JP2020119909A - 電極、二次電池、電池パック及び車両 - Google Patents
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Abstract
Description
[第1の実施形態]
第1の実施形態に係る電極は、金属酸化物を含む活物質粒子及び導電剤を含む活物質含有層を有する。活物質含有層の断面の走査型広がり抵抗顕微鏡法による画像について、二値化解析により得られた、導電剤に帰属される抵抗値1MΩ以下の領域に含まれる粒子の真円度の加重平均値は、0.05以上0.4以下である。真円度の加重平均値は、粒子の面積により重み付けられている。
この真円度Rは、正極に含まれる導電剤粒子の断面形状の円形度を表す指標として用いることができる。この真円度Rが1に近いと、正極に含まれる導電剤粒子の断面形状が真円に近い形状であることを意味している。また、この真円度Rが0に近いと、正極に含まれる導電剤粒子の断面形状が、真円から遠い、すなわち、アスペクト比が高い形状であることを意味している。ここで、アスペクト比とは、長辺LOと短辺SHとの比率LO/SHを意味している。
この真円度の加重平均値IAは、すべての導電剤粒子のうち、面積Sが大きく、かつ、真円度Rが高い断面形状を有する導電剤粒子が占める割合が高いと、大きい傾向にある。そして、この加重平均値IAが0.4よりも大きい正極は、電極密度が低く、正極内部における導電剤のネットワークの均一性が不十分な状態にある。
先ず、完全な放電状態とする。ここで、完全な放電状態とは、0.1Cの放電レートで、電池電圧が1.5Vに達するまで電池を放電した状態を意味している。次いで、この電池から、正極を取り出す。次いで、この正極を非水溶媒を用いて十分に洗浄して、正極から電解質(例えば非水電解質)を除去する。なお、非水溶媒としては、例えば、ジメチルカーボネートを用いる。
この非水電解質電池は、正極と、負極と、非水電解質とを含んでいる。第1の実施形態に係る非水電解質電池は、正極と負極との間に配されたセパレータを更に具備することもできる。正極、負極及びセパレータは、電極群を構成することができる。非水電解質は、電極群に保持され得る。
正極は、正極集電体と、正極活物質含有層とを含むことができる。正極活物質含有層は、正極集電体の片面又は両面に形成され得る。正極活物質含有層は、金属酸化物からなる正極活物質粒子と、導電剤とを含んでいる。
先ず、加重平均値IAの測定方法において説明したのと同様の方法で、完全な放電状態の電池から正極を取り出す。次いで、この正極を非水溶媒を用いて十分に洗浄して、正極から非水電解質を除去する。なお、非水溶媒としては、例えば、ジメチルカーボネートを用いる。次いで、洗浄後の正極の一部を、一辺が5cmの正方形の形状に打ち抜いて、試料を得る。次いで、この試料の中央部及び端部の計5点の厚さを測定して、平均厚さLを得る。次いで、この平均厚さLから、正極集電体の厚さMを除き、正極活物質含有層の厚さL―Mを求める。次いで、この試料の質量Oを計測する。次いで、この試料の質量Oから、正極集電体の質量Pを除き、正極活物質含有層の質量O−Pを得る。この質量O−Pから、単位面積あたりの正極活物質含有層の質量Wを算出する。次いで、この単位面積当たりの正極活物質含有層の質量Wについて正極活物質含有層の厚さL−Mで除することにより、正極活物質含有層の電極密度を求めることができる。
具体的には、先ず、インジウムなどの金属に導電剤を押し込み、測定用サンプルを作成する。次いで、この測定用サンプルについて、XPS分析を行い、XPSスペクトルを得る。次いで、このXPSスペクトルを解析して、導電剤の構成元素に占める炭素以外の元素の原子濃度(原子%)を得る。XPS装置としては、例えば、PHI社製;ESCA−5800を用いることができる。この分析に際しては、X線をAlKαとし、測定エリアの径を800μmとする。
負極は、負極集電体と、負極活物質含有層とを含むことができる。負極活物質含有層は、負極集電体の片面又は両面に形成され得る。負極活物質含有層は、負極活物質と、任意に導電剤及び結着剤とを含むことができる。
電解質としては、液状非水電解質又はゲル状非水電解質を用いることができる。液状非水電解質は、電解質を有機溶媒に溶解することにより調製される。電解質の濃度は、0.5 mol/L以上2.5 mol/L以下であることが好ましい。
セパレータは、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、セルロース、若しくはポリフッ化ビニリデン(PVdF)を含む多孔質フィルム、又は合成樹脂製不織布から形成される。安全性の観点からは、ポリエチレン又はポリプロピレンから形成された多孔質フィルムを用いることが好ましい。これらの多孔質フィルムは、一定温度において溶融し、電流を遮断することが可能なためである。
外装部材としては、例えば、ラミネートフィルムからなる容器、又は金属製容器を用いることができる。
負極端子は、上述の負極活物質のリチウムイオン吸蔵放出電位において電気化学的に安定であり、かつ導電性を有する材料から形成されることができる。具体的には、負極端子の材料としては、銅、ニッケル、ステンレス若しくはアルミニウム、又は、Mg,Ti,Zn,Mn,Fe,Cu,及びSiからなる群より選択される少なくとも1種の元素を含むアルミニウム合金が挙げられる。負極端子の材料としては、アルミニウム又はアルミニウム合金を用いることが好ましい。負極端子は、負極集電体との接触抵抗を低減するために、負極集電体と同様の材料からなることが好ましい。
正極端子は、リチウムの酸化還元電位に対する電位が3V以上4.5V以下の範囲(vs.Li/Li+)において電気的に安定であり、且つ導電性を有する材料から形成される。正極端子の材料としては、アルミニウム、或いは、Mg、Ti、Zn、Mn、Fe、Cu及びSiからなる群より選択される少なくとも1種の元素を含むアルミニウム合金が挙げられる。正極端子は、正極集電体との接触抵抗を低減するために、正極集電体と同様の材料から形成されることが好ましい。
第2の実施形態によると、組電池が提供される。第2の実施形態に係る組電池は、第1の実施形態に係る非水電解質電池を複数個具備している。
第3の実施形態によると、電池パックが提供される。この電池パックは、第2の実施形態に係る組電池を具備している。この電池パックは、第2の実施形態に係る組電池の代わりに、単一の第1の実施形態に係る二次電池を具備していてもよい。
第4の実施形態によると、車両が提供される。この車両は、第3の実施形態に係る電池パックを搭載している。
(導電剤C1の調製)
先ず、2gのカーボンナノチューブ(CNT)と、10mlのプロパンニトリルとを、アルゴン雰囲気下で混合し、この混合液を十分に撹拌した。次いで、この混合液にキセノンランプを用いて紫外線を照射して、プロパンニトリルを蒸発させた。このようにして、アミノプロピル基が導入されたCNTを得た。以下、このCNTを導電剤C1という。
先ず、100質量部のリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物(LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2)粉末に対して、1.0質量部の導電剤C1と、1.0質量部のポリフッ化ビニリデン(PVdF)とを加え、更に、N−メチルピロリドン(NMP)を加えて混合して、正極スラリーを調製した。なお、このリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の平均粒径は、10μmであった。この正極スラリーを、正極集電体の両面に塗布し、このスラリーの塗膜を130℃の温度で乾燥させて、正極活物質含有層を形成した。なお、正極集電体としては、厚さが15μmであるアルミニウム箔を用いた。また、この正極活物質含有層の厚さは、32μmであった。その後、正極活物質含有層を、30トンのプレス圧でプレスすることにより、正極P1を作製した。
先ず、100質量部のスピネル型リチウムチタン酸化物(Li4Ti5O12)粉末に対して、5質量部のアセチレンブラックと、5質量部のPVdFとを加え、更に、N−メチルピロリドン(NMP)加えて混合して、負極スラリーを調製した。なお、リチウムチタン酸化物の表面には、炭素材料を含む相が形成されていた。この負極スラリーを、負極集電体の両面に塗布し、このスラリーの塗膜を130℃の温度で乾燥させて、負極活物質含有層を形成した。なお、負極集電体としては、厚さが15μmであるアルミニウム箔を用いた。その後、負極活物質含有層を、22トンのプレス圧でプレスすることにより、負極N1を作製した。
正極P1、第1セパレータ、負極N1、第2セパレータをこの順序で積層した後、渦巻き状に捲回して、未プレスの電極群を得た。なお、第1及び第2セパレータとしては、厚さが25μmのポリエチレン製多孔質フィルムを用いた。次いで、この未プレスの電極群を、90℃の温度で加熱プレスすることにより、偏平状電極群を作製した。この扁平状電極群の幅は30mmであり、厚さは3.0mmであった。次いで、この扁平状電極群を、ラミネートフィルムからなるパックに収納した後、80℃の温度で24時間にわたって真空乾燥を施した。ここで用いたラミネートフィルムは、厚さが40μmであるアルミニウム箔の両面にポリプロピレン層が形成されたものを用いた。また、このラミネートフィルムの厚さは、0.1mmであった。
(正極P2の作製)
導電剤C1の添加量を、1.0質量部から0.5質量部へと変更したこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、正極P2を作成した。
正極P1の代わりに、正極P2を用いたこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、ラミネートセル型の非水電解質電池を作製した。以下、このラミネートセル型の非水電解質電池をラミネートセルL2という。
(正極P3の作製)
導電剤C1の添加量を、1.0質量部から3.0質量部へと変更したこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、正極P3を作成した。
正極P1の代わりに、正極P3を用いたこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、ラミネートセル型の非水電解質電池を作製した。以下、このラミネートセル型の非水電解質電池をラミネートセルL3という。
(導電剤C2の調製)
2gのCNTを、2gのグラフェンに変更したこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、アミノプロピル基が導入されたグラフェンを得た。以下、このグラフェンを導電剤C2という。
1.0質量部の導電剤C1を用いる代わりに、0.5質量部の導電剤C2を用いたこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、正極P4を作製した。
正極P1の代わりに、正極P4を用いたこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、ラミネートセル型の非水電解質電池を作製した。以下、このラミネートセル型の非水電解質電池をラミネートセルL4という。
(導電剤C3の調製)
先ず、2gのCNTに対して、400℃の温度下で、2時間にわたってフッ素ガスを噴射し続けて、フッ素化したCNTを得た。次いで、このフッ素化したCNTを、ジエチルエーテル溶液内に分散させて、分散液を得た。次いで、この分散液に、氷冷した臭化フェニルマグネシウムを含むジエチルエーテル溶液を徐々に滴下して、混合液を得た。なお、この滴下は、60℃の温度で分散液を加熱撹拌しながら行った。次いで、この混合液の温度が室温となるまで冷却し、この混合液に10質量%濃度の硫酸水溶液を添加して、水相と、エーテル相とを分離させた。次いで、この水相をすべて除去して、エーテル分散液を得た。次いで、このエーテル分散液からCNTをろ別して、加熱した。このようにして、フェニル基が導入されたCNTを得た。以下、このCNTを導電剤C3という。
1.0質量部の導電剤C1を用いる代わりに、0.5質量部の導電剤C3を用いたこと、及びリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の代わりに、スピネル型リチウムマンガン複合酸化物(LiMn2O4)を用いたこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、正極P5を作成した。
正極P1の代わりに、正極P5を用いたこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、ラミネートセル型の非水電解質電池を作製した。以下、このラミネートセル型の非水電解質電池をラミネートセルL5という。
(正極P6の作製)
1.0質量部の導電剤C1を用いる代わりに、2.0質量部の導電剤C3を用いたこと、及びリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の代わりに、リチウムマンガン複合酸化物を用いたこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、正極P6を作製した。
正極P1の代わりに、正極P6を用いたこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、ラミネートセル型の非水電解質電池を作製した。以下、このラミネートセル型の非水電解質電池をラミネートセルL6という。
(導電剤C4の調製)
先ず、2gのCNTに対して、400℃の温度下で、2時間にわたってフッ素ガスを噴射し続けて、フッ素化したCNTを得た。次いで、このフッ素化したCNTを、100mlの3M硝酸水溶液に分散させ、30分間にわたって撹拌して分散液を得た。なお、この撹拌の間、3M硝酸水溶液温度は、45℃に維持し続けた。次いで、この分散液から溶媒を蒸発させて、ニトロ基が導入されたCNTを得た。次いで、このCNTを水で洗浄した後、水素と反応させて、アミノ基が導入されたCNTを得た。以下、このCNTを導電剤C4という。
導電剤C1を用いる代わりに、導電剤C4を用いたこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、正極P7を作製した。
正極P1の代わりに、正極P7を用いたこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、ラミネートセル型の非水電解質電池を作製した。以下、このラミネートセル型の非水電解質電池をラミネートセルL7という。
(導電剤C5の調製)
2gのCNTを、2gのグラフェンに変更したこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、アミノ基が導入されたグラフェンを得た。以下、このグラフェンを導電剤C5という。
導電剤C1を用いる代わりに、導電剤C5を用いたこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、正極P8を作製した。
正極P1の代わりに、正極P8を用いたこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、ラミネートセル型の非水電解質電池を作製した。以下、このラミネートセル型の非水電解質電池をラミネートセルL8という。
(導電剤C6の調製)
先ず、2gのCNTを、100mlの3M硝酸水溶液に分散させ、30分間にわたって撹拌して分散液を得た。なお、この撹拌の間、3M硝酸水溶液温度は、45℃に維持し続けた。次いで、この分散液から溶媒を蒸発させて、カルボキシル基及びヒドロキシル基が導入されたCNTを得た。以下、このCNTを導電剤C6という。
導電剤C1を用いる代わりに、導電剤C6を用いたこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、正極P9を作製した。
正極P1の代わりに、正極P9を用いたこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、ラミネートセル型の非水電解質電池を作製した。以下、このラミネートセル型の非水電解質電池をラミネートセルL9という。
<実施例10>
(導電剤C7の調製)
2gのCNTを、2gのアセチレンブラックに変更したこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、アミノプロピル基が導入されたアセチレンブラックを得た。以下、このアセチレンブラックを導電剤C7という。
1.0質量部の導電剤C1を用いる代わりに、0.5質量部の導電剤C7を用いたこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、正極P10を作製した。
正極P1の代わりに、正極P10を用いたこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、ラミネートセル型の非水電解質電池を作製した。以下、このラミネートセル型の非水電解質電池をラミネートセルL10という。
(正極P11の作製)
導電剤C1の代わりに、CNTを用いたこと、及び、正極スラリーに、100質量部のリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物に対して、0.2質量部のドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを更に添加したこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、正極P11を作製した。
正極P1の代わりに、正極P11を用いたこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、ラミネートセル型の非水電解質電池を作製した。以下、このラミネートセル型の非水電解質電池をラミネートセルL11という。
(正極P12の作製)
リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の代わりに、オリビン構造を有するリチウムリン酸化物(LiMn0.5Fe0.5PO4)を用いたこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、正極P12を作製した。
リチウムチタン酸化物の代わりに、ニオブチタン複合酸化物(TiNb2O7)を用いたこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、負極N2を作製した。
正極P1の代わりに、正極P12を用いたこと、及び負極N1の代わりに、負極N2を用いたこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、ラミネートセル型の非水電解質電池を作製した。以下、このラミネートセル型の非水電解質電池をラミネートセルL12という。
(負極N3の作製)
リチウムチタン酸化物の代わりに、斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物(Li2NaTi6NbO14)を用いたこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、負極N3を作製した。
正極P1の代わりに、正極P12を用いたこと、及び負極N1の代わりに、負極N3を用いたこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、ラミネートセル型の非水電解質電池を作製した。以下、このラミネートセル型の非水電解質電池をラミネートセルL13という。
(正極P13の作製)
1.0質量部の導電剤C1の代わりに、3.0質量部のアセチレンブラックを用いたこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、正極P13を作製した。
正極P1の代わりに、正極P13を用いたこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、ラミネートセル型の非水電解質電池を作製した。以下、このラミネートセル型の非水電解質電池をラミネートセルL14という。
(正極P14の作製)
1.0質量部の導電剤C1の代わりに、5.0質量部のアセチレンブラックを用いたこと、及びリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の代わりに、リチウムマンガン複合酸化物を用いたこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、正極P14を作製した。
正極P1の代わりに、正極P14を用いたこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、ラミネートセル型の非水電解質電池を作製した。以下、このラミネートセル型の非水電解質電池をラミネートセルL15という。
(正極P15の作製)
導電剤C1の代わりに、CNTを用いたこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、正極P15を作製した。
正極P1の代わりに、正極P15を用いたこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、ラミネートセル型の非水電解質電池を作製した。以下、このラミネートセル型の非水電解質電池をラミネートセルL16という。
(正極P16の作製)
導電剤C1の代わりに、グラフェンを用いたこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、正極P16を作製した。
正極P1の代わりに、正極P16を用いたこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、ラミネートセル型の非水電解質電池を作製した。以下、このラミネートセル型の非水電解質電池をラミネートセルL17という。
(正極P17の作製)
1.0質量部の導電剤C1の代わりに、0.02質量部のグラフェンを用いたこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、正極P17を作製した。
正極P1の代わりに、正極P17を用いたこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、ラミネートセル型の非水電解質電池を作製した。以下、このラミネートセル型の非水電解質電池をラミネートセルL18という。
(正極P18の作製)
1.0質量部の導電剤C1の代わりに、3.0質量部のCNTを用いたこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、正極P18を作製した。
正極P1の代わりに、正極P18を用いたこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、ラミネートセル型の非水電解質電池を作製した。以下、このラミネートセル型の非水電解質電池をラミネートセルL19という。<比較例7>
(正極P19の作製)
1.0質量部の導電剤C1の代わりに、0.02質量部の導電剤C3を用いたこと、及びリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の代わりに、リチウムマンガン複合酸化物を用いたこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、正極P19を作製した。
正極P1の代わりに、正極P19を用いたこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、ラミネートセル型の非水電解質電池を作製した。以下、このラミネートセル型の非水電解質電池をラミネートセルL20という。
(正極P20の作製)
1.0質量部の導電剤C1の代わりに、5.0質量部の導電剤C3を用いたこと、及びリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の代わりに、リチウムマンガン複合酸化物を用いたこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、正極P20を作製した。
正極P1の代わりに、正極P20を用いたこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、ラミネートセル型の非水電解質電池を作製した。以下、このラミネートセル型の非水電解質電池をラミネートセルL21という。
(正極P21の作製)
導電剤C1の代わりに、CNTを用いたこと、及びリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の代わりに、オリビン構造を有するリチウムリン酸化物(LiMn0.5Fe0.5PO4)を用いたこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、正極P21を作製した。
正極P1の代わりに、正極P21を用いたこと、及び負極N1の代わりに、負極N2を用いたこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、ラミネートセル型の非水電解質電池を作製した。以下、このラミネートセル型の非水電解質電池をラミネートセルL22という。
(ラミネートセルL23の作製)
正極P1の代わりに、正極P21を用いたこと、及び負極N1の代わりに、負極N3を用いたこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、ラミネートセル型の非水電解質電池を作製した。以下、このラミネートセル型の非水電解質電池をラミネートセルL23という。
(導電剤C8の調製)
CNTの代わりにグラフェンを用いたこと以外は、実施例9に記載したのと同様の方法で、カルボキシル基とヒドロキシル基とを導入したグラフェンを得た。以下、このグラフェンを導電剤C8という。
リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物(LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2)の代わりにリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物(LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2)を用いたこと、及び、導電剤C1を用いる代わりに導電剤C8を用いたこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、正極を作製した。次いで、この正極について減圧下、180℃の温度で20時間にわたって乾燥させる熱処理を行った。このようにして得られた乾燥後の正極を、以下正極P22という。
正極P1の代わりに、正極P22を用いたこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、ラミネートセル型の非水電解質電池を作製した。以下、このラミネートセル型の非水電解質電池をラミネートセルL24という。
(正極P23の作製)
正極について熱処理を行わなかったこと以外は、実施例14に記載したのと同様の方法で、正極P23を作製した。
正極P1の代わりに、正極P23を用いたこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、ラミネートセル型の非水電解質電池を作製した。以下、このラミネートセル型の非水電解質電池をラミネートセルL25という。
(正極P24の作製)
リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物(LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2)の代わりにリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物(LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2)を用いたこと、及び、導電剤C1の代わりにグラフェンを用いたこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、正極P23を作製した。
正極P1の代わりに、正極P24を用いたこと以外は、実施例1に記載したのと同様の方法で、ラミネートセル型の非水電解質電池を作製した。以下、このラミネートセル型の非水電解質電池をラミネートセルL26という。
(面積で重み付けされた真円度の加重平均値)
作製した正極P1乃至P21について、上述した方法で、面積で重み付けされた真円度の加重平均値を算出した。なお、正極断面は、正極活物質含有層の厚さ方向の中央部、すなわち、正極集電体から16μmの高さの位置をイオンミリングで露出させることにより形成した。この結果を、表1に示す。
作製した正極P1乃至P24について、上述した方法で、正極密度及び気孔率を算出した。この結果を、表1に示す。
作成したラミネートセルL1乃至L26のレート特性を示す指標として、10Cの放電レート時の放電容量W2と0.2Cの放電レート時の放電容量W1との比W2/W1を、以下の方法で算出した。
先ず、各ラミネートセルについて、25℃の温度で、電圧1.5Vから電圧2.7Vまで、1Cの充電レートで充電した。次いで、この充電したラミネートセルについて、電圧2.7Vから電圧1.5Vまで、0.2Cの放電レートで放電して、0.2Cの放電レート時の放電容量W1を得た。次いで、この放電したラミネートセルについて、再び、電圧1.5Vから電圧2.7Vまで、1Cの充電レートで充電した。次いで、この再充電したラミネートセルについて、電圧2.7Vから電圧1.5Vまで、10Cの放電レートで放電して、10Cの放電レート時の放電容量W2を得た。このようにして得られた0.2Cの放電レート時の放電容量W1及び10Cの放電レート時の放電容量W2から、比W2/W1を算出した。
この結果を表1に示す。
以下に、親出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1] 金属酸化物を含む活物質粒子及び導電剤を含む活物質含有層を有する電極であって、 前記活物質含有層の断面の走査型広がり抵抗顕微鏡法による画像について、二値化解析により得られた前記導電剤に帰属される抵抗値1MΩ以下の領域に含まれる粒子の真円度の加重平均値は、0.05以上0.4以下であり、前記真円度の加重平均値は、前記粒子の面積により重み付けられている電極。
[2] 金属酸化物を含む活物質粒子及び導電剤を含む正極活物質含有層を有する正極と、負極と、電解質とを備えた二次電池であって、
前記正極活物質含有層の断面の走査型広がり抵抗顕微鏡法による画像について、二値化解析により得られた前記導電剤に帰属される抵抗値1MΩ以下の領域に含まれる粒子の真円度の加重平均値は、0.05以上0.4以下であり、前記真円度の加重平均値は、前記粒子の面積により重み付けられている二次電池。
[3] 前記金属酸化物は、スピネル構造を有するリチウムマンガン複合酸化物、オリビン構造を有するリチウムリン酸化物及びリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物からなる群より選択される少なくとも1種の化合物を含む[2]記載の二次電池。
[4] 前記負極は、酸化チタン、スピネル構造を有するリチウムチタン酸化物、ニオブチタン複合酸化物、及び斜方晶型ナトリウム含有ニオブチタン複合酸化物からなる群より選択される少なくとも1種の化合物を含む[2]又は[3]に記載の二次電池。
[5] 前記正極に含まれる前記導電剤の量は、100質量部の前記活物質粒子に対して、0.1質量部以上5質量部以下である[2]乃至[4]の何れかに記載の二次電池。
[6] 前記導電剤は、カルボキシル基、アミノ基、ヒドロキシル基、フェニル基、及びアミノプロピル基からなる群より選ばれる少なくとも1つの官能基を含む[2]乃至[5]の何れかに記載の二次電池。
[7] [2]乃至[6]の何れかに記載の二次電池を含む電池パック。
[8] 通電用の外部端子と、
保護回路と
を更に具備する[7]に記載の電池パック。
[9] 複数の前記二次電池を具備し、
前記二次電池が、直列、並列、又は直列及び並列を組み合わせて電気的に接続されている[7]又は[8]に記載の電池パック。
[10] [7]乃至[9]の何れかに記載の電池パックを搭載した車両。
[11] 前記電池パックは、前記車両の動力の回生エネルギーを回収するものである[10]に記載の車両。
Claims (12)
- 金属酸化物を含む活物質粒子及び導電剤を含む活物質含有層を有する電極であって、
前記導電剤は、フェニル基、アミノアルキル基、及びアルキル基からなる群より選ばれる少なくとも1つの官能基を含み、
前記活物質含有層の断面の走査型広がり抵抗顕微鏡法による画像について、二値化解析により得られた前記導電剤に帰属される抵抗値1MΩ以下の領域に含まれる粒子の真円度の加重平均値は、0.05以上0.4以下であり、前記真円度の加重平均値は、前記粒子の面積により重み付けられている電極。 - 前記金属酸化物は、スピネル構造を有するリチウムマンガン複合酸化物、オリビン構造を有するリチウムリン酸化物及びリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物からなる群より選択される少なくとも1種の化合物を含む請求項1に記載の電極。
- 前記電極は正極であり、前記正極に含まれる前記導電剤の量は、100質量部の前記活物質粒子に対して、0.1質量部以上5質量部以下である請求項1又は2に記載の電極。
- 前記導電剤は、カーボンナノチューブを含む請求項1乃至3の何れか1項に記載の電極。
- 前記少なくとも1つの官能基を含む前記導電剤において、構成元素に占める炭素以外の元素の原子濃度は、4原子数%以上6.5原子数%以下の範囲内にある請求項1乃至4の何れか1項に記載の電極。
- 正極と、
負極と、
電解質と
を具備する二次電池であって、
前記正極は、請求項1乃至5の何れか1項に記載の電極である二次電池。 - 前記負極は、酸化チタン、スピネル構造を有するリチウムチタン酸化物、ニオブチタン複合酸化物、及び斜方晶型ナトリウム含有ニオブチタン複合酸化物からなる群より選択される少なくとも1種の化合物を含む請求項6に記載の二次電池。
- 請求項6又は7に記載の二次電池を含む電池パック。
- 通電用の外部端子と、
保護回路と
を更に具備する請求項8に記載の電池パック。 - 複数の前記二次電池を具備し、
前記二次電池が、直列、並列、又は直列及び並列を組み合わせて電気的に接続されている請求項8又は9に記載の電池パック。 - 請求項8乃至10の何れか1項に記載の電池パックを搭載した車両。
- 前記電池パックは、前記車両の動力の回生エネルギーを回収するものである請求項11に記載の車両。
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