JP2022537137A - 二次電池用の正極スラリー - Google Patents

Abstract

正極スラリーは、水中で改善された安定を有する、正極活性材料、特にニッケル含有正極活性材料と、溶媒と、Ｒ１Ｒ２Ｒ３Ｎの式を有する塩基とを具備する。ニッケル含有正極活性材料の前処理は、好ましくない材料の分解を防ぐことによって、カソードの安定性を改善し得る。また、正極スラリーによって作成されたカソードを具備する電池セルは、すばらしい電気学的性能を示す。【選択図】なし

Description

本発明は電池の分野に関する。特に、この発明はリチウムイオン電池用の正極スラリーに関する。

過去数十年間にわって、リチウムイオン電池（ＬＩＢｓ）は、その卓越したエネルギー密度、長いサイクル寿命及び高い放電能力のために、様々な用途、特に家庭用電化製品において広く使われるようになってきている。

リチウムニッケルマンガンコバルト酸化物（ＮＭＣ）及びリチウムニッケルコバルトアルミニウム酸化物（ＮＣＡ）などの多元素リチウム遷移金属酸化物は、ＬｉＭｎＯ_２、ＬｉＣｏＯ_２及びＬｉＮｉＯ_２などの従来の正極活性材料（cathode active material）を超える優れた電気化学的な特性のために、普及している。このような優れた電気化学的な特性は、高いエネルギー密度及び優れた容量性能を含む。

現在のところ、カソードは、しばしば、Ｎ－メチル－２－ピロリドンなどの有機溶媒中に正極活性材料、バインダー材料及び導電剤（conductive agent）を分散して正極スラリー（cathode slurry）を形成し、次に集電体（current collector）上に正極スラリーを塗り、そして、それを乾燥することによって、作成される。

有機溶媒の代わりに水溶液の使用は、環境上の理由及び取り扱いの容易さのために好ましく、したがって、水性のスラリーは検討されている。しかし、カソード作成の間中に、ニッケル含有正極活性材料は水と反応する可能性があり、それは正極活性材料中の金属が正極活性材料から浸出することを引き起こし、そして、性能低下に繋がる。正極活性材料の表面でのリチウム溶解は、可溶性塩基の形成をもたらす。高可溶性塩基成分（high soluble base content）は正極スラリーのｐＨを高くし、それは正極スラリー中の成分（例えば、正極活性材料）の分散均一性及びバインダー材料の結合強度に影響し得る。それはまた電極（例えば、集電体）の金属成分に対して悪影響を与えることができ、そして、正極活性材料の性能に悪影響を与える。例えば、正極活性材料はアルミニウム箔集電体と反応して、Ａｌ（ＯＨ）_３沈殿物を生成し、それはリチウムイオンの移動を妨げ、それによって電池容量保持率は低減する。これらの要因はすべて劣等な電気化学的な特性に寄与する。従来、ｐＨ調整剤（pH modifier）は、正極スラリーのｐＨを調整するために用いられる。しかし、このような添加剤は、特に高い電圧及び温度では、カソードで起こる電気化学的プロセスに有害影響を与え、それはひいては電池性能を損なう。したがって、正極スラリー作成のプロセスにおいて、正極活性材料の表面からのリチウム溶解を防ぐことが望ましい。

欧州特許公開番号３０４４８２２Ａは、水性のリチウム遷移金属酸化物正極スラリーを開示している。そのスラリーは、リチウム遷移金属酸化物パウダーを具備し、それはポリマー含有のコーティング層を具備している一次粒子からなる。コーティング層は、二つの層から構成される。その外層は、水の表面被覆率を低減することによって水とのｐＨ上昇イオン交換反応を防ぐフッ素含有ポリマーを含有する。その内層は、外層のポリマーとリチウム遷移金属酸化物との間の反応のＬｉＦなどの生成物を含有し、その反応は表面塩基を分解し、そして酸化物の塩基電位を減らす。しかし、フッ素含有ポリマーは電気抵抗を増し、それは電池性能の低下を導くだけではなく、人々の健康及び環境に危険をもたらす。

以上のことから、電気化学的性能が良好なリチウムイオン電池用のニッケル含有正極活物質を有する正極スラリーを簡便かつ迅速で環境に優しい方法で開発する要求が常にある。

上述の要求は、本明細書に開示された様々な態様及び実施形態によって満たされる。本明細書に提供された二次電池のための正極スラリーは、正極活性材料、バインダー、溶媒及びＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｎの式（formula）を有する塩基を具備し、ここで、Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３の各々は個々に、Ｈ、Ｃ_１－６アルキル、Ｃ_３－６シクロアルキル、Ｃ_１－６ヘテロアルキル、Ｃ_４－６シクロアルキルアルキル、Ｃ_２－６アルコキシアルキル、又はＣ_３－６アルコキシアルコキシアルキルであり、Ｃ_１－６アルキル、Ｃ_３－６シクロアルキル、Ｃ_１－６ヘテロアルキル、Ｃ_４－６シクロアルキルアルキル、Ｃ_２－６アルコキシアルキル、又はＣ_３－６アルコキシアルコキシアルキルは、必要に応じて（optionally）一つ又は複数の置換基で置換され、前記置換基の各々は個々にアルキル又はシクロアルキルである。

いくつかの実施形態では、Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３の各々は個々に、Ｃ_１－４アルキル、Ｃ_３－５シクロアルキル、Ｃ_１－４ヘテロアルキル、Ｃ_２－４アルコキシアルキル、又はＣ_３－５アルコキシアルコキシアルキルである。他の実施形態では、Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３の各々は個々に、Ｈ、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、シクロプロピル、ｎ－ブチル、ｔｅｒｔ－ブチル、イソブチル、ｓｅｃ－ブチル、シクロブチル、ペンチル、メトキシメチル、エトキシメチル、又はメトキシエトキシメチルである。ある実施形態では、塩基は、アンモニア、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、シクロプロピルアミン、ブチルアミン、Ｎ－ブチルアミン、ｔｅｒｔ－ブチルアミン、イソブチルアミン、ｓｅｃ－ブチルアミン、シクロブチルアミン、ジメチルアミン、Ｎ－エチルメチルアミン、ジエチルアミン、Ｎ－メチルプロピルアミン、Ｎ－メチルシクロプロパンアミン、Ｎ－エチル－Ｎ－プロピルアミン、Ｎ，２－ジメチル－１－プロパンアミン、Ｎ－ｔｅｒｔ－ブチルメチルアミン、ジイソプロピルアミン、Ｎ－メチル－ｔｅｒｔ－ブチルアミン、トリメチルアミン、Ｎ，Ｎ－ジメチルエチルアミン、Ｎ，Ｎ－ジエチルメチルアミン、Ｎ，Ｎ－ジメチルイソプロピルアミン、トリエチルアミン、及びそれらの組み合わせからなるグループから選択される。

ある実施形態では、陽極活性材料は、Ｌｉ_１＋ｘＮｉ_ａＭｎ_ｂＣｏ_ｃＡｌ_{（１－ａ－ｂ－ｃ）}Ｏ_２、ＬｉＮｉ_０．３３Ｍｎ_０．３３Ｃｏ_０．３３Ｏ_２、ＬｉＮｉ_０．４Ｍｎ_０．４Ｃｏ_０．２Ｏ_２、ＬｉＮｉ_０．５Ｍｎ_０．３Ｃｏ_０．２Ｏ_２、ＬｉＮｉ_０．６Ｍｎ_０．２Ｃｏ_０．２Ｏ_２、ＬｉＮｉ_０．７Ｍｎ_０．１５Ｃｏ_０．１５Ｏ_２、ＬｉＮｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｏ_０．１Ｏ_２、ＬｉＮｉ_０．９２Ｍｎ_０．０４Ｃｏ_０．０４Ｏ_２、ＬｉＮｉ_０．８Ｃｏ_０．１５Ａｌ_０．０５Ｏ_２、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＭｎＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、Ｌｉ_２ＭｎＯ_３、及びそれらの組み合わせからなるグループから選択され、ここで、－０．２≦ｘ≦０．２、０≦ａ＜１，０≦ｂ＜１、０≦ｃ＜１、及びａ＋ｂ＋ｃ≦１である。

いくつかの実施形態では、陽極活性材料は、コア及びシェル構造を有するコア－シェル複合物を具備し、又はコア及びシェル構造を有するコア－シェル複合物であり、コア及びシェルの各々は個々に、Ｌｉ_１＋ｘＮｉ_ａＭｎ_ｂＣｏ_ｃＡｌ_{（１－ａ－ｂ－ｃ）}Ｏ_２、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＭｎＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、Ｌｉ_２ＭｎＯ_３、ＬｉＣｒＯ_２、Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２、ＬｉＶ_２Ｏ_５、ＬｉＴｉＳ_２、ＬｉＭｏＳ_２、及びそれらの組み合わせからなるグループから選択されるリチウム遷移金属酸化物を具備し、ここで、－０．２≦ｘ≦０．２、０≦ａ＜１、０≦ｂ＜１、０≦ｃ＜１、及びａ＋ｂ＋ｃ≦１である

ある実施形態では、正極活性材料のリチウム損失は、約１パーセントから約５０パーセントまでのパーセンテージだけ抑制される。

いくつかの実施形態では、溶媒は、水、又は水とアルコールとの混合物である。ある実施形態では、アルコールは、エタノール、イソプロパノール、ｎ－プロパノール、ｔｅｒｔ－ブタノール、ｎ－ブタノール、及びそれらの組み合わせからなるグループから選択される。いくつかの実施形態では、アルコールは、正極スラリーの総重量の約１％から約３０％までを具備する。

ある実施形態では、正極スラリーは、炭素、カーボンブラック、黒鉛、膨張黒鉛、グラフェン、グラフェンナノプレートレット、カーボンファイバ、カーボンナノファイバ、黒鉛化炭素フレーク、カーボンチューブ、カーボンナノチューブ、活性炭、メソポーラス炭素、及びそれらの組み合わせからなるグループから選択される導電剤を更に具備する。

いくつかの実施形態では、バインダー材料は、スチレンブタジエンゴム、カルボキシメチルセルロース、ポリフッ化ビニリデン、アクリロニトリル共重合体、ポリアクリル酸、ポリアクリロニトリル、ポリ（フッ化ビニリデン）ヘキサフルオロプロペン、ＬＡ１３２、ＬＡ１３３、ＬＡ１３８、ラテックス、アルギン酸塩、及びそれらの組み合わせからなるグループから選択される。更なる実施形態では、アルギン酸塩は、Ｎａ、Ｌｉ、Ｋ、Ｃａ、ＮＨ_４、Ｍｇ、Ａｌ、及びそれらの組み合わせからなるグループから選択されたカチオンを具備する。

ある実施形態では、塩基の沸点は、１ａｔｍの圧力で、１００℃未満である。ある実施形態では、正極スラリー中の塩基の濃度は、正極スラリーの総重量を基準にして重量で、約０．５％から約３．５％までである。

いくつかの実施形態では、正極スラリーのｐＨは、約８から約１４までである。いくつかの実施形態では、正極スラリーの固体含有量（solid content）は、、正極スラリーの総重量を基準にして重量で、約４５％から約７５％までである。

ある実施形態では、正極スラリーは、陽イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、非イオン界面活性剤、両性界面活性剤、及びポリマー酸からなるグループから選択される分散剤を含まない。

図１は、カソード電極を形成するためのステップを図示する実施形態のフローチャートである。

図２は、有機及び塩基処理されたスラリーのＤ５０粒子サイズ分布をそれぞれ示す。

図３は、正極スラリー中のリチウムイオンの濃度と時間との関係を示すグラフである。

図４ａ及び４ｂは、それぞれ、未処理及び塩基処理されたスラリーで被覆した後のカソード電極層の表面の外見を示す。

図５は、異なる方法で作成された電極の剥離強度を示す棒グラフである。

図６は、ＮＭＣ８１１の第１の放電サイクルの三つの比容量－電圧曲線を示す。

本明細書に提供される二次電池のための正極スラリーを作成する方法は、正極活性材料、バインダー、溶媒及びＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｎの式を有する塩基を具備し、ここで、Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３の各々は個々に、Ｈ、Ｃ_１－６アルキル、Ｃ_３－６シクロアルキル、Ｃ_１－６ヘテロアルキル、Ｃ_４－６シクロアルキルアルキル、Ｃ_２－６アルコキシアルキル、又はＣ_３－６アルコキシアルコキシアルキルであり、Ｃ_１－６アルキル、Ｃ_３－６シクロアルキル、Ｃ_１－６ヘテロアルキル、Ｃ_４－６シクロアルキルアルキル、Ｃ_２－６アルコキシアルキル、又はＣ_３－６アルコキシアルコキシアルキルは、必要に応じて一つ又は複数の置換基で置換され、前記置換基の各々は個々にアルキル又はシクロアルキルである。

用語“電極”は、“カソード”又は“アノード”を指す。

用語“正電極”は、カソードと区別なく用いられる。同様に、用語“負電極”は、アソードと区別なく用いられる。

“バインダー材料”は、電極を形成するために、電極材料及び／又は導電剤を所定の位置に保持し、そして、それらを導電性の金属部に接着する、化学薬品（chemical）又は物質を指す。いくつかの実施形態では、電極はなんら導電剤を具備しない。

用語“導電剤”は、化学的に不活性であり、かつ、良好な導電率を有する材料を指す。したがって、電極の導電率を改善するために、電極を形成するときに、導電剤にしばしば電極活物質が混ぜられる。

用語“ホモジナイザー(homogenizer)”は、材料の均質化（homogenization）のために用いることができる装置を指す。用語“均質化”は、液体全体にわたって材料を均等に分散するプロセスを指す。如何なる従来のホモジナイザーも本明細書に開示された方法のために用いることができる。ホモジナイザーのいくつかの非限定的な例は、攪拌ミキサ、遊星攪拌ミキサ（planetary stirring mixer）、ブレンダー及び超音波処理器（ultrasonicator）を含む。

用語“遊星ミキサ”均質な混合物を生成するために異なる材料を混ぜたり又は攪拌するために用いることができる装置を指し、それは容器内で遊星運動を行う刃からなる。いくつかの実施形態では、遊星ミキサは、少なくとも一つの遊星刃と、少なくとも一つの高速分散刃とを具備する。惑星刃及び高速分散刃はそれら自身の軸上で回転し、そしてまた容器の周りを連続的に回転できる。回転速度は、回転体が１分で達成する回転の数を指す毎分回転（ｒｐｍ）の単位で表すことができる。

用語“塗布”は、表面上に物質を敷く又は広げる行為を指す。

用語“集電体”は、任意の導電性基板を指し、それは電極に接触し、そして、二次電池の放電又は充電の期間中に電極に流れる電流を伝導できる。集電体のいくつかの非限定的な例は、単一導電性金属の層又は基板、及び、カーボンブラックをベースとするコーティング層などの導電性コーティング層が覆い被さっている単一導電性金属の層又は基板を含む。単一導電性金属の層又は基板は、箔又は三次元のネットワーク構造を有する多孔質体の形態であり得り、そして、重合材料又は金属材料又は金属化ポリマーであり得る。いくつかの実施形態では、三次元の多孔質集電体は、コンフォーマルなカーボン層で覆われる。

用語“電極層”は、電気化学的に活性な材料を具備する層を指し、それは集電体と接触する。いくつかの実施形態では、電極層は、集電体に被膜を塗布することにより作られる。いくつかの実施形態では、電極層は、電極層の表面上に設置される。他の実施形態では、三次元の多孔質集電体は、電極層でコンフォーマルに覆われる。

用語“ドクタブレーディング（doctor blading）”は、硬質又は軟質の基板上の大面積膜の製造のためのプロセスのことを指す。コーティング厚は、コーティング刃とコーティング表面との間の調製可能なギャップ幅によって制御することがで、それは可変のウエット層厚の堆積を可能とする。

用語“スロット－ダイコーティング（slot-die coating）”は、硬質又は軟質の基板上の大面積膜の製造のためのプロセスのことを指す。ノゾルを介してスラリーを基板上に連続的に噴出することによって、基板上にスラリーは塗布され、それはローラーに取り付けられ、そして、ノズルに向かって常に供給される。コーティングの厚さは、スラリー流又はローラーの速度を変えるなどの様々な方法で制御される。

用語“室温”は、約１８℃から約３０℃までの室内温度、例えば、１８，１９，２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９又は３０℃を指す。いくつかの実施形態では、室温は、約２０℃＋／－１℃又は＋／－２℃又は＋／－３℃のことを指す。他の実施形態では、室温は、約２２℃又は約２５℃の温度を指す。

用語“粒子サイズＤ５０”は、粒子サイズ分布が体積基準で得られ、そして全体の体積が１００％となるように累積曲線を描いたときに、体積ベースの累積５０％サイズ（Ｄ５０）のことを指し、それは累積曲線上の５０％の点での粒子サイズ（つまり、５０番目の百分位数（メジアン）の粒子の直径）である。更に、本発明の正極活性材料に関し、粒子サイズＤ５０は、一次粒子の相互凝集により形成できる二次粒子の体積平均粒子サイズを意味し、そして、粒子が一次粒子のみからなる場合は、一次粒子の体積平均粒径を意味する。

用語“固体含有量（solid content）”は、蒸発後に残っている不揮発性材料の量のことを指す。

用語“剥離強度”は、集電体及び電極活性材料コーティングなどの互いに結合した二つの材料を離すために必要とする力の量のことを指す。それは、そのような二つの材料の密着強度の度合いであり、そして、通常は、Ｎ／ｃｍで表される。

用語“Ｃレート”は、Ａｈ又はｍＡｈでのセル又は電池の全蓄電容量で表される、セル又は電池の充電又は放電のレートのことを指す。例えば、１Ｃのレートは、１時間での蓄積エネルギーの利用を意味し、０．１Ｃは、１時間でエネルギーの１０％の利用又は１０時間で全エネルギーの利用を意味し、そして、５Ｃは１２分で全エネルギーの利用を意味する。

用語“アンペア時（Ａｈ）”は、電池の蓄電容量を特定するのに用いられる単位のことを指す。例えば、１Ａｈの容量を持つ電池は、１時間の間に１アンペア又は２時間の間に０．５アンペアなどの電流を供給できる。したがって、１アンペア時（Ａｈ）は、３，６００クローンの電荷と等価である。同様に、ミニアンペア時（Ａｈ）もまた電池の蓄電容量のことを指し、そして、アンペア時の１／１，０００である。

用語“"電池サイクル寿命”は、電池が初期の定格容量の８０％を下回る前に電池が行うことができる完全充電／放電サイクルの数のことを指す。

用語“容量”は、電池などの電気化学的セルが保持できる電荷の総量のことを指す電気化学的セルの特性である。容量は、典型的には、アンペア時の単位で表される。用語“比容量（specific capacity）”は、単位重量当たりの電池などの電気化学的セルの容量出力のことを指し、通常は、Ａｈ／ｋｇ又はｍＡｈ／ｋｇで表される。

以下の説明では、用語“約（about）”又は“おおよそ（approximate）”がそれに関連して使用されるか否かにかかわらず、本明細書中のすべての数は近似値である。それらは１パーセント、２パーセント、５パーセント又はときには１０から２０パーセント変動し得る。下限Ｒ^Ｌと上限Ｒ^Ｕと用いた数値範囲が開示されるときはいつもその範囲内に収まる任意の数字は明確に開示される。特に、範囲内の下記の数字は明確的にＲ＝Ｒ^Ｌ＋ｋ＊（Ｒ^Ｕ－Ｒ^Ｌ）で開示され、ここでｋは０パーセントから１００パーセントまで変わる変数である。そのうえ、上記のように二つのＲで規定された任意の数値範囲もまた明確に開示される。

一般に、リチウムイオン電池電極は、金属の集電体上に有機ベースのスラリーを放つことによって製造される。スラリーは、電極活性材料、導電性カーボン、及び、有機溶媒中のバインダー、最も一般的にはＮ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）を含有する。バインダー、最も一般的にはフッ化ポリビニリデンバインダー(ＰＶＤＦ)が溶媒中に溶解され、そして、スラリー中には電極活性材料と同様に導電性添加物が懸濁されている。ＰＶＤＦは、良好な電気化学的な安定性と、電極材料及び集電体への高密着性とを提供する。しかし、ＰＶＤＦは、可燃性かつ有毒であるが故に特定の取り扱いを必要とするＮ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）などのいくつかの特定の有機溶媒中にしか溶解できない。

ＮＭＰ回収システムは、ＮＭＰ蒸気を回収するためのドライプロセスの期間中に適切な位置になければならない。これは、巨額な投資を必要とするために、製造プロセスにかなりのコストが発生する。より費用がかからず、そして、より環境に優しい水性溶媒などの溶媒が好ましく、それは回収システムの巨大な資本コストを低減できるからである。有機ＮＭＰベースの被覆プロセス（coating process）を水溶性の被覆プロセスに置き換える試みは、負電極に対しては成功している。アノードコーティングに対する典型的な水溶性のスラリーは、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）及びスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）を具備する。電池内では、カソードは高い電圧にある。ＳＢＲを含む多くのゴムはアノードの低い電圧でのみで安定であり、そして、高電圧で分解する。したがって、アノードとは反して、カソードに対する水性被覆（water-based coating）は更に困難である。

水溶性のプロセスの別の懸念は、多くの正極活性材料は水中では不活性ではないという事実であり、これは問題を引き越し、そして、カソードに対する水性被覆プロセスの遂行を複雑にする。正極活性材料中のリチウムはＨ_２Ｏと反応してＬｉＯを生じさせ得り、電気化学的な特性の劣化をもたらす。一般に、正極活性材料の表面は、水溶性の処理に対しての安定性及び水溶性の処理との適合性を高めるために、イオン導電性固体化合物でコーティングされている。正極活性材料の表面上の塩基を中和することによって、スラリーｐＨを調整するために、溶液には酸も加えられ得る。しかし、水に晒されると、かなりの量の可溶性の塩基ＬｉＯＨを連続的して形成し、かなりの割合で正極活性材料は損傷を受ける。

したがって、本発明は、水溶性のスラリーの使用を通じてカソードを作成する方法を提供する。図１は、カソードを作成するための方法１００のステップを図示する実施形態のフローチャートである。本明細書中に開示された方法によって作成されたスラリーは、正極活性材料の水との反応性を最小限することによって改善された安定性を示し、それによって電池性能を高める。

いくつかの実施形態では、ステップ１０１で、水溶液を用いて正極活性材料を分散することによって第１の懸濁液が形成される。いくつかの実施形態では、水溶液中に正極活性材料を分散して、第１の懸濁液を形成する。

正極スラリーを作るための従来の先行技術は、正極活性材料を徹底的に乾燥するか、又は前処理の後に化学薬品を除去するステップを必要とし得る。この発明の一つの利点は、塩基を乾燥又は除去せずに、そのままスラリーを形成するために、正極活性材料が、塩基と、バインダーなどの他の成分（component）とに結合されていることである。これは、より速く、より効率的な生産につながる。

驚いたことには、正極活性材料を形成する前のすべてのタイプの基本な処理が、本発明の同じ所望の効果を達成するわけではない。塩基は、正極活性材料の形成の完成後に追加されるべきである。いくつかの実施形態では、塩基は、式Ｒ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｎを有し、式中、Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３の各々は個々に、Ｈ、Ｃ_１－６アルキル、Ｃ_３－６シクロアルキル、Ｃ_１－６ヘテロアルキル、Ｃ_４－６シクロアルキルアルキル、Ｃ_２－６アルコキシアルキル、又はＣ_３－６アルコキシアルコキシアルキルであり、Ｃ_１－６アルキル、Ｃ_３－６シクロアルキル、Ｃ_１－６ヘテロアルキル、Ｃ_４－６シクロアルキルアルキル、Ｃ_２－６アルコキシアルキル、又はＣ_３－６アルコキシアルコキシアルキルは、必要に応じて一つ又は複数の置換基で置換され、前記置換基の各々は個々にアルキル又はシクロアルキルである。

いくつかの実施形態では、塩基は、式Ｒ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｎを有し、式中、Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３の各々は個々に、Ｃ_１－４アルキル、Ｃ_３－５シクロアルキル、Ｃ_１－４ヘテロアルキル、Ｃ_２－４アルコキシアルキル、又はＣ_３－５アルコキシアルコキシアルキルである。ある実施形態では、塩基は、式Ｒ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｎを有し、式中、Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３の各々は個々に、Ｈ、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、シクロプロピル、ｎ－ブチル、ｔｅｒｔ－ブチル、イソブチル、ｓｅｃ－ブチル、シクロブチル、ペンチル、メトキシメチル、エトキシメチル、又はメトキシエトキシメチルである。

いくつかの実施形態では、塩基は、アンモニア、第一級アミン、第二級アミン、第三級アミン又はそれの組み合わせである。いくつかの実施形態では、塩基は、アンモニア、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、シクロプロピルアミン、ブチルアミン、Ｎ－ブチルアミン、ｔｅｒｔ－ブチルアミン、イソブチルアミン、ｓｅｃ－ブチルアミン、シクロブチルアミン、及びそれらの組み合わせからなるグループから選択される第一級アミンである。ある実施形態では、ジメチルアミン、Ｎ－エチルメチルアミン、ジエチルアミン、Ｎ－メチルプロピルアミン、Ｎ－メチルシクロプロパンアミン、Ｎ－エチル－Ｎ－プロピルアミン、Ｎ，２－ジメチル－１－プロパンアミン、Ｎ－ｔｅｒｔ－ブチルメチルアミン、ジイソプロピルアミン、及びそれらの組み合わせからなるグループから選択される第二級アミンである。いくつかの実施形態では、トリメチルアミン、Ｎ，Ｎ－ジメチルエチルアミン、Ｎ，Ｎ－ジエチルメチルアミン、Ｎ，Ｎ－ジメチルイソプロピルアミン、トリエチルアミン、及びそれらの組み合わせからなるグループから選択される第三級アミンである。

いくつかの実施形態では、第１の懸濁液のｐＨは、約８から約１４まで、約８から約１３．５まで、約８から約１３まで、約８から約１２．５まで、約８から約１２まで、約８から約１１．５まで、約８から約１１まで、約８から約１０．５まで、約８から約１０まで、約８から約９まで、約８．５から約１４まで、約８．５から約１３まで、約８．５から約１２まで、約８．５から約１１まで、約８．５から約１０．５まで、約９から約１４まで、約９から約１３まで、約９から約１２まで、約９から約１１まで、約９から約１０まで、約１０から約１４まで、約１０から約１３まで、約１０から約１２まで、約１０から約１まで、約１１から約１４まで、約１１から約１３まで、約１１から約１２まで、約１２から約１４まで、又は約１２から約１３までである。ある実施形態では、第１の懸濁液のｐＨは、１４未満、１３．５未満、１３未満、１２．５未満、１２未満、１１．５未満、１１未満、１０．５未満、１０未満、９．５未満、９未満、又は８．５未満である。いくつかの実施形態では、第１の懸濁液のｐＨは、８よりも大きく、８．５よりも大きく、９よりも大きく、９．５よりも大きく、１０よりも大きく、１０．５よりも大きく、１１よりも大きく、１１．５よりも大きく、１２よりも大きく、１２．５よりも大きく、１３よりも大きく、又は１３．５よりも大きい。

水溶液中に正極活性材料を分散して第１の懸濁液を形成するので、正極活性材料は水溶液中で塩基で処理される。塩基に晒されると、水中の正極活性材料の安定性は、高められる。バインダー及び導電剤などの他の電極成分の追加の前に、正極活性材料をしばらくのあいだ第１の混濁液中で処理できることが望まれ、そして必要である。正極活性材料は約１時間未満のあいだ水溶液中でされるべきである。もし処理時間が１分未満だと、正極活性材料は十分な処理を受けず、一方、処理時間が６０分を超えると、正極活性材料が劣化することになる。いくつかの実施形態では、正極活性材料は、約１分から約６０分まで、約１分から約５０分まで、約１分から約４０分まで、約１分から約３０分まで、約１分から約２０分まで、約１分から約１０分まで、約５分から約６０分まで、約５分から約５０分まで、約５分から約４０分まで、約５分から約３０分まで、約５分から約２０分まで、約５分から約１０分まで、約１０分から約６０分まで、約１０分から約５０分まで、約１０分から約４０分まで、約１０分から約３０分まで、約１０分から約２０分まで、約１５分から約６０分まで、約１５分から約５０分まで、約１５分から約４０分まで、約１５分から約３０分まで、約１５分から約２０分まで、約２０分から約５０分まで、約２０分から約４０分まで、又は約２０分から約３０分までの期間（time period）の間、水溶液で処理される。

ある実施形態では、正極活性材料は、６０分未満、５５分未満、５０分未満、４５分未満、４０分未満、３５分未満、３０分未満、２５分未満、２０分未満、１５分未満、１０分未満、又は５分未満の期間の間、水溶液で処理される。いくつかの実施形態では、正極活性材料は、約５５分を超え、約５０分を超え、約４５分を超え、約４０分を超え、約３５分を超え、約３０分を超え、約２５分を超え、約２０分を超え、約１５分を超え、約１０分を超え、又は約５分を超える期間の間、水溶液で処理される。

水溶液中に正極活性材料を分散した後、第１の混濁液を形成するために、混合物は攪拌されるか、又はそのままの状態にされ得る。いくつかの実施形態では、第１の混濁液を形成するために、混合物は、約１０分から６０分まで、約１５分から約６０分まで、約２０分から約６０分まで、約３０から分約６０分まで、約１０分から約４５分まで、約１０分から約３０分まで、又は約２０分から約４５分までの期間の間、混合物を攪拌するか、又はそのままの状態にされ得る。

容量低下及びサイクル特性低下など電池性能への望ましくない影響を避けるためには、水溶液での正極活性材料の処理は、約５℃から約３５℃までの温度範囲で行うべきであることが分かった。いくつかの実施形態では、正極活性材料は、約５℃から約３０℃まで、約５℃から約２５℃まで、約２５℃から約２０℃まで、約５℃から約１５℃まで、又は約５℃から約１０℃までの温度範囲で、水溶液で処理される。ある実施形態では、正極活性材料は、３０℃未満、５℃未満、２０℃未満、１５℃未満、又は１０℃未満の温度で、水溶液で処理される。いくつかの実施形態では、正極活性材料は、約２５℃よりも高く、約２０℃をよりも高く、約１５℃よりも高く、約１０℃よりも高く、又は約５℃よりも高い温度で、水溶液で処理される。

第１の懸濁液中の塩基の濃度は、電池性能に大きな影響を与える。いくつかの実施形態では、懸濁液中の塩基の濃度は、水溶液の総重量を基準にして重量で、約１％から約３０％までである。ある実施形態では、懸濁液中の塩基の濃度は、水溶液の総重量を基準にして重量で、約１％から約２５％まで、約１％から約２０％まで、約１％から約１５％まで、約１％から約１０％まで、約１％から約５％まで、約４％から約１０％まで、約４％から約８％まで、約５％から約２５％まで、約５％から約２０％まで、約５％から約１５％まで、約７％から約１５％まで、約７％から約１３％まで、約１０％から約２５％まで、約１０％から約２０％まで、約１０％から約１５％まで、約１５％から約２５％まで、又は約１５％から約２０％までである。いくつかの実施形態では、水溶液中の塩基の量は、水溶液の総重量を基準にして重量で、３０％未満、２５％未満、２０％未満、１５％未満、１０％未満、５％未満、又は１％である。いくつかの実施形態では、第１の懸濁液中の塩基の低濃度は、電池の性能に顕著な変化を引き起こすには不十分である。水溶液中の塩基の低濃度は、水溶液の総重量を基準にして重量で、約５％、約６％、約７％、約８％、約９％、約１０％、約１３％、約１５％又は約２０％よりも高くあるべきである。

いくつかの実施形態では、塩基の沸点は、水の沸点以下である。塗膜（coated film）が炉内乾燥されたとき、スラリー溶媒が実質的に除去される前に、塩基はしばしば除去される。いくつかの実施形態では、塩基の沸点は、１気圧（ａｔｍ）の圧力で、１００℃未満、９０℃未満、８０℃未満、７０℃未満、６０℃未満、５０℃未満、４０℃未満、３０℃未満、２０℃未満、１０℃未満、又は０℃未満である。ある実施形態では、塩基の沸点は、１ａｔｍの圧力で、－４０℃よりも高く、－３０℃よりも高く、－２０℃よりも高く、－１０℃よりも高く、１０℃よりも高く、２０℃よりも高く、３０℃よりも高く、４０℃よりも高く、５０℃よりも高く、６０℃よりも高く、７０℃よりも高く、８０℃よりも高く、又は９０℃よりも高い。いくつかの実施形態では、塩基は、１ａｔｍの圧力で、－４０℃と１００℃との間、－４０℃と８０℃との間、－４０℃と６０℃との間、－４０℃と５０℃との間、－４０℃と４０℃との間、１０℃と９０℃との間、１０℃と８０℃との間、２０℃と８０℃との間、２０℃と５０℃との間、又は－４０℃と３０℃との間の沸点を有する。

いくつかの実施形態では、活性電池電極材料は正極活性材料であり、正極活性材料は、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＯ_２、Ｌｉ_１＋ｚＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_{１－ｘ－ｙ}Ｏ_２、ＬｉＮｉ_ｘＣｏ_ｙＡｌ_ｚＯ_２、ＬｉＶ_２Ｏ_５、ＬｉＴｉＳ_２、ＬｉＭｏＳ_２、ＬｉＭｎＯ_２、ＬｉＣｒＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、ＬｉＦｅＯ_２、ＬｉＦｅＰＯ_４及びそれらの組み合わせからなるグループから選択され、各ｘは独立して０．３から０．８までであり、各ｙは独立して０．１から０．４５までであり、そして、各ｚは独立して０から０．２までである。ある実施形態では、正極活性材料は、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＯ_２、Ｌｉ_１＋ｚＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_{１－ｘ－ｙ}Ｏ_２（ＮＭＣ）、ＬｉＮｉ_ｘＣｏ_ｙＡｌ_ｚＯ_２、ＬｉＶ_２Ｏ_５、ＬｉＴｉＳ_２、ＬｉＭｏＳ_２、ＬｉＭｎＯ_２、ＬｉＣｒＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、ＬｉＦｅＯ_２、ＬｉＦｅＰＯ_４及びそれらの組み合わせからなるグループから選択され、各ｘは独立して０．４から０．６までであり、各ｙは独立して０．２から０．４までであり、そして、各ｚは独立して０から０．１までである。他の実施形態では、正極活性材料は、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＶ_２Ｏ_５、ＬｉＴｉＳ_２、ＬｉＭｏＳ_２、ＬｉＭｎＯ_２、ＬｉＣｒＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、ＬｉＦｅＯ_２、又はＬｉＦｅＰＯ_４ではない。更なる実施形態では、正極活性材料は、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＯ_２、Ｌｉ_１＋ｚＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_{１－ｘ－ｙ}Ｏ_２、又はＬｉＮｉ_ｘＣｏ_ｙＡｌ_ｚＯ_２ではなく、各ｘは独立して０．３から０．８までであり、各ｙは独立して０．１から０．４５までであり、そして、各ｚは独立して０から０．２までである。

ある実施形態では、正極活性材料は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｒｕ、Ｓｉ、Ｇｅ、及びそれらの組み合わせからなるグループから選択されるドーパントがドープされる。いくつかの実施形態では、ドーパントは、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｒｕ、Ｓｉ、又はＧｅではない。ある実施形態では、ドーパントは、Ａｌ、Ｓｎ、又はＺｒではない。

本明細書に開示された方法は、特に、ニッケル含有正極活性材料を用いたカソードを作成するために適切である。本明細書に開示された方法によって作成されたはニッケル含有カソードは、改善された電気化学的特性及び長期安定性を有する。

いくつかの実施形態では、正極活性材料は、Ｌｉ_１＋ｘＮｉ_ａＭｎ_ｂＣｏ_ｃＡｌ_{（１－ａ－ｂ－ｃ）}Ｏ_２、ＬｉＮｉ_０．３３Ｍｎ_０．３３Ｃｏ_０．３３Ｏ_２（ＮＭＣ３３３）、ＬｉＮｉ_０．４Ｍｎ_０．４Ｃｏ_０．２Ｏ_２、ＬｉＮｉ_０．５Ｍｎ_０．３Ｃｏ_０．２Ｏ_２（ＮＭＣ５３２）、ＬｉＮｉ_０．６Ｍｎ_０．２Ｃｏ_０．２Ｏ_２（ＮＭＣ６２２）、ＬｉＮｉ_０．７Ｍｎ_０．１５Ｃｏ_０．１５Ｏ_２、ＬｉＮｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｏ_０．１Ｏ_２（ＮＭＣ８１１）、ＬｉＮｉ_０．９２Ｍｎ_０．０４Ｃｏ_０．０４Ｏ_２、ＬｉＮｉ_０．８Ｃｏ_０．１５Ａｌ_０．０５Ｏ_２（ＮＣＡ）、ＬｉＣｏＯ_２（ＬＣＯ）、ＬｉＮｉＯ_２（ＬＮＯ）、ＬｉＭｎＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４（ＬＭＯ）、Ｌｉ_２ＭｎＯ_３、及びそれらの組み合わせであり、ここで、－０．２≦ｘ≦０．２、０≦ａ＜１、０≦ｂ＜１、０≦ｃ＜１、及びａ＋ｂ＋ｃ≦１である。ある実施形態では、正極活性材料は、Ｌｉ_１＋ｘＮｉ_ａＭｎ_ｂＣｏ_ｃＡｌ_{（１－ａ－ｂ－ｃ）}Ｏ_２；ここで、－０．２≦ｘ≦０．２，０≦ａ＜１，０≦ｂ＜１，０≦ｃ＜１，及びａ＋ｂ＋ｃ≦１である。いくつかの実施形態では、正極活性材料は、一般式Ｌｉ_１＋ｘＮｉ_ａＭｎ_ｂＣｏ_ｃＡｌ_{（１－ａ－ｂ－ｃ）}Ｏ_２を有し、０．３３≦ａ≦０．９２、０．３３≦ａ≦０．９、０．３３≦ａ≦０．８、０．５≦ａ≦０．９２、０．５≦ａ≦０．９、０．５≦ａ≦０．８、０．６≦ａ≦０．９２、又は０．６≦ａ≦０．９；０≦ｂ≦０．５、０≦ｂ≦０．３、０．１≦ｂ≦０．５、０．１≦ｂ≦０．４、０．１≦ｂ≦０．３、０．１≦ｂ≦０．２、又は０．２≦ｂ≦０．５；０、０≦ｃ≦０．５、０≦ｃ≦０．３、０．１≦ｃ≦０．５、０．１≦ｃ≦０．４、０．１≦ｃ≦０．３、０．１≦ｃ≦０．２、又は０．２≦ｃ≦０．５である。

他の実施形態では、正極活性材料は、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＭｎＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、又はＬｉ_２ＭｎＯ_３ではない。更になる実施形態では、正極活性材料は、ＬｉＮｉ_０．３３Ｍｎ_０．３３Ｃｏ_０．３３Ｏ_２、ＬｉＮｉ_０．４Ｍｎ_０．４Ｃｏ_０．２Ｏ_２、ＬｉＮｉ_０．５Ｍｎ_０．３Ｃｏ_０．２Ｏ_２、ＬｉＮｉ_０．６Ｍｎ_０．２Ｃｏ_０．２Ｏ_２、ＬｉＮｉ_０．７Ｍｎ_０．１５Ｃｏ_０．１５Ｏ_２、ＬｉＮｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｏ_０．１Ｏ_２、ＬｉＮｉ_０．９２Ｍｎ_０．０４Ｃｏ_０．０４Ｏ_２、又はＬｉＮｉ_０．８Ｃｏ_０．１５Ａｌ_０．０５Ｏ_２ではない。

ある実施形態では、正極活性材料は、コア及びシェル構造を有するコア－シェル複合物を具備し、又はコア及びシェル構造を有するコア－シェル複合物であり、コア及びシェルは互いに独立して、Ｌｉ_１＋ｘＮｉ_ａＭｎ_ｂＣｏ_ｃＡｌ_{（１－ａ－ｂ－ｃ）}Ｏ_２、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＭｎＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、Ｌｉ_２ＭｎＯ_３、ＬｉＣｒＯ_２、Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２、ＬｉＶ_２Ｏ_５、ＬｉＴｉＳ_２、ＬｉＭｏＳ_２、及びそれらの組み合わせであり、－０．２≦ｘ≦０．２、０≦ａ＜１、０≦ｂ＜１、０≦ｃ＜１、及びａ＋ｂ＋ｃ≦１である群から選択されるリチウム遷移金属酸化物を具備する。他の実施形態では、コア及びシェルは互いに独立して、二つ以上のリチウム遷移金属酸化物を具備する。いくつかの実施形態では、コア及びシェルの一つはリチウム遷移金属酸化物のみを具備しているが、他は二つ以上のリチウム遷移金属酸化物を具備する。リチウム遷移金属酸化物又はコア及びシェル中の酸化物は、同じ、又は異なっている又は部分的に異なっていても構わない。いくつかの実施形態では、三つ以上のリチウム遷移金属酸化物は、コア上に均一に分布されている。ある実施形態では、三つ以上のリチウム遷移金属酸化物は、コア上に均一には分布されていない。いくつかの実施形態体では、正極活性材料は、コア－シェル複合物ではない。

いくつかの実施形態では、コア及びシェル中の各リチウム遷移金属酸化物は独立してＦｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｒｕ、Ｓｉ、Ｇｅ，及びそれらの組み合わせからなるグループから選択されたドーパントがドープされている。ある実施形態では、コア及びシェルは互いに独立して二つ以上のドープされたリチウム遷移金属酸化物を具備する。いくつかの実施形態では、二つ以上のドープされたリチウム遷移金属酸化物は、コア上に均一に分布されている。ある実施形態では、二つ以上のドープされたリチウム遷移金属酸化物は、コア上に均一には分布されてない。

いくつかの実施形態では、コアの直径は、約５μｍから約４５μｍまで、約５μｍから約３５μｍまで、約５μｍから約２５μｍまで、約１０μｍから約４０μｍまで、又は約１０μｍから約３５μｍまでである。ある実施形態では、シェルの厚さは、約１μｍから約４５μｍまで、約１μｍから約３５μｍまで、約１μｍから約２５μｍまで、約１μｍから約１５μｍまで、約１μｍから約１０μｍまで、約１μｍから約５μｍまで、約３μｍから約１５μｍまで、約３μｍから約１０μｍまで、約５μｍから約１０μｍまで、約１０μｍから約４５μｍまで、約１０μｍから約３５μｍまで、約１０μｍから約２５μｍまで、約１５μｍから約４５μｍまで、約１５μｍから約３０μｍまで、約１５μｍから約２５μｍまで、約２０μｍから約３５μｍ，又は約２０μｍから約３０μｍである。ある実施形態では、コア及びシェルの直径又は厚さ比は、１５：８５から８５：１５まで、２５：７５から７５：２５まで、３０：７０から７０：３０まで、又は４０：６０から６０：４０までの範囲内である。ある実施形態では、コア及びシェルの体積又は重量の比は、９５：５、９０：１０、８０：２０、７０：３０、６０：４０、５０：５０、４０：６０、又は３０：７０である。

いくつかの実施形態では、第２の混濁液は、ステップ１０２で、水中にバインダー材料及び導電剤を分散することによって形成される。

任意の適切な材料はバインダー材料として用いることができる。いくつかの非限定的な例は、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、アクリロニトリル共重合体、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ＬＡ１３２、ＬＡ１３３、ＬＡ１３８、ラテックス、アルギン酸塩、フッ化ポリビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリ（フッ化ビニリデン）ヘキサフルオロプロペン（ＰＶＤＦ－ＨＦＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリスチレン、ポリ（ビニルアルコール）（ＰＶＡ）、ポリ（ビニルアセテート）、ポリイソプレン、ポリアニリン、ポリエチレン、ポリイミド、ポリウレタン、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ゼラチン、キトサン、デンプン、寒天、キサンタンガム、アラビアガム、ジェランガム、グアーガム、カラヤガム、タラガム、トラガントガム、カゼイン、アミロース、ペクチン、カラギーナン、及びその組み合わせを含む。ある実施形態において、アルギン酸塩は、Ｎａ、Ｌｉ、Ｋ、Ｃａ、ＮＨ_４、Ｍｇ、Ａｌ、又はその組み合わせから選択されたカチオンを具備する。ある実施形態において、バインダー材料は、スチレンブタジエンゴム、カルボキシメチルセルロース、アクリロニトリル共重合体、ポリアクリル酸、ポリアクリロニトリル、ＬＡ１３２、ＬＡ１３３、ＬＡ１３８、ラテックス、アルギン酸塩、フッ化ポリビニリデン、ポリ（フッ化ビニリデン）ヘキサフルオロプロペン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリスチレン、ポリ（ビニルアルコール）、ポリ（ビニルアセテート）、ポリイソプレン、ポリアニリン、ポリエチレン、ポリイミド、ポリウレタン、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドン、ゼラチン、キトサン、デンプン、寒天、キサンタンガム、アラビアガム、ジェランガム、グアーガム、カラヤガム、タラガム、トラガントガム、カゼイン、アミロース、ペクチン、又はカラギーナンを含まない。ある実施形態において、バインダー材料は、ＰＶＤＦ、ＰＶＤＦ－ＨＦＰ、又はＰＴＦＥなどの含フッ素重合体ではない。

導電剤として任意の適当な材料が用いられ得る。いくつかの実施形態では、導電剤は炭素質材料である。いくつかの非限定的な例は、炭素、カーボンブラック、黒鉛、膨張黒鉛、グラフェン、グラフェンナノプレートレット、カーボンファイバ、カーボンナノファイバ、黒鉛化炭素フレーク、カーボンチューブ、カーボンナノチューブ、活性炭、メソポーラス炭素、及びそれらの組み合わせを含む。ある実施形態では、導電剤は、炭素質材料を具備しない。

いくつかの実施形態では、導電剤は、ポリピロール、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリフェニレンビニレン（ＰＰＶ）、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）、ポリチオフェン、及びそれらの組み合わせからなるグループから選択された導電性ポリマーである。いくつかの実施形態では、導電剤は、導電剤だけではなくバインダーとして同時に二つの役割を果たす。ある実施形態では、正電極層は、二つの成分、正極活性材料及び導電性ポリマーを具備する。他の実施形態体では、正電極層は、正極活性材料、導電剤及び導電性ポリマーを具備する。ある実施形態では、導電性ポリマーは添加物であり、そして、正電極層は正極活性材料、導電剤、バインダー及び導電性ポリマーを具備する。他の実施形態では、正電極層は導電性ポリマーを具備しない。

ある実施形態では、第２の懸濁液中のバインダー材料及び導電材料のそれぞれの量は、第２の懸濁液の総重量を基準にして重量で、独立して約１％から約２０％まで、約１％から約１５％まで、約１％から約１０％まで、約１％から約５％まで、約３％から約２０％まで、約５％から約２０％まで、約５％から約１０％まで、約１０％から約２０％まで、約１０％から約１５％まで、又は約１５％から約２０％までである。いくつかの実施形態では、第２の懸濁液中のバインダー材料及び導電材料の各々の量は個々に、第２の懸濁液の総重量を基準にして重量で、独立して２０％未満、１５％未満、１０％未満、８％未満、又は６％未満である。

いくつかの実施形態では、第２の懸濁液の固体含有量は、第２の懸濁液の総重量を基準にして重量で、約１０％から約２５％まで、約１０％から約２０％まで、約１０％から約１８％まで、約１２％から約２５％まで、約１２％から約２０％まで、約１２％から約１８％まで、約１５％から約２５％まで、約１５％から約２０％まで、又は約１８％から２５％までである。ある実施形態では、第２の懸濁液の固体含有量は、第２の懸濁液の総重量を基準にして重量で、約１０％、約１２％、約１５％、約１８％、約２０％、又は約２５％である。ある実施形態では、第２の懸濁液の固体含有量は、第２の懸濁液の総重量を基準にして重量で、少なくとも約１０％、少なくとも約１２％、少なくとも約１５％、少なくとも約１８％、又は、少なくとも約２０％である。ある実施形態では、第２の懸濁液の固体含有量は、第２の懸濁液の総重量を基準にして重量で、２５％未満、２０％未満、１８％未満、又は１５％未満である。

いくつかの実施形態では、第２の懸濁液は、約１０℃から約４０℃まで、約１０℃から約３５℃まで、約１０℃から約３０℃まで、約１０℃から約２５℃まで、約１０℃から約２０℃、又は約１０℃^ｏＣから約１５℃までの温度で混合される。いくつかの実施形態では、第２の懸濁液は、４０℃未満、３５℃未満、３０℃未満、２５℃未満、２０℃未満、１５℃未満、又は１０℃未満の温度で混合される。いくつかの実施形態では、第２の懸濁液は、約４０℃、約３５℃、約３０℃、約２５℃、約２０℃、約１５℃、又は約１０℃の温度で混合される。

第１の混濁液中で正極活性材料を処理している最中に、第２の懸濁液中にバインダー材料と導電剤とを混合することはできる。これは、第３の混濁液中で材料のより速い処理及びより良い分散を可能とするので有利である。しかし、これは決して必要とされるものではない。いくつかの実施形態では、バインダー材料及び導電剤は、第２の混濁液として別々に混合されず、しかし、均質化された正極スラリーを得るために、第１の混濁液中に直接的に加えられ、そして次にホモジナイザーによって均質化される。いくつかの実施形態では、バインダー材料及び導電剤は、正極活性材料を処理した後に、同時に又は連続的して、正極活性材料を既に含んでいる第１の懸濁液へ加えられ、ここで、第１の混濁液中の塩基の濃度は、バインダー材料及び導電剤を加える前又は後に、第３の混濁液中の塩基の所望の濃度に調整できる。第２の混濁液を形成せずに、バインダー材料及び導電剤を連続的に追加するときは、追加間に攪拌又は分散を用いてもよい。

いくつかの実施形態では、ステップ１０３で、第１の混濁液に第２の混濁液を混ぜることで第３の混濁液が形成される。

いくつかの実施形態では、第３の混濁液中の塩基の濃度は、第３の懸濁液の総重量を基準にして重量で、約０．２５％から約３．５％まで、約０．２５％から約３．０％まで、約０．２５％から約２．５％まで、約０．２５％から約２．０％まで、約０．２５％から約１．７５％まで、約０．２５％から約１．６％まで、約０．２５％から約１．５％まで、約０．２５％から約１．２５％まで、約０．２５％から約１％まで、約０．３％から約１．７５％まで、約０．３％から約１．６％まで、約０．３％から約１．５％まで、約０．３％から約１．２５％まで、約０．３％から約１％まで、約０．５％から約２．５％まで、約０．５％から約２．０％まで、約０．５％から約１．７５％まで、約０．５％から約１．６％まで、約０．５％から約１．５％まで、約０．５％から約１．２５％まで、約０．７５％から約２．５％まで、約０．７５％から約２．０％まで、約０．７５％から約１．７５％まで、約０．７５％から約１．６％まで、又は約０．７５％から約１．５％までである。いくつかの実施形態では、第３の混濁液中の塩基の濃度は、第３の懸濁液の総重量を基準にして重量で、０．２５％よりも大きく、０．３％よりも大きく、０．５％よりも大きく、０．７５％よりも大きく、１．０％よりも大きく、１．２５％よりも大きく、１．５％よりも大きく、１．６％よりも大きく、１．８％よりも大きく、２．０％よりも大きく、又は２．５％よりも大きい。いくつかの実施形態では、第３の混濁液中の塩基の濃度は、第３の懸濁液の総重量を基準にして重量で、３．５％未満、３．０％未満、２．５％未満、２．０％未満、１．７５％未満、１．６％未満、１．５％未満、１．２５％未満、１％未満、０．７５％未満、又は０．５％未満である。いくつかの実施形態では、第３の混濁液中の塩基の濃度は、第３の懸濁液の総重量を基準にして重量で、約０．２５％、約０．３％、約０．５％、約０．７５％、約１．０％、約１．２５％、約１．５％、約１．６％、約２．０％、約２．５％、約３．０％、又は約３．５％である。第３の混濁液中の塩基の濃度は、均質化された正極スラリー中の塩基の濃度に等しい。

いくつかの実施形態では、混濁液中に閉じ込まれた気泡を取り除くために、第３の混濁液の均質化の前に、短い期間の間、減圧下で第３の混濁液はガス抜きされる。いくつかの実施形態では、約１ｋＰａから約２０ｋＰａまで、約１ｋＰａから約１５ｋＰａまで、約１ｋＰａから約１０ｋＰａまで、約５ｋＰａから約２０ｋＰａまで、約５ｋＰａから約１５ｋＰａ、又は約１０ｋＰａから約２０ｋＰａまでの圧力で、第３の懸濁液はガス抜きされる。ある実施形態では、２０ｋＰａ未満、１５ｋＰａ未満、又は１０ｋＰａ未満の圧力で、懸濁液はガス抜きされる。いくつかの実施形態では、約３０分から約４時間まで、約１時間から約４時間まで、約２時間から約４時間まで、又は約３０分から約２時間の期間の間、混濁液はガス抜きされる。ある実施形態では、４時間未満、２時間未満、又は１時間未満の期間の間、混濁液はガス抜きされる。

ある実施形態では、均質化の後に、第３の混濁液はガス抜きされる。均質化された第３の混濁液は、均質化前の第３の懸濁液をガス抜きするステップで述べた圧力及び持続時間で、ガス抜きされてもよい。

ステップ１０３で、第３の混濁液は約１０℃から約３０℃までの温度でホモジナイザーによって均質化されて、正極スラリーが得られる。ホモジナイザーは温度制御システムを装備していてもよく、そして、第３の混濁液の温度は温度制御システムによって制御できる。ここで、粒子凝集を減少又は除去できる、及び／又はスラリー成分の均質な分布を促進できる任意のホモジナイザーを用いることができる。均質な分布は、良好な電池性能を有する電池を製造することにおいて重要な役割を果たす。いくつかの実施形態では、ホモジナイザーは、遊星攪拌ミキサ、攪拌ミキサ、ブレンダー、又は超音波処理器である。

いくつかの実施形態では、第３の懸濁液は、約１０℃から約３０℃まで、約１０℃から約２５℃まで、約１０℃から約２０℃まで、又は約１０℃から約１５℃までの温度で均質化される。いくつかの実施形態では、第３の懸濁液は、３０℃未満、２５℃未満、２０℃未満、又は１５℃未満の温度で均質化される。

いくつかの実施形態では、遊星攪拌ミキサは、少なくとも一つの遊星刃び少なくとも一つの高速遊星刃を具備する。ある実施形態では、遊星刃の回転速度は、約２０ｒｐｍから約２００ｒｐｍまで、約２０ｒｐｍから約１５０ｒｐｍまで、約３０ｒｐｍから約１５０ｒｐｍまで、又は約５０ｒｐｍから約１００ｒｐｍまでである。ある実施形態では、分散刃の回転速度は、約１，０００ｒｐｍから約４，０００ｒｐｍ、約１，０００ｒｐｍから約３，５００ｒｐｍ、約１，０００ｒｐｍから約３，０００ｒｐｍ、約１，０００ｒｐｍから約２，０００ｒｐｍ、約１，５００ｒｐｍから約３，０００ｒｐｍ、又は約１，５００ｒｐｍから約２，５００ｒｐｍまでである。

水性スラリー（aqueous slurry）中で正極活性材料を長期間の間均質化するとき、たとえ第３の懸濁液中に塩基が存在しても、水は正極活性材料に損傷を与えることができる。いくつかの実施形態では、第３の懸濁液は、約１０分から約６時間まで、約１０分から約５時間まで、約１０分から約４時間まで、約１０分から約３時間まで、約１０分から約２時間まで、約１０分から約１時間まで、約１０分から約３０分まで、約３０分から約３時間まで、約３０分から約２時間まで、約３０分から約１時間まで、約１時間から約６時間まで、約１時間から約５時間まで、約１時間から約４時間まで、約１時間から約３時間まで、約１時間から約２時間まで、約２時間から約６時間まで、約２時間から約４時間まで、約２時間から約３時間まで、約３時間から約５時間、又は約４時間から約６時間までの期間の間、間均質化される。ある実施形態では、第３の懸濁液は、６時間未満、５時間未満、４時間未満、３時間未満、２時間未満、１時間未満、又は３０分未満の期間の間、均質化される。いくつかの実施形態では、第３の懸濁液は、約６時間を超え、約５時間を超え、約４時間を超え、約３時間を超え、約２時間を超え、約１時間を超え、約３０分を超え、約２０分を超え、又は約１０分を超える期間の間、均質化される。

均質化を達成するための最も一般的な方法は、高撹拌速度、乱流を理想的に誘導することを用いることである。しかし、撹拌速度の増加は、しばしば、エネルギー需要の大きな増加を招き、そして、乱流を達成するために必要な応力は、しばしば、装置能力を超える。更に、このような応力は正極活性材料に損傷を与え、それはいくつかの正極活性材料はせん断に敏感であるからである。この発明の利点は、塩基の追加はスラリーのｐＨを安定化させ、それは次にスラリーの粘度を安定化させることである。これはスラリーを均質化することをより容易にし、そして穏やかな撹拌条件下での効果的な混合をもたらす。この発明の別の利点は、混合された成分が均質化に達するのに要する時間の短縮である。

スラリーのｐＨ値が均質化の期間中に変わり、そして、ある範囲の外であるとき、それは不水溶性の成分、例えば、スラリー中の電極活性材料及び導電剤の分散均一性及び粒子サイズ分布に影響を与え得り、それにより不十分な電極性能に帰着する。したがって、均質化の期間中はスラリーを一定のｐＨ値に維持することが好ましい。

いくつかの実施形態では、均質化された正極スラリーのｐＨは、約８から約１４まで、約８から約１３．５まで、約８から約１３まで、約８から約１２．５まで、約８から約１２まで、約８から約１１．５まで、約８から約１１まで、約８から約１０．５まで、約８から約１０まで、約８から約９まで、約９から約１４まで、約９から約１３まで、約９から約１２まで、約９から約１１まで、約１０から約１４まで、約１０から約１３まで、約１０から約１２まで、約１０から約１１まで、約１０．５から約１４まで、約１０．５から約１３．５まで、約１０．５から約１３まで、約１０．５から約１２．５まで、約１０．５から約１２まで、約１０．５から約１１．５まで、約１１から約１４まで、約１１から約１３まで、約１１から約１２まで、約１１．５から約１２．５まで、約１１．５から約１２まで、又は約１２から約１４までである。ある実施形態では、均質化された正極スラリーのｐＨは、１４未満、１３．５未満、１３未満、１２．５未満、１２未満、１１．５未満、１１未満、１０．５未満、１０未満、９．５未満、９未満、８．５未満、又は８未満である。いくつかの実施形態では、均質化された正極スラリーのｐＨは、約７、約７．５、約８、約８．５、約９、約９．５、約１０、約１０．５、約１１、約１１．５、約１２、約１２．５、約１３、約１３．５又は約１４である。

ある実施形態では、均質化された正極スラリー中の導電剤の量は、均質化された正極スラリーの総重量を基準にして重量で、約０．５％から約５％まで、約０．５％から約３％まで、約１％から約５％まで、約１％から約４％まで、又は約２％から約３％までである。

いくつかの実施形態では、均質化された正極スラリー中の導電剤の量は、均質化された正極スラリーの総重量を基準にして重量で、少なくとも約０．５％、少なくとも約１％、少なくとも約２％、少なくとも約３％、又は少なくとも約４％である。ある実施形態では、均質化された正極スラリー中の導電剤の量は、均質化された正極スラリーの総重量を基準にして重量で、多くても約１％、多くても約２％、多くても約３％、多くても約４％、又は多くても約５％である。

ある実施形態では、均質化された正極スラリー中のバインダー材料の量は、均質化された正極スラリーの総重量を基準にして重量で、約１％から約１５％まで、約１％から約１０％まで、約１％から約５％まで、約３％から約１５％まで、約５％から約１５％まで、約５％から約１０％まで、又は約１０％から約１５％までである。いくつかの実施形態では、均質化された正極スラリー中のバインダー材料の量は、均質化された正極スラリーの総重量を基準にして重量で、少なくとも１５％、少なくとも１０％、少なくとも８％、又は少なくとも６％である。

いくつかの実施形態では、均質化された正極スラリー中で、バインダー材料の重量は、導電剤の重量やよりも大きいか、小さいか、又は同じである。ある実施形態では、導電剤の重量に対するバインダー材料の重量の比は、約１：１０から約１０：１まで、約１：１０から約５：１まで、約１：１０から約１：１まで、約１：１０から約１：５まで、約１：５から約５：１まで、約１：３から約３：１まで、約１：２から約２：１、又は約１：１．５から約１．５：１までである。

いくつかの実施形態では、均質化された正極スラリーの固体含有量は、均質化された正極スラリーの総重量を基準にして重量で、約４０％から約８０％まで、約４５％から約７５％まで、約４５％から約７０％まで、約４５％から約６５％まで、約４５％から約６０％まで、約４５％から約５５％まで、約４５％から約５０％まで、約５０％から約７５％まで、約５０％から約７０％まで、約５０％から約６５％まで、約５５％から約７５％まで、約５５％から約７０％まで、約６０％から約７５％、又は約６５％から約７５％までである。ある実施形態では、均質化された正極スラリーの固体含有量は、均質化された正極スラリーの総重量を基準にして重量で、約４０％、約４５％、約５０％、約５５％、約６０％、約６５％、約７０％、約７５％、又は約８０％である。いくつかの実施形態では、均質化された正極スラリーの固体含有量は、均質化された正極スラリーの総重量を基準にして重量で、少なくとも４０％、少なくとも４５％、少なくとも５０％、少なくとも５５％、少なくとも６０％、少なくとも６５％、又は少なくとも７０％である。ある実施形態では、均質化された正極スラリーの固体含有量は、均質化された正極スラリーの総重量を基準にして重量で、７５％未満、７０％未満、６５％未満、６０％未満、５５％未満、又は５０％未満である。

本発明の均質化された正極スラリーは、従来の正極活性材料スラリーよりも大きな固体含有量を有することができる。これは、どの時点においても更なる処理のために、より多くの正極活性材料が作成されることを可能とし、それ故に効率は向上し、生産性は最大化される。

高粘度のスラリーは、バルク材料を分散して、均一なスラリーを得ることを困難にする。本明細書に開示される均質化された正極スラリーに用いられる溶媒は、少なくともアルコールを具備できる。アルコールの追加は、スラリーの加工性を改善することができ、そして、水の氷点を下げることができる。適切なアルコールのいくつかの非限定な例は、エタノール、イソプロパノール、ｎ－プロパノール、ｔｅｒｔ－ブタノール、ｎ－ブタノール、及びそれらの組み合わせを含む。アルコールの総量は、均質化された正極スラリーの総重量を基準にして重量で、約１％から約３０％まで、約１％から約２０％まで、約１％から約１０％まで、約１％から約５％まで、約１％から約３％まで、約３％から約３０％まで、約３％から約２０％まで、約３％から約１０％まで、約５％から約２０％まで、約５％から約１５％まで、約５％から約１０％まで、又は約８％から約１５％までの範囲である。いくつかの実施形態では、スラリーはアルコールを具備しない。

均質化された正極スラリーの粘度は、好ましくは、約８，０００ｍＰａ・ｓ未満である。いくつかの実施形態では、均質化された正極スラリーの粘度は、好ましくは、約１，０００ｍＰａ・ｓから約８，０００ｍＰａ・ｓまで、約１，０００ｍＰａ・ｓから約７，０００ｍＰａ・ｓまで、約１，０００ｍＰａ・ｓから約６，０００ｍＰａ・ｓまで、約１，０００ｍＰａ・ｓから約５，０００ｍＰａ・ｓまで、約１，０００ｍＰａ・ｓから約４，０００ｍＰａ・ｓまで、約１，０００ｍＰａ・ｓから約３，０００ｍＰａ・ｓまで、約１，０００ｍＰａ・ｓから約２，５００ｍＰａ・ｓまで、又は約１，０００ｍＰａ・ｓから約２，０００ｍＰａ・ｓまでである。ある実施形態では、均質化された正極スラリーの粘度は、８，０００ｍＰａ・ｓ未満、７，０００ｍＰａ・ｓ未満、６，０００ｍＰａ・ｓ未満、５，０００ｍＰａ・ｓ未満、４，０００ｍＰａ・ｓ未満、３，０００ｍＰａ・ｓ未満、２，５００ｍＰａ・ｓ未満、２，０００ｍＰａ・ｓ未満、１，５００ｍＰａ・ｓ、又は１，０００ｍＰａ・ｓ未満である。いくつかの実施形態では、均質化された正極スラリーの粘度は、約１，０００ｍＰａ・ｓ、約２，０００ｍＰａ・ｓ、約３，０００ｍＰａ・ｓ、約４，０００ｍＰａ・ｓ、約５，０００ｍＰａ・ｓ、約６，０００ｍＰａ・ｓ、約７，０００ｍＰａ・ｓ、又は約８，０００ｍＰａ・ｓである。したがって、結果として生じるスララリーは、十分に混合できるか、又は均質にできる。

アルカリ性ｐＨでは、正極活性材料の表面化学は変化し、それによって分散均質性（dispersion homogeneity）及び正極スラリー中の電極成分（例えば、正極活性材料及び導電剤）の粒子サイズ分布に影響を与える。

本明細書に開示された正極スラリーは小さいなＤ５０、及び一様かつ狭い粒子サイズ分布を有する。図２は、それぞれ、ＮＭＰベースのスラリー及び本発明の塩基処理されたスラリー中の正極活性材料粒子のＤ５０サイズを示す。ＮＭＰベースのスラリーのＤ５０は、どちらかといえば大きく、かつ著しく変動する一方、塩基処理されたスラリーのＤ５０は、時間が経つにつれても、小さく、かつ一定にどまることを見て取ることができる。これは、本発明の塩基処理されたスラリーの粒子は、時間が経つにつれても、凝集又はばらばらにならことを示しており、それゆえスラリーは、長期間の保存の後でも、高くかつ安定したレベルの分散のままである。これは、それから作られたリチウムイオン電池の寿命を向上するだけではなく、スラリー粒子の分散のいかなる変化を恐れることなく、スラリーは作成された後も長く使うことができるので、生産効率も向上する。

いくつかの実施形態では、本発明の正極スラリーは、約１μｍから約２０μｍまで、約１μｍから約１８μｍまで、約１μｍから約１５μｍまで、約１μｍから約１２μｍまで、約１μｍから約１０μｍまで、約１μｍから約８μｍまで、約１μｍから約６μｍまで、約３μｍから約２０μｍまで、約３μｍから約１８μｍまで、約３μｍから約１５μｍまで、約３μｍから約１２μｍまで、約３μｍから約１０μｍまで、約３μｍから約８μｍまで、約３μｍから約６μｍまで、約４μｍから約１５μｍまで、約４μｍから約１２μｍまで、約４μｍから約１０μｍまで、約４μｍから約８μｍまで、約４μｍから約６μｍまで、約６μｍから約２０μｍまで、約６μｍから約１８μｍまで、約６μｍから約１５μｍまで、約６μｍから約１２μｍまで、約６μｍから約１０μｍまで、約６μｍから約８μｍまで、約６μｍから約１５μｍまで、約８μｍから約１５μｍまで、約８μｍから約１２μｍまで、約８μｍから約１０μｍまで、約１０μｍから約２０μｍまで、約１０μｍから約１８μｍまで、約１０μｍから約１５μｍまで、約１０μｍから約１２μｍまで、約１１μｍから約２０μｍまで、約１１μｍから約１８μｍ、又は約１１μｍから約１５μｍの範囲の粒子サイズＤ５０を有する。ある実施形態では、正極活性材料の粒子直径Ｄ５０は、２０μｍ未満、１８μｍ未満、１５μｍ未満、１２μｍ未満、１０μｍ未満、８μｍ未満、７μｍ未満、６μｍ未満、５μｍ未満、４μｍ未満又は３μｍ未満である。いくつかの実施形態では、正極活性材料の粒子直径Ｄ５０は、１μｍよりも大きく、２μｍよりも大きく、３μｍよりも大きく、４μｍよりも大きく、５μｍよりも大きく、６μｍよりも大きく、８μｍよりも大きく、１０μｍよりも大きく、又は１１μｍよりも大きい。

正極スラリーを作成する従来の方法では、スラリー中に正極活性材料、導電剤及びバインダー材料を分散することを援助するために、分散剤が用いられ得る。分散剤のいくつかの非限定的な例は、液体と固体との間の表面張力を下げる界面活性剤とポリマー酸を含む。いくつかの実施形態では、分散剤は、非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、両性界面活性剤、又はそれらの組み合わせである。

本発明の一つの利点は、分散剤を使わずに室温で、スラリー成分を均一的に分散できることである。いくつかの実施形態では、本発明の方法は、第１の懸濁液、第２の懸濁液、第３の懸濁液、又は均質化された正極スラリーに分散剤を加えるステップを具備しない。ある実施形態では、第１の懸濁液、第２の懸濁液、第３の懸濁液、及び均質化された正極スラリーの各々は独立して分散剤を含まない。

ポリマー酸のいくつかの非限定的な例は、ポリ乳酸、ポリコハク酸、ポリマレイン酸、フランカルボン酸、ポリフマル酸、ポリソルビン酸、ポリリノール酸、ポリリノレン酸、ポリグルタミン酸、ポリメタクリル酸、ポリリカン酸、ポリグリコール酸、ポリアスパラギン酸、ポリアミド酸、ポリ蟻酸、ポリ酢酸、ポリプロピオン酸、ポリ酪酸、ポリセバシン酸、その共重合体、及びそれらの組み合わせを含む。ある実施形態では、均質化された正極スラリーはポリマー酸を含まない。

適切な非イオン海面界面活性剤のいくつかの非限定的な例は、カルボン酸エステル、ポリエチレングリコールエステル、及びそれらの組み合わせである。

適当なアニオン界面活性剤のいくつかの非限定的な例は、アルキル硫酸塩、アルキルポリエトキシレートエーテル硫酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルエーテル硫酸塩、スルホン酸塩、スルホコハク酸塩、サルコシン酸塩、及びそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、アニオン界面活性剤は、ナトリウム、カリウム、アンモニウム、及びそれらの組み合わせからなるグループから選択されたカチオンを具備する。ある実施形態では、アニオン界面活性剤は、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、ドデシル硫酸リチウム、又はそれらの組み合わせである。いくつかの実施形態では、均質化された正極スラリーは、アニオン界面活性剤を含まない。

適当なカチオン界面活性剤のいくつかの非限定的な例は、アンモニウム塩、ホスホニウム塩、イミダゾリウム塩、スルホニウム塩、及びそれらの組み合わせを含む。適当なアンモニウム塩のいくつかの非限定的な例は、ステアリルトリメチルアンモニウムブロミド（ＳＴＡＢ）、セチルトリメチルアンモニウムブロミド（ＣＴＡＢ）、ミリスチルトリメチルアンモニウムブロミド（ＭＴＡＢ）、トリメチルヘキサデシル塩化アンモニウム、及びそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態において、均質化された負極スラリー（anode slurry）は、カチオン界面活性剤を含まない。

適当な両性界面活性剤のいくつかの非限定的な例は、カチオン基及びアニオン基の両方を含む界面活性剤である。カチオン基は、アンモニウム、ホスホニウム、イミダゾリウム、スルホニウム、又はそれらの組み合わせである。アニオン親水性基は、カルボン酸塩、スルホン酸塩、硫酸塩、ホスホン酸塩、又はそれらの組み合わせである。いくつかの実施形態において、均質化された負極スラリーは、両性界面活性剤を含まない。

スラリー成分の均一な混合の後、集電体上に塗膜を形成するために、均質化された正極スラリーを集電体上に塗布することができ、続いて、ステップ１０４で乾かす。集電体は、正極活性材料の電気化学的な反応によって発生した電子を集めるため又は電気化学的な反応に必要な電子を供給するために作動する。いくつかの実施形態では、集電体は、箔、シート又は膜の形態であることができる。ある実施形態では、ステンレス鋼、チタン、ニッケル、アルミニウム、銅、又はそれらの合金又は導電性樹脂である。ある実施形態では、集電体は外層及び内層を具備する二層構造を有し、ここで、外層は導電性材料を具備し、そして、内層は絶縁材料又は別の導電性材料、例えば、導電性樹脂層を取り付けたアルミニウム又はアルミニウム膜で被覆された高分子絶縁材料を具備する。いくつかの実施形態では、集電体は外層、中間層及び内層を具備する三層構造を有し、ここで、外層及び内層は導電性材料を具備し、そして、中間層は絶縁材料又は別の導電性材料、例えば、両面（both sides）が金属膜で被覆されたプラスチック基板を具備する。ある実施形態では、外層、中簡素及び内層の各々は独立してステンレス鋼、チタン、ニッケル、アルミニウム、銅、又はそれらの合金又は導電性樹脂である。いくつかの実施形態では、絶縁材料は、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリエステル、ポリアミド、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリエポキシ、ポリ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）、ポリイミド、ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリ（ビニルエステル）、ポリ塩化ビニル、ポリエーテル、ポリフェニレンオキシド、セルロースポリマ、及びそれらの組み合わせからなるグループから選択された高分子材料である。ある実施形態では、集電体は四つ以上の層を有する。いくつかの実施形態では、集電体は保護被膜（protective coating）で被覆される。ある実施形態では、保護被膜は炭素含有材料を具備する。いくつかの実施形態では、集電体は保護被膜で被覆されない。

水性スラリー中のニッケル含有正極活性材料に起こる、一つの好ましくない反応は、正極活性材料の表面から浸出し、そして、水と反応してＬｉＯを形成するリチウムイオンである。リチウムイオンの浸出は、正極活性材料に変化を起こさせ、それから作られた電池の特性の低下をもたらす。したがって、リチウムイオン浸出は、正極スラリー作成、特にニッケル含有正極活性材料に水ベースの方法を適用する上で大きな障害である。

窒素含有塩基中で正極活性材料を処理することによって、正極スラリー中のリチウムイオンの浸出を最小限に抑えるのに役立つことが発見されている。図３は、正極スラリー中のリチウムイオンの濃度と時間との関係を示すグラフである。本明細書に開示された方法によって作成されたスラリー中のリチウムイオンの濃度は、未処理の正極活性材料のそれよりも実質的に小さい。本明細書に開示された方法は、水性スラリー中の正極活性材料の安定性を向上し、かつ浸出されたリチウムイオンの量を効果的に低減する。

いくつかの実施形態では、正極スラリー中のリチウムイオン濃度は、正極スラリーの総重量を基準にして、約３００百万分の１（ｐｐｍ）から約８００ｐｐｍまで、約３５０ｐｐｍから約８００ｐｐｍまで、約４００ｐｐｍから約８００ｐｐｍまで、約５００ｐｐｍから約８００ｐｐｍまで、約６００ｐｐｍから約８００ｐｐｍまで、約７００ｐｐｍから約８００ｐｐｍまで、約３００ｐｐｍから約７５０ｐｐｍまで、約３００ｐｐｍから約７００ｐｐｍまで、約３００ｐｐｍから約６００ｐｐｍまで、約３００ｐｐｍから約５００ｐｐｍまで、約３００ｐｐｍから約４００ｐｐｍまで、約３００ｐｐｍから約３５０ｐｐｍまで、約４００ｐｐｍから約７００ｐｐｍ，又は約５００ｐｐｍから約６００ｐｐｍまでの範囲である。いくつかの実施形態では、正極スラリー中のリチウムイオン濃度は、正極スラリーの総重量を基準にして、３００ｐｐｍよりも高く、３５０ｐｐｍよりも高く、４００ｐｐｍよりも高く、５００ｐｐｍよりも高く、又は６００ｐｐｍよりも高い。いくつかの実施形態では、正極スラリー中のリチウムイオン濃度は、正極スラリーの総重量を基準にして、８００ｐｐｍ未満、７５０ｐｐｍ未満、７００ｐｐｍ未満、６００ｐｐｍ未満、又は５００ｐｐｍ未満である。いくつかの実施形態では、正極スラリー中のリチウムイオン濃度は、正極スラリーの総重量を基準にして、約３００ｐｐｍ、約３５０ｐｐｍ、約４００ｐｐｍ、約４５０ｐｐｍ、約５００ｐｐｍ、約５５０ｐｐｍ、約６００ｐｐｍ、約６５０ｐｐｍ、約７００ｐｐｍ、約７５０ｐｐｍ、又は約８００ｐｐｍである。

ある実施形態では、集電体上のカソード電極層及びアノード電極層の各々の厚さは、独立して、約１０μｍから約９０μｍまで、約１５μｍから約９０μｍまで、約２０μｍから約９０μｍまで、約２５μｍから約９０μｍまで、約２５μｍから約８０μｍまで、約２５μｍから約７５μｍまで、約２５μｍから約５０μｍまで、約３０μｍから約９０μｍまで、約３０μｍから約８０μｍまで、約３５μｍから約９０μｍまで、約３５μｍから約８５μｍまで、約３５μｍから約８０μｍまで、又は約３５μｍから約７５μｍまでである。いくつかの実施形態では、集電体上の電極層の厚さは、約２５μｍ、約３０μｍ、約３５μｍ、約４０μｍ、約４５μｍ、約５０μｍ、約５５μｍ、約６０μｍ、約６５μｍ、約７０μｍ、又は約７５μｍである。

集電体上のカソード電極層及びアノード電極層の各々の表面密度は、独立して、約１ｍｇ／ｃｍ^２から約４０ｍｇ／ｃｍ^２まで、約１ｍｇ／ｃｍ^２から約３５ｍｇ／ｃｍ^２まで、約１ｍｇ／ｃｍ^２から約３０ｍｇ／ｃｍ^２まで、約１ｍｇ／ｃｍ^２から約２５ｍｇ／ｃｍ^２まで、約１ｍｇ／ｃｍ^２から約１５ｍｇ／ｃｍ^２まで、約３ｍｇ／ｃｍ^２から約４０ｍｇ／ｃｍ^２まで、約３ｍｇ／ｃｍ^２から約３５ｍｇ／ｃｍ^２まで、約３ｍｇ／ｃｍ^２から約３０ｍｇ／ｃｍ^２まで、約３ｍｇ／ｃｍ^２から約２５ｍｇ／ｃｍ^２まで、約３ｍｇ／ｃｍ^２から約２０ｍｇ／ｃｍ^２まで、約３ｍｇ／ｃｍ^２から約１５ｍｇ／ｃｍ^２まで、約５ｍｇ／ｃｍ^２から約４０ｍｇ／ｃｍ^２まで、約５ｍｇ／ｃｍ^２から約３５ｍｇ／ｃｍ^２まで、約５ｍｇ／ｃｍ^２から約３０ｍｇ／ｃｍ^２まで、約５ｍｇ／ｃｍ^２から約２５ｍｇ／ｃｍ^２まで、約５ｍｇ／ｃｍ^２から約２０ｍｇ／ｃｍ^２まで、約５ｍｇ／ｃｍ^２から約１５ｍｇ／ｃｍ^２まで、約８ｍｇ／ｃｍ^２から約４０ｍｇ／ｃｍ^２まで、約８ｍｇ／ｃｍ^２から約３５ｍｇ／ｃｍ^２まで、約８ｍｇ／ｃｍ^２から約３０ｍｇ／ｃｍ^２まで、約８ｍｇ／ｃｍ^２から約２５ｍｇ／ｃｍ^２まで、約８ｍｇ／ｃｍ^２から約２０ｍｇ／ｃｍ^２まで、約１０ｍｇ／ｃｍ^２から約４０ｍｇ／ｃｍ^２まで、約１０ｍｇ／ｃｍ^２から約３５ｍｇ／ｃｍ^２まで、約１０ｍｇ／ｃｍ^２から約３０ｍｇ／ｃｍ^２まで、約１０ｍｇ／ｃｍ^２から約２５ｍｇ／ｃｍ^２まで、約１０ｍｇ／ｃｍ^２から約２０ｍｇ／ｃｍ^２まで、約１５ｍｇ／ｃｍ^２から約４０ｍｇ／ｃｍ^２まで、又は約２０ｍｇ／ｃｍ^２から約４０ｍｇ／ｃｍ^２までである。

いくつかの実施形態では、導電層は、その電流伝導度を向上するために、アルミニウム集電体上に被覆されることができる。ある実施形態では、導電層は、炭素、カーボンブラック、黒鉛、膨張黒鉛、グラフェン、グラフェンナノプレート、カーボンファイバ、カーボンナノファイバ、黒鉛化カーボンフレーク、カーボンチューブ、カーボンナノチューブ、活性炭、メソポーラスカーボン、及びそれらの組み合わせからなるグループから選択される材料を具備する。いくつかの実施形態では、導電剤は、炭素、カーボンブラック、黒鉛、膨張黒鉛、グラフェン、グラフェンナノプレート、カーボンファイバ、カーボンナノファイバ、黒鉛化カーボンフレーク、カーボンチューブ、カーボンナノチューブ、活性炭、メソポーラスカーボンではない。

いくつかの実施形態では、導電層は、約０．５μｍから約５．０μｍまでの厚さを有する。導電層の厚さは、電池内の集電体によって占められる体積と電極材料の量と、それ故に電池内の容量とに影響を与えであろう。

ある実施形態では、集電体上の導電層の厚さは、約０．５μｍから約４．５μｍまで、約１．０μｍから約４．０μｍまで、約１．０μｍから約３．５μｍまで、約１．０μｍから約３．０μｍまで、約１．０μｍから約２．５μｍまで、約１．０μｍから約２．０μｍまで、約１．１μｍから約２．０μｍまで、約１．２μｍから約２．０μｍまで、約１．５μｍから約２．０μｍまで、約１．８μｍから約２．０μｍまで、約１．０μｍから約１．８μｍまで、約１．２μｍから約１．８μｍまで、約１．５μｍから約１．８μｍまで、約１．０μｍから約１．５μｍまで、又は約１．２μｍから約１．５μｍまでである。いくつかの実施形態では、集電体上の導電層の厚さは、４．５μｍ未満、４．０μｍ未満、３．５μｍ未満、３．０μｍ未満、２．５μｍ未満、２．０μｍ未満、１．８μｍ未満、１．５μｍ未満、又は１．２μｍ未満である。いくつかの実施形態では、集電体上の導電層の厚さは、１．０μｍよりも大きく、１．２μｍよりも大きく、１．５μｍよりも大きく、１．８μｍよりも大きく、２．０μｍよりも大きく、２．５μｍよりも大きく、３．０μｍよりも大きく、又は３．５μｍよりも大きい。

図４ａ及び４ｂは、それぞれ、未処理のスラリー及び本発明による塩基処理されたスラリーによって形成されたカソード電極層の表面の外見を示す。図４ａは電極層の表面を横切って分布する異なるサイズのピンホールを示すが、一方、図４ｂは滑らかで連続的な電極層を示す。このようなピンホールは、本発明によって作成された電極と比べて、低い放電容量、不十分な寿命などの低い電気化学的な性能につながる。本発明によって提供された電極層の改善された表面形態は、それから作成された電極のより良い電気化学的な性能につながる。電池性能データも下記に示され、それは本発明に従って生産された電極を用いたときに達成された改善された性能を示す。

また、本発明によって作成されたカソードは、電極層の集電体への強い接着性を示す。電極層にとっては集電体への良好な剥離強度を有することは重要であり、これは層間剥離又は電極の分離を防止するからであり、それは電極の機械的安定性及び電池のサイクル性に大きな影響を与えるであろう。したがって、電極は、電池製造の厳しさに耐えるために、十分な剥離強度を有するべきである。

図５は、それぞれ、有機スラリー、未処理の正極活性材料を具備する水性スラリー及び本発明に従って作成された水性スラリーで被覆された電極の剥離強度を示す棒グラフである。グラフは、本明細書に開示された方法によって作成された電極のための集電体に対する塗膜の剥離強度の増加を示している。

いくつかの実施形態では、集電体と電極層との間の剥離強度は、約１．０Ｎ／ｃｍから約３．０Ｎ／ｃｍまで、約１．２Ｎ／ｃｍから約３．０Ｎ／ｃｍまで、約１．５Ｎ／ｃｍから約３．０Ｎ／ｃｍまで、約１．８Ｎ／ｃｍから約３．０Ｎ／ｃｍまで、約２．０Ｎ／ｃｍから約３．０Ｎ／ｃｍまで、約２．２Ｎ／ｃｍから約３．０Ｎ／ｃｍまで、約２．５Ｎ／ｃｍから約３．０Ｎ／ｃｍまで、約１．０Ｎ／ｃｍから約２．５Ｎ／ｃｍまで、約１．２Ｎ／ｃｍから約２．５Ｎ／ｃｍまで、約１．５Ｎ／ｃｍから約２．５Ｎ／ｃｍまで、約１．８Ｎ／ｃｍから約２．５Ｎ／ｃｍまで、約２．０Ｎ／ｃｍから約２．５Ｎ／ｃｍまで、約１．０Ｎ／ｃｍから約２．０Ｎ／ｃｍまで、約１．２Ｎ／ｃｍから約２．０Ｎ／ｃｍまで、又は約１．５Ｎ／ｃｍから約２．０Ｎ／ｃｍまでの範囲である。いくつかの実施形態では、集電体と電極層との間の剥離強度は、１．０Ｎ／ｃｍ以上、１．２Ｎ／ｃｍ以上、１．５Ｎ／ｃｍ以上、２．０Ｎ／ｃｍ以上、２．２Ｎ／ｃｍ以上、又は２．５Ｎ／ｃｍ以上である。いくつかの実施形態では、集電体と電極層との間の剥離強度は、３．０Ｎ／ｃｍ未満、２．８Ｎ／ｃｍ未満、２．５Ｎ／ｃｍ未満、２．２Ｎ／ｃｍ未満、２．０Ｎ／ｃｍ未満、１．８Ｎ／ｃｍ、又は１．５Ｎ／ｃｍ未満である。

下記の表４は、アンモニアで様々な濃度で前処理されたＮＭＣ８１１の希釈されたスラリーのＩＣＰ質量スペクトルデータを示す。データは、正極活性材料を前処理したとき、正極活性材料からより少ないリチウムが溶媒中に溶けることを実証し、したがって、本発明の前処理は正極活性材料からのリチウムの損失を抑制できることを示している。正極活性材料のリチウム損失の抑制は、使用したアンモニアの濃度と相関関係があることを見て取ることができる。

いくつかの実施形態では、正極活性材料のリチウム損失は、純水中の正極活性材料のリチウム損失と比較して、パーセンテージでは、約１パーセントと約５０パーセントとの間で抑制される。ある実施形態では、正極活性材料のリチウム損失は、純水中の正極活性材料のリチウム損失と比較して、パーセンテージでは、約５パーセントと約５０パーセントとの間、約１０パーセントと約５０パーセントとの間、約１５パーセントと約５０パーセントとの間、約２０パーセントと約５０パーセントとの間、約２５パーセントと約５０パーセントとの間、約１パーセントと約４５パーセントとの間、約５パーセントと約４５パーセントとの間、約１０パーセントと約４５パーセントとの間、約１５パーセントと約４５パーセントとの間、約２０パーセントと約４５パーセントとの間、約２５パーセントと約４５パーセントとの間、約１パーセントと約４０パーセントとの間、約５パーセントと約４０パーセントとの間、約１０パーセントと約４０パーセントとの間、約１５パーセントと約４０パーセントとの間、約２０パーセントと約４０パーセントとの間、約１パーセントと約３５パーセントとの間、約５パーセントと約３５パーセントとの間、約１０パーセントと約３５パーセントとの間、約１５パーセントと約３５パーセントとの間、約２０パーセントと約３５パーセントとの間、約１パーセントと約３０パーセントとの間、約５パーセントと約３０パーセントとの間、約１０パーセントと約３０パーセントとの間、約１５パーセントと約３０パーセントとの間、約１パーセントと約２０パーセントとの間、約３パーセントと約２０パーセントとの間、約５パーセントと約２０パーセントとの間、約８パーセントと約２０パーセントとの間、約１０パーセントと約２０パーセントとの間、約１パーセントと約１５パーセントとの間、又は約１パーセントと約１０パーセントとの間で抑制される。いくつかの実施形態では、正極活性材料のリチウム損失は、純水中の正極活性材料のリチウム損失と比較して、パーセンテージでは、約１パーセント以上、約３パーセント以上、約５パーセント以上、約８パーセント以上、約１０パーセント以上、約１２パーセント以上、約１５パーセント以上、約１８パーセント以上、約２０パーセント以上、約２５パーセント以上、又は約３０パーセント以上で抑制される。いくつかの実施形態では、正極活性材料のリチウム損失は、純水中の正極活性材料のリチウム損失と比較して、パーセンテージでは、約５０パーセント以下、約４５パーセント以下、約４０パーセント以下、約３５パーセント以下、約３０パーセント以下、約２５パーセント以下、約２０パーセント以下、約１５パーセント以下、約１０パーセント以下、又は約５パーセント以下で抑制される。

被覆の間中、ｐＨは、スラリーの安定性を制御する際に重要なパラメータであり、それは粘度及び分散度などのスラリーの基本性質（key properties）に影響するからである。もしスラリーｐＨが変化すると、そのような基本性質も変化する。ｐＨ不安定性のリスクは、均質化の直後に、集電体上のスラリーを被覆する必要性を引き起こす。これは、被覆プロセスがしばしば何時間も続く大量生産条件下では、非常に困難である。被覆期間中の基本性質のいかなる変動も厳しい問題であり、そして被覆プロセスを不安定にさせる。本発明の利点の一つは、スラリーｐＨ、そしてそれ故に基本性質は、均質化の期間中、そして均質化の後の長い間も、安定したままであることである。本明細書に開示されたスラリーのｐＨは、最大で２週間の長期の停滞保管の期間中、比較的一定のままである一方、従来の水ベースのスラリーのｐＨは保管中にかなり高くなることが分かった。ｐＨの安定性は、このような長期保管の期間中に、本明細書に開示されたスラリーが同質（homogenous）及び均一（uniform）のままであることを可能し、被覆プロセスに進むためのスラリーの運送のための十分な時間を可能とする。

正極スラリーは、約１０分から約６時間まで、約１時間から約６時間まで、約２時間から約６時間まで、約４時間から約６時間まで、約１０分から約５時間まで、約１時間から約５時間まで、約３時間から約５時間まで、約１０分から約４時間まで、約１時間から約４時間まで、約２時間から約４時間まで、約１０分から約３時間まで、約１時間から約３時間まで、約２時間から約３時間まで、約１０分から約２時間まで、約３０分から約２時間まで、約１時間から約２時間まで、約１０分から約１時間まで、約３０分から約１時間、又は約１０分から約３０分までの期間の間、第３の懸濁液を均質化することによって得ることができる。

いくつかの実施形態では、正極スラリー中の塩基の濃度は、正極スラリーの総重量を基準にして、約０．５％から約３．５％まで、約０．５％から約３．０％まで、約０．５％から約２．５％まで、約０．５％から約２．０％まで、約０．５％から約１．７５％まで、約０．５％から約１．６％まで、約０．５％から約１．５％まで、又は約０．５％から約１．２５％までである。

いくつかの実施形態では、正極活性材料の量は、正極スラリーの総重量又は総体積を基準にして重量又は体積で、約１０％から約８０％まで、約１０％から約７０％まで、約１０％から約６０％まで、約１０％から約５０％まで、約１０％から約４０％まで、約１０％から約３０％まで、約１０％から約２０％まで、約２５％から約８０％まで、約２５％から約７０％まで、約２５％から約６０％まで、約２５％から約５０％まで、約２５％から約４０％まで、約３０％から約７０％まで、約３０％から約６０％まで、約３０％から約５０％まで、約３０％から約４０％まで、約４０％から約８０％まで、約３５％から約６５％まで、約３５％から約５０％まで、約３５％から約４５％まで、約４０％から約７０％まで、約４０％から約６０％まで、約４０％から約５０％まで、約４５％から約８０％まで、約４５％から約７０％まで、約４５％から約６０％まで、約４５％から約５０％まで、約５０％から約８０％まで、約５０％から約７０％まで、約５０％から約６０％まで、約６０％から約８０％まで、又は約６０％から約７０％までである。ある実施形態では、正極活性材料の量は、正極スラリーの総重量又は総体積を基準にして重量又は体積で、少なくとも１０％、少なくとも１５％、少なくとも２０％、少なくとも２５％、少なくとも２７．５％、少なくとも３０％、少なくとも３２．５％、少なくとも３５％、少なくとも３７．５％、少なくとも４０％、少なくとも４２．５％、少なくとも４５％、少なくとも４７．５％、少なくとも５０％、少なくとも５２．５％、少なくとも５５％、少なくとも５７．５、少なくとも６０％、少なくとも６５％、少なくとも７０％、又は少なくとも７５％である。ある実施形態では、正極活性材料の量は、正極スラリーの総重量又は総体積を基準にして重量又は体積で、多くても２５％、多くても２７．５％、多くても３０％、多くても３２．５％、多くても３５％、多くても３７．５％、多くても４０％、多くても４２．５％、多くても４５％、多くても４７．５％、多くても５０％、多くても５２．５％、多くても５５％、多くても５７．５％、多くても６０％、多くても６５％、多くても７０％、又は多くても７５％である。

スラリーは均質化の期間中安定したｐＨを維持するべきであり、それは不安定なｐＨは電池の寿命をかなり縮めるからである。一般に、正極活性材料が塩基中で前処理されたとき、スラリーｐＨは均質化の期間中わずかに減少することが分かった。ある実施形態では、均質化の期間中に観測されたｐＨの減少は、約０．１ｐＨ値から約１．０ｐ値まで、約０．１ｐＨ値から約０．８ｐＨ値まで、約０．１ｐＨ値から約０．６ｐＨ値まで、約０．１ｐＨ値から約０．５ｐＨ値まで、約０．１ｐＨ値から約０．４ｐＨ値まで、又は約０．１ｐＨ値から約０．３ｐＨ値までである。ある実施形態では、均質化の期間中に観測されたｐＨの減少は、１．０ｐＨ値よりも小さく、０．８ｐＨ値よりも小さく、０．６ｐＨ値よりも小さく、０．５ｐＨ値よりも小さく、０．４５ｐＨ値よりも小さく、０．４ｐＨ値よりも小さく、０．３５ｐＨ値よりも小さく、０．３ｐＨ値よりも小さく、０．２ｐＨ値、又は０．１ｐＨ値よりも小さい。

集電体の厚さは、それが電池内で占める体積、必要な電極活性材料の量に影響を与え、それ故に電池の容量に影響を与える。いつかの実施形態では、集電体は、約５μｍから約３０μｍまでの厚さを有する。ある実施形態では、集電体は、約５μｍから約２０μｍまで、約５μｍから約１５μｍまで、約１０μｍから約３０μｍまで、約１０μｍから約２５μｍ、又は約１０μｍから約２０μｍまでの厚さを有する。

ある実施形態では、被覆プロセスは、ドクターブレードコーター、スロット－ダイコーター、トランスファーコータ(transfer coater)、スプレーコーター（spray coater）、ロールコーター（roll coater）、グラビアコーター（ gravure coater）、ディップコーター（dip coater）、又はカーテンコーター（curtain coater）を用いて実行される。

乾燥ポーラス電極を作成するために溶媒を蒸発することは、電池を製造するために必要である。集電体上に均質化された正極スラリーを塗布した後、電池電極を得るために、集電体上の塗膜を乾燥機によって乾燥できる。ここでは、集電体上の塗膜を乾燥できる任意の乾燥機を用いることができる。いくつかの非限定な乾燥機の例は、バッチ乾燥オーブン、コンベヤ乾燥オーブン、及びマイクロ波乾燥オーブンを含む。いくつかの非限定なコンベヤ乾燥オーブンの例は、熱風乾燥オーブン、コンベヤ抵抗乾燥オーブン、コンベヤ誘導乾燥オーブン、及びコンベヤマイクロ波乾燥オーブンを含む。

いくつかの実施形態では、集電体上の塗膜を乾燥するためのコンベヤ抵抗乾燥オーブンは、一つ以上の加熱部を含み、加熱部の各々は個別に温度制御されるものであり、そして、加熱部の各々は独立して制御された加熱帯（heating zones）を含み得る。

ある実施形態では、コンベヤ乾燥オーブンは、コンベヤの一面に置かれた第１の加熱部と、第１の加熱部から反対側のコンベヤの一面に置かれた第２の加熱部とを具備し、第１及び第２の加熱部の各々は、独立して、一つ以上の発熱体と、各発熱部の温度をモニタし、そして選択的に制御するように、第１の加熱部及び第２の加熱部の発熱体に接続された温度制御システムと、を具備する。

いくつかの実施形態では、コンベヤ乾燥オーブンは、複数の加熱部を具備し、各加熱部は、加熱部内で一定の温度を維持するように作動される独立した発熱体を含む。

ある実施形態では、第１及び第２の加熱部の各々は、独立して入口加熱帯（inlet heating zone）及び出口加熱帯（outlet heating zone）を有し、入口加熱帯及び出口加熱帯の各々は、独立して、一つ以上の発熱体と、他の加熱帯の温度制御とは別に、各加熱帯の温度をモニタし、そして選択的に制御するように、入口加熱帯及び出口加熱帯の発熱体に接続された温度制御システムと、を具備する。

集電体上の塗膜は、おおよそ７５℃以下の温度で、おおよそ２０分以下の間で乾燥されるべきである。被覆された正電極を７５℃よりも高い温度で乾燥することは、カソードの好ましくない変形をもたらし、したがって、正電極の性能に影響を与える。

いくつかの実施形態では、集電体上の塗膜は、約２５℃から約７５℃までの温度で乾燥できる。ある実施形態では、集電体上の塗膜は、約２５^ｏＣから約７０^ｏＣまで、約２５^ｏＣから約６５^ｏＣ，約２５^ｏＣから約６０^ｏＣ，約２５^ｏＣから約５５^ｏＣ，約２５^ｏＣから約５０^ｏＣ，約２５^ｏＣから約４５^ｏＣ，約２５^ｏＣから約４０^ｏＣまで、約３０^ｏＣから約７５^ｏＣまで、約３０^ｏＣから約７０^ｏＣまで、約３０^ｏＣから約６５^ｏＣまで、約３０^ｏＣから約６０^ｏＣまで、約３０^ｏＣから約５５^ｏＣまで、約３０^ｏＣから約５０^ｏＣまで、約３５^ｏＣから約７５^ｏＣまで、約３５^ｏＣから約７０^ｏＣまで、約３５^ｏＣから約６５^ｏＣまで、約３５^ｏＣから約６０^ｏＣまで、約４０^ｏＣから約７５^ｏＣまで、約４０^ｏＣから約７０^ｏＣまで、約４０^ｏＣから約６５^ｏＣ、又は約４０^ｏＣから約６０^ｏＣまでの温度で乾燥できる。いくつかの実施形態では、集電体上の塗膜は、７５^ｏＣ未満、７０^ｏＣ未満、６５^ｏＣ未満、６０^ｏＣ未満、５５^ｏＣ未満、又は５０^ｏＣ未満の温度で乾燥する。いくつかの実施形態では、集電体上の塗膜は、約７０^ｏＣより高い、約６５^ｏＣより高い、約６０^ｏＣより高い、約５５^ｏＣより高い、約５０^ｏＣより高い、約４５^ｏＣより高い、約４０^ｏＣより高い、約３５^ｏＣより高い、約３０^ｏＣより高い、又は約２５^ｏＣより高い温度で乾燥する。

ある実施形態では、コンベヤは、約１メートル／分から約１２０メートル／分まで、約１メートル／分から約１００メートル／分まで、約１メートル／分から約８０メートル／分まで、約１メートル／分から約６０メートル／分まで、約１メートル／分から約４０メートル／分まで、約１０メートル／分から約１２０メートル／分まで、約１０メートル／分から約８０メートル／分まで、約１０メートル／分から約６０メートル／分まで、約１０メートル／分から約４０メートル／分まで、約２５メートル／分から約１２０メートル／分まで、約２５メートル／分から約１００メートル／分まで、約２５メートル／分から約８０メートル／分まで、約２５メートル／分から約６０メートル／分まで、約５０メートル／分から約１２０メートル／分まで、約５０メートル／分から約１００メートル／分まで、約５０メートル／分から約８０メートル／分まで、約７５メートル／分から約１２０メートル／分まで、約７５メートル／分から約１００メートル／分まで、約２メートル／分から約２５メートル／分まで、約２メートル／分から約２０メートル／分まで、約２メートル／分から約１６メートル／分まで、約３メートル／分から約３０メートル／分まで、約３メートル／分から約２０メートル／分まで、又は約３メートル／分から約１６メートル／分までの速度で動く。

コンベヤの長さ及び速度を制御することは、塗膜の乾燥時間を調整できる。いくつかの実施形態では、集電体上の塗膜は、約２分から約２０分まで、約２分から約１７分まで、約２分から約１５分まで、約２分から約１４分まで、約２分から約１０分まで、約２分から約１１分まで、約２分から約８分まで、約５分から約２０分まで、約５分から約１１分まで、約５分から約１４分まで、約５分から約１７分まで、又は約５分から約１０分までの期間の間、乾燥できる。ある実施形態では、集電体上の塗膜は、５分未満、８分未満、１０分未満、１１分未満、１４分未満、１７分未満、又は２０分未満の期間の間、乾燥できる。いくつかの実施形態では、集電体上の塗膜は、約５分、約８分、約１０分、約１１分、約１４分、約１７分、又は約２０分の期間の間、乾燥できる。

本明細書に開示された方法は、製造プロセス中に水性溶媒を用いることができる利点を有し、それは、有害な有機溶媒を扱ったりや、回収する必要性を無くすることにより安全性を改善できるだけではなく、処理時間及び装置を節約できる。本発明では水性溶媒が用いられるので、電極は乾燥するのに必要な時間とエネルギーが少なくて済む。加えて、全体的なプロセスを簡略化することでコストは低減される。したがって、この方法は、低コストで取り扱いが容易なため、特に工業プロセスに適している。

上記の通り、本発明書に開示された塩基で正極活性材料を処理することにより、本発明書に開示されたスラリー作成方法は制御された正極スラリーｐＨを有し、スラリーの安定性が順調に高まる。寿命や容量などの電池性能を低下させない水性の正極スラリーの開発は、本発明によって成し遂げられる。本発明に従って作成された正電極を具備している電池は、高いサイクル安定性を示す。また、塗膜の低い乾燥温度及び乾燥時間の短縮は、電池性能を大きく改善する。

電極集合体（electrode assembly）は、少なくとも一つのカソード、少なくとも一つのアノード及びカソードとアノードとの間に配置された少なくとも一つのセパレーターを具備する。また、本明細書で提供されるのは、上記の方法によって作成されたカソードを具備する電極集合体である。

ある実施形態では、電極集合体は、含水率（water content）を減らすために組み立てられた後に乾燥される。他の実施形態では、電極集合体の少なくとも一つの部品は、電極集合体を組み立てる前に乾燥される。いくつかの実施形態では、少なくとも一つの部品は、電極集合体を組み立てる前に予備乾燥される。ある実施形態では、セパレーターは、電極集合体に組み立てられる前に予備乾燥される。

セパレーターは、非常に低い含水率まで乾燥させる必要はない。予備乾燥されたセパレーターの残りの含水率は、次の乾燥ステップによって更に低減できる。いくつかの実施形態では、予備乾燥されたセパレーターの含水率は、予備乾燥されたセパレーターの総重量を基準を基準にして、約５０ｐｐｍから約８００ｐｐｍまで、約５０ｐｐｍから約７００ｐｐｍまで、約５０ｐｐｍから約６００ｐｐｍまで、約５０ｐｐｍから約５００ｐｐｍまで、約５０ｐｐｍｔｏ４００ｐｐｍまで、約５０ｐｐｍから約３００ｐｐｍまで、約５０ｐｐｍｔｏ２００ｐｐｍまで、約５０ｐｐｍｔｏ１００ｐｐｍまで、約１００ｐｐｍから約５００ｐｐｍまで、約１００ｐｐｍから約４００ｐｐｍまで、約１００ｐｐｍから約３００ｐｐｍまで、約１００ｐｐｍから約２００ｐｐｍまで、約２００ｐｐｍから約５００ｐｐｍまで、約２００ｐｐｍから約４００ｐｐｍまで、約３００ｐｐｍから約８００ｐｐｍまで、約３００ｐｐｍから約６００ｐｐｍまで、約３００ｐｐｍから約５００ｐｐｍまで、約３００ｐｐｍから約４００ｐｐｍまで、約４００ｐｐｍから約８００ｐｐｍまで、又は約４００ｐｐｍから約５００ｐｐｍまでである。いくつかの実施形態では、予備乾燥されたセパレーターの含水率は、予備乾燥されたセパレーターの総重量を基準にして重量で、５００ｐｐｍ未満、４００ｐｐｍ未満、３００ｐｐｍ未満、２００ｐｐｍ未満、１００ｐｐｍ未満、又は５０ｐｐｍ未満である。

ある実施形態では、乾燥された電極集合体は、乾燥された電極集合体の総重量を基準にして、約２０ｐｐｍから３５０ｐｐｍまで、約２０ｐｐｍから３００ｐｐｍまで、約２０ｐｐｍから２５０ｐｐｍまで、約２０ｐｐｍから２００ｐｐｍまで、約２０ｐｐｍから約１００ｐｐｍまで、約２０ｐｐｍから約５０ｐｐｍまで、約５０ｐｐｍから約３５０ｐｐｍまで、約５０ｐｐｍから約２５０ｐｐｍまで、約５０ｐｐｍから約１５０ｐｐｍまで、約１００ｐｐｍから約３５０ｐｐｍまで、約１００ｐｐｍから約３００ｐｐｍまで、約１００ｐｐｍから約２５０ｐｐｍまで、約１００ｐｐｍから約２００ｐｐｍまで、約１００ｐｐｍから約１５０ｐｐｍまで、約１５０ｐｐｍから約３５０ｐｐｍまで、約１５０ｐｐｍから約３００ｐｐｍまで、約１５０ｐｐｍから約２５０ｐｐｍまで、約１５０ｐｐｍから約２００ｐｐｍまで、約２００ｐｐｍから約３５０ｐｐｍまで、約２５０ｐｐｍから約３５０ｐｐｍまで、又は約３００ｐｐｍから約３５０ｐｐｍまでの含水率を有し得る。

いくつかの実施形態では、乾燥されたセパレーターは、乾燥されたセパレーターの総重量を基準にして、約５０ｐｐｍから約５００ｐｐｍまで、約５０ｐｐｍから４００ｐｐｍまで、約５０ｐｐｍから約３００ｐｐｍまで、約５０ｐｐｍから２００ｐｐｍまで、約５０ｐｐｍから１００ｐｐｍまで、約１００ｐｐｍから約５００ｐｐｍまで、約１００ｐｐｍから約３００ｐｐｍまで、約２００ｐｐｍから約５００ｐｐｍまで、約３００ｐｐｍから約５００ｐｐｍまで、約４００ｐｐｍから約５００ｐｐｍまでの含水率を有し得る。

図６は、ＮＭＰベースのスラリー、未処理の正極活性材料を含む水性スラリー及び本発明による塩基処理された正極活性材料を含む水性スラリーをそれぞれ使用して作成されたカソードを含む三つの電池の放電曲線を示す。グラフに図示されるように、本発明の塩基処理された水性スラリーを用いた電池は、従来の未処理の水性スラリーを用いた電池よりも優れた放電性能を示す。この結果は、本発明の塩基処理されたスラリー作成方法が電池の電気化学的な性能を著しく改善するという更なる証拠を提供する。更に、本発明に開示された方法は、従来の水ベースの方法よりも有利であることは明らかである。

ＮＭＰベースのスラリーを用いた電池と比較した場合、本発明の塩基処理された水性スラリーを用いた電池は、図６に示されるように、同様の放電性能を示す。しかし、水性溶媒及び水溶性材料を用いることによって、本発明の方法は、水溶性材料は一般に安価であり、取り扱いに必要な特殊な装置が少ないため、製造コストを下げるばかりでなく、製造プロセスの環境への影響を低減する。したがって、本発明は、電池性能を犠牲にすることなく、より安価に、より環境に優しい方法でリチウムイオン電池を製造できる。

以下の例は、本発明の実施形態を例示するために提示されているが、本発明を定められた特定の実施形態に限定することを意図するものではない。反対の指示がない限り、すべての部品とパーセンテージは重量によるものである。すべての数値は概算である。数値範囲が与えられている場合、記載された範囲外の実施形態は依然として本発明の範囲内に入る得ることを理解されたい。各例に記載されている特定の詳細は、本発明の必要な特徴として解釈されるべきではない。
例

スラリーのｐＨ値は、電極型ｐＨ計（ＩＯＮ２７００、Ｅｕｔｈｅｃｈ社）によって測定された。スラリーの粘度は、回転粘度計（ＮＤＪ－５Ｓ、Ｓｈａｎｇｈａｉ ＪＴ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社、中国）を用いて測定された。

乾燥電極層の剥離強度は、引張試験機（ＤＺ－１０６Ａ、Ｄｏｎｇｇｕａｎ Ｚｏｎｈｏｗ Ｔｅｓｔ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ社、中国から入手）によって測定された。この試験は、１８０°の角度で集電体から電極層を剥離するために必要な平均力を、試験サンプルの幅１８ｍｍ当たりのニュートンで測定する。１８ｍｍの幅接着テープ（３Ｍ；ＵＳ；モデル番号８１０）の一片は、カソード電極層の表面に貼り付けられる。カソード片（cathode strip）は試験装置に留められ、そしてそのテープは１８０度で折り重ねられ、そして掴み具（jaw）内に置かれ、そして室温で１分当たり２００ｍｍの剥離速度で引っ張られた。測定された最大ストリッピング力（maximum stripping force）を剥離強度とした。測定は、平均値を見つけるために三回行われた。

電極集合体内の含水率は、カール・フィッシャー滴定によって測定した。電極集合体は、アルゴンガスで満たされたグローブボック内で、１ｃｍ×１ｃｍの小片に切り込まれた。１ｃｍ×１ｃｍのサイズを有する切られた電極集合体の重量は、試料小瓶内で測った。その後、計量された電極集合体は、カールフィッシャークーロメトリ湿度分析計（８３１ＫＦのクーロメータ、メトローム社、スイス）を用いるカールフィッシャー滴定のために滴定容器内に追加された。測定は、平均値を見つけるために三回行われた。

セパレーター内の含水率は、カール・フィッシャー滴定によって測定した。電極集合体は、アルゴンガスで満たされたグローブボック内で、１ｃｍ×１ｃｍの小片に切り込まれた。電極集合体は、アノード、カソード及びセパレーター層に分離された。分離されたアノード層の含水率は、上記のように、カール・フィッシャー滴定によって測定した。測定は、平均値を見つけるために三回行われた。
例１
Ａ） 正電極の作成

２５℃で５ｗｔ．％のアンモニア濃度を有する水溶液を生産するために、１．２８ｇのアンモニア溶液（２８ｗｔ．％）は５．８７ｇの脱イオン水で希釈された。添加後、水溶液は、更に２５℃で約５分間攪拌された。その後、２５℃の水溶液に４７ｇのＮＭＣ５３２（Henan Kelong NewEnergy社、中国新郷市から入手）が分散されることによって第１の懸濁液を作成された。第１の懸濁液は密封され、そして２５℃で約３０分間静置された。

第２の懸濁液は、５．７９ｇの脱イオン水に１．５ｇの導電剤（ＳｕｐｅｒＰ；Ｔｉｍｃａｌ社、スイス、ボーディオから入手）及び１０ｇのバインダー（ＬＡ１３８、含水率８５％、Chengdu Indigo Power Sources社、中国）をオーバーヘッドスターラ（Ｒ２０、ＩＫＡ）で攪拌しながら分散することによって作成された。添加後、第２の懸濁液は、１，２００ｒｐｍの速度で２５℃で約３０分間攪拌された。

オーバーヘッドスターラーで攪拌しながら、第２の懸濁液に第１の懸濁液を加えることにより、０．５ｗｔ．％のアンモニア濃度を有する第３の懸濁液が作成された。次に、第３の懸濁液は、約１０ｋＰａの圧力下で１時間の間ガス抜きされた。次に、均質化された正極スラリーを形成するために、第３の懸濁液は、更に１，２００ｒｐｍの速度で２５℃で約６０分間更に攪拌された。

均質化された正極スラリーは、６０μｍのギャップ幅のドクターブレードコーターを用いて、集電体としての厚さ１４μｍの炭素被覆アルミニウム箔の片面上に塗られた。炭素被覆の厚さは１μｍであった。カソード電極層を形成するために、アルミニウム箔上の塗スラリー膜（coated slurry film）は、約５メートル／分のコンベヤ速度で５０℃で、電気加熱コンベヤオーブン（TH-1A、Nanjing Tonghao Drying Equipment社、中国）によって乾燥された。乾燥時間は約６分であった。次に、カソード電極層の厚さを３５μｍにまで減らすために、電極はプレスされた。
Ｂ） 負電極の作成

９０ｗｔ．％の硬質炭素（ＨＣ；純度９９．５％、Ruifute Technology社、中国広東省深セン市から取得）と、バインダーとしての１．５ｗｔ．％のカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ、ＢＳＨ－１２、第一工業製薬株式会社、日本）と、３．５ｗｔ．％のＳＢＲ（ＡＬ－２００１、日本エイアンドエル株式会社）と、導電剤としての５ｗｔ．％のカーボンブラックとを脱イオン水に混合することによって、負電極スラリーは作成された。負極スラリーの固体含有量は５０ｗｔ．％であった。スラリーは、厚さ５５μｍのギャップ幅のドクターブレードを用いて８μｍの厚さを有する銅箔の片面上に塗られた。負電極を得るために、銅箔上の塗膜は、熱風乾燥機によって約５０℃で２．４分間乾燥された。被覆の厚さを３０μｍにまで減らすために電極はプレスされ、そして表面密度は１０ｍｇ／ｃｍ^２であった。
Ｃ） コイン電池の組み立て

ＣＲ２０３２コイン型リチウムセルは、アルゴンが充満されたグローブボック内で組み立てられた。被覆されたカソードシード及びアノードシートは、ディスク形状の正電極及び負電極に切り込まれ、次に、それらは、カソードプレート及びアノードプレートを交互に積み重ねて、そして次にアルミニウムプラスチック積層膜で作られたケース内にパッケージすることによって、電極集合体に組み立てられた。カソードプレート及びアノードプレートは、セパレーターによって別々に離され、そして、ケースは前もって形成されていた。セパレーターは、不織布（ＭＰＭ、日本）で作られた、セラミック被覆された微細ポーラス（microporous）メンブレンであり、それは約２５μｍの厚さを有していた。その後、電極集合体は、箱型真空下レジスタンスオーブン（DZF-6020、Shenzhen Kejing Star Technology社、中国から取得）内で１０５℃で約１６時間乾燥された。乾燥後のセパレーター及び電極の含水率は、それぞれ、２００ｐｐｍ及び３００ｐｐｍであった。

次に、電解液は、水分及び酸素の含有量が３ｐｐｍ未満の高純度のアルゴン雰囲気下で、パッケージされた電極を保持しているケースに注入された。電解質は、体積比が１：１：１のエチレンカーボネート（ＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、及びジメチルカーボネート（ＤＭＣ）の混合物中のＬｉＰＦ_６（１Ｍ）の溶液であった。電解液の充満後、コイン電池は真空密閉され、そして次に標準円形形状のパンチツールを用いて機械的にプレスされた。
Ｄ） 電気機械的測定

コイン形電池は、マルチチャネルバッテリテスタ（BTS-4008-5V10mA、Neware Electronics社、中国から入手）を用いて定電流モードで分析された。Ｃ／２０での１サイクルが完了した後、それらはＣ／２のレートで充電及び放電された。放電容量を得るために、セルの充電／放電サイクルイング試験は、２５℃でＣ／２の電流密度で３．０と４．３Ｖとの間で実行された。例１のコイン電池の電気化学的性能は測定され、そして、下記の表１に示される。

例２： ２．８３ｇのアンモニア溶液（２８ｗｔ．％）を１３ｇの脱イオン水で希釈することによって水溶液が形成され、及び、４．９９ｇの脱イオン水にバインダー及び導電剤を混合することによって第２の懸濁液が作成されたので、第２の懸濁液に第１の懸濁液が加えられたときに、１ｗｔ．％のアンモニア濃度を有する第３の懸濁液が形成されたことを除いて、正電極は例１と同じ方法で作成された。

例３： ４．８７ｇのアンモニア液（２８ｗｔ．％）を２２．４ｇの脱イオン水で希釈することによって水溶液が形成され、及び、バインダーと導電剤とを５．１４ｇの脱イオン水中で混合することによって第２の懸濁液が作成されたので、第２の懸濁液に第１の懸濁液が加えられたときに、１．５ｗｔ．％のアンモニア濃度を有する第３の懸濁液が形成されたことを除いて、正電極は例１と同じ方法で作成された。

例４： 水溶液は１０ｗｔ．％のアンモニア濃度を有し、そして２５．５ｇのアンモニア溶液（２８ｗｔ．％）を４．５９ｇの脱イオン水で希釈することによって形成され、及び、バインダーと導電剤とを５．７９ｇの脱イオン水中で混合することによって第２の懸濁液が作成されたので、第２の懸濁液に第１の懸濁液が加えられたときに、１ｗｔ．％のアンモニア濃度を有する第３の懸濁液が形成されたことを除いて、正電極は例１と同じ方法で作成された。

例５： ４．１２ｇのアンモニア液（２８ｗｔ．％）を７．４２ｇの脱イオン水で希釈することによって水溶液が形成され、及び、バインダーと導電剤とを６．８８ｇの脱イオン水中で混合することによって第２の懸濁液が作成されたので、第２の懸濁液に第１の懸濁液が加えられたときに、１．５ｗｔ．％のアンモニア濃度を有する第３の懸濁液が形成されたことを除いて、正電極は例４と同じ方法で作成された。

例６： 水溶液は２ｗｔ．％のアンモニア濃度を有し、そして１．４９ｇのアンモニア溶液（２８ｗｔ．％）を１９．３ｇの脱イオン水で希釈することによって形成され、及び、バインダーと導電剤とを４ｇの脱イオン水中で混合することによって第２の懸濁液が作成されたので、第２の懸濁液に第１の懸濁液が加えられたときに、０．５ｗｔ．％のアンモニア濃度を有する第３の懸濁液が形成されたことを除いて、正電極は例１と同じ方法で作成された。

例７： 水溶液は１５ｗｔ．％の濃度を有し、そして２．５５ｇのアンモニア溶液（２８ｗｔ．％）を２．２１ｇの脱イオン水で希釈することによって形成され、及び、バインダーと導電剤とを８．１７ｇの脱イオン水中で混合することによって第２の懸濁液が作成されたので、第２の懸濁液に第１の懸濁液が加えられたときに、１ｗｔ．％のアンモニア濃度を有する第３の懸濁液が形成されたことを除いて、正電極は例１と同じ方法で作成された。

例８： ３．８３ｇのアンモニア液（２８ｗｔ．％）を３．３２ｇの脱イオン水で希釈することによって水溶液が形成され、及び、バインダーと導電剤とを５．７９ｇの脱イオン水中で混合することによって第２の懸濁液が作成されたので、第２の懸濁液に第１の懸濁液が加えられたときに、１．５ｗｔ．％のアンモニア濃度を有する第３の懸濁液が形成されたことを除いて、正電極は例７と同じ方法で作成された。

例９： 水溶液は０．７１ｇのジメチルアミン溶液（無水； ≧９９％ 純度）を６．４３ｇの脱イオン水で希釈することによって形成された１０ｗｔ．％ジメチルアミン溶液であり、及び、バインダーと導電剤とを５．７９ｇの脱イオン水中で混合することによって第２の懸濁液が作成されたので、第２の懸濁液に第１の懸濁液が加えられたときに、１ｗｔ．％のジメチルアミン濃度を有する第３の懸濁液が形成されたことを除いて、正電極は例１と同じ方法で作成された。

例１０： 水溶液は０．７１ｇのトリメチルアミン溶液（無水； ≧９９％ 純度）を６．４３ｇの脱イオン水で希釈することによって形成された１０ｗｔ．％トリメチルアミン溶液であり、及び、１０ｇのＬＡ１３３バインダー (８５％含水率; Chengdu Indigo Power Sources社、中国から入手)と１．５ｇの導電剤（ＳｕｐｅｒＰ；Ｔｉｍｃａｌ社、ボーディオ、スイスから入手）とを５．７９ｇの脱イオン水中で混合することによって第２の懸濁液が作成されたので、第２の懸濁液に第１の懸濁液が加えられたときに、１ｗｔ．％のトリメチルアミン濃度を有する第３の懸濁液が形成されたことを除いて、正電極は例１と同じ方法で作成された。

例１１： １．１５ｇのトリメチルアミン溶液（無水； ≧９９％ 純度）を１０．４ｇの脱イオン水で希釈することによって水溶液が形成され、及び、バインダーと導電剤とを６．８８ｇの脱イオン水中で混合することによって第２の懸濁液が作成されたので、第２の懸濁液に第１の懸濁液が加えられたときに、１．５ｗｔ．％のトリメチルアミン濃度を有する第３の懸濁液が形成されたことを除いて、正電極は例１０と同じ方法で作成された。

例１２： １．５９ｇのトリメチルアミン溶液（無水； ≧９９％ 純度）を１４．３ｇの脱イオン水で希釈することによって水溶液が形成され、及び、バインダーと導電剤とを４．９９ｇの脱イオン水中で混合することによって第２の懸濁液が作成されたので、第２の懸濁液に第１の懸濁液が加えられたときに、２ｗｔ．％のトリメチルアミン濃度を有する第３の懸濁液が形成されたことを除いて、正電極は例１０と同じ方法で作成された。

例１３： １０ｇのＬＡ１３８を同じ重さのポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）（８５％含水率）に置き換えたことを除いて、正電極は例４と同じ方法で作成された。

例１４： １．５ｇの導電剤と、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）とカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）との３ｇの混合物（５０％含水率）とを１２．８ｇの脱イオン水中で混合することによって第２の混濁液が作成され、ＣＭＣに対するＳＢＲの重量比が３から１まであったことを除いて、正電極は例４と同じ方法で作成された。

例１５： １．５ｇの導電剤と１５ｇのアルギン酸ナトリウム（１０ｗｔ．％溶液）とを０．７９ｇの脱イオン水中で混合することによって第２の混濁液が作成されたことを除いて、正電極は例４と同じ方法で作成された。

例１６： １．５ｇの導電剤と３．３３ｇのラテックス（５５％含水率）とを１４．３ｇの脱イオン水中で混合することによって第２の混濁液が作成されたことを除いて、正電極は例４と同じ方法で作成された。

例１７： 炭素被覆なしのアルミニウム箔上に均質化された正極スラリーが塗られたことを除いて、正電極は例４と同じ方法で作成された。
比較例１

正電極スラリーは、オーバーヘッドスターラーで攪拌しながら、４７ｇのＮＭＣ５３２（Henan Kelong NewEnergy社、中国新郷市から入手)、１．５ｇの導電剤（ＳｕｐｅｒＰ；Ｔｉｍｃａｌ社、ボーディオ、スイスから入手）及び１０ｇのＬＡ１３８バインダー（８５％含水率、Chengdu Indigo Power Sources社、中国）を５．７９ｇの脱イオン水中に分散することによって作成された。スラリーは、約１０ｋＰａの圧力下で１時間の間ガス抜きされた。次に、スラリーは、更に１，２００ｒｐｍの速度で２５℃で約６０分間攪拌された。

均質化された正極スラリーは、４５μｍのギャップ幅のドクタブレードコーターを用いて、集電体としての厚さ１３μｍの厚さを有するアルミニウム箔の片面上に塗られた。カソード電極層を形成するために、アルルミニウム箔上の塗スラリー膜は、電気加熱コンベヤオーブン（TH-1A、Nanjing Tonghao Drying Equipment社、中国から入手）によって、約５メートル／分のコンベヤ速度で５０℃で乾燥された。乾燥時間は約８分であった。次に、カソード電極層の厚さを３５μｍにまで減少すために、電極はプレスされた。
比較例２

正極スラリーは、４７ｇのＮＭＣ５３２（Henan Kelong NewEnergy社、中国新郷市から入手）、１．５ｇの導電剤（SuperP; Timcal社、ボーディオ、スイスから入手）、及び１５ｇのフッ化ポリビニリデンバインダー（ＰＶＤＦ； ＮＭＰに溶けた１０ｗｔ．％溶液； Solef（登録商標）５１３０、ソルベイ社、ベルギーから入手）をオーバーヘッドスターラーで攪拌しながら７．９３ｇのＮ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ；≧９９％、シグマアルドリッチ社、米国）に分散させることによって作成された。スラリーは、約１０ｋＰａの圧力下で１時間の間ガス抜きされた。次に、スラリーは、更に１，２００ｒｐｍの速度で２５℃で約６０分間攪拌された。

均質化された正極スラリーは、４５μｍのギャップ幅のドクターブレードコーターを用いて、集電体としての厚さ１３μｍのアルミニウム箔の片面上に塗られた。カソード電極層を形成するために、アルミニウム箔上の塗スラリー膜は、約５メートル／分のコンベヤ速度で５０℃で、電気加熱コンベヤオーブン（TH-1A、Nanjing Tonghao Drying Equipment社、中国から入手）によって乾燥された。乾燥時間は約６分であった。次に、カソード電極層の厚さを３５μｍにまで減らすために、電極はプレスされた。

比較例３： 水溶液は０．７１ｇのクエン酸を６．４３ｇの脱イオン水中に加えることによって作成された１０ｗｔ．％クエン酸溶液であることを除いて、正電極は例１７と同じ方法で作成された。
例２－１７及び比較例１－３の負電極の作成

例２－１７及び比較例１－３の負電極は、例１と同じ方法で作成された。
例２－１７及び比較例１－３のコイン電池の組み立て

例２－１７及び比較例１－３のコイン電池は、例１と同じ方法で組み立てられた。
例２－１７及び比較例１－３の電気化学的測定

例２－１７及び比較例１－３のコイン電池の電気化学的性能は、例１と同じ方法で測定され、そして試験結果は下記の表１に示される。

例１８： ７ｇのＮＭＣ５３２を同じ重さのＮＭＣ６２２（Henan Kelong NewEnergy社、中国新郷市から入手）に置き換えたことを除いて、正電極は例１と同じ方法で作成された。

例１９： ２．８３ｇのアンモニア液（２８ｗｔ．％）を１３ｇの脱イオン水で希釈することによって水溶液が形成され、及び、バインダー及び導電剤を４．９９ｇの脱イオン水中で混合することによって第２の懸濁液が作成されたので、第２の懸濁液に第１の懸濁液が加えられたときに、１ｗｔ．％のアンモニア濃度を有する第３の懸濁液が形成されたことを除いて、正電極は例１８と同じ方法で作成された。

例２０： ４．８７ｇのアンモニア液（２８ｗｔ．％）を２２．４ｇの脱イオン水で希釈することによって水溶液が形成され、及び、バインダー及び導電剤を５．１４ｇの脱イオン水中で混合することによって第２の懸濁液が作成されたので、第２の懸濁液に第１の懸濁液が加えられたときに、１．５ｗｔ．％のアンモニア濃度を有する第３の懸濁液が形成されたことを除いて、正電極は例１８と同じ方法で作成された。

例２１： ７．４４ｇのアンモニア液（２８ｗｔ．％）を３４．２ｇの脱イオン水で希釈することによって水溶液が形成され、及び、バインダー及び導電剤を４ｇの脱イオン水中で混合することによって第２の懸濁液が作成されたので、第２の懸濁液に第１の懸濁液が加えられたときに、２ｗｔ．％のアンモニア濃度を有する第３の懸濁液が形成されたことを除いて、正電極は例１８と同じ方法で作成された。

例２２： 水溶液は７ｗｔ．％のアンモニア濃度を有し、そして４．２５ｇのアンモニア溶液（２８ｗｔ．％）を１２．８ｇの脱イオン水で希釈することによって形成され、及び、バインダーと導電剤とを３．８６ｇの脱イオン水中で混合することによって第２の懸濁液が作成されたので、第２の懸濁液に第１の懸濁液が加えられたときに、１．５ｗｔ．％のアンモニア濃度を有する第３の懸濁液が形成されたことを除いて、正電極は例１８と同じ方法で作成された。

例２３： 水溶液は１０ｗｔ．％のアンモニア濃度を有し、そして２．５５ｇのアンモニア溶液（２８ｗｔ．％）を４．５９ｇの脱イオン水で希釈することによって形成され、及び、バインダーと導電剤とを５．７９ｇの脱イオン水中で混合することによって第２の懸濁液が作成されたので、第２の懸濁液に第１の懸濁液が加えられたときに、１ｗｔ．％のアンモニア濃度を有する第３の懸濁液が形成されたことを除いて、正電極は例１８と同じ方法で作成された。

例２４： ４．１２ｇのアンモニア液（２８ｗｔ．％）を７．４２ｇの脱イオン水で希釈することによって水溶液が形成され、及び、バインダー及び導電剤を６．８８ｇの脱イオン水中で混合することによって第２の懸濁液が作成されたので、第２の懸濁液に第１の懸濁液が加えられたときに、１．５ｗｔ．％のアンモニア濃度を有する第３の懸濁液が形成されたことを除いて、正電極は例２３と同じ方法で作成された。

例２５： ５．６７ｇのアンモニア液（２８ｗｔ．％）を１０．２ｇの脱イオン水で希釈することによって水溶液が形成され、及び、バインダー及び導電剤を４．９９ｇの脱イオン水中で混合することによって第２の懸濁液が作成されたので、第２の懸濁液に第１の懸濁液が加えられたときに、２ｗｔ．％のアンモニア濃度を有する第３の懸濁液が形成されたことを除いて、正電極は例２３と同じ方法で作成された。

例２６： 水溶液は１３ｗｔ．％のアンモニア濃度を有し、そして３．８３ｇのアンモニア溶液（２８ｗｔ．％）を４．４２ｇの脱イオン水で希釈することによって形成され、及び、バインダーと導電剤とを４．６９ｇの脱イオン水中で混合することによって第２の懸濁液が作成されたので、第２の懸濁液に第１の懸濁液が加えられたときに、１．５ｗｔ．％のアンモニア濃度を有する第３の懸濁液が形成されたことを除いて、正電極は例１８と同じ方法で作成された。

例２７： 水溶液は１５ｗｔ．％のアンモニア濃度を有し、そして２．３８ｇのアンモニア溶液（２８ｗｔ．％）を２．０６ｇの脱イオン水で希釈することによって形成され、及び、バインダーと導電剤とを３．７２の脱イオン水中で混合することによって第２の懸濁液が作成されたので、第２の懸濁液に第１の懸濁液が加えられたときに、１ｗｔ．％のアンモニア濃度を有する第３の懸濁液が形成されたことを除いて、正電極は例１８と同じ方法で作成された。

例２８： ３．８３ｇのアンモニア液（２８ｗｔ．％）を３．３２ｇの脱イオン水で希釈することによって水溶液が形成され、及び、バインダー及び導電剤を５．７９ｇの脱イオン水中で混合することによって第２の懸濁液が作成されたので、第２の懸濁液に第１の懸濁液が加えられたときに、１．５ｗｔ．％のアンモニア濃度を有する第３の懸濁液が形成されたことを除いて、正電極は例２７と同じ方法で作成された。

例２９： ５．１ｇのアンモニア液（２８ｗｔ．％）を４．４２ｇの脱イオン水で希釈することによって水溶液が形成され、及び、バインダー及び導電剤を３．４ｇの脱イオン水中で混合することによって第２の懸濁液が作成されたので、第２の懸濁液に第１の懸濁液が加えられたときに、２ｗｔ．％のアンモニア濃度を有する第３の懸濁液が形成されたことを除いて、正電極は例２７と同じ方法で作成された。

例３０： 炭素被覆なしのアルミニウム箔上に均質化された正極スラリーが塗られたことを除いて、正電極は例２４と同じ方法で作成された。
比較例４

正電極スラリーは、オーバーヘッドスターラーで攪拌しながら、４７ｇのＮＭＣ６２２（Henan Kelong NewEnergy社、中国新郷市から入手)と、１．５ｇの導電剤（SuperP; Timcal社、ボーディオ、スイスから入集）と、１０ｇのＬＡ１３８バインダー（８５％含水率、Chengdu Indigo Power Sources社、中国から入手）とを１８．４ｇの脱イオン水中に分散することによって作成された。スラリーは、約１０ｋＰａの圧力下で１時間の間ガス抜きされた。次に、スラリーは、更に１，２００ｒｐｍの速度で２５℃で約６０分間攪拌された。

均質化された正極スラリーは、４５μｍのギャップ幅のドクタブレードコーターを用いて、集電体としての厚さ１３μｍの厚さを有するアルミニウム箔の片面上に塗られた。カソード電極層を形成するために、アルミニウム箔上の塗スラリー膜は、約５メートル／分のコンベヤ速度で５０℃で、電気加熱コンベヤオーブン（TH-1A、Nanjing Tonghao Drying Equipment社、中国から入手）によって乾燥された。乾燥時間は約６分であった。次に、カソード電極層の厚さを３５μｍにまで減らすために、電極はプレスされた。

比較例５： １μｍの厚さを有する炭素被覆ありのアルミニウム箔上に均質化された正極スラリーが塗られたことを除いて、正電極は比較例４と同じ方法で作成された。
比較例６

正電極スラリーは、オーバーヘッドスターラーで攪拌しながら、４７ｇのＮＭＣ６２２（Henan Kelong NewEnergy社、中国新郷市から入手)と、１．５ｇの導電剤（SuperP; Timcal社、ボーディオ、スイスから入集）と、１５ｇのＰＶＤＦバインダー（ＮＭＰに溶けた１０ｗｔ．％溶液； Solef（登録商標）５１３０、ソルベイ社、ベルギーから入手）とを１３．４ｇのＮＭＰ（≧９９％、シグマアルドリッチ社、米国）中に分散することによって作成された。スラリーは、約１０ｋＰａの圧力下で１時間の間ガス抜きされた。次に、スラリーは、更に１，２００ｒｐｍの速度で２５℃で約６０分間攪拌された。

均質化された正極スラリーは、４５μｍのギャップ幅のドクタブレードコーターを用いて、集電体としての１３μｍの厚さを有するアルミニウム箔の片面上に塗られた。カソード電極層を形成するために、アルミニウム箔上の塗スラリー膜は、約５メートル／分のコンベヤ速度で５０℃で、電気加熱コンベヤオーブン（TH-1A、Nanjing Tonghao Drying Equipment社、中国から入手）によって乾燥された。乾燥時間は約６分であった。次に、カソード電極層の厚さを３５μｍにまで減らすために、電極はプレスされた。
比較例７

２５℃で１０ｗｔ．％のアンモニア濃度を有する水溶液を生産するために、４．１２ｇのアンモニア溶液（２８ｗｔ．％）は、７．４２ｇの脱イオン水で希釈された。添加後、水溶液は、更に２５℃で約５分間攪拌された。その後、２５℃の水溶液に４７ｇのＮＭＣ６２２（Henan Kelong NewEnergy社、中国新郷市から入手）を分散させることによって第１の懸濁液が作成された。第１の懸濁液は密封され、そして２５℃で約３０分間静置された。次に、カソード材料は濾過され、そして、箱型真空下レジスタンスオーブン（DZF-6020、Shenzhen Kejing Star Technology社、中国から取得）内で６０℃で乾燥された。乾燥時間は約１２時間であった。

正電極スラリーは、オーバーヘッドスターラーで攪拌しながら、すべての乾燥されたカソード材料と、１．５ｇの導電剤（SuperP; Timcal社、ボーディオ、スイスから入集）と、１０ｇのバインダー（ＬＡ１３８；８５％含水率、Chengdu Indigo Power Sources社、中国）とを２６．９ｇの脱イオン水（≧９９％、シグマアルドリッチ社、米国）中に分散することによって作成された。次に、スラリーは、更に１，２００ｒｐｍの速度で２５℃で約６０分間攪拌された。

均質化された負電極スラリーは、４５μｍのギャップ幅のドクターブレードコータ（ＭＳＫ－ＡＦＡ－ＩＩＩ、Ｓｈｅｎｚｈｅｎ Ｋｅｊｉｎｇ Ｓｔａｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社、中国から入手）を用いて、集電装置としての厚さ１３μｍのアルミニウム箔の片面上に塗られた。次に、アルミニウム箔上の塗膜は、箱型真空下レジスタンスオーブン（DZF-6020、Shenzhen Kejing Star Technology社、中国から取得）内で５０℃で乾燥された。乾燥時間は約６分であった。カソード電極層の厚さを３５μｍにまで減らすために、電極はプレスされた。

比較例８： １０ｇのＬＡ１３８バインダーが１５ｇのＰＶＤＦ（Solef（登録商標）５１３０、ソルベイ社、ベルギーから入手）に置き換えられ、そしてスラリーを形成するための２６．９ｇの脱イオン水が２１．９ｇのＮＭＰ（≧９９％、シグマアルドリッチ社、米国）に置き換えられたことを除いて、正電極は比較例７と同じ方法で作成された。
例１８－３０及び比較例４－８の負電極の作成

例１８－３０及び比較例４－８の負電極は、例１と同じ方法で作成された。
例１８－３０及び比較例４－８のコイン電池の組み立て

例１８－３０及び比較例４－８のコイン電池は、例１と同じ方法で組み立てられた。
例１８－３０及び比較例４－８の電気化学的測定

例１８－３０及び比較例４－８のコイン電池の電気化学的性能は、例１と同じ方法で測定され、そして試験結果は下記の表２に示される。

例３１： ４７ｇのＮＭＣ６２２が同じ重さのＮＭＣ８１１に置き換えられ、そして、１０ｇのＬＡ１３８が同じ重さのＬＡ１３３に置き換えられたことを除いて、正電極は例１９と同じ方法で作成された。

例３２： ４．８７ｇのアンモニア液（２８ｗｔ．％）を２２．４ｇの脱イオン水で希釈することによって水溶液が形成され、及び、バインダー及び導電剤が５．１４ｇを脱イオン水中で混合することによって第２の懸濁液が作成されたので、第２の懸濁液に第１の懸濁液が加えられたときに、１．５ｗｔ．％のアンモニア濃度を有する第３の懸濁液が形成されたことを除いて、正電極は例３１と同じ方法で作成された。

例３３： ７．６ｇのアンモニア液（２８ｗｔ．％）を３５ｇの脱イオン水で希釈することによって水溶液が形成され、及び、バインダー及び導電剤を５．３３ｇの脱イオン水中で混合することによって第２の懸濁液が作成されたので、第２の懸濁液に第１の懸濁液が加えられたときに、２ｗｔ．％のアンモニア濃度を有する第３の懸濁液が形成されたことを除いて、正電極は例３１と同じ方法で作成された。

例３４： 水溶液は１０ｗｔ．％のアンモニア濃度を有し、そして４ｇのアンモニア溶液（２８ｗｔ．％）を７．２ｇの脱イオン水で希釈することによって形成され、及び、バインダーと導電剤とを４．９３ｇの脱イオン水中で混合することによって第２の懸濁液が作成されたので、第２の懸濁液に第１の懸濁液が加えられたときに、１．５ｗｔ．％のアンモニア濃度を有する第３の懸濁液が形成されたことを除いて、正電極は例３１と同じ方法で作成された。

例３５： ５．６７ｇのアンモニア液（２８ｗｔ．％）を１０．２ｇの脱イオン水で希釈することによって水溶液が形成され、及び、バインダー及び導電剤を４．９９ｇの脱イオン水中で混合することによって第２の懸濁液が作成されたので、第２の懸濁液に第１の懸濁液が加えられたときに、２ｗｔ．％のアンモニア濃度を有する第３の懸濁液が形成されたことを除いて、正電極は例３４と同じ方法で作成された。

例３６： ７．４４ｇのアンモニア液（２８ｗｔ．％）を１３．４ｇの脱イオン水で希釈することによって水溶液が形成され、及び、バインダー及び導電剤を４ｇの脱イオン水中で混合することによって第２の懸濁液が作成されたので、第２の懸濁液に第１の懸濁液が加えられたときに、２．５ｗｔ．％のアンモニア濃度を有する第３の懸濁液が形成されたことを除いて、正電極は例３４と同じ方法で作成された。

例３７： １２ｇのアンモニア液（２８ｗｔ．％）を２１．６ｇの脱イオン水で希釈することによって水溶液が形成され、及び、バインダー及び導電剤を４ｇの脱イオン水中で混合することによって第２の懸濁液が作成されたので、第２の懸濁液に第１の懸濁液が加えられたときに、３．５ｗｔ．％のアンモニア濃度を有する第３の懸濁液が形成されたことを除いて、正電極は例３４と同じ方法で作成された。

例３８： 水溶液は１５ｗｔ．％のアンモニア濃度を有し、そして３．８３ｇのアンモニア溶液（２８ｗｔ．％）を３．３２ｇの脱イオン水で希釈することによって形成され、及び、バインダーと導電剤とを５．７９ｇの脱イオン水中で混合することによって第２の懸濁液が作成されたので、第２の懸濁液に第１の懸濁液が加えられたときに、１．５ｗｔ．％のアンモニア濃度を有する第３の懸濁液が形成されたことを除いて、正電極は例３１と同じ方法で作成された。

例３９： ５．１ｇのアンモニア液（２８ｗｔ．％）を４．４２ｇの脱イオン水で希釈することによって水溶液が形成され、及び、バインダー及び導電剤を３．４ｇの脱イオン水中で混合することによって第２の懸濁液が作成されたので、第２の懸濁液に第１の懸濁液が加えられたときに、２ｗｔ．％のアンモニア濃度を有する第３の懸濁液が形成されたことを除いて、正電極は例３８と同じ方法で作成された。

例４０： ６．６６ｇのアンモニア液（２８ｗｔ．％）を５．７７ｇの脱イオン水で希釈することによって水溶液が形成され、及び、バインダー及び導電剤を３．６９ｇの脱イオン水中で混合することによって第２の懸濁液が作成されたので、第２の懸濁液に第１の懸濁液が加えられたときに、２．５ｗｔ．％のアンモニア濃度を有する第３の懸濁液が形成されたことを除いて、正電極は例３８と同じ方法で作成された。

例４１： ８．５ｇのアンモニア液（２８ｗｔ．％）を７．３７ｇの脱イオン水で希釈することによって水溶液が形成され、及び、バインダー及び導電剤を４．９９ｇの脱イオン水中で混合することによって第２の懸濁液が作成されたので、第２の懸濁液に第１の懸濁液が加えられたときに、３ｗｔ．％のアンモニア濃度を有する第３の懸濁液が形成されたことを除いて、正電極は例３８と同じ方法で作成された。

例４２： １０．４ｇのアンモニア液（２８ｗｔ．％）を９．０３ｇの脱イオン水で希釈することによって水溶液が形成され、及び、バインダー及び導電剤を５．３９ｇの脱イオン水中で混合することによって第２の懸濁液が作成されたので、第２の懸濁液に第１の懸濁液が加えられたときに、３．５ｗｔ．％のアンモニア濃度を有する第３の懸濁液が形成されたことを除いて、正電極は例３８と同じ方法で作成された。

例４３： 第１の懸濁液が密封され、そして３０分間静置されたことを除いて、正電極は例３５と同じ方法で作成された。

例４４： 第１の懸濁液が密封され、そして６０分間静置されたことを除いて、正電極は例３５と同じ方法で作成された。

例４５： 第１の懸濁液が密封されず、そして静置されたが、オーバーヘッドスターラーによって、１，２００ｒｐｍの速度で２５℃で１０分間活発に攪拌されたことを除いて、正電極は例３５と同じ方法で作成された。

例４６： 第１の懸濁液は密封されず、そして静置されたが、オーバーヘッドスターラーによって、１，２００ｒｐｍの速度で２５℃で６０分間活発に攪拌されたことを除いて、正電極は例３５と同じ方法で作成された。

例４７： 炭素被覆なしのアルミニウム箔上に均質化された正極スラリーが塗られたことを除いて、正電極は例３５と同じ方法で作成された。

例４８： ４７ｇのＮＭＣ８１１が同じ重さのＮＣＡに置き換えられたことを除いて、正電極は例３５と同じ方法で作成された。

例４９： ４７ｇのＮＭＣ５３２が、コアとしてのＮＭＣ５３２と、シェルとしてのＬｉ_０．９５Ｎｉ_０．５３Ｍｎ_０．２９Ｃｏ_０．１５Ａｌ_０．０３Ｏ_２とを具備するコア－シェル正極活性材料（Ｃ－Ｓ）に置き換えられたことを除いて、正電極は例４と同じ方法で作成された。正極活性材料は、約３５μｍの粒子サイズＤ５０を有する。シェルの厚さは、約３μｍであった。

例５０： ４７ｇのＮＭＣ５３２が、コアとしてのＮＭＣ６２２と、シェルとしてのＬｉ_０．９５Ｎｉ_０．５３Ｍｎ_０．２９Ｃｏ_０．１５Ａｌ_０．０３Ｏ_２とを具備するコア－シェル正極活性材料（Ｃ－Ｓ）に置き換えられたことを除いて、正電極は例４と同じ方法で作成された。正極活性材料は、約３５μｍの粒子サイズＤ５０を有する。シェルの厚さは、約３μｍであった。
比較例９

正電極スラリーは、オーバーヘッドスターラーで攪拌しながら、４７ｇのＮＭＣ８１１（Henan Kelong NewEnergy社、中国新郷市から入手)と、１．５ｇの導電剤（SuperP; Timcal社、ボーディオ、スイスから入手）と、１０ｇのＬＡ１３３バインダー（含水率８５％、Chengdu Indigo Power Sources社、中国から入手）とを２０．９ｇの脱イオン水中に分散することによって作成された。スラリーは、約１０ｋＰａの圧力下で１時間の間ガス抜きされた。次に、スラリーは、更に１，２００ｒｐｍの速度で２５℃で約６０分間攪拌された。

均質化された正極スラリーは、４５μｍのギャップ幅のドクタブレードコーターを用いて、集電体としての１３μｍの厚さを有するアルミニウム箔の片面上に塗られた。カソード電極層を形成するために、アルミニウム箔上の塗スラリー膜は、約５メートル／分のコンベヤ速度で５０℃の電気加熱コンベヤオーブン（TH-1A、Nanjing Tonghao Drying Equipment社、中国から入手）によって乾燥された。乾燥時間は約６分であった。次に、カソード電極層の厚さを３５μｍにまで減らすために、電極はプレスされた。

比較例１０： 正電極スラリーは、１μｍの厚さを有する炭素被覆ありのアルミニウム箔上に均質化された正極スラリーが塗られたことを除いて、比較例９と同じ方法で作成された。
比較例１１

正電極スラリーは、オーバーヘッドスターラーで攪拌しながら、４７ｇのＮＭＣ８１１（Henan Kelong NewEnergy社、中国新郷市から入手)と、１．５ｇの導電剤（SuperP; Timcal社、ボーディオ、スイスから入手）と、１５ｇのＰＶＤＥ（Solef（登録商標）５１３０、ソルベイ社、ベルギーから入手）とを１５．９ｇのＮＭＰ（≧９９％、シグマアルドリッチ社、米国）に分散することによって作成された。スラリーは、約１０ｋＰａの圧力下で１時間の間ガス抜きされた。次に、スラリーは、更に１，２００ｒｐｍの速度で２５℃で約６０分間攪拌された。

均質化された正極スラリーは、４５μｍのギャップ幅のドクタブレードコーターを用いて、集電体としての１３μｍの厚さを有するアルミニウム箔の片面上に塗られた。カソード電極層を形成するために、アルミニウム箔上の塗スラリー膜は、約５メートル／分のコンベヤ速度で５０℃で、電気加熱コンベヤオーブン（TH-1A、Nanjing Tonghao Drying Equipment社、中国から入手）によって乾燥された。乾燥時間は約６分であった。次に、カソード電極層の厚さを３５μｍにまで減らすために、電極はプレスされた。
例３１－５０及び比較例９－１１の負電極の作成

例３１－５０及び比較例９－１１の負電極は、例１と同じ方法で作成された。
例３１－５０及び比較例９－１１のコイン電池の組み立て

例３１－５０及び比較例９－１１のコイン電池は、例１と同じ方法で組み立てられた。
例３１－５０及び比較例９－１１の電気化学的測定

例３１－５０及び比較例９－１１のコイン電池の電気化学的性能は、例１と同じ方法で測定され、そして試験結果は下記の表３に示される。

本発明は限られた数の実施形態に関して説明されてきたが、一実施形態の特定の特徴は、本発明の他の実施形態に起因されるべきではない。いくつかの実施形態では、方法は、本明細書に記載されていない多数のステップを含み得る。 他の実施形態では、方法は、本明細書に列挙されていないステップを含まないか、又は実質的に含まない。説明された実施形態からの変形及び変更が存在する。添付の特許請求の範囲は、本発明の範囲内に入るものとして、それらすべての修正及び変形をカバーすることを意図している。

Claims (20)

1. 正極活性材料、バインダー、溶媒及びＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｎの式を有する塩基を具備し、
   Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３の各々は個々に、Ｈ、Ｃ_１－６アルキル、Ｃ_３－６シクロアルキル、Ｃ_１－６ヘテロアルキル、Ｃ_４－６シクロアルキルアルキル、Ｃ_２－６アルコキシアルキル、又はＣ_３－６アルコキシアルコキシアルキルであり、Ｃ_１－６アルキル、Ｃ_３－６シクロアルキル、Ｃ_１－６ヘテロアルキル、Ｃ_４－６シクロアルキルアルキル、Ｃ_２－６アルコキシアルキル、又はＣ_３－６アルコキシアルコキシアルキルは、必要に応じて一つ又は複数の置換基で置換され、前記置換基の各々は個々にアルキル又はシクロアルキルである、二次電池のための正極スラリー。
2. Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３の各々は個々に、Ｃ_１－４アルキル、Ｃ_３－５シクロアルキル、Ｃ_１－４ヘテロアルキル、Ｃ_２－４アルコキシアルキル、又はＣ_３－５アルコキシアルコキシアルキルである、請求項１の正極スラリー。
3. Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３の各々は個々に、Ｈ、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、シクロプロピル、ｎ－ブチル、ｔｅｒｔ－ブチル、イソブチル、ｓｅｃ－ブチル、シクロブチル、ペンチル、メトキシメチル、エトキシメチル、又はメトキシエトキシメチルである、請求項１の正極スラリー。
4. 前記塩基は、アンモニア、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、シクロプロピルアミン、ブチルアミン、Ｎ－ブチルアミン、ｔｅｒｔ－ブチルアミン、イソブチルアミン、ｓｅｃ－ブチルアミン、シクロブチルアミン、ジメチルアミン、Ｎ－エチルメチルアミン、ジエチルアミン、Ｎ－メチルプロピルアミン、Ｎ－メチルシクロプロパンアミン、Ｎ－エチル－Ｎ－プロピルアミン、Ｎ，２－ジメチル－１－プロパンアミン、Ｎ－ｔｅｒｔ－ブチルメチルアミン、ジイソプロピルアミン、Ｎ－メチル－ｔｅｒｔ－ブチルアミン、トリメチルアミン、Ｎ，Ｎ－ジメチルエチルアミン、Ｎ，Ｎ－ジエチルメチルアミン、Ｎ，Ｎ－ジメチルイソプロピルアミン、トリエチルアミン、及びそれらの組み合わせからなるグループから選択される、請求項１の正極スラリー。
5. 前記正極活性材料は、Ｌｉ_１＋ｘＮｉ_ａＭｎ_ｂＣｏ_ｃＡｌ_{（１－ａ－ｂ－ｃ）}Ｏ_２、ＬｉＮｉ_０．３３Ｍｎ_０．３３Ｃｏ_０．３３Ｏ_２、ＬｉＮｉ_０．４Ｍｎ_０．４Ｃｏ_０．２Ｏ_２、ＬｉＮｉ_０．５Ｍｎ_０．３Ｃｏ_０．２Ｏ_２、ＬｉＮｉ_０．６Ｍｎ_０．２Ｃｏ_０．２Ｏ_２、ＬｉＮｉ_０．７Ｍｎ_０．１５Ｃｏ_０．１５Ｏ_２、ＬｉＮｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｏ_０．１Ｏ_２、ＬｉＮｉ_０．９２Ｍｎ_０．０４Ｃｏ_０．０４Ｏ_２、ＬｉＮｉ_０．８Ｃｏ_０．１５Ａｌ_０．０５Ｏ_２、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＭｎＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、Ｌｉ_２ＭｎＯ_３、及びそれらの組み合わせからなるグループから選択され、ここで、－０．２≦ｘ≦０．２、０≦ａ＜１，０≦ｂ＜１、０≦ｃ＜１、及びａ＋ｂ＋ｃ≦１である、請求項１の正極スラリー。
6. 前記正極活性材料は、コア及びシェル構造を有するコア－シェル複合物を具備し、又はコア及びシェル構造を有するコア－シェル複合物であり、前記コア及び前記シェルの各々は個々に、Ｌｉ_１＋ｘＮｉ_ａＭｎ_ｂＣｏ_ｃＡｌ_{（１－ａ－ｂ－ｃ）}Ｏ_２、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＭｎＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、Ｌｉ_２ＭｎＯ_３、ＬｉＣｒＯ_２、Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２、ＬｉＶ_２Ｏ_５、ＬｉＴｉＳ_２、ＬｉＭｏＳ_２、及びそれらの組み合わせからなるグループから選択され、ここで、－０．２≦ｘ≦０．２、０≦ａ＜１、０≦ｂ＜１、０≦ｃ＜１、及びａ＋ｂ＋ｃ≦１である、請求項１の正極スラリー。
7. 前記シェルは、ＬｉＮｉ_０．３３Ｍｎ_０．３３Ｃｏ_０．３３Ｏ_２、ＬｉＮｉ_０．４Ｍｎ_０．４Ｃｏ_０．２Ｏ_２、ＬｉＮｉ_０．５Ｍｎ_０．３Ｃｏ_０．２Ｏ_２、ＬｉＮｉ_０．６Ｍｎ_０．２Ｃｏ_０．２Ｏ_２、ＬｉＮｉ_０．７Ｍｎ_０．１５Ｃｏ_０．１５Ｏ_２、ＬｉＮｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｏ_０．１Ｏ_２、ＬｉＮｉ_０．９２Ｍｎ_０．０４Ｃｏ_０．０４Ｏ_２、ＬｉＮｉ_０．８Ｃｏ_０．１５Ａｌ_０．０５Ｏ_２、ＬｉＮｉＯ_２、及びそれらの組み合わせからなるグループから選択されるリチウム遷移金属酸化物を具備する、請求項６に記載の正極スラリー。
8. 前記溶媒は、溶媒は、水、又は水とアルコールとの混合物である、請求項１の正極スラリー。
9. 前記アルコールは、エタノール、イソプロパノール、ｎ－プロパノール、ｔｅｒｔ－ブタノール、ｎ－ブタノール、及びそれらの組み合わせからなるグループから選択される、請求項８の正極スラリー。
10. 前記アルコールは、前記正極スラリーの総重量の約１％から約３０％までを具備する、請求項８の正極スラリー。
11. 炭素、カーボンブラック、黒鉛、膨張黒鉛、グラフェン、グラフェンナノプレートレット、カーボンファイバ、カーボンナノファイバ、黒鉛化炭素フレーク、カーボンチューブ、カーボンナノチューブ、活性炭、メソポーラス炭素、及びそれらの組み合わせからなるグループから選択される導電剤を更に具備する、請求項１の正極スラリー。
12. 前記塩基の沸点は、１ａｔｍの圧力で１００℃未満である、請求項１の正極スラリー。
13. 前記正極スラリー中の前記塩基の濃度は、前記正極スラリーの総重量を基準にして重量で、約０．５％から約３．５％までである、請求項１の正極スラリー。
14. 前記正極スラリーのｐＨは、約８から約１４まで、又は約１１から１３．５までである、請求項１の正極スラリー。
15. 前記バインダー材料は、スチレンブタジエンゴム、カルボキシメチルセルロース、ポリフッ化ビニリデン、アクリロニトリル共重合体、ポリアクリル酸、ポリアクリロニトリル、ポリ（フッ化ビニリデン）ヘキサフルオロプロペン、ＬＡ１３２、ＬＡ１３３、ＬＡ１３８、ラテックス、アルギン酸塩、及びそれらの組み合わせからなるグループから選択される、請求項１の正極スラリー。
16. 前記アルギン酸塩の塩は、Ｎａ、Ｌｉ、Ｋ、Ｃａ、ＮＨ_４、Ｍｇ、Ａｌ、及びそれらの組み合わせからなるグループからなる選択されるカチオンを具備する、請求項１５の正極スラリー。
17. 前記正極活性材料のリチウム損失は、約１パーセントから約５０パーセントまでのパーセンテージだけ抑制される、請求項１の正極スラリー。
18. 前記正極活性材料のリチウム損失は、約１０パーセン以上のパーセンテージだけ抑制される、請求項１の正極スラリー。
19. 前記正極スラリーの固体含有量は、前記正極スラリーの総重量を基準にして重量で、約４５％から約７５％までである、請求項１の正極スラリー。
20. 前記正極スラリーは、カチオン界面活性剤、アニオン界面活性剤、非イオン性界面活性剤、両性界面活性剤、及びポリマー酸からなるグループから選択される分散剤を含まない、請求項１の正極スラリー。

Images