JP6327011B2 - 蓄電装置用電極、蓄電装置及び蓄電装置用電極の製造方法 - Google Patents
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Description
以下に、本発明の蓄電装置用電極の一例としてリチウムイオン二次電池用電極を説明する。
活物質の体積=活物質の質量÷活物質の真密度
活物質層の見かけの体積=活物質層の実測厚み×集電体の活物質層の形成された面の面積
本発明の蓄電装置用電極の製造方法は、タップ密度確認工程と、第一活物質層形成工程と、第二活物質層形成工程と、保護層形成工程とを有する。
本発明の蓄電装置は、上記蓄電装置用電極を有することを特徴とする。本発明の蓄電装置としては、二次電池及びキャパシタが挙げられる。特に本発明の蓄電装置は、リチウムイオン二次電池又はリチウムイオンキャパシタであることが好ましい。特に本発明の蓄電装置はリチウムイオン二次電池であることが好ましい。本発明の蓄電装置は、その電極に特徴があり、蓄電装置を構成する他の構成要素は、それぞれの蓄電装置に適した公知のものであればよい。また本発明の蓄電装置は上記した蓄電装置用電極を正極及び負極の少なくとも一方として有する。本発明の蓄電装置用電極を負極又は正極のみに用いる場合の他の電極としては、公知の電極が使用できる。
リチウムイオン二次電池において、正極及び負極にセパレータを挟装させ電極体とする。電極体は、正極、セパレータ及び負極を重ねた積層型、又は、正極、セパレータ及び負極を捲いた捲回型のいずれの型にしても良い。正極の集電体および負極の集電体から外部に通ずる正極端子および負極端子までの間を、集電用リード等を用いて接続した後に、電極体に電解液を加えてリチウムイオン二次電池とするとよい。また、本発明のリチウムイオン二次電池は、電極に含まれる活物質の種類に適した電圧範囲で充放電を実行されればよい。
リチウムイオンキャパシタは、リチウムイオン二次電池の負極と電気二重層キャパシタの正極を組み合わせたものである。リチウムイオンキャパシタの正極では電気二重層を形成して充放電し、負極ではリチウムの化学反応によって充放電する。リチウムイオンキャパシタは、負極に上記した蓄電装置用電極を有する。
(実施例1)
まず、負極活物質としての黒鉛粉末を準備し、黒鉛粉末の平均粒径及びタップ密度を確認した。
第二活物質層を作製せずに、第一活物質層の厚みを75μmとした以外は実施例1と同様にして比較例1のリチウムイオン二次電池用電極を作製した。
(保護層表面の走査型電子顕微鏡(SEM)観察)
実施例1及び比較例1のリチウムイオン二次電池用電極の保護層表面をSEMで観察した。図3に比較例1のリチウムイオン二次電池用電極の表面と実施例1のリチウムイオン二次電池用電極の表面のSEM観察結果を示す。比較例1の保護層の表面には活物質が観察された。これは保護層の絶縁性粒子が活物質の上にない箇所があることを示す。つまり比較例1の保護層には凹部が観察された。これに対して実施例1の保護層の表面の全体に、絶縁性粒子が存在しており、活物質は観察されなかった。このことから実施例1のリチウムイオン二次電池用電極には、活物質層の上に均一に保護層が形成されており、凹部がないことがわかった。
(モデル電池のLi析出の観察)
保護層に凹部が観察されたリチウムイオン二次電池用電極を用いてモデル電池を作製した。
Claims (6)
- 集電体と、
該集電体上に配置され、第一活物質を有する第一活物質層と、
該第一活物質層の上に配置され、第二活物質を有する第二活物質層と、
該第二活物質層上に配置され、絶縁性粒子を有する保護層と、を備え、
前記第二活物質のタップ密度は、前記第一活物質のタップ密度よりも大きく、
前記第二活物質層における前記第二活物質の充填率は、前記第一活物質層における前記第一活物質の充填率よりも高いことを特徴とする蓄電装置用電極。 - 前記絶縁性粒子は、セラミックス粒子である請求項1に記載の蓄電装置用電極。
- 前記絶縁性粒子の平均粒径D 50 は、前記第二活物質の平均粒径D 50 より小さい請求項1又は2に記載の蓄電装置用電極。
- 第一活物質及び第二活物質のタップ密度を確認するタップ密度確認工程と、
集電体の上に前記第一活物質を含む第一活物質層用スラリーを塗布し、第一活物質層を形成する第一活物質層形成工程と、
前記第一活物質層の上に、前記第一活物質よりもタップ密度の高い前記第二活物質を含む第二活物質層用スラリーを塗布し、第二活物質層を形成する第二活物質層形成工程と、
前記第二活物質層の上に絶縁性粒子を含む保護層用スラリーを塗布し、保護層を形成する保護層形成工程と、
を有し、
前記第一活物質層形成工程と前記第二活物質層形成工程において、前記第二活物質層における前記第二活物質の充填率が、前記第一活物質層における前記第一活物質の充填率よりも高くなるようにすることを特徴とする蓄電装置用電極の製造方法。 - 前記絶縁性粒子は、セラミックス粒子である請求項4に記載の蓄電装置用電極の製造方法。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の蓄電装置用電極を有する蓄電装置。
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