。 In the present embodiment, since the active material particle group is oriented, the active material particle group can be densely packed. The active material layer 12 may have a density of, for example, 3.65 g/cm 3 or more. The “density” of the active material layer 12 is calculated by dividing the mass of the active material layer 12 by the apparent volume of the active material layer 12. The apparent volume is the product of the thickness and the area of the active material layer 12. The active material layer 12 may have a density of, for example, 3.66 g/cm 3 or more. The active material layer 12 may have a density of, for example, 3.68 g/cm 3 or more. The active material layer 12 may have a density of 3.70 g/cm 3 or more, for example. The active material layer 12 may have a density of 3.72 g/cm 3 or more, for example. There is no particular upper limit to the density of the active material layer 12. The active material layer 12 may have a density of 4.00 g/cm 3 or less, for example.

(コア粒子)
コア粒子1は、電池の充放電反応に関与する材料を含む。本実施形態において、電池の充放電反応に関与することは、リチウムイオンのインターカレーションが可能であることを示す。コア粒子1は、実質的に電池の充放電反応に関与する材料のみからなっていてもよい。本実施形態のコア粒子1は、磁界に応答する材料でなくてもよい。本実施形態では、シェル層2に含まれる自由電子の作用により、活物質粒子5が配向するためである。もちろんコア粒子1は磁界に応答する材料を含んでいてもよい。
(Core particles)
The core particle 1 contains the material which participates in the charging/discharging reaction of a battery. In the present embodiment, participation in the charge/discharge reaction of the battery indicates that lithium ion intercalation is possible. The core particle 1 may be made of only a material that substantially participates in the charge/discharge reaction of the battery. The core particle 1 of the present embodiment does not have to be a material that responds to a magnetic field. This is because the active material particles 5 are oriented by the action of free electrons contained in the shell layer 2 in the present embodiment. Of course, the core particle 1 may include a material that responds to a magnetic field.

電極10が正極である場合、コア粒子1は、例えばリチウム含有金属酸化物、リチウムリン酸塩等を含んでいてもよい。コア粒子1は、例えばコバルト酸リチウム(LiCoO2)、ニッケル酸リチウム(LiNiO2)、マンガン酸リチウム(例えばLiMnO2、LiMn24等)、ニッケルコバルトマンガン酸リチウム(例えばLiNi1/3Co1/3Mn1/32、LiNi0.5Co0.2Mn0.32、LiNi0.6Co0.3Mn0.12、LiNi0.4Co0.2Mn0.42等)、ニッケルコバルトアルミン酸リチウム(例えばLiNi0.82Co0.15Al0.032等)およびリン酸鉄リチウム(LiFePO4)からなる群より選択される少なくとも1種を含んでいてもよい。 When the electrode 10 is the positive electrode, the core particle 1 may include, for example, a lithium-containing metal oxide, lithium phosphate, or the like. The core particles 1 are, for example, lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), lithium manganate (eg LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 etc.), lithium nickel cobalt manganate (eg LiNi 1/3 Co 1 /3 Mn 1/3 O 2 , LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 , LiNi 0.6 Co 0.3 Mn 0.1 O 2 , LiNi 0.4 Co 0.2 Mn 0.4 O 2, etc., lithium nickel cobalt aluminate (for example, LiNi 0.82 Co 0.15 Al) 0.03 O 2 and the like) and at least one selected from the group consisting of lithium iron phosphate (LiFePO 4 ).

電極10が負極である場合、コア粒子1は、例えば酸化珪素(SiO)、酸化錫(SnO)およびチタン酸リチウム(Li4Ti512)からなる群より選択される少なくとも1種を含んでいてもよい。 When the electrode 10 is a negative electrode, the core particle 1 contains at least one selected from the group consisting of silicon oxide (SiO), tin oxide (SnO), and lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ). You may stay.

(単粒子)
コア粒子1は例えば単粒子であってもよい。単粒子は1個の単結晶からなる粒子を示す。コア粒子1は二次粒子(単粒子の凝集体)であってもよい。コア粒子1に含まれる単粒子が少ない程、活物質粒子5が配向しやすくなる傾向がある。コア粒子1は例えば1個以上10個以下の単粒子を含んでいてもよい。コア粒子1は例えば1個以上5個以下の単粒子を含んでいてもよい。コア粒子1は例えば1個以上3個以下の単粒子を含んでいてもよい。コア粒子1は実質的に1個の単粒子のみからなっていてもよい。
(Single particle)
The core particle 1 may be, for example, a single particle. A single particle means a particle composed of one single crystal. The core particles 1 may be secondary particles (aggregates of single particles). The smaller the number of single particles contained in the core particles 1, the more likely the active material particles 5 are to be oriented. The core particle 1 may include, for example, 1 or more and 10 or less single particles. The core particle 1 may include, for example, 1 or more and 5 or less single particles. The core particle 1 may include, for example, 1 or more and 3 or less single particles. The core particle 1 may consist essentially of only one single particle.

コア粒子1が例えば層状岩塩型の結晶(例えばニッケルコバルトマンガン酸リチウム等)を含み、かつコア粒子1が単粒子からなる場合、活物質粒子5が活物質層12の厚さ方向に配向することにより、コア粒子1においてリチウムイオンのインターカレーションが生起する部分が電極10の表面を向くことになると考えられる。インターカレーションが生起する部分が電極10の表面を向くことにより、電池抵抗がいっそう低減することが期待される。 When the core particles 1 include, for example, layered rock salt type crystals (for example, lithium nickel cobalt manganate, etc.) and the core particles 1 are single particles, the active material particles 5 are oriented in the thickness direction of the active material layer 12. Therefore, it is considered that the portion where intercalation of lithium ions occurs in the core particle 1 faces the surface of the electrode 10. It is expected that the battery resistance will be further reduced by directing the portion where intercalation occurs toward the surface of the electrode 10.

(アスペクト比)
コア粒子1は1.5以上のアスペクト比を有する。アスペクト比が1.5未満であると、活物質粒子5が十分配向しない可能性がある。アスペクト比が大きい程、充填性の向上と、電池抵抗の低減とが期待される。コア粒子1は例えば2.0以上のアスペクト比を有していてもよい。アスペクト比の上限は特に設けられていない。コア粒子1は例えば2.5以下のアスペクト比を有していてもよい。
(aspect ratio)
The core particle 1 has an aspect ratio of 1.5 or more. If the aspect ratio is less than 1.5, the active material particles 5 may not be sufficiently oriented. It is expected that the larger the aspect ratio, the higher the filling property and the lower the battery resistance. The core particle 1 may have an aspect ratio of 2.0 or more, for example. There is no particular upper limit for the aspect ratio. The core particle 1 may have an aspect ratio of 2.5 or less, for example.

本明細書の「アスペクト比」は、粒子の短軸径(短軸方向の長さ)に対する長軸径(長軸方向の長さ)の比を示す。長軸径は、粒子の断面像全体における粒子の最大径を示す。短軸径は、同粒子の断面画像において長軸径と直交する径のうち最大径を示す。アスペクト比は活物質層12の断面像において測定される。活物質層12の断面像において、20個のコア粒子1が無作為に抽出される。断面像は例えばSEM(scanning electron microscope)像であり得る。20個のコア粒子1においてアスペクト比が測定される。20個の算術平均値が採用される。なお活物質層12の断面観察方法は後述の「配向角」において説明される。 The "aspect ratio" in the present specification indicates the ratio of the major axis diameter (length in the major axis direction) to the minor axis diameter (length in the minor axis direction) of particles. The major axis diameter indicates the maximum diameter of the particle in the entire cross-sectional image of the particle. The minor axis diameter indicates the maximum diameter of the diameters orthogonal to the major axis diameter in the cross-sectional image of the same particle. The aspect ratio is measured in the cross-sectional image of the active material layer 12. In the cross-sectional image of the active material layer 12, 20 core particles 1 are randomly extracted. The cross-sectional image may be, for example, an SEM (scanning electron microscope) image. The aspect ratio of 20 core particles 1 is measured. 20 arithmetic mean values are adopted. The method of observing the cross section of the active material layer 12 will be described in “Orientation angle” described later.

(d50)
コア粒子1のサイズは特に限定されるべきではない。コア粒子1は例えば1μm以上30μm以下のd50を有していてもよい。「d50」は体積基準の粒子径分布において微粒側からの積算粒子体積が全粒子体積の50%になる粒子径を示す。d50はレーザ回折式粒子径分布測定装置等により測定され得る。
(D50)
The size of the core particle 1 is not particularly limited. The core particle 1 may have a d50 of 1 μm or more and 30 μm or less, for example. “D50” indicates a particle diameter in which the cumulative particle volume from the fine particle side in the volume-based particle diameter distribution becomes 50% of the total particle volume. d50 can be measured by a laser diffraction type particle size distribution measuring device or the like.

(シェル層)
シェル層2はコア粒子1を被覆している。シェル層2はコア粒子1の表面全体を被覆していてもよい。活物質粒子群が磁界により配向し得る限り、シェル層2はコア粒子1の表面の一部を被覆していてもよい。活物質粒子5は、例えば1質量%以上5質量%以下のシェル層2を含んでいてもよい。シェル層2は電子伝導性を有する。シェル層2の比率が高い程、活物質粒子5が配向しやすくなる傾向がある。
(Shell layer)
The shell layer 2 covers the core particle 1. The shell layer 2 may cover the entire surface of the core particle 1. The shell layer 2 may cover a part of the surface of the core particle 1 as long as the active material particle group can be oriented by the magnetic field. The active material particles 5 may include, for example, 1% by mass or more and 5% by mass or less of the shell layer 2. The shell layer 2 has electronic conductivity. As the ratio of the shell layer 2 is higher, the active material particles 5 tend to be oriented more easily.

シェル層2は例えば電子伝導体を含んでいてもよい。シェル層2は実質的に電子伝導体のみからなっていてもよい。電子伝導体は特に限定されるべきではない。電子伝導体は、例えばカーボンブラック〔例えばアセチレンブラック(AB)、ケッチェンブラック(登録商標)等〕、黒鉛および金属からなる群より選択される少なくとも1種を含んでいてもよい。 The shell layer 2 may include, for example, an electronic conductor. The shell layer 2 may consist essentially of the electron conductor. The electron conductor should not be particularly limited. The electron conductor may include at least one selected from the group consisting of carbon black [eg, acetylene black (AB), Ketjen black (registered trademark)], graphite and metal.

シェル層2の形成方法は特に限定されるべきではない。例えばシェル層2は乾式プロセスにより形成されてもよい。すなわちコア粒子1と、電子伝導体とのメカノフュージョンにより、シェル層2が形成されてもよい。例えばホソカワミクロン社製の粒子複合化装置「ノビルタ」等が使用されてもよい。例えばシェル層2は湿式プロセスにより形成されてもよい。すなわちバインダおよび電子伝導体を含むコーティング液が準備されてもよい。コア粒子1にコーティング液が噴霧されることにより、シェル層2が形成されてもよい。 The method for forming the shell layer 2 is not particularly limited. For example, the shell layer 2 may be formed by a dry process. That is, the shell layer 2 may be formed by mechanofusion of the core particle 1 and the electron conductor. For example, a particle compounding device “Nobilta” manufactured by Hosokawa Micron may be used. For example, the shell layer 2 may be formed by a wet process. That is, a coating liquid containing a binder and an electronic conductor may be prepared. The shell layer 2 may be formed by spraying the coating liquid on the core particles 1.

(電子伝導性付与度)
シェル層2の電子伝導性の程度は、例えば「電子伝導性付与度(無次元量)」により評価され得る。
(Degree of imparting electronic conductivity)
The degree of electronic conductivity of the shell layer 2 can be evaluated by, for example, “degree of imparting electronic conductivity (dimensionless amount)”.

電子伝導性付与度は下記式:
E=R0÷R1
(ただし式中、Eは電子伝導性付与度を示し、R0はコア粒子群の抵抗を示し、R1は活物質粒子群の抵抗を示す。)
により算出される。
The degree of electron conductivity imparted is the following formula:
E=R 0 ÷R 1
(In the formula, E represents the degree of imparting electron conductivity, R 0 represents the resistance of the core particle group, and R 1 represents the resistance of the active material particle group.)
Is calculated by

0およびR1の各々は、例えば三菱ケミカルアナリテック社製の粉体抵抗測定システム「MCP−PD51型」等により測定され得る。同装置と同等の機能を有する装置が使用されてもよい。測定試料(粒子群)の質量は例えば5g程度であってもよい。測定時の荷重は例えば20kN程度であってもよい。 Each of R 0 and R 1 can be measured by, for example, a powder resistance measuring system “MCP-PD51 type” manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech. A device having the same function as the device may be used. The mass of the measurement sample (particle group) may be, for example, about 5 g. The load at the time of measurement may be, for example, about 20 kN.

電子伝導性付与度が例えば103以上であれば、活物質粒子群が十分な磁界応答性を有することが期待される。電子伝導性付与度は例えば104以上であってもよい。電子伝導性付与度は例えば105以上であってもよい。 When the degree of electron conductivity imparting is, for example, 10 3 or more, it is expected that the active material particle group has sufficient magnetic field responsiveness. The degree of imparting electron conductivity may be, for example, 10 4 or more. The degree of imparting electron conductivity may be, for example, 10 5 or more.

(配向角)
活物質粒子群にシェル層2が含まれるため、活物質粒子群は外部磁界によって配向し得る。活物質粒子群が配向していることにより、電池抵抗の低減が期待される。活物質粒子群の配向状態は配向角によって評価される。
(Orientation angle)
Since the active material particle group includes the shell layer 2, the active material particle group can be oriented by an external magnetic field. The orientation of the active material particle group is expected to reduce the battery resistance. The orientation state of the active material particle group is evaluated by the orientation angle.

図6は配向角を図解する概念図である。
「配向角(図6のθ)」は、活物質粒子5の長軸方向と、集電体11の表面の法線方向(図6のy軸方向)とがなす角のうち鋭角を示す。配向角は、活物質層12の断面において測定される。断面は、集電体11の表面の法線方向と実質的に平行とされる。「実質的に平行」とは、集電体11の表面の法線方向と、該断面とがなす角のうち鋭角が0°以上10°以下であることを示す。
FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating the orientation angle.
The “orientation angle (θ in FIG. 6)” is an acute angle among the angles formed by the long axis direction of the active material particles 5 and the normal direction of the surface of the current collector 11 (y-axis direction in FIG. 6). The orientation angle is measured in the cross section of the active material layer 12. The cross section is substantially parallel to the normal direction of the surface of the current collector 11. “Substantially parallel” means that the acute angle of the angle formed by the normal line direction of the surface of the current collector 11 and the cross section is 0° or more and 10° or less.

電極10から活物質層12の断面試料が切り出される。断面試料には、CP(cross section polisher)加工、FIB(focused ion beam)加工等が適宜施され得る。断面試料が例えばSEM等により観察される。断面試料のSEM像において、20個の活物質粒子5が無作為に抽出される。各活物質粒子5において配向角が測定される。20個の算術平均値が採用される。 A cross-section sample of the active material layer 12 is cut out from the electrode 10. The cross-section sample may be appropriately subjected to CP (cross section polisher) processing, FIB (focused ion beam) processing, and the like. The cross-section sample is observed by, for example, SEM. In the SEM image of the cross-section sample, 20 active material particles 5 are randomly extracted. The orientation angle of each active material particle 5 is measured. 20 arithmetic mean values are adopted.

本実施形態では、活物質粒子群が45°以下の配向角を有する。配向角が45°を超えると、電池抵抗が十分低減しない可能性がある。配向角が小さい程、電池抵抗の低減が期待される。配向角は例えば42°以下であってもよい。配向角は例えば40°以下であってもよい。配向角は例えば35°以下であってもよい。配向角は例えば30°以下であってもよい。配向角の下限は特に設けられていない。配向角は実質的に0°であってもよい。 In this embodiment, the active material particle group has an orientation angle of 45° or less. If the orientation angle exceeds 45°, the battery resistance may not be sufficiently reduced. A smaller orientation angle is expected to reduce battery resistance. The orientation angle may be, for example, 42° or less. The orientation angle may be, for example, 40° or less. The orientation angle may be, for example, 35° or less. The orientation angle may be, for example, 30° or less. The lower limit of the orientation angle is not set in particular. The orientation angle may be substantially 0°.

(XRDピーク強度比)
コア粒子1が層状岩塩型のリチウム含有金属酸化物を含む場合、活物質粒子群の配向状態が、例えば活物質層12のXRD(x−ray diffraction)チャートによって評価されてもよい。すなわち活物質層12のXRDチャートにおいて、104面に対応する回折ピークの高さと、003面に対応する回折ピークの高さとが測定される。本実施形態の「XRDピーク強度比」は、104面に対応する回折ピークの高さに対する、003面に対応する回折ピークの高さの比である。
(XRD peak intensity ratio)
When the core particle 1 contains a layered rock salt type lithium-containing metal oxide, the orientation state of the active material particle group may be evaluated by, for example, an XRD (x-ray diffraction) chart of the active material layer 12. That is, in the XRD chart of the active material layer 12, the height of the diffraction peak corresponding to the 104 plane and the height of the diffraction peak corresponding to the 003 plane are measured. The “XRD peak intensity ratio” in this embodiment is the ratio of the height of the diffraction peak corresponding to the 003 plane to the height of the diffraction peak corresponding to the 104 plane.

XRDチャートは一般的なXRD装置により測定され得る。例えばリガク社製の全自動多目的X線回折装置「SmartLab」等が使用されてもよい。同装置と同等の機能を有する装置が使用されてもよい。XRDの測定条件は例えば次のとおりである。 The XRD chart can be measured by a general XRD device. For example, a fully-automatic multipurpose X-ray diffractometer "SmartLab" manufactured by Rigaku Corporation may be used. A device having the same function as the device may be used. The measurement conditions of XRD are as follows, for example.

測定温度:室温(20℃±5℃)
モノクロメータ:黒鉛単結晶
カウンタ:シンチレーションカウンタ
X線源:Cu−Kα線
管電圧:40kV
管電流:50mA
測定範囲:2θ=10°〜90°
スキャンスピード:2°/min
ステップ幅:0.1°
Measurement temperature: room temperature (20°C ± 5°C)
Monochromator: Graphite single crystal Counter: Scintillation counter X-ray source: Cu-Kα ray tube voltage: 40 kV
Tube current: 50mA
Measuring range: 2θ=10° to 90°
Scan speed: 2°/min
Step width: 0.1°

XRDピーク強度比が例えば1.2以上であれば、活物質粒子群が密に充填され、電池抵抗が低減することが期待される。XRDピーク強度比が大きい程、電池抵抗の低減が期待される。XRDピーク強度比は、例えば1.23以上であってもよい。XRDピーク強度比は、例えば1.25以上であってもよい。XRDピーク強度比は、例えば1.3以上であってもよい。XRDピーク強度比に上限は特に設けられていない。XRDピーク強度比は、例えば1.4以下であってもよい。 When the XRD peak intensity ratio is, for example, 1.2 or more, it is expected that the active material particle group is densely packed and the battery resistance is reduced. A larger XRD peak intensity ratio is expected to reduce battery resistance. The XRD peak intensity ratio may be 1.23 or more, for example. The XRD peak intensity ratio may be, for example, 1.25 or more. The XRD peak intensity ratio may be, for example, 1.3 or more. There is no particular upper limit to the XRD peak intensity ratio. The XRD peak intensity ratio may be, for example, 1.4 or less.

(その他の成分)
活物質層12は実質的に活物質粒子群のみからなっていてもよい。活物質層12は活物質粒子群に加えて、例えば導電材、バインダ等をさらに含んでいてもよい。
(Other ingredients)
The active material layer 12 may substantially consist of the active material particle group. The active material layer 12 may further include, for example, a conductive material and a binder in addition to the active material particle group.

導電材は、例えば100質量部の活物質粒子群に対して、0.1質量部以上10質量部以下含まれていてもよい。導電材は特に限定されるべきではない。導電材は、例えばアセチレンブラック(AB)、気相成長炭素繊維(VGCF)、黒鉛、カーボンナノチューブ(CNT)およびグラフェンフレークからなる群より選択される少なくとも1種を含んでいてもよい。なお本実施形態では、シェル層2が電子伝導性を有するため、導電材の追加が不要であることもあり得る。 The conductive material may be contained in an amount of 0.1 parts by mass or more and 10 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the active material particle group. The conductive material should not be particularly limited. The conductive material may include at least one selected from the group consisting of acetylene black (AB), vapor grown carbon fiber (VGCF), graphite, carbon nanotube (CNT), and graphene flake, for example. In addition, in this embodiment, since the shell layer 2 has electronic conductivity, it may be unnecessary to add a conductive material.

バインダは、例えば100質量部の活物質粒子群に対して、0.1質量部以上10質量部以下含まれていてもよい。バインダは特に限定されるべきではない。バインダは例えばポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリアクリル酸(PAA)、カルボキシメチルセルロース(CMC)およびスチレンブタジエンゴム(SBR)からなる群より選択される少なくとも1種を含んでいてもよい。 The binder may be contained in an amount of 0.1 parts by mass or more and 10 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the active material particle group. The binder should not be particularly limited. The binder includes, for example, at least one selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyacrylic acid (PAA), carboxymethyl cellulose (CMC) and styrene butadiene rubber (SBR). You may stay.

以下、本開示の実施例(本明細書では「本実施例」と記される)が説明される。ただし以下の説明は特許請求の範囲を限定するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure (herein referred to as “present embodiments”) will be described. However, the following description does not limit the scope of the claims.

<電極および電池の製造>
以下のように電極および電池が製造された。本実施例の電極は「正極」である。
<Manufacture of electrodes and batteries>
Electrodes and batteries were manufactured as follows. The electrode of this example is a "positive electrode".

《実施例1》
1.電極の製造
以下の材料が準備された。
コア粒子:リチウム含有金属酸化物(結晶構造=層状岩塩型、アスペクト比=1.5、d50=10μm)
電子伝導体:アセチレンブラック(AB)
<<Example 1>>
1. Manufacture of Electrodes The following materials were prepared.
Core particle: lithium-containing metal oxide (crystal structure=layered rock salt type, aspect ratio=1.5, d50=10 μm)
Electronic conductor: acetylene black (AB)

ホソカワミクロン社製の粒子複合化装置「ノビルタ」に各材料が投入された。配合比は「リチウム含有金属酸化物:AB=99:1(質量比)」である。同装置により粒子複合化処理が実施された。これにより活物質粒子群が製造された。活物質粒子群に含まれる活物質粒子の各々は、コア粒子1(リチウム含有金属酸化物)とシェル層2(AB)とを含むと考えられる。前述の測定方法により、「電子伝導性付与度」が測定された。結果は下記表1に示される。 Each material was put into the particle compounding device "Nobilta" manufactured by Hosokawa Micron. The compounding ratio is “lithium-containing metal oxide:AB=99:1 (mass ratio)”. Particle composite processing was carried out by the same device. As a result, active material particles were manufactured. Each of the active material particles included in the active material particle group is considered to include the core particle 1 (lithium-containing metal oxide) and the shell layer 2 (AB). The “degree of electron conductivity imparting” was measured by the above-mentioned measuring method. The results are shown in Table 1 below.

以下の材料が準備された。
導電材:AB
バインダ:PVDF
分散媒:N−メチル−2−ピロリドン
集電体:帯状のAl箔
The following materials were prepared.
Conductive material: AB
Binder: PVDF
Dispersion medium: N-methyl-2-pyrrolidone Current collector: Strip-shaped Al foil

活物質粒子群、導電材、バインダおよび分散媒が混合されることにより、正極ペーストが調製された。固形分の組成は「活物質粒子:AB:PVDF=95:4:1(質量比)」である。正極ペーストが集電体の表面に塗布されることにより、塗膜が形成された。一対の電磁石により外部磁界が形成された。外部磁界の強さは200mTである。外部磁界の方向は、塗膜の厚さ方向(集電体11の表面の法線方向)と実質的に同一である。塗膜に対して外部磁界が1秒間印加された。 The positive electrode paste was prepared by mixing the active material particle group, the conductive material, the binder, and the dispersion medium. The composition of the solid content is “active material particles:AB:PVDF=95:4:1 (mass ratio)”. A coating film was formed by applying the positive electrode paste on the surface of the current collector. An external magnetic field was formed by the pair of electromagnets. The strength of the external magnetic field is 200 mT. The direction of the external magnetic field is substantially the same as the thickness direction of the coating film (direction normal to the surface of the current collector 11). An external magnetic field was applied to the coating for 1 second.

外部磁界の印加後、塗膜が乾燥されることにより、活物質層12が形成された。これにより電極10が製造された。電極10は帯状である。活物質層12の塗布量(乾燥後)は40mg/cm2である。活物質層12の幅寸法(図5のx軸方向の寸法)は110mmである。ロール圧延機により、電極10が圧延された。ロール圧延機の線圧は50MPa/cmである。なお活物質層12に含まれるABの合計含量(=シェル層+導電材)は5質量%である。 The active material layer 12 was formed by drying the coating film after applying the external magnetic field. Thereby, the electrode 10 was manufactured. The electrode 10 has a strip shape. The coating amount (after drying) of the active material layer 12 is 40 mg/cm 2 . The width dimension of the active material layer 12 (dimension in the x-axis direction in FIG. 5) is 110 mm. The electrode 10 was rolled by a roll mill. The linear pressure of the rolling mill is 50 MPa/cm. The total content of AB contained in the active material layer 12 (=shell layer+conductive material) was 5% by mass.

前述の測定方法により、「配向角」および「XRDピーク強度比」が測定された。結果は下記表1に示される。 The "orientation angle" and the "XRD peak intensity ratio" were measured by the above-described measuring method. The results are shown in Table 1 below.

図7は本実施例の電極群を示す概略図である。
図8は本実施例の電池を示す概略図である。
以下のように電極10を含む電池100が製造された。
FIG. 7 is a schematic view showing an electrode group of this embodiment.
FIG. 8 is a schematic diagram showing the battery of this example.
A battery 100 including the electrode 10 was manufactured as follows.

2.負極の製造(図7を参照のこと)
以下の材料が準備された。
活物質粒子群:天然黒鉛
バインダ:CMCおよびSBR
分散媒:イオン交換水
集電体:帯状のCu箔(厚さ 10μm)
2. Fabrication of negative electrode (see Figure 7)
The following materials were prepared.
Active material particle group: Natural graphite binder: CMC and SBR
Dispersion medium: Ion-exchanged water Current collector: Strip-shaped Cu foil (thickness 10 μm)

活物質粒子群、バインダおよび分散媒が混合されることにより、負極ペーストが調製された。負極ペーストが集電体の表面に塗布され、乾燥されることにより活物質層が形成された。活物質層の塗布量(乾燥後)は30mg/cm2である。活物質層の幅寸法(図7のx軸方向の寸法)は112mmである。以上より負極20が製造された。負極20は帯状である。 A negative electrode paste was prepared by mixing the active material particle group, the binder, and the dispersion medium. The negative electrode paste was applied on the surface of the current collector and dried to form an active material layer. The coating amount of the active material layer (after drying) is 30 mg/cm 2 . The width dimension of the active material layer (dimension in the x-axis direction in FIG. 7) is 112 mm. From the above, the negative electrode 20 was manufactured. The negative electrode 20 has a strip shape.

3.セパレータの準備(図7を参照のこと)
セパレータ30としてPE製の多孔質膜(幅寸法 120mm、厚さ 15μm)が準備された。耐熱材料、バインダおよび分散媒が混合されることにより、ペーストが調製された。耐熱材料はセラミックスの粒子群である。ペーストがセパレータ30の表面に塗布され、乾燥されることにより、耐熱層が形成された。耐熱層は4μmの厚さを有する。以上よりセパレータ30が準備された。
3. Prepare the separator (see Figure 7)
A porous membrane made of PE (width dimension 120 mm, thickness 15 μm) was prepared as the separator 30. A paste was prepared by mixing the heat resistant material, the binder and the dispersion medium. The heat resistant material is a group of ceramic particles. The heat resistant layer was formed by applying the paste on the surface of the separator 30 and drying it. The heat resistant layer has a thickness of 4 μm. From the above, the separator 30 was prepared.

4.電解液の準備
電解液が準備された。電解液は以下の成分からなる。ここで「EC」はエチレンカーボネートを示す。「EMC」はエチルメチルカーボネートを示す。「DEC」はジエチルカーボネートを示す。
4. Preparation of Electrolyte Solution An electrolyte solution was prepared. The electrolytic solution consists of the following components. Here, "EC" means ethylene carbonate. "EMC" indicates ethyl methyl carbonate. “DEC” indicates diethyl carbonate.

支持塩:LiPF6(濃度 1mоl/L)
溶媒:[EC:EMC:DEC=3:4:3(体積比)]
Supporting salt: LiPF 6 (concentration 1 mol/L)
Solvent: [EC:EMC:DEC=3:4:3 (volume ratio)]

5.組み立て(図7および8を参照のこと)
電極10(正極)、セパレータ30、負極20およびセパレータ30がこの順序で積層され、さらにこれらが渦巻状に巻回された。これにより電極群50が形成された。
5. Assembly (see Figures 7 and 8)
The electrode 10 (positive electrode), the separator 30, the negative electrode 20, and the separator 30 were laminated in this order, and further, they were spirally wound. Thereby, the electrode group 50 was formed.

ケース90が準備された。ケース90は角形である。ケース90は、高さ寸法(75mm)×幅寸法(120mm)×奥行寸法(15mm)の外形寸法を有する。高さ寸法は図8のz軸方向の寸法である。幅寸法は図8のx軸方向の寸法である。奥行寸法は図8のy軸方向の寸法である。ケース90は1mmの肉厚を有する。 Case 90 was prepared. The case 90 has a rectangular shape. The case 90 has an outer dimension of height dimension (75 mm) x width dimension (120 mm) x depth dimension (15 mm). The height dimension is the dimension in the z-axis direction in FIG. The width dimension is the dimension in the x-axis direction in FIG. The depth dimension is the dimension in the y-axis direction in FIG. The case 90 has a wall thickness of 1 mm.

電極群50に正極端子91および負極端子92が接続された。ケース90に電極群50が収納された。ケース90に電解液が注入された。ケース90が密閉された。以上より電池100(角形リチウムイオン電池)が製造された。電池100は3.0〜4.1Vの範囲で5Ahの定格容量を有するように設計されている。 A positive electrode terminal 91 and a negative electrode terminal 92 were connected to the electrode group 50. The electrode group 50 was housed in the case 90. The electrolytic solution was injected into the case 90. The case 90 is sealed. From the above, the battery 100 (square lithium-ion battery) was manufactured. The battery 100 is designed to have a rated capacity of 5 Ah in the range of 3.0 to 4.1V.

6.仕上げ充放電
25℃の温度環境下において、1Cの電流レートにより電池100が4.2Vまで充電された。「1C」の電流レートでは定格容量が1時間で充電される。5分間の休止を挟んで、1Cの電流レートにより電池100が3.0Vまで放電された。
6. Finish charging/discharging In a temperature environment of 25° C., the battery 100 was charged to 4.2V at a current rate of 1C. At the current rate of "1C", the rated capacity is charged in 1 hour. The battery 100 was discharged to 3.0 V at a current rate of 1 C with a pause of 5 minutes.

さらに以下の定電流−定電圧(CC−CV)方式充電およびCC−CV方式放電により、電池100の初期容量が確認された。 Further, the initial capacity of the battery 100 was confirmed by the following constant current-constant voltage (CC-CV) system charging and CC-CV system discharging.

CC−CV方式充電:CC=1C、CV=4.1V、0.01Cカット
CC−CV方式放電:CC=1C、CV=3.0V、0.01Cカット
CC-CV system charge: CC=1C, CV=4.1V, 0.01C cut CC-CV system discharge: CC=1C, CV=3.0V, 0.01C cut

《実施例2および3》
下記表1のアスペクト比を有するコア粒子が使用されることを除いては、実施例1と同様に電極が製造された。さらに電極を含む電池が製造された。
<<Examples 2 and 3>>
An electrode was prepared as in Example 1, except that core particles having the aspect ratios shown in Table 1 below were used. In addition, batteries containing electrodes were manufactured.

《実施例4および5》
下記表1に示されるように、活物質粒子群のAB含量、および電子伝導性付与度が変更されることを除いては、実施例1と同様に電極が製造された。さらに電極を含む電池が製造された。なお活物質層に含まれるABの合計含量は、その他の例と同様に5質量%である。
<<Examples 4 and 5>>
As shown in Table 1 below, an electrode was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the AB content of the active material particle group and the degree of imparting electron conductivity were changed. In addition, batteries containing electrodes were manufactured. The total content of AB contained in the active material layer is 5% by mass as in the other examples.

《実施例6〜8》
下記表1に示されるように、外部磁界の強さが変更されることを除いては、実施例1と同様に電極が製造された。さらに電極を含む電池が製造された。
<<Examples 6 to 8>>
An electrode was prepared as in Example 1, except that the strength of the external magnetic field was changed, as shown in Table 1 below. In addition, batteries containing electrodes were manufactured.

《比較例1》
下記表1のアスペクト比を有するコア粒子が準備された。コア粒子群、電子伝導体の粒子群、バインダおよび分散媒が混合されることにより、正極ペーストが調製された。正極ペーストが集電体の表面に塗布され、乾燥されることにより、活物質層が形成された。これらを除いては実施例1と同様に電極が製造された。さらに電極を含む電池が製造された。
<<Comparative Example 1>>
Core particles having an aspect ratio shown in Table 1 below were prepared. The positive electrode paste was prepared by mixing the core particle group, the electron conductor particle group, the binder, and the dispersion medium. The positive electrode paste was applied on the surface of the current collector and dried to form an active material layer. An electrode was manufactured in the same manner as in Example 1 except for these. In addition, batteries containing electrodes were manufactured.

《比較例2》
塗膜に外部磁界が印加されないことを除いては、実施例1と同様に電極が製造された。さらに電極を含む電池が製造された。
<<Comparative Example 2>>
An electrode was prepared as in Example 1, except that no external magnetic field was applied to the coating. In addition, batteries containing electrodes were manufactured.

《比較例3および4》
下記表1のアスペクト比を有するコア粒子が使用されることを除いては、実施例1と同様に電極が製造された。さらに電極を含む電池が製造された。
<<Comparative Examples 3 and 4>>
An electrode was prepared as in Example 1, except that core particles having the aspect ratios shown in Table 1 below were used. In addition, batteries containing electrodes were manufactured.

《比較例5》
下記表1に示されるように、活物質粒子群のAB含量、および電子伝導性付与度が変更されることを除いては、実施例1と同様に電極が製造された。さらに電極を含む電池が製造された。なお活物質層に含まれるABの合計含量は、その他の例と同様に5質量%である。
<<Comparative Example 5>>
As shown in Table 1 below, an electrode was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the AB content of the active material particle group and the degree of imparting electron conductivity were changed. In addition, batteries containing electrodes were manufactured. The total content of AB contained in the active material layer is 5% by mass as in the other examples.

《比較例6》
下記表1に示されるように、外部磁界の強さが変更されることを除いては、実施例1と同様に電極が製造された。さらに電極を含む電池が製造された。
<<Comparative Example 6>>
An electrode was prepared as in Example 1, except that the strength of the external magnetic field was changed, as shown in Table 1 below. In addition, batteries containing electrodes were manufactured.

<評価>
電池のSOC(state of charge)が50%に調整された。10Cの電流レートにより電池100が10秒間放電された。放電開始から10秒後の電圧降下量が測定された。電圧降下量と電流レートとの関係から「電池抵抗」が算出された。結果は下記表1に示される。
<Evaluation>
The SOC (state of charge) of the battery was adjusted to 50%. Battery 100 was discharged for 10 seconds at a current rate of 10C. The amount of voltage drop was measured 10 seconds after the start of discharge. "Battery resistance" was calculated from the relationship between the amount of voltage drop and the current rate. The results are shown in Table 1 below.

Figure 2020087597
Figure 2020087597

<結果>
《実施例1〜8および比較例1〜6》
実施例1〜8は、比較例1〜6に比して活物質層の密度が高く、なおかつ電池抵抗が小さい。実施例1〜8では、比較例1〜6よりも活物質粒子群が密に充填されているためと考えられる。実施例では、配向角がいずれも45°以下である。これに対して比較例2、4〜6では、配向角が45°を超えている。したがって配向角が45°以下であることにより、活物質粒子群が密に充填されやすくなると考えられる。なお比較例1および3はコア粒子のアスペクト比が1であるため、配向角を有しない。
<Results>
<<Examples 1-8 and Comparative Examples 1-6>>
In Examples 1 to 8, the density of the active material layer was higher than that of Comparative Examples 1 to 6 and the battery resistance was small. It is considered that Examples 1 to 8 are more densely packed with the active material particle group than Comparative Examples 1 to 6. In the examples, the orientation angles are all 45° or less. On the other hand, in Comparative Examples 2, 4 to 6, the orientation angle exceeds 45°. Therefore, it is considered that when the orientation angle is 45° or less, the active material particle group is likely to be densely packed. In Comparative Examples 1 and 3, the core particles have an aspect ratio of 1, and therefore have no orientation angle.

図9は、配向角と、活物質層の密度および電池抵抗との関係を示すグラフである。45°の配向角を境界として、活物質層の密度および電池抵抗の推移が変化している。配向角が45°以下である範囲において、配向角が小さくなる程、活物質層の密度が高くなり、電池抵抗が低減する傾向がみられる。 FIG. 9 is a graph showing the relationship between the orientation angle, the density of the active material layer, and the battery resistance. The transition of the density of the active material layer and the battery resistance change at the boundary of the orientation angle of 45°. In the range where the orientation angle is 45° or less, the smaller the orientation angle, the higher the density of the active material layer, and the battery resistance tends to decrease.

《実施例1〜3、比較例1、3および4》
図10は、コア粒子のアスペクト比と、活物質層の密度および電池抵抗との関係を示すグラフである。コア粒子のアスペクト比が大きい程、活物質層の密度が高くなり、かつ電池抵抗が低減する傾向がみられる。コア粒子のアスペクト比が大きい程、活物質粒子群が配向しやすくなるためと考えられる。活物質粒子群が配向することにより、活物質粒子群が密に充填されやすく、かつ電解液が拡散しやすくなるため、電池抵抗が低減していると考えられる。
<<Examples 1-3, Comparative Examples 1, 3 and 4>>
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the aspect ratio of the core particles, the density of the active material layer, and the battery resistance. The larger the aspect ratio of the core particles, the higher the density of the active material layer, and the battery resistance tends to decrease. It is considered that the larger the aspect ratio of the core particles, the easier the orientation of the active material particle group. It is considered that the orientation of the active material particle groups facilitates the active material particle groups to be densely packed and facilitates the diffusion of the electrolytic solution, thereby reducing the battery resistance.

比較例3および4は活物質層の密度が低く、電池抵抗も大きい。アスペクト比が1.5未満であるためと考えられる。 Comparative Examples 3 and 4 have low active material layer density and high battery resistance. It is considered that the aspect ratio is less than 1.5.

《実施例1、4および5、比較例5》
図11は、AB含量と、活物質層の密度および電池抵抗との関係を示すグラフである。AB含量が増加すると(すなわち電子伝導体が増加すると)、活物質層の密度が高くなり、電池抵抗が低減する傾向がみられる。電子伝導体が多い程、自由電子が多くなり、活物質粒子群が配向しやすくなるためと考えられる。電子伝導体が多い程、配向角も小さくなっている。
<<Examples 1, 4 and 5, Comparative Example 5>>
FIG. 11 is a graph showing the relationship between the AB content, the density of the active material layer, and the battery resistance. When the AB content increases (that is, the electron conductor increases), the density of the active material layer increases, and the battery resistance tends to decrease. It is considered that as the number of electron conductors increases, the number of free electrons increases and the active material particle group is more easily oriented. The more electron conductors, the smaller the orientation angle.

《実施例1、6〜8、比較例2および6》
図12は、外部磁界の強さと、活物質層の密度および電池抵抗との関係を示すグラフである。外部磁界の強さが大きくなる程、活物質層の密度が高くなり、電池抵抗が低減する傾向がみられる。外部磁界の強さが大きい程、配向角が小さくなるためと考えられる。
<<Examples 1, 6-8, Comparative Examples 2 and 6>>
FIG. 12 is a graph showing the relationship between the strength of the external magnetic field, the density of the active material layer, and the battery resistance. As the strength of the external magnetic field increases, the density of the active material layer increases and the battery resistance tends to decrease. It is considered that the larger the strength of the external magnetic field, the smaller the orientation angle.

本開示の実施形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではない。特許請求の範囲の記載によって確定される技術的範囲は、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含む。 The embodiments and examples of the present disclosure are illustrative in all respects, and not restrictive. The technical scope defined by the description of the claims includes meanings equivalent to the scope of the claims and all modifications within the scope.

1 コア粒子、2 シェル層、5 活物質粒子、10 電極、11 集電体、12 活物質層、20 負極、30 セパレータ、50 電極群、90 ケース、91 正極端子、92 負極端子、100 電池。 1 core particle, 2 shell layer, 5 active material particle, 10 electrode, 11 current collector, 12 active material layer, 20 negative electrode, 30 separator, 50 electrode group, 90 case, 91 positive electrode terminal, 92 negative electrode terminal, 100 battery.

Claims (1)

集電体および活物質層を含み、
前記活物質層は前記集電体の表面に配置されており、
前記活物質層は活物質粒子群を含み、
前記活物質粒子群に含まれる活物質粒子の各々は、コア粒子およびシェル層を含み、
前記シェル層は前記コア粒子を被覆しており、
前記シェル層は電子伝導性を有し、
前記コア粒子は1.5以上のアスペクト比を有し、
前記活物質粒子群は45°以下の配向角を有し、
前記配向角は、前記活物質粒子の長軸方向と、前記集電体の表面の法線方向とがなす角のうち鋭角を示す、
電極。
Including a current collector and an active material layer,
The active material layer is disposed on the surface of the current collector,
The active material layer contains active material particles,
Each of the active material particles contained in the active material particle group includes a core particle and a shell layer,
The shell layer covers the core particles,
The shell layer has electronic conductivity,
The core particles have an aspect ratio of 1.5 or more,
The active material particle group has an orientation angle of 45° or less,
The orientation angle represents an acute angle among the angles formed by the long axis direction of the active material particles and the normal direction of the surface of the current collector,
electrode.
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