JP2023553144A - 電気化学装置および電子デバイス - Google Patents

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Abstract

本発明は、負極を含み、前記負極は集電体（１）、第１コーティング（２）および第２コーティング（３）を含み、前記第２コーティング（３）は、前記集電体（１）の少なくとも１つの表面に配置され、前記第１コーティング（２）は、前記集電体（１）と前記第２コーティング（３）との間に配置され、前記第１コーティング（２）は無機粒子を含み、前記第１コーティング（２）と前記第２コーティング（３）の剥離力Ｆは、１５Ｎ≦Ｆ≦３０Ｎを満たす、電気化学装置を提供する。当該電気化学装置は、負極の集電体（１）と第２コーティング（３）との間に無機粒子を含む第１コーティング（２）を設けることにより、集電体（１）と第２コーティング（３）との間の粘着力を効果的に向上させ、第２コーティング（３）のバインダーの含有量を低下させ、負極中の負極活物質の比率を高め、リチウムイオン電池のエネルギー密度を高めることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、電気化学技術分野に関し、具体的には電気化学装置および電子デバイスに関する。
リチウムイオン電池の製造と使用の過程で、負極活物質は電極表面から脱落しやすく、例えば冷間圧延後に脱炭素を起こしやすく、電池容量を低下させる。電池の使用の過程で、負極材料の体積が変化するため、負極材料が極片の表面から脱落する可能性もあり、安全上の危険性が生じる。
先行技術では、集電体表面に一層の導電層を塗工して極片の脱炭素を緩和することが多かったが、従来の導電層は厚くなることが多く、エネルギー密度の損失をもたらし、同時に従来の導電層では、負極黒鉛と導電層の有効接着部位の数が限られており、電池が長くサイクルした後も脱炭素現象が発生する。そのため、極片の粘性を高め、負極活物質の脱落を低減させる新たな方法を探す必要がある。
本発明の目的は、負極の活物質層と集電体との間に適切なコーティングを設けることにより、負極片中の負極活物質と極片との粘着力を高める電気化学装置を提供することである。
本発明の第１の態様は、負極を含む電気化学装置であって、前記負極は集電体、第１コーティングおよび第２コーティングを含み、前記第２コーティングは、前記集電体の少なくとも１つの表面に配置され、前記第１コーティングは、前記集電体と前記第２コーティングとの間に配置され、前記第１コーティングは無機粒子を含み、前記第１コーティングと前記第２コーティングの剥離力Ｆは、１５Ｎ≦Ｆ≦３０Ｎを満たす、電気化学装置を提供する。
本発明の第１の態様のいくつかの実施形態において、前記無機粒子の粒子径Ｄｖ５０は、５０ｎｍ≦Ｄｖ５０≦１μｍを満たす。
本発明の第１の態様のいくつかの実施形態において、前記無機粒子のモース硬度は２．５～７．５である。
本発明の第１の態様のいくつかの実施形態において、前記無機粒子は、ベーマイト、アルミニウム粉末、石英砂、アパタイト、ナノセラミック、およびジルコンのうちの少なくとも１種を含む。
本発明の第１の態様のいくつかの実施形態において、前記第１コーティングは、導電剤、バインダー、および分散剤をさらに含み、前記第１コーティングの総質量に基づいて、前記無機粒子、前記バインダー、前記導電剤および前記分散剤の質量百分率は、（２％～１０％）：（３０％～６０％）：（３０％～６０％）：（２％～５％）である。
本発明の第１の態様のいくつかの実施形態において、前記バインダーは、スチレンブタジエンゴム、ポリアクリル酸、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリアクリル酸エステル、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ホルムアルデヒド樹脂、シクロデキストリン、およびシアノアクリレートのうちの少なくとも１種を含む。
本発明の第１の態様のいくつかの実施形態において、前記分散剤は、メチロールセルロースナトリウム、メチロールセルロースリチウム、アルギン酸ナトリウム（ｓｏｄｉｕｍ ａｌｇｉｎａｔｅ）、アルギン酸プロピレングリコール、メチルセルロース、デンプンリン酸ナトリウム、カルボキシメチルセルロースナトリウム、アルギン酸ナトリウムタンパク質（ｓｏｄｉｕｍ ａｌｇｉｎａｔｅ ｐｒｏｔｅｉｎ）、カゼイン、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリオキシエチレン、およびポリビニルピロリドンのうちの少なくとも１種を含む。
本発明の第１の態様のいくつかの実施形態において、前記導電剤は、零次元導電剤および一次元導電剤のうちの少なくとも１種を含む。
本発明の第１の態様のいくつかの実施形態において、以下の特徴のうちの少なくとも１つを満たす。
前記零次元導電剤は、導電性カーボンブラック、アセチレンブラック、およびケッチェンブラックのうちの少なくとも１種を含み、前記零次元導電剤のＤｖ５０は、５０ｎｍ～１μｍである；
前記一次元導電剤は、導電性カーボンチューブおよび導電性炭素棒のうちの少なくとも１種を含み、前記一次元導電剤の平均直径は５０ｎｍ～１μｍである。
本発明の第１の態様のいくつかの実施形態において、前記第１コーティングの厚さＬは、１００ｎｍ≦Ｌ≦２μｍを満たす。
本発明の第１の態様のいくつかの実施形態において、前記第１コーティングの塗工重量Ｘは、０．０２ｍｇ／ｃｍ２≦Ｘ≦０．１５ｍｇ／ｃｍ２を満す。
本発明の第１の態様のいくつかの実施形態において、前記第１コーティングの被覆率は５０％～１００％である。
本発明の第１の態様のいくつかの実施形態において、前記第１コーティングと前記集電体との間の剥離力は、１０Ｎ／ｍ～３００Ｎ／ｍである。
本発明の第１の態様のいくつかの実施形態において、前記負極の抵抗は、１ｍΩ～１００ｍΩである。
本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様が提供する電気化学装置を含む電子装置を提供する。
本発明の電気化学装置は、負極の集電体と第２コーティングとの間に無機粒子を含む第１コーティングを設け、無機粒子がバインダーに包まれてより強度の高い接着ユニットを形成することによって、一方、接着ユニットの形成は第１コーティングの接着強度と接着部位を増加させるため、集電体と第２コーティングとの間の粘着力を効果的に向上させ、他方、より強度の高い接着ユニットは、第１コーティング層の内部凝集力を増加させ、当該内部凝集力は集電体の引張応力を一部相殺できるため、集電体の強度を増加させ、集流体が加工中に破断しにくいようにすることができる。さらに、第１コーティングは第２コーティングと集電体との間の粘着力を増加させるため、第２コーティング中のバインダーの含有量を減少させ、負極中の負極活物質の比率を高めることができ、これにより、リチウムイオン電池のエネルギー密度を高めることができる。
本発明の実施例と先行技術の技術案をより明確に説明するために、以下では、実施例および先行技術に用いられる必要とする図面を簡単に紹介するが、明らかに、以下に説明される図面は、本発明のいくつかの実施例にすぎず、当業者にとって、創造的な労力をかけない前提で、これらの図面により他の図面を得ることができる。
図１は、負極片の構造を示す模式図である。
本発明の目的、技術案、および利点をより明確にするために、以下、図面を参照して実施例を挙げ、本発明をさらに詳しく説明する。明らかに、説明された実施例は本発明の実施例の一部にすぎず、全部の実施例ではない。本発明の実施例に基づいて、当業者が創造的労力をかけない前提で得られた他のすべての実施例は、本発明の保護範囲に属する。
本発明の第１の態様は、図１に示すように、負極を含む電気化学装置であって、前記負極は集電体１、第１コーティング２および第２コーティング３を含み、前記第２コーティング３は、前記集電体１の少なくとも１つの表面に配置され、前記第１コーティング２は、前記集電体１と前記第２コーティング３との間に配置され、前記第１コーティング２は無機粒子を含み、前記第１コーティング２と前記第２コーティング３との剥離力Ｆは、１５Ｎ≦Ｆ≦３０Ｎを満たす、電気化学装置を提供する。
本発明において、前記第２コーティング層３は、負極活物質層であってもよい。発明者らは、第１コーティング２に無機粒子を添加すると、第１コーティング２と第２コーティング３との間の剥離力を明らかに増加させることができることを見出し、いかなる理論にも限定されないが、発明者らは、無機粒子がバインダーに包まれてより強度の高い接着ユニットを形成し、第２コーティング３中の活物質と第１コーティング２との間の接着強度と接着部位を増加させるためであると考えている。
本発明の負極片の第１コーティング層と負極活物質層の剥離力は１５Ｎ～３０Ｎに達することができ、先行技術における負極活物質層と集電体または接着コーティングとの剥離力は１０Ｎ以上に達することが難しく、本発明の負極片は、負極活物質層と極片の剥離力が従来の負極片より明らかに高い。
当業者は、本発明の集電体は、その一方の表面に第１コーティングおよび第２コーティングを有していてもよく、また、その両方の表面に第１コーティングおよび第２コーティングを有していてもよく、当業者は実際の必要に応じて選択すればよいことを理解すべきである。
本発明の第１の態様のいくつかの実施形態において、前記無機粒子の粒子径Ｄｖ５０は、５０ｎｍ≦Ｄｖ５０≦１μｍを満たす。発明者らは、研究により、無機粒子の平均粒子径Ｄｖ５０が５０ｎｍ超であることにより、無機粒子の凝集を回避することができ、無機粒子の平均粒子径Ｄｖ５０が１μｍ超であることにより、第１コーティングの表面が凸凹になり、リチウムイオン電池の性能に影響を与えることを見出した。無機粒子の平均粒子径Ｄｖ５０を上記範囲内に制御することにより、一方、第１コーティングの厚さが負極の厚さを増加させず、リチウムイオン電池の体積エネルギー密度の損失を回避することができ、他方、第１コーティングの表面の平坦性を確保し、リチウムイオン電池の性能への影響を回避することができる。
本発明の第１の態様のいくつかの実施形態において、前記無機粒子のモース硬度は２．５～７．５である。本発明者らは、研究により、無機粒子の硬度が小さすぎると、冷間圧延工程で変形しやすく、第１コーティングの内部構造の安定性が悪くなり、無機粒子とバインダーで形成される接着ユニットの強度が影響を受け、無機粒子の硬度が大きすぎると、塗工デバイスへの磨耗が大きいことを見出した。本発明において、無機粒子の種類は特に制限されず、モース硬度が２．５～７．５の範囲内にあることを満たし、本発明の目的を達成できればよい。例えば、無機粒子は、ベーマイト、アルミニウム粉末、石英砂、アパタイト、ナノセラミックス、およびジルコンのうちの少なくとも１種を含むことができ、ジルコンのモース硬度は約７．５、石英砂のモース硬度は約７、ナノセラミックスのモース硬度は約６、ベーマイトのモース硬度は約３、アルミニウム粉末のモース硬度は２．７５、アパタイトのモース硬度は５である。発明者らは、本発明の無機粒子を用いることにより、有機物との相溶性が高く、分散しやすいため、第１コーティング２の添加剤として好適であることを見出した。
本発明の第１の態様のいくつかの実施形態において、前記第１コーティングは、導電剤、バインダー、および分散剤をさらに含み、前記第１コーティングの総質量に基づいて、前記無機粒子、前記バインダー、前記導電剤および前記分散剤の質量百分率は、（２％～１０％）：（３０％～６０％）：（３０％～６０％）：（２％～５％）である。発明者らは、研究により、無機粒子の質量が第１コーティングの総質量に占める比率が２％未満であると、無機粒子の高強度効果が現れず、無機粒子の質量が第１コーティングの総質量に占める比率が１０％を超えると、無機粒子が分散しにくく、粒子が凝集する現象が現れやすく、また極片の内部抵抗も増加し、分散剤の質量を第１コーティングの総質量の２％～５％に制御することにより、第１コーティングの内部構造を均一、且つ安定させ、無機粒子の凝集を効果的に防止することができ、バインダーの質量が第１コーティングの総質量に占める比率が３０％未満であると、接着効果が明らかではなく、バインダーの質量が第１コーティングの総質量に占める比率が６０％を超えると、バインダーの含有量が多すぎて無機粒子の凝集を起こしやすく、導電剤の質量を第１コーティング総質量の３０％～６０％に制御することにより、負極の導電性を向上させることができること、を見出した。
本発明において、バインダーの種類は特に制限されず、本発明の目的を達成できればよい。例えば、バインダーは、スチレンブタジエンゴム、ポリアクリル酸、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ホルムアルデヒド樹脂、シクロデキストリン、およびシアノアクリレートのうちの少なくとも１種を含むことができる。バインダーの添加は、第１コーティング層の粘性を高めることができ、それによって、第１コーティング層と負極集電体との間の粘着力、第１コーティング層と第２コーティング層との間の粘着力をそれぞれ高めることができ、第２コーティング層中のバインダーの含有量を減らすこともできる。
本発明において、分散剤の種類は特に制限されず、本発明の目的を達成できればよい。例えば、分散剤は、メチロールセルロースナトリウム、メチロールセルロースリチウム、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸プロピレングリコール、メチルセルロース、デンプンリン酸ナトリウム、カルボキシメチルセルロースナトリウム、アルギン酸ナトリウムタンパク質、カゼイン、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリオキシエチレン、およびポリビニルピロリドンのうちの少なくとも１種を含むことができる。分散剤の添加は、第１コーティング内部構造の均一性、安定性を高め、無機粒子の凝集を防止することができる。
本発明の第１の態様のいくつかの実施形態において、導電剤は、零次元導電剤および一次元導電剤のうちの少なくとも１種を含むことができる。
本発明において、零次元導電剤および一次元導電剤の種類は特に制限されず、本発明の目的を達成できればよい。例えば、零次元導電剤は、導電性カーボンブラック、アセチレンブラック、超伝導性カーボンブラック、粒状黒鉛、およびケッチェンブラックのうちの少なくとも１種を含むことができ、零次元導電剤の平均粒子径Ｄｖ５０は、５０ｎｍ～１μｍであり、一次元導電剤は、導電性カーボンチューブおよび導電性炭素棒のうちの少なくとも１種を含むことができ、一次元導電剤の平均直径は５０ｎｍ～１μｍである。導電剤の添加により、負極の導電性を向上させることができる。導電剤の平均粒子径または平均直径を上記範囲内に制御することにより、第１コーティングの厚さを効果的に制御し、リチウムイオン電池の体積エネルギー密度の損失を回避することができる。
本発明の第１の態様のいくつかの実施形態において、前記第１コーティング２の厚さＬは、１００ｎｍ≦Ｌ≦２μｍ、好ましくは、２００ｎｍ≦Ｌ≦１μｍを満たす。第１コーティングの厚さを上記範囲内に制御することにより、負極の厚さの増加を効果的に制御することができ、リチウムイオン電池のエネルギー密度を改善することができる。
本発明の第１の態様のいくつかの実施形態において、前記第１コーティング２の塗工重量Ｘは、０．０２ｍｇ／ｃｍ２≦Ｘ≦０．１５ｍｇ／ｃｍ２を満す。第１コーティングの塗工重量を上記範囲内に制御することにより、第１コーティングの厚さと塗工均一性を効果的に制御することができ、第１コーティングの性能を効果的に発揮させることができ、リチウムイオン電池のエネルギー密度を向上させることができる。
本発明の第１の態様のいくつかの実施形態において、前記集電体上の前記第１コーティングの被覆率は５０％～１００％である。第１コーティングの被覆率を５０％以上に制御することにより、第１コーティングを効果的に機能させ、リチウムイオン電池の性能を改善させる。
本発明の第１の態様のいくつかの実施形態において、前記第１コーティング２と前記集電体１との間の剥離力は、１０Ｎ／ｍ～３００Ｎ／ｍである。
本発明の第１の態様のいくつかの実施形態において、前記負極片の抵抗は、１ｍΩ～１００ｍΩである。発明者らは、研究の結果、負極片の抵抗が上記範囲内にあると、リチウムイオン電池の分極を増大させ、電気エネルギーの放出を減少させ、リチウムイオン電池の安全性を高めることができることを見出した。
本発明の負極において、集電体は特に制限されず、例えば、銅箔、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔および複合集電体など、当技術分野で公知の負極集電体を用いてもよい。負極活物質層は負極活物質を含み、負極活物質は特に制限されず、当技術分野で公知の負極活物質を用いてもよい。例えば、人造黒鉛、天然黒鉛、メソカーボンマイクロビーズ、シリコン、シリコン－カーボン、ケイ素酸化物、ソフトカーボン、ハードカーボン、チタン酸リチウム、およびチタン酸ニオブなどのうちの少なくとも１種を含むことができる。本発明において、負極集電体および負極活物質層の厚さは特に制限されず、本発明の目的を達成できればよい。例えば、負極集電体の厚さは６μｍ～１０μｍ、負極活物質層の厚さは３０μｍ～１２０μｍである。
本発明における正極は、特に制限されず、本発明の目的を達成できればよい。例えば、正極は通常、正極集電体および正極活物質層を含む。ここで、正極集電体は、特に制限されず、例えば、銅箔、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔および複合集電体など、当技術分野で公知の正極集電体であってもよい。正極活物質層は正極活物質を含み、正極活物質は特に制限されず、当分野で公知の正極活物質を用いてもよく、例えば、ニッケルコバルトマンガン酸リチウム（８１１、６２２、５２３、１１１）、ニッケルコバルトアルミン酸リチウム、リン酸鉄リチウム、リチウムリッチマンガン系材料、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、リン酸マンガン鉄リチウム、およびチタン酸リチウムの少なくとも１種を含む。本発明において、正極集電体および正極活物質層の厚さは特に制限されず、本発明の目的を達成できればよい。例えば、正極集電体の厚さは８μｍ～１２μｍ、正極活物質層の厚さは３０μｍ～１２０μｍである。
任意に、正極は、正極集電体と正極活物質層の間に位置する導電層をさらに含むことができる。導電層の組成は特に制限されず、当分野で一般的に用いられる導電層であってもよい。前記導電層は、導電剤およびバインダーを含む。
本発明のリチウムイオン電池は、正極と負極を隔離し、リチウムイオン電池内部の短絡を防止し、電解質イオンを自由に通過させ、電気化学的な充放電過程を完了させるためのセパレータをさらに含む。本発明において、セパレータは特に制限されず、本発明の目的を達成できればよい。
例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）を主とするポリオレフィン（ＰＯ）類セパレータ、ポリエステルフィルム（例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム）、セルロースフィルム、ポリイミドフィルム（ＰＩ）、ポリアミドフィルム（ＰＡ）、スパンデックスまたはアラミドフィルム、織布フィルム、不織布フィルム（不織布）、微多孔膜、複合膜、セパレータペッパー、ラミネートフィルム、および紡糸フィルムなどのうちの少なくとも１種が挙げられる。
例えば、セパレータは、基材層と表面処理層を含むことができる。基材層は、多孔質構造を有する不織布、フィルム、または複合膜であってもよい。基材層の材料は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、およびポリイミドなどのうちの少なくとも１種を含むことができる。任意に、ポリプロピレン多孔質フィルム、ポリエチレン多孔質フィルム、ポリプロピレン不織布、ポリエチレン不織布、またはポリプロピレン－ポリエチレン－ポリプロピレン多孔質複合フィルムを使用することができる。任意に、基材層の少なくとも１つの表面に表面処理層が設けられる。表面処理層は、重合体層または無機物層であってもよく、重合体と無機物を混合して形成される層であってもよい。
例えば、無機物層は、無機粒子とバインダーを含み、当該無機粒子は、特に制限されず、例えば、アルミナ、シリカ、酸化マグネシウム、酸化チタン、二酸化ハフニウム、酸化スズ、酸化セリウム、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化カルシウム、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、炭化ケイ素、ベーマイト、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、および硫酸バリウムなどから選択される少なくとも１種であることができる。バインダーは、特に制限されず、例えば、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン－ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリアミド、ポリアクリロニトリル、ポリアクリル酸エステル、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸塩、ポリビニルピロリドン、ポリビニルエーテル、ポリメタクリル酸メチル、ポリテトラフルオロエチレン、およびポリヘキサフルオロプロピレンから選択される１種または複数種の組み合わせであることができる。重合体層は重合体を含み、重合体の材料は、ポリアミド、ポリアクリロニトリル、アクリル酸エステル重合体、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸塩、ポリビニルピロリドン、ポリビニルエーテル、ポリフッ化ビニリデン、およびポリ（フッ化ビニリデン－ヘキサフルオロプロピレン）などのうちの少なくとも１種を含む。
本発明のリチウムイオン電池は、電解質をさらに含み、電解質は、ゲル電解質、固体電解質、および電解液のうちの少なくとも１種であってもよく、電解液はリチウム塩と非水溶媒を含む。
本発明の第１の態様のいくつかの実施形態において、リチウム塩は、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＢ（Ｃ６Ｈ５）４、ＬｉＣＨ３ＳＯ３、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２、ＬｉＣ（ＳＯ２ＣＦ３）３、ＬｉＳｉＦ６、ＬｉＢＯＢおよびジフルオロホウ酸リチウムから選ばれる少なくとも１種である。例えば、高いイオン伝導率を与え、サイクル特性を改善することができるから、リチウム塩は、ＬｉＰＦ６を選択することができる。
非水溶媒は、カーボネート化合物、カルボン酸エステル化合物、エーテル化合物、その他の有機溶媒、またはこれらの組み合わせであってもよい。
上記カーボネート化合物は、鎖状カーボネート化合物、環状カーボネート化合物、フルオロカーボネート化合物、またはこれらの組み合わせであってもよい。
上記鎖状カーボネート化合物の実例は、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジプロピルカーボネート（ＤＰＣ）、メチルプロピルカーボネート（ＭＰＣ）、エチルプロピルカーボネート（ＥＰＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）、およびこれらの組み合わせである。環状カーボネート化合物の実例は、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、ビニルエチレンカーボネート（ＶＥＣ）、およびこれらの組み合わせを含む。フルオロカーボネート化合物の実例は、フルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ）、１，２－ジフルオロエチレンカーボネート、１，１－ジフルオロエチレンカーボネート、１，１，２－トリフルオロエチレンカーボネート、１，１，２，２－テトラフルオロエチレンカーボネート、１－フルオロ－２－メチルエチレンカーボネート、１－フルオロ－１－メチルエチレンカーボネート、１，２－ジフルオロ－１－メチルエチレンカーボネート、１，１，２－トリフルオロ－２－メチルエチレンカーボネート、トリフルオロメチルエチレンカーボネート、およびこれらの組み合わせである。
上記カルボン酸エステル化合物の実例は、ギ酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ｎ－プロピル、酢酸ｔ－ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、γ－ブチロラクトン、デカラクトン、バレロラクトン、メバロン酸ラクトン、カプロラクトン、およびこれらの組み合わせである。
上記エーテル化合物の実例は、ジブチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、１，２－ジメトキシエタン、１，２－ジエトキシエタン、エトキシメトキシエタン、２－メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロフラン、およびこれらの組み合わせである。
上記その他の有機溶媒の実例は、ジメチルスルホキシド、１，２－ジオキソラン、スルホラン、メチルスルホラン、１，３－ジメチル－２－イミダゾリジノン、Ｎ－メチル－２－ピロリドン、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸トリオクチル、およびリン酸エステル、並びに、これらの組み合わせである。
電気化学装置の調製過程は当業者に周知されるものであり、本発明には特に制限はない。例えば、電気化学装置は、セパレータを介して正極と負極を重ね合わせ、これを必要に応じて巻き取り、折り畳むなどの操作をしてからケース内に入れ、電解液をケースに注入して封口することにより製造することができる。また、電気化学装置内部の圧力上昇、過充電・過放電を防止するために、必要に応じて過電流防止素子、リード板などをケースに入れてもよい。
本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様が提供する電気化学装置を含む電子装置を提供する。
本発明の電子装置は、特に限定されるものではなく、従来技術に用いられる既知の任意の電子装置であってもよい。いくつかの実施例において、電子装置は、ラップトップ、ペン入力型コンピューター、モバイルコンピューター、電子ブックプレーヤー、携帯電話、携帯型ファクシミリ、携帯型コピー機、携帯型プリンター、ステレオヘッドセット、ビデオレコーダー、液晶テレビ、ポータブルクリーナー、携帯型ＣＤプレーヤー、ミニディスク、トランシーバー、電子手帳、電卓、メモリーカード、携帯型テープレコーダー、ラジオ、バックアップ電源、モーター、自動車、オートバイ、アシスト自転車、自転車、照明器具、おもちゃ、ゲーム機、時計、電動工具、閃光灯、カメラ、家庭用大型蓄電池、およびリチウムイオンキャパシタなどを含むことができるが、これらに限定されない。
以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
測定方法とデバイス：
無機粒子の平均粒子径Ｄｖ５０の測定方法：
無機粒子の平均粒子径Ｄｖ５０をマルバーンレーザー粒度計ＭＳ ３０００を用いて測定した。
Ｄｖ５０とは、無機粒子の、体積基準の粒度分布において小径側から累積体積が５０％に達する粒子径を指し、すなわち、この粒子径よりも小さい無機粒子の体積が無機粒子の総体積の５０％を占める。
第１コーティングおよび第２コーティングの厚さの測定：
１）第１コーティングおよび第２コーティングが塗布された負極片を完成品のリチウムイオン電池から取り外した。
２）プラズマ切断技術を用い、負極片の厚さ方向に沿って、１）で得られた負極片を切断し、第１コーティングおよび第２コーティングの断面を得た。
３）ＳＥＭ（電子顕微鏡）下で、２）で得られた第１コーティングおよび第２コーティングの断面を観察し（観察された断面の長さが２ｃｍ以上必要）、ＳＥＭ下で第１コーティング、第２コーティングの厚さをそれぞれ測定し、各層は１５以上の異なる位置を測定する必要があり、各層のすべての測定位置の厚さの平均値を対応する層の厚さの値として記録した。
第１コーティングの被覆率の測定方法：
（１）極片の実際の面積をＳ１とした。
（２）上記極片を脱イオン水に２ｈ浸漬した後、極片上層の黒鉛層を拭き取り、露出したアンダーコート層の面積をＳ２とした。
（３）以下の式によりコーティングの被覆率Ｂを計算した。Ｂ＝Ｓ２／Ｓ１×１００％。
第１コーティングと第２コーティングの粘着力の測定
１）実施例１～１９および比較例１、２で調製した負極片を取り、幅３０ｍｍ、長さ１００～１６０ｍｍの試料をカッターブレードで切り取った。
２）専用両面テープを鋼板に貼り付け、テープの幅は２０ｍｍ、長さは９０～１５０ｍｍであった。
３）ステップ（１）で切り取った極片試料を両面テープに貼り付け、測定面を下にした。
４）幅が極片と同じ幅で、長さが試料の長さより８０～２００ｍｍ長い紙テープを極片の下に挿入し、シワテープで固定した。
５）三思（ＳＡＮＳＴｅｓｔ）引張試験機の電源を入れ、表示灯が点灯し、リミットブロックを適切な位置に調整した。
６）テストをクリックし、デバイスがテストモードに入り、終了後にデータを読み取ればよい。
第１コーティングと集電体の粘着力の測定
１）実施例１～１９および比較例１、２において、負極片を調製する過程で、集電体上に第１コーティングを形成し、負極活物質層を塗工していない負極片を取り、幅３０ｍｍ、長さ１００～１６０ｍｍの試料をカッターブレードで切り取った。
２）専用両面テープを鋼板に貼り付け、テープの幅は２０ｍｍ、長さは９０～１５０ｍｍであった。
３）ステップ（１）で切り取った極片試料を両面テープに貼り付け、測定面を下にした。
４）幅が極片と同じ幅で、長さが試料の長さより８０～２００ｍｍ長い紙テープを極片の下に挿入し、シワテープで固定した。
５）三思（ＳＡＮＳＴｅｓｔ）引張試験機の電源を入れ、表示灯が点灯し、リミットブロックを適切な位置に調整した。
６）テストをクリックし、デバイスがテストモードに入り、終了後にデータを読み取ればよい。
サイクル特性試験：
測定温度は２５／４５℃であり、０．７Ｃの定電流で４．４Ｖまで充電し、定電圧で０．０２５Ｃまで充電し、５分間静置した後、０．５Ｃで３．０Ｖまで放電した。このステップで得られた容量を初期容量とし、０．７Ｃ充電／０．５Ｃ放電により、サイクル試験を行い、ステップごとの容量と初期容量との比を求め、容量減衰曲線を得た。２５℃におけるサイクルで容量維持率が９０％になるまでのサイクル数をリチウムイオン電池の室温サイクル特性と記し、４５℃におけるサイクルで容量維持率が８０％になるまでのサイクル数をリチウムイオン電池の高温サイクル特性と記し、上記２つの場合のサイクル数を比較することにより、材料のサイクル特性を得た。
放電レート試験：
２５℃で、０．２Ｃで３．０Ｖまで放電し、５分間静置し、０．５Ｃで４．４５Ｖまで充電し、定電圧で０．０５Ｃまで充電した後、５分間静置し、放電レートを調整し、それぞれ０．２Ｃ、０．５Ｃ、１Ｃ、１．５Ｃ、２．０Ｃで放電試験を行い、それぞれ放電容量を得、各レートで得られた容量と０．２Ｃで得られた容量を比較し、２Ｃと０．２Ｃの比を比較することにより、レート特性を比較した。
実施例１
＜第１コーティングスラリーの調製＞
カーボンナノチューブとメチロールセルロースナトリウム（ＣＭＣ）を攪拌タンクに入れて均一に分散させ、一定量の脱イオン水を加えて分散を加速させ、コロイドが現れなくなるまでメチロールセルロースナトリウムが完全に溶解した後、一定量の石英砂を入れ、三者を再び混合分散させ、最後にバインダーであるスチレンブタジエンゴムを加えて再び分散させ、第１コーティングスラリーを得た。そのうち、カーボンナノチューブ、メチロールセルロースナトリウム、石英砂およびスチレンブタジエンゴムの質量比は３７：４：４：５５であり、石英砂のＤｖ５０は２００ｎｍであった。
＜第１コーティングを含有する負極片の調製＞
得られた第１コーティングスラリーを負極集電体である銅箔の表面に塗工し、厚さ３８０ｎｍの第１コーティングを得、第１コーティングの被覆率は９０％であり、第１コーティングの塗工重量は０．０８ｍｇ／ｃｍ２であった。
負極活物質である黒鉛、スチレン－ブタジエン重合体、およびカルボキシメチルセルロースナトリウムを重量比９７．５：１．３：１．２で混合し、溶媒として脱イオン水を加え、固形分７０％のスラリーに調製し、均一に攪拌した。スラリーを第１コーティングに均一に塗工し、１１０℃で乾燥し、冷間圧延した後、負極活物質層の厚さが１５０μｍである、片面に第１コーティングと負極活物質層とが塗工された負極片を得た。
以上のステップが完了した後、この負極片の裏面にも同様の方法でこれらのステップを完了し、すなわち両面塗布が完了した負極片を得た。塗布完了後、負極片を７６ｍｍ×８５１ｍｍのサイズのシートに切断し、タブを溶接し、後の使用に備えた。
＜正極片の調製＞
正極活物質であるコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、導電性カーボンブラック（Ｓｕｐｅｒ Ｐ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を重量比９７．５：１．０：１．５で混合し、溶媒としてＮ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）を加え、固形分７５％のスラリーに調製し、均一に攪拌した。スラリーを厚さ１０μｍの正極集電体であるアルミニウム箔の一方の表面に均一に塗工し、９０℃の条件下で乾燥させ、コーティングの厚さが１１０μｍである正極片を得た。以上のステップが完了した後、すなわち正極片の片面塗布が完了した。その後、この正極片のもう一方の表面にも上記のステップを繰り返し、すなわち両面に正極活物質を塗布した正極片を得た。塗布完了後、極片を３８ｍｍ×５８ｍｍのサイズに切断し、後の使用に備えた。
＜電解液の調製＞
乾燥アルゴン雰囲気中で、有機溶媒であるエチレンカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネートを質量比ＥＣ：ＥＭＣ：ＤＥＣ＝３０：５０：２０で混合して有機溶液を得た後、有機溶媒にリチウム塩である六フッ化リン酸リチウムを加えて溶解して均一に混合し、リチウム塩の濃度が１．１５ｍｏｌ／Ｌである電解液を得た。
＜セパレータの調製＞
アルミナとポリフッ化ビニリデンを質量比９０：１０で混合し、脱イオン水に溶解して固形分５０％のセラミックスラリーを形成した。その後、マイクログラビア塗布法を採用し、セラミックスラリーを多孔質基材（ポリエチレン、厚さ７μｍ、平均孔径０．０７３μｍ、孔隙率２６％）の片面に均一に塗布し、乾燥処理してセラミックコーティングと多孔質基材の二層構造を得、セラミックコーティングの厚さは５０μｍであった。
ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）とポリアクリル酸エステルを質量比９６：４で混合し、脱イオン水に溶解して固形分５０％の重合体スラリーを形成した。その後、マイクログラビア塗布法を採用し、重合体スラリーを上記のセラミックコーティングと多孔質基材の二層構造の両表面に均一に塗布し、乾燥処理してセパレータを得、そのうち、重合体スラリーが形成した単層コーティングの厚さは２μｍであった。
＜リチウムイオン電池の調製＞
上記で調製した正極片、セパレータ、負極片を順に積層し、隔離のためにセパレータを正極片と負極片の間に位置させ、それらを巻き取り、電極群を得た。電極群をアルミニウムラミネートフィルム包装袋に入れ、８０℃で水分を除去し、調製された電解液を注入し、真空パッケージ、静置、フォーメーション、整形などの工程を経て、リチウムイオン電池を得た。
実施例２
石英砂をジルコン粉末に置き換えた以外は実施例１と同様であった。
実施例３
石英砂をベーマイトに置き換えた以外は実施例１と同様であった。
実施例４
カーボンナノチューブ、メチロールセルロースナトリウム、ベーマイト、およびスチレンブタジエンゴムの質量比を３７：４：３：５６に調整した以外は実施例３と同様であった。
実施例５
カーボンナノチューブ、メチロールセルロースナトリウム、ベーマイト、およびスチレンブタジエンゴムの質量比を３７：４：５：５４に調整した以外は実施例３と同様であった。
実施例６
カーボンナノチューブ、メチロールセルロースナトリウム、ベーマイト、およびスチレンブタジエンゴムの質量比を３７：４：１０：４９に調整した以外は実施例３と同様であった。
実施例７
バインダーであるスチレンブタジエンゴムを質量比１：１のホルムアルデヒド樹脂とシクロデキストリンの混合物に置き換え、且つ、カーボンナノチューブ、メチロールセルロースナトリウム、ベーマイト、およびバインダーの質量比を５７：４：４：３５に調整した以外は実施例３と同様であった。
実施例８
バインダーであるスチレンブタジエンゴムを質量比４：６のポリビニルアルコールとポリアクリル酸の混合物に置き換え、カーボンナノチューブを導電性炭素棒に置き換え、分散剤であるＣＭＣをポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）に置き換え、且つ、導電性炭素棒、ＰＶＰ、ベーマイト、およびバインダーの質量比を４３：４：４：４９に調整した以外は実施例３と同様であった。
実施例９
バインダーであるスチレンブタジエンゴムをポリアクリロニトリルに置き換え、カーボンナノチューブをアセチレンブラックに置き換え、分散剤であるＣＭＣをカゼインに置き換え、且つ、アセチレンブラック、カゼイン、ベーマイトおよびポリアクリロニトリルの質量比を３９：３：４：５４に調整した以外は実施例３と同様であった。
実施例１０
バインダーであるスチレンブタジエンゴムをポリアクリル酸に置き換え、分散剤であるＣＭＣをアルギン酸ナトリウム（ＳＡ）に置き換え、且つ、カーボンナノチューブ、アルギン酸ナトリウム、ベーマイト、およびポリアクリル酸の質量比を３８：２：４：５６に調整した以外は実施例３と同様であった。
実施例１１
バインダーであるスチレンブタジエンゴムを質量比４：５：１のポリアクリロニトリル、ポリアクリル酸およびポリアクリル酸エステルの混合物に置き換え、且つ、カーボンナノチューブ、メチロールセルロースナトリウム、ベーマイト、およびバインダーの質量比を３２：５：４：５９に調整した以外は実施例３と同様であった。
実施例１２
カーボンナノチューブを導電性カーボンブラックに置き換え、且つ、塗工重量を０．０２ｍｇ／ｃｍ２に調整した以外は実施例３と同様であった。
実施例１３～１７
塗工重量をそれぞれ０．０５ｍｇ／ｃｍ２、０．０８ｍｇ／ｃｍ２、０．１ｍｇ／ｃｍ２、０．１３ｍｇ／ｃｍ２、０．１５ｍｇ／ｃｍ２に調整した以外は実施例１２と同様であった。
実施例１８
ベーマイトのＤｖ５０を５０ｎｍに調整し、且つ第１コーティングの厚さを１０００ｎｍに調整した以外は実施例３と同様であった。
実施例１９～２６
ベーマイトの粒子径Ｄｖ５０を１００ｎｍ、１５０ｎｍ、２００ｎｍ、３００ｎｍ、３５０ｎｍ、４００ｎｍ、８００ｎｍ、１０００ｎｍに調整した以外は実施例１８と同様であった。
実施例２７
ベーマイトのＤｖ５０を１００ｎｍに調整し、且つ第１コーティングの厚さを１００ｎｍに調整した以外は実施例３と同様であった。
実施例２８～３４
第１コーティングの厚さを２２０ｎｍ、３００ｎｍ、３８０ｎｍ、５８０ｎｍ、６５０ｎｍ、８００ｎｍ、１７００ｎｍに調整した以外は実施例２７と同様であった。
実施例３５～３９
第１コーティングの被覆率をそれぞれ１００％、８０％、７０％、６０％、５０％に調整した以外は実施例３と同様であった。
比較例１
カーボンナノチューブ、メチロールセルロースナトリウム、石英砂、およびスチレンブタジエンゴムの質量比を４１：４：０：５５に調整した以外は実施例１と同様であった。
比較例２
ベーマイトをアルミナに置き換えた以外は実施例３と同様であった。
比較例３、４
塗工重量をそれぞれ０．０１ｍｇ／ｃｍ２、０．１６ｍｇ／ｃｍ２に調整した以外は実施例１２と同様であった。
比較例５、６
ベーマイトの粒子径Ｄｖ５０を４５ｎｍと１０５０ｎｍに調整した以外は実施例１８と同様であった。
比較例７、８
第１コーティングの厚さを２１００ｎｍと５０ｎｍに調整した以外は実施例２７と同様であった。
比較例９
第１コーティングの被覆率を４５％に調整した以外は実施例３と同様であった。
各実施例と比較例のパラメータおよび測定結果を表１～表５に示す。
Figure 2023553144000002
Figure 2023553144000003
Figure 2023553144000004
Figure 2023553144000005
Figure 2023553144000006
本発明の電気化学装置は、負極片の第１コーティングと第２コーティングとの間の剥離力が著しく向上し、いずれも１５Ｎ以上に達することができ、極片の粘着力が向上したため、それに応じて電池のレート特性とサイクル特性も向上する。
実施例１～３および比較例１、２から分かるように、第１コーティングに無機粒子を添加することは、極片の剥離力を高めることに大きな影響を与え、無機粒子の種類も極片の粘度に影響を与える。本発明者らは、研究により、無機粒子のモース硬度が２．５～７．５である場合、極片の粘着力を向上させる効果がより顕著になると意外に見出した。例示的には、アルミナを添加した場合（モース硬度は９）、第１コーティングと第２コーティングの剥離力はわずか５Ｎから７Ｎに上昇したことに対し、ベーマイトを使用した場合、２５Ｎに上昇した。
実施例４～６から分かるように、無機粒子の質量含有量が２％～１０％である場合、極片はより高い粘着力を有し、第１コーティングと第２コーティングの剥離力は２０Ｎ以上に達することができる。本発明のいくつかの好ましい実施形態において、無機粒子の含有量は２％～５％である。
実施例７～１１から分かるように、バインダーの質量含有量が３０％～６０％、導電剤の含有量が６０％～３０％、分散剤の質量含有量が２％～５％の範囲内にある場合、第１コーティングと第２コーティングとの間の剥離力はいずれも１５Ｎより大きく、第１コーティングと第２コーティングとの間の剥離力はバインダーの含有量の増加に伴って増大し、バインダーの含有量の上昇に伴い、導電剤の含有量がだんだんと低下し、実施例１１から分かるように、導電剤の含有量の低下に伴い、極片の粘着力は向上したが、電池の放電レート特性とサイクル特性は低下した。したがって、本発明のいくつかの実施形態において、バインダーの質量含有量は３０％～６０％、導電剤の含有量は３０％～６０％である。
また、実施例７～１１から分かるように、本発明の異なる種類のバインダー、分散剤、および導電剤を用いても、第１コーティングと第２コーティングとの間に高い剥離力を持たせることができる。
実施例１２～１７および比較例３、４から分かるように、第１コーティングの塗工重量は極片の粘着力に影響し、塗工重量が０．０２～０．０８ｍｇ／ｃｍ２にあると、第１コーティングと第２コーティングの剥離力は塗工重量の増加に伴って上昇し、塗工重量が０．０８～０．１５ｍｇ／ｃｍ２にあると、第１コーティングと第２コーティングの剥離力は塗工重量の増加に伴って減少する。したがって、本発明のいくつかの好ましい実施形態において、第１コーティングの塗工重量Ｘは、０．０２ｍｇ／ｃｍ２≦Ｘ≦０．１５ｍｇ／ｃｍ２を満たす。
実施例１８～２６および比較例５、６から分かるように、無機粒子の粒子径Ｄｖ５０が２００ｎｍ以下であると、第１コーティングと第２コーティングとの間の剥離力は粒子径の増大に伴ってだんだんと増大し、粒径が２００ｎｍを超えると、第１コーティングと第２コーティングとの間の剥離力は粒子径の増大に伴ってだんだんと減少する。したがって、本発明のいくつかの好ましい実施形態において、無機粒子の粒子径は５０ｎｍ～１μｍである。
実施例２７～３４および比較例７、８から分かるように、第１コーティングの厚さが３８０ｎｍ以下であると、第１コーティングと第２コーティングとの間の剥離力はコーティングの厚さの増加に伴ってだんだんと増大し、第１コーティングの厚さが３８０ｎｍを超えると、第１コーティングと第２コーティングとの間の剥離力はコーティングの厚さの増大に伴ってだんだんと減少し、そしてコーティングの厚さの増加に伴って電池のエネルギー密度も低下する。したがって、本発明のいくつかの好ましい実施形態において、第１コーティングの厚さは１００ｎｍ～２μｍである。
実施例３、実施例３５～３９および比較例９から分かるように、第１コーティングの被覆率が高いほど、極片の粘着力が強くなり、本発明のいくつかの実施形態において、前記集電体の表面における第１コーティングの被覆率は５０％～１００％である。
ここで説明する必要があるのは、極片の粘着力は、第１コーティングと集電体との間の剥離力、および、第１コーティングと第２コーティングとの間の剥離力を含み、第１コーティングと集電体との間の剥離力は第１コーティングと第２コーティングとの間の剥離力よりもはるかに大きいため、本発明では主に第１コーティングと第２コーティングとの間の剥離力が極片の粘着力を反映する。
上記は、本発明の好ましい実施形態にすぎず、本発明を限定するためではなく、本発明の主旨と原則の範囲内で行われた修正、同等の置換、改善などは、本発明の保護の範囲に含まれるものとする。
実施例１
＜第１コーティングスラリーの調製＞
カーボンナノチューブとカルボキシメチルセルロースナトリウム（ＣＭＣ）を攪拌タンクに入れて均一に分散させ、一定量の脱イオン水を加えて分散を加速させ、コロイドが現れなくなるまでカルボキシメチルセルロースナトリウムが完全に溶解した後、一定量の石英砂を入れ、三者を再び混合分散させ、最後にバインダーであるスチレンブタジエンゴムを加えて再び分散させ、第１コーティングスラリーを得た。そのうち、カーボンナノチューブ、カルボキシメチルセルロースナトリウム、石英砂およびスチレンブタジエンゴムの質量比は３７：４：４：５５であり、石英砂のＤｖ５０は２００ｎｍであった。
実施例４
カーボンナノチューブ、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ベーマイト、およびスチレンブタジエンゴムの質量比を３７：４：３：５６に調整した以外は実施例３と同様であった。
実施例５
カーボンナノチューブ、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ベーマイト、およびスチレンブタジエンゴムの質量比を３７：４：５：５４に調整した以外は実施例３と同様であった。
実施例６
カーボンナノチューブ、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ベーマイト、およびスチレンブタジエンゴムの質量比を３７：４：１０：４９に調整した以外は実施例３と同様であった。
実施例７
バインダーであるスチレンブタジエンゴムを質量比１：１のホルムアルデヒド樹脂とシクロデキストリンの混合物に置き換え、且つ、カーボンナノチューブ、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ベーマイト、およびバインダーの質量比を５７：４：４：３５に調整した以外は実施例３と同様であった。
実施例１１
バインダーであるスチレンブタジエンゴムを質量比４：５：１のポリアクリロニトリル、ポリアクリル酸およびポリアクリル酸エステルの混合物に置き換え、且つ、カーボンナノチューブ、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ベーマイト、およびバインダーの質量比を３２：５：４：５９に調整した以外は実施例３と同様であった。
比較例１
カーボンナノチューブ、カルボキシメチルセルロースナトリウム、石英砂、およびスチレンブタジエンゴムの質量比を４１：４：０：５５に調整した以外は実施例１と同様であった。
Figure 2023553144000008
Figure 2023553144000009

Claims (15)

  1. 負極を含む電気化学装置であって、前記負極は集電体、第１コーティングおよび第２コーティングを含み、前記第２コーティングは、前記集電体の少なくとも１つの表面に配置され、前記第１コーティングは、前記集電体と前記第２コーティングとの間に配置され、前記第１コーティングは無機粒子を含み、前記第１コーティングと前記第２コーティングの剥離力Ｆは、１５Ｎ≦Ｆ≦３０Ｎを満たす、電気化学装置。
  2. 前記無機粒子の粒子径Ｄｖ５０は、５０ｎｍ≦Ｄｖ５０≦１μｍを満たす、請求項１に記載の電気化学装置。
  3. 前記無機粒子のモース硬度は２．５～７．５である、請求項１に記載の電気化学装置。
  4. 前記無機粒子は、ベーマイト、アルミニウム粉末、石英砂、アパタイト、ナノセラミック、およびジルコンのうちの少なくとも１種を含む、請求項１～３のいずれか１項に記載の電気化学装置。
  5. 前記第１コーティングは、導電剤、バインダー、および分散剤をさらに含み、前記第１コーティングの総質量に基づいて、前記無機粒子、前記バインダー、前記導電剤および前記分散剤の質量百分率は、（２％～１０％）：（３０％～６０％）：（３０％～６０％）：（２％～５％）である、請求項１に記載の電気化学装置。
  6. 前記バインダーは、スチレンブタジエンゴム、ポリアクリル酸、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリアクリル酸エステル、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ホルムアルデヒド樹脂、シクロデキストリン、およびシアノアクリレートのうちの少なくとも１種を含む、請求項５に記載の電気化学装置。
  7. 前記分散剤は、メチロールセルロースナトリウム、メチロールセルロースリチウム、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸プロピレングリコール、メチルセルロース、デンプンリン酸ナトリウム、カルボキシメチルセルロースナトリウム、アルギン酸ナトリウムタンパク質、カゼイン、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリオキシエチレン、およびポリビニルピロリドンのうちの少なくとも１種を含む、請求項５に記載の電気化学装置。
  8. 前記導電剤は、零次元導電剤および一次元導電剤のうちの少なくとも１種を含む、請求項５に記載の電気化学装置。
  9. 前記導電剤は、
    前記零次元導電剤は、導電性カーボンブラック、アセチレンブラック、およびケッチェンブラックのうちの少なくとも１種を含み、前記零次元導電剤のＤｖ５０は、５０ｎｍ～１μｍであることと、
    前記一次元導電剤は、導電性カーボンチューブおよび導電性炭素棒のうちの少なくとも１種を含み、前記一次元導電剤の平均直径は５０ｎｍ～１μｍであることと、
    のうちの少なくとも１つを満たす、請求項８に記載の電気化学装置。
  10. 前記第１コーティングの厚さＬは、１００ｎｍ≦Ｌ≦２μｍを満たす、請求項１に記載の電気化学装置。
  11. 前記第１コーティングの塗工重量Ｘは、０．０２ｍｇ／ｃｍ２≦Ｘ≦０．１５ｍｇ／ｃｍ２を満す、請求項１に記載の電気化学装置。
  12. 前記第１コーティングの被覆率は５０％～１００％である、請求項１に記載の電気化学装置。
  13. 前記第１コーティングと前記集電体との間の剥離力は、１０Ｎ／ｍ～３００Ｎ／ｍである、請求項１に記載の電気化学装置。
  14. 前記負極の抵抗は、１ｍΩ～１００ｍΩである、請求項１に記載の電気化学装置。
  15. 請求項１～１４のいずれか１項に記載の電気化学装置を含む、電子装置。
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